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醫(yī)學(xué)影像數(shù)字化
北京醫(yī)院PACS系統(tǒng)簡介
走出應(yīng)用孤島
建立PACS之前要解決的問題
PACS 如何規(guī)劃
SAN有沃土
醫(yī)學(xué)影像數(shù)字化
解放軍總醫(yī)院放射科 邱本勝
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---- 一些發(fā)達(dá)國家的大醫(yī)院里，早在20世紀(jì)80年代初就建成了完善的醫(yī)院管理信息系統(tǒng) (HIS)，近幾年國內(nèi)各醫(yī)院也都在爭先恐后地建立自己的HIS系統(tǒng)，但在整個(gè)信息化建設(shè)中，數(shù)字化成像技術(shù)一直是一個(gè)難題。目前，真正能夠建立起全院性的PACS(集成的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng))的醫(yī)院還為數(shù)不多，這些問題很大程度上是由于PACS與HIS及其他系統(tǒng)沒有實(shí)現(xiàn)很好的集成。怎樣保證先進(jìn)的PACS系統(tǒng)能夠在正確的地點(diǎn)、合適的時(shí)間最大限度地提高醫(yī)生的診斷質(zhì)量和效率，是我們需要不斷探討的問題。
----醫(yī)學(xué)影像在醫(yī)學(xué)診斷和教學(xué)科研中占有極為重要的地位。然而，目前醫(yī)學(xué)影像的保存方式仍然是以膠片為主，這種保存方式存在著費(fèi)用高、管理困難和影像資料共享困難等諸多問題。此外，隨著計(jì)算機(jī)在醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用的日益增加，醫(yī)學(xué)影像作為電子病歷的一個(gè)重要組成部分，正在逐步走向數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及大容量存儲介質(zhì)和影像壓縮技術(shù)的應(yīng)用，醫(yī)學(xué)影像的數(shù)字化存儲已成為可能。通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也使醫(yī)學(xué)影像可以迅速傳輸，可方便地實(shí)現(xiàn)影像資料共享和遠(yuǎn)程會診等功能。
PACS來龍去脈
----PACS是醫(yī)學(xué)影像存檔和通信系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System）的英文縮寫。它以高速計(jì)算機(jī)設(shè)備為基礎(chǔ)，以高速網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接各種影像設(shè)備和相關(guān)科室，利用大容量磁、光存儲技術(shù)，以數(shù)字化的方法存儲、管理、傳送和顯示醫(yī)學(xué)影像及其相關(guān)信息，具有影像質(zhì)量高，存儲、傳輸和復(fù)制無失真、傳送迅速、影像資料可共享等突出的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像信息管理的重要條件。
----PACS系統(tǒng)與起源于20世紀(jì)50年代的遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué) (Telemedicine)有極其密切的聯(lián)系，可以說PACS是實(shí)現(xiàn)未來遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)。遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)可以分為三類：遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育(Teleeducation)、遠(yuǎn)程會診(Teleconsultation)和遠(yuǎn)程診斷 (Telediagnosis)。
----國內(nèi)的遠(yuǎn)程醫(yī)療一般是使用視頻會議系統(tǒng)進(jìn)行雙方的通信，病人信息和診斷影像通過視頻方式傳遞，影像質(zhì)量得不到保證，與通過膠片觀察有明顯的差距。如果有PACS支持，則可以實(shí)時(shí)傳遞數(shù)字化的CT等醫(yī)學(xué)影像，影像質(zhì)量幾乎沒有損失，再加上HIS的集成功能，就可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的遠(yuǎn)程診斷。
----PACS的發(fā)展是在20世紀(jì)80年代初，它對數(shù)據(jù)存儲容量、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信速率等方面都有很高的要求。當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還不能很好地解決這些問題，而且各種不同廠家的影像系統(tǒng)由于缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而在設(shè)備互聯(lián)、影像傳輸方面存在障礙。所以在最初幾年，過高的價(jià)格和有限的性能限制了PACS迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用。
網(wǎng)絡(luò)推動PACS的發(fā)展
----1990年后，大容量低成本光介質(zhì)存儲技術(shù)、光纖和高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)趨于成熟，產(chǎn)品價(jià)格大幅度降低。計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的提高，使得對影像的實(shí)時(shí)分析成為可能。此外，對醫(yī)學(xué)影像和信息進(jìn)行計(jì)算機(jī)智能化處理后，可使影像診斷摒棄傳統(tǒng)的肉眼觀察和主觀判斷。借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以對影像的像素點(diǎn)進(jìn)行分析、計(jì)算和處理，得出相關(guān)的各類數(shù)據(jù)，為醫(yī)學(xué)診斷提供更客觀的信息。最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)不但可以提供形態(tài)影像，還可以提供功能影像，使醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)走向更深層次。再加上醫(yī)療界對“無膠片”診斷需求的不斷實(shí)現(xiàn)和具體化，PACS進(jìn)入了一個(gè)高度發(fā)展的實(shí)用化階段。
