卫生信息管理系统概论课件.ppt

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1、第三章 放射科信息系统RIS及图像存档与传输系统PACS,3.1 PACS系统概述,3.1 PACS的产生与发展概况,PACS（picture archiving and communication system）-图像存档与传输系统,医院诊疗工作越来越多依赖现代化的检查结果，医学图像数据量大，需要大容量的存储设备，高性能的显示设备和高速的计算机网络，使医院对PACS的需求也不断提高。,3.1 PACS系统概述,3.1 PACS的产生与发展概况1、PACS的发展,（1）第一阶段（20世纪80年代中期至20世纪90年代中期）：PACS的概念提出、研究、转向实施。（2）第二阶段（20世纪90年代中

2、期至20世纪90年代末期）：PACS终端速度和功能加强、出现了RIS（放射科信息系统）。（3）第三阶段（20世纪末至今）：PACS、RIS与HIS全面整合。,根据医学影像实际应用的不同目的，数字化的影像可分为三个精度等级：影像做为医疗诊断的主要依据时，数字化后的影像必须反映原始图像的精度；作为医疗中的一般参考时，数字化影像可进行一定的压缩，以减少对信息资源的占用；作为教学参考时，数字化影像只要能够保留影像中教学所需要的部分内容，允许对数字化的影像有比较大幅度的有损压缩。不同的医学影像对数字化的精度要求也不同，常见有：对光胸片、乳腺片影像，几何精度要求为以上，灰阶分辨率为1024级至4096级；

3、对、影像，几何精度为512512，灰阶分辨率为4096级；对超声、内窥镜影像，几何精度为320级-512级，灰阶为256级彩色影像，这类影像还需要是1630幅/秒连续的动态影像；对病理影像，几何精度为512512或1K1K，具有灰阶分辨率为256级的彩色图像。,随着现代医学的发展，医院的诊疗工作越来越多地依赖现代化的检查结果。象光检查、超声、胃肠镜、血管造影等影像学检查的应用也越来越普遍。在传统的医学影像系统中，影像的存储介质是胶片、磁带等，这在使用中存在诸多问题。例如图像存储介质所占的空间不断增加，给存放和查找带来了严重的问题；各种不同检查的图像分别存放，临床医生要同时参考同一病人不同检查所

4、产生的影像时往往借阅困难；传统图像存储和管理的独占性使得图像的丢失概率增加，利用率下降，异地会诊困难等。因此，传统的医学影像管理方法已经无法适应现代医院中对如此大量和大范围医学影像管理的要求。采用数字化影像管理方法来解决 这些问题已经得到公认。,由于医学图像数据量大，需要大容量的存储设备，高性能的显示设备和高速的计算机网络，高昂的费用曾经是建立PACS的主要障碍。随着计算机技术的发展，计算机和通讯设备的性能价格比迅速提高，高性能的计算机设备的价格已经可以逐步为一些经济条件较好的医院所接受。这为数字化医学影像存储和传输奠定了基础。在经济上和医疗质量上不断增长的要求下，使医院对PACS的需求也不断

5、提高。,3.1 PACS系统概述,3.1 PACS的产生与发展概况2、PACS目前的主要用途,（1）用数字影像数据库来取代传统的胶片库将图像归档。（2）用医生诊断工作站取代传统胶片与胶片灯。（3）数字影像共享取代传统的胶片邮寄。（4）用DICOM3.0标准将全院各种医疗影像设备联成一网。（5）影像处理和计算机辅助诊断。（6）通过internet或电话modem进行远程诊断与专家会诊。,3.1 PACS系统概述,3.1.1 PACS的产生与发展概况3、PACS的意义,（1）实现资源共享、提高工作效率（2）用于教学及学术交流（3）是远程放射学的重要组成部分,3.1 PACS系统概述,3.1.1 P

6、ACS的产生与发展概况3、PACS的意义,PACS硬件主要由：接口设备、存储设备、主机、网络设备、显示系统组成。PACS软件功能：通信、数据库管理、存储管理任务调度、错误处理、网络监控。,3.1 PACS系统概述,3.1.2 PACS的应用范围1、PACS的应用分类,（1）在整个医院内实施的完整PACS系统（2）在医院某个部门内实施的PACS（3）在医院内部的图像分发系统（4）远程放射医疗,3.1 PACS系统概述,3.1.2 PACS的应用范围2、PACS的功能,（1）将医院已有的图像转换为能够存储和处理的数字化形式。（2）存储和管理检查所产生的图像数据。（3）图像显示和处理。（4）与HIS

7、/RIS的接口。,3.1 PACS系统概述,3.1.2 PACS的应用范围3、大规模PACS的满足条件,（1）系统在日常的诊断工作使用（2）至少有三到四个医学影像设备连接到系统（3）系统中包含位于放射科内和其他科室的工作站（4）系统每年至少处理两万个检查。,3.1 PACS系统概述,3.1.3 与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融合,医院中处理不同医学信息的三种系统：医院信息系统（HIS）放射科信息系统（RIS）图像存档与传输系统（PACS）,3.1 PACS系统概述,3.1.3 与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融合1、医院信息系统HIS,是一个计算机化的医院管理系统，目标是利用

