［醫學圖象信息系統三要素
-－－-質量 速度 投資評估］
上海第二醫科大學附屬瑞金醫院計算機中心 姚志洪 索仲良 200025
摘要
醫學圖像信息系統（PACS）已成為醫院信息系統（HIS）和遠程醫療不可缺少的重要組成部分。醫學圖象是疾病診斷的重要依據，并直接影響診斷的正確性。數字醫學圖象的質量是醫學圖象信息系統第一要素，圖象的傳輸是醫院信息網絡通信的瓶頸，而正確的投資評估是推廣應用PACS的關鍵。在HIS 的設計和實施過程中，必須充分考慮PACS的各種需求，統一規劃，統一設計。
關鍵字
醫學圖像 PACS 醫院信息系統 HIS
一、概述
近年來隨著數字成像技術、計算機技術和網絡技術的進步醫學圖象信息系統得到了迅速的發展，PACS ( Picture Archiving and Communication Systems, 醫學影像存檔與通信系統 )是其中的重要組成部分，它旨在解決醫學圖像的獲取、顯示、存貯、傳送和管理等問題。雖然目前在國內尚未見一套完整的PACS，并存在著這樣和那樣的問題，但它始終是醫學圖象信息化的標志。因而PACS一直是醫學圖象專家和臨床醫師所關心的熱點，而且已引起醫療衛生部門、醫學研究單位和計算機公司的高度重視。PACS已成為HIS（Hospital Information System，醫院信息系統）和遠程醫療不可缺少的重要組成部分。
醫學圖像信息系統是利用人體內不同器官和組織對X射線, 超聲波和光線的散射、透射、反射和吸收的不同特性而發展起來的一種醫學圖像技術。它為對人體骨骼，內臟器官疾病和損傷進行診斷、定位提供了有效的手段。迄今為止，醫學圖像成像和處理技術已經經歷了整整一個世紀的發展過程。在其前期的發展中，盡管醫學圖像的分辨率、清晰度和診斷技術有了顯著的改進和提高，多種新的醫學圖像成像和造影術（例如核醫學的放射性元素示蹤造影、超聲波探查和內窺鏡技術）相繼問世，但以膠片為主的醫學圖像采集、顯示、儲存和傳輸技術并無突破性進展，在國內醫院中仍占主導地位。信息時代的到來，從根本上克服了傳統醫學圖像系統中所成在的問題，開辟了醫學圖像信息系統發展的新里程。嶄新的醫學圖像成像技術和系統為醫學診斷、臨床治療以及醫學研究提供了精確的醫學圖像信息,并進而提高了醫學圖像資源的使用價值和使用效率。醫學圖像信息數字化及其計算機處理技術從根本上改變了傳統的醫學圖像采集、顯示、存儲和傳輸的模式，為逐步實現膠片數字化，建立無膠片醫學圖像系統創造了條件。一種以計算機技術和網絡技術為基礎的醫學圖像存儲和通信系統應運而生。
二．醫學圖象信息系統的定義和框架
到目前為止，醫學圖像信息系統尚無統一嚴格的定義, 但從其名稱來看是一種醫學圖像存儲和通信系統。它是將數字電子學技術、計算機技術和網絡技術應用于醫學圖像數字化、儲存和通信，使醫學圖像資源得到充分的利用。醫學圖像信息系統以數字形式保存圖像信息，醫院各科室、城市、國家以至全世界各醫療機構可通過計算機局部網、電話網和Internet 等遠程通信網絡實時傳輸醫學圖像信息。醫學圖像信息系統打破了時間上和地域上的限制，使得各類醫護人員能為病人提供及時和高質量的診斷、治療和護理。由于計算機軟硬件技術、多媒體技術和通信技術的高速發展以及醫學社會需求的不斷增長，醫學圖像信息系統所包含的內容和功能已遠遠超越PACS原來的含義。
1993年誕生了統一的醫學圖像及相關信息的格式及交換方法的標準DICOM 3.0(Digital Imaging and Communication in Medicine，醫學數字圖象和通信標準)。DICOM 3.0為各國不同廠商生產的醫療診斷和治療設備提供了醫學圖象數字通信接口的標準。醫學圖象設備只有采用DICOM3.0標準，其圖像數據格式和數據才能在國際互聯網上傳輸，在國際互聯網上的計算機能實時地接受到圖像、文字、表格、數據、動態圖像、聲音和視頻等多媒體信息。只有符合DICOM 3.0的醫療設備，才能為醫院所接受。醫學圖像信息系統的網絡通信則采用TCP/IP協議。