----為解決不同廠商影像設(shè)備的互聯(lián)問題，美國放射學(xué)會ACR （American College of Radiology）和美國國家電器制造商協(xié)會NEMA（National Electrical Manufacturers Association）制訂了DICOM 3.0（Digital Imaging and Communications in Medicine，醫(yī)學(xué)數(shù)字影像通信）標(biāo)準(zhǔn)，用來規(guī)范不同廠商影像設(shè)備和PACS設(shè)備的互聯(lián)和通信。目前，越來越多的醫(yī)療設(shè)備廠商宣布支持DICOM標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，這些廠商的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備自身帶有計(jì)算機(jī)，可以通過符合DICOM規(guī)范的接口與其他醫(yī)學(xué)影像設(shè)備進(jìn)行通信和交換影像數(shù)據(jù)。國際上大多數(shù)影像設(shè)備制造商已經(jīng)認(rèn)識到，只有讓自己的產(chǎn)品符合為公眾所認(rèn)可的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(即DICOM 3.0)，其產(chǎn)品才能具有生命力和發(fā)展前途。在美國，醫(yī)學(xué)影像設(shè)備如果不支持DICOM標(biāo)準(zhǔn)，將不允許投放市場。這個(gè)由ACRNEMA標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展來的DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn)，使醫(yī)學(xué)影像及相關(guān)信息在計(jì)算機(jī)間的傳送有了一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，也使醫(yī)學(xué)影像的數(shù)字化存儲和通信成為可能。通過數(shù)據(jù)接口與Internet接通，就可以進(jìn)行醫(yī)學(xué)影像信息的遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)異地會診等功能。
----目前在國外，主要醫(yī)療影像設(shè)備的生產(chǎn)廠商在研究設(shè)備的同時(shí)，也在大力研究PACS系統(tǒng)。在國內(nèi)，醫(yī)院計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平還較低，基本上還處在建立醫(yī)院管理信息系統(tǒng)階段，而真正擁有大型PACS系統(tǒng)的醫(yī)院幾乎沒有。解放軍總醫(yī)院已經(jīng)開始與國外知名的醫(yī)療影像設(shè)備和PACS廠商合作，以兼容性好、價(jià)格低廉、界面友好、功能強(qiáng)大、具有中文HIS系統(tǒng)接口、易于維護(hù)等特性為努力方向，積極建設(shè)真正符合中國國情的PACS系統(tǒng)。
北京醫(yī)院PACS系統(tǒng)簡介
北京醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科高工 李鐵
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---- 1997年北京醫(yī)院建立了相機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將分別安裝在4座樓中的4臺Agfa 3300P相機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)上的設(shè)備可以在任何一臺相機(jī)上出片。MG3000相當(dāng)于網(wǎng)關(guān)（Gateway），它可以通過接口板將設(shè)備要傳送的圖像送入局域網(wǎng)。每臺MG3000最多可連接三臺設(shè)備。MR1、 CT1、CT2、UFCT、DSA、X1和X2都采用這種方式連接。另外也可將一些設(shè)備的圖像直接通過發(fā)送接收器（transceiver）與MG3000的網(wǎng)絡(luò)口相連，從而進(jìn)入局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在任何一臺相機(jī)上出片。MR2、WS1、WS2和CR即是用第二種方法連接的。采用第二種方式，由于不必購買硬件接口板，因而可節(jié)約大量的費(fèi)用，且理論上可以連接多達(dá)256 臺設(shè)備。如果采用接口板方式連接一臺設(shè)備，在Agfa的相機(jī)上實(shí)現(xiàn)打印功能，大約需1.2 萬美元。
----1999年我們完成了PACS的一、二期工程，先將CT、 MRI、WS（工作站）、DSA和數(shù)字胃腸等6臺設(shè)備接入PACS，而后將5臺閱片臺（Viewer）接入系統(tǒng)，以中心存儲服務(wù)器實(shí)現(xiàn)集中存檔。每臺設(shè)備可將其圖像傳到中心服務(wù)器存儲，閱片臺可從中心服務(wù)器獲取圖像進(jìn)行讀片。作為第三期工作計(jì)劃，我們準(zhǔn)備讓系統(tǒng)工作一段時(shí)間，考驗(yàn)其穩(wěn)定性，而后再考慮與RIS（放射科信息系統(tǒng)）和HIS （醫(yī)院信息系統(tǒng)）的連接以及遠(yuǎn)程診斷的問題，并將更多的設(shè)備接入系統(tǒng)。
走出應(yīng)用孤島
GE醫(yī)療系統(tǒng)部 尹宏