8、计算机和通信设备实现医院内病人护理和管理相关的采集、存储、处理、检索和通信等功能。,3.1 PACS系统概述,3.1.3 与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融合2、放射科信息系统RIS,工作过程：第一阶段拍片并获得图像；第二阶段医生读片并作出诊断。主要作用：帮助技术人员和医生处理这两个阶段中需要的大量信息。,和其他系统的信息交换的二种方式：一是直接通过数据库作为信息交换接口二是通过标准的接口连接。,3.1 PACS系统概述,3.1.3 与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融合2、放射科信息系统RIS,检查预约,检查确认,操作记录,报告书写处理,随访处理,计价处理,收费处理,价表管理,

9、医学影像,其他科室系统,门诊预约,病房预约,病案管理,预约与登记,检查报告处理,放射科信息系统功能结构,3.1 PACS系统概述,3.1.3 与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融合3、PACS及HIS/RIS系统融合,制定计划,工作站,病人,PACS,医院登记,扫描器,数据库SQL,RIS,HIS,存档,网关,HL7,HL7,DICOMWorklist,SQL,DICOM,DemorgraphicsMRN,HL7,HL7,MRNAeeNum,Exam Type,DICOM,DICOM,Record Location,RIS、HIS、PACS系统协同工作流程,3.1 PACS系统概述,3.

10、1.3 与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融合4、PACS与远程放射学,远程放射学系统目的是对边远地区及其他缺少放射科学医生的医疗机构提供及时的放射图像分析，以辅助临床医生的诊断和治疗工作,远程放射学系统与PACS类似：由图像采集、传输和显示三部分构成；远程放射学系统与PACS不同：PACS通信使用局域网；远程放射学系统使用广域网。,3.2 医学图像获取,3.2.1 医学成像方法1、X射线图像,计算机X线摄影（Computed Radiography，CR），CR系统是使用可记录激光读出X线成像信息的成像板作为载体，经X线曝光及由信息读出处理，形成数字式平片图像。,数字X线摄影摄影（di

11、gital radiography，DR），在电视系统的基础上，采用模数转换器将模拟视频信号转换成数字信号后送入计算器系统中进行存储、分析、显示的技术。,数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DAS），利用几何运算功能，将造影剂注入前后的数字化X线图像进行相减操作，获得两帧图像的差异部分。,3.2 医学图像获取,3.2.1 医学成像方法2、CT图像,CT(computerized tomography,CT)是以测定X射线，采用投影图像重建的数学原理，经过计算机运算，求解出衰减系数值，应用图像处理与显示转换为真是图像灰度分布，实现现代医学成像技术。,

12、磁共振图像（magnetic resonance imaging，MRI）通过对静磁场中的人体施加射频脉冲，使人体中的氢原子发生磁共振现象，检查驰豫过程中发射出的射频信号而成像。,3、MRI图像,3.2 医学图像获取,3.2.1 医学成像方法4、US图像,超声成像(ultrasound system，US)利用超声波在人体内部传播时组织密度不连续性形成的回波进行成像的技术。,通过将放射性示踪药物引入人体内，使带有放射性核的示踪原子进入要成像的组织，然后测量放射性核素在人体内的分布来成像的一种技术。单光子发射成像（single pho-ton emission tomography，SPECT）

13、正电子发射成像（positron photon emission tomography）,5、放射性核素图像,3.2 医学图像获取,3.2.1 医学成像方法6、医用红外图像,利用红外线探测器监测人体热源深度及热辐射值，并将其转变为电信号，送入计算机进行成像。,是一种直接插入人体的腔管内进行实时表面观察表面形态的光学诊断位置。,7、内镜图像,8、显微图像,一般是指利用显微镜光学系统获得的关于细胞，组织切片的二维影像。,3.2 医学图像获取,3.2.2 数字图像的获取和前期处理,图像采集部分的三点功能：（1）从成像设备获取数据图像（2）将图像数据转换成PACS所需的标准格式的数据。（3）将标准格式

14、的图像和数据传输到数据库服务器和存储管理系统中。,3.2 医学图像获取,3.2.2 数字图像的获取和前期处理,影像有不同像素，一般图像类型：（1）连续色调的灰阶图像（2）连续色调的彩色图像（3）连续色调的灰阶动态图像（4）连续色调的彩色动态图像（5）离散的灰阶或彩色调色板的图像（6）二次文档,3.2 医学图像获取,3.2.2 数字图像的获取和前期处理,针对医学影像不同用途，分为三个等级：（1）影像作为医疗诊断的主要依据。（2）图像作为医疗工作中的主要参考（例如：一般会诊、病历回顾、手术定位等）。（3）图像作为教学的一般参考。,3.3 医学影像的存储与数据库管理,PACS遵从DICOM标准（DI