醫學圖像信息系統由圖象數據采集系統、顯示系統、儲存系統和通訊網絡系統等組成，如
三、醫學圖象的質量是醫學圖象信息系統第一要素
數字醫學圖象是臨床醫生和專家進行疾病診斷的重要依據。數字圖象質量的優劣直接影響醫生的診斷。因此，數字醫學圖象的質量是醫學圖象信息系統第一要素。
圖二和圖三分別表示了在不同的分辨率和灰度量化級的情況下，所得到的醫學圖象的質量。從圖中可以清楚地看到，分辨率和灰度量化級越高，圖象的質量越好。因此，提高分辨率和灰度量化級是改善醫學圖象的有效措施。但是隨之帶來的是數字圖象的存儲容量增加。
a) 256 dpi b) 32 dpi c) 16 dpi d) 8 dpi e) 4 dpi a) 256級 b) 32 級 c) 16 級 d) 8 級 e) 4 級
圖二 在不同采樣密度（分辨率）下的圖象效果 圖三 在256分辨率情況下用不同量化灰度級獲得的圖象效果
數字醫學圖象的特點：二高一大（高分辨率、高精度和大數據量）.
CT和MRI等成像技術一般是在512×512象素的分辨率，12位灰度級下對斷層掃描圖像信息進行數字化采集的。每次采集40或80幀層位片。每幀圖像為512×512點，40幀總長約20M，80幀長40M。實際應用中，常將1024稱為"1k"；一幀2k×2k×12位的胸片(以2Byte字為單位存儲)約需8M存儲容量。各種醫學圖象容量如下表：
醫學影像信息容量表
名 稱 一幅圖象容量 每次圖象數 總容量
DSA 512×512×8 15-40 4-10MB
MRI 256×256×12(16) 60 8MB
CT 512×512×12(16) 40 20MB
CR 2048×2048×12 2 16MB
X光片數字化 2048×2048×12 2 16MB
美國Johs Hopkins醫院曾進行了一次對比實驗：對120例X線片（其中60例是不易判斷的陽性病例，60例是有疑點的病例），然后讓醫師分成兩組，分別輪流在一個分辨率為2000×2400×12 bit，80朗伯高亮度的高分辨率診斷工作站上讀軟拷貝圖像和在觀片燈上讀硬拷貝X線片。讀片結果表明，兩組讀硬拷貝膠片都比讀軟拷貝圖像更準確。但這種差別并不嚴重影響臨床診斷。該院認為在高分辨率診斷工作站上讀軟拷貝圖像可用于急診室的初步診斷。
盡管CR一般可以被接受，但是并不能完全代替 X線膠片，因為 X線膠片具有更高的精度。在某些條件下，要求采用4k×4k（1k=1024）圖像，以保證診斷信息不丟失。目前2k×2k的圖像分辨力即便是用于初步診斷，也存在一些問題。例如，在觀察氣胸和肺間質異�；蚬趋赖募毼⒘鸭y時，需要分辨率為4K×4K×12 bit的數字監視器；對于乳房腫瘤測定是不夠的，在乳房膠片上發現微鈣化灶簇或對比度低的乳腺腫瘤則要求高達6K×6K×12 bit的數字顯示點陣。而這是目前任何一種監視器都達不到的。
目前，國內PACS和遠程醫療系統集成商對數字化醫學圖像質量的臨床要求了解不夠，普遍采用普通的、非X線專業用的平板掃描儀掃讀X線片，在沒有任何技術措施的情況下，用微機監視器讀醫學影像（一般分辨率為800X600，最高1280X1024），并以此作為疾病診斷的依據，顯然是不負責任的。
數字化醫學圖象的質量評估應引起足夠的重視。工作站的顯示器集片盒、相機、洗片機和觀片燈諸功能于一身。因此，它的分辨率、對比度、亮度、噪聲及失真等的性能好壞直接影響著最終診斷結果。
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