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---- 醫(yī)學(xué)影像的成像技術(shù)從最初的X射線成像發(fā)展到現(xiàn)在的多種數(shù)字成像，經(jīng)歷了百余年的歷史。隨著數(shù)字化信息時(shí)代的來臨，各種計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化影像技術(shù)已應(yīng)用于先進(jìn)的診斷成像設(shè)備中，并廣泛地應(yīng)用于臨床，例如大家熟悉的CT和MR，其控制臺通常采用的是Unix系統(tǒng)。同時(shí)，各種成像設(shè)備的掃描結(jié)果——影像，也是遵循國際標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)字化影像。但遺憾的是，由于國內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)薄弱加上傳統(tǒng)工作流程的沿襲，這些成像設(shè)備大多像一個(gè)個(gè)孤島一樣，而寶貴的數(shù)字化影像信息依然采用原始的膠片打印輸出，存放不方便，利用也不充分。
----一邊是投入巨資引進(jìn)具有國際先進(jìn)水平的高檔診斷設(shè)備，一邊卻是耗費(fèi)大量人力物力的原始手工作業(yè)。如何解決這些矛盾，建立集成化的數(shù)字影像系統(tǒng)，真正改善原始的工作流程，使包括醫(yī)療影像在內(nèi)的各種患者信息完全以電子化的方式在醫(yī)療機(jī)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)高效的管理和交流，這是一門集醫(yī)學(xué)、放射影像、數(shù)字化影像、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信等多種技術(shù)的綜合性工程，更是一項(xiàng)包括實(shí)施和服務(wù)的系統(tǒng)工程。應(yīng)用需求
----PACS的基本功能是幫助醫(yī)院簡化和加速醫(yī)學(xué)影像的顯示、歸檔和共享使用。現(xiàn)在的 PACS系統(tǒng)主要針對以下三種應(yīng)用需求：
醫(yī)生通過系統(tǒng)的顯示和診斷模塊，對病人的醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行顯示、處理和診斷。這樣可以使醫(yī)生突破膠片的局限，對病人的影像進(jìn)行全方位的處理和觀察，以便得出更準(zhǔn)確的診斷結(jié)論。
多科室會診系統(tǒng)，使醫(yī)生們可以在各自的辦公室里對某個(gè)病人實(shí)施共同診斷。
醫(yī)院以外的病人或醫(yī)生可以通過 PACS系統(tǒng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療模塊對醫(yī)院內(nèi)部允許訪問的病人影像資料進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程會診和遠(yuǎn)程教學(xué)。
----根據(jù)數(shù)據(jù)的流動和存儲，可對PACS作以下分類：
集中式歸檔系統(tǒng)：對數(shù)據(jù)采取集中化存儲管理，每個(gè)用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問每一幀影像。這種結(jié)構(gòu)要求系統(tǒng)具有很高的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率。
分布式歸檔系統(tǒng)：將影像數(shù)據(jù)和其他病人數(shù)據(jù)分散存儲和管理，每個(gè)工作區(qū)有自己的局部數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，采取自動預(yù)先提取(Pre-Fetch)算法將影像數(shù)據(jù)傳送給提出請求的地方。這種結(jié)構(gòu)的安全性比較好，但比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)比較困難。
多服務(wù)器系統(tǒng)：這種結(jié)構(gòu)的特性介于上述兩者之間，采用2個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)：一個(gè)是普通的局域網(wǎng)，用于傳送普通數(shù)據(jù)；另一個(gè)是高速寬帶網(wǎng)，用于傳輸數(shù)據(jù)量較大的影像數(shù)據(jù)。
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
----實(shí)現(xiàn)醫(yī)療數(shù)字影像設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的集成化，標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)基礎(chǔ)性的關(guān)鍵問題，當(dāng)前有兩個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)是我們必須遵守的：
----• 醫(yī)學(xué)數(shù)字影像通信標(biāo)準(zhǔn)（Digital Imaging and Communication in Medicine，DICOM 3.0)
----這是一種規(guī)定數(shù)字醫(yī)學(xué)影像和相關(guān)信息格式及信息交換方法的標(biāo)準(zhǔn)，由代表醫(yī)學(xué)影像設(shè)備使用者的美國放射學(xué)會ACR（American College of Radiology）和美國國家電器制造商協(xié)會 NEMA（National Electrical Manufacturers Association）共同制定。 DICOM 3.0公布于1992年，用來規(guī)范不同廠商的影像設(shè)備和PACS 設(shè)備的互聯(lián)和通信。DICOM 3.0規(guī)定了遵從這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備如何對命令和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)作出反應(yīng)。通過服務(wù)類(Service Class)的定義規(guī)定了命令和相關(guān)數(shù)據(jù)的語義。DICOM 3.0不僅為影像和圖形，而且為研究和報(bào)告等其他內(nèi)容引
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