15、COM是公认的数字影像及信息交换的国际工业标准）,3.3.1 PACS对存储的要求1、遵从DICOM标准,2、海量存储,PACS中存放大量医学图像资料，并且对图片的质量和精度有较高的要求，每张图片从几兆到几十兆。,3.3 医学影像的存储与数据库管理,PACS除对网络带宽、存储设备的存取速度和存储结构都有较高要求。,3.3.1 PACS对存储的要求3、高速传输,4、高可靠性和安全性,存储冗余备份；数据存取秘密性、真实性、完整和可靠。,3.3 医学影像的存储与数据库管理,医学影像存储量不断增大，要求对PACS存储系统可以方便在线扩展。,3.3.1 PACS对存储的要求5、可扩展性,6、数据可迁移性

16、,需对数据迁移至其他存储介质上做备份；病人会医生需要携带数字影像做异地交换用等。,3.3 医学影像的存储与数据库管理,（1）随即存储器RAM（2）磁盘和独立磁盘冗余阵列（RAID）（3）光和磁性光介质（4）CD-R,DVD（5）磁带,3.3.2 主要存储技术1、PACS中常用的存储设备,3.3 医学影像的存储与数据库管理,（1）直接附加存储（DAS）：是指将存储设备通过IDE接口、SCSI接口或光纤通道直接连接到一台存储服务器上。（2）网络附加存储（NAS）：是将存储设备连接到现有的网络上，提供数据和文件服务。（3）存储区域网络（SAN）：是一种通过光纤集线器、光纤路由器，光纤交换机等连接设备

17、将磁盘阵列、磁带等存储设备与相关服务器连接起来的高速专用子网。,3.3.2 主要存储技术2、架构性存储技术,3.3 医学影像的存储与数据库管理,（1）集中存储策略：把所有PACS影响集中存储在网络教中心的位置，供全院影响设备存储数据和所有工作站存取数据的存储策略。（2）分布存储策略：按数据来源和用户工作组分布设置存储，PACS影响数据分布存储于全院各部门，通过一定的应用程序来管理、协调这些存储，以满足全院PACS用户的数据读写需求。（3）逻辑上集中分布存储策略：通过专门的存储管理系统来集中配置、管理存储设备、用户透明地向存储系统请求数据，以减少网络流量。,3.3.2 主要存储技术3、PACS存

18、储策略,为了解决存储和节省空间，PACS系统内部通常使用自己独特的文件格式。这并不影响系统的兼容性，因为到了网上，大家都用DICOM协议通讯。就如同各个国家有自己的货币，但是作国际贸易时都使用美元一样。支持PACS的数据库系统比较简单。只有病人检查序列号和诊断、登记信息放在数据库中，大小不一的影像存储成文件交给文件系统去管理。为了保证图像的可浏览性，各PACS通常提供了独特的小程序，用于在自己的文件结构上进行影像检索、浏览和图像处理。,理想中的PACS影像信息全部存在SERVER上，进行集中备份和管理。但是海量存储设备和管理软件的费用太高，所以目前还不能进入普及阶段。替代方案是分布存储，即在每

19、个采集工作站上进行光盘刻录，独立进行检索。当然，这样检索同一个病人的全部信息的代价要高于集中存储。影像数据允许分布储存在不同机器的不同数据库中，不同目录中，不同结构的文件中。PACS的用途就是屏蔽掉系统的复杂性，使得不同地方存储的影像在安全机制认可的前提下自由地流动。,3.4 医学影像的传输网络,网络构成主要包括：,网络传输：影像或数据和系统指令通过局域或广域网传输、交换。,1、网络拓扑结构：总线、环形、星形机构。,2、网络传输介质：普通电线或光缆；无线电或微波做介质的无线传输网络连接,3、网络标准与传输协议：DICOM3.0标准，这标准建立在OSJ和TCP/IP基层上。,3.5 医学影像的重

20、现,3.5.1 影像工作站的硬件结构,1、图像显示工作站：用户通过它实现图像及其相关信息的查询和显示图像显示工作站按用途分类：影像诊断工作站：可浏览图像，也可做图像后期处理，主要供放射科医生做诊断用。影像浏览工作站：主要供临床医生在病房或手术室等场所做病人相关影像浏览用。2、图像再现：是PACS最终服务于医疗工作的最后环节。3、激光相机：用户产生胶片。其他设备：微机、图形工作站、网络缴环节等。,3.5 医学影像的重现,3.5.2 影像显示和处理,图像处理工具包括：图像勾边、边界检测、去模糊、消除噪声、滤皮图像显示和测量功能包括：缩放和移动、窗口会灰阶调整、直方图修正等,3.5 医学影像的重现,

21、3.5.2 影像显示和处理,图像显示和处理包含：（1）图像恢复：改进图像质量，将图像中的干扰信息去除（2）图像增强：按应用需求对图像进行处理，以加强信息提取。（3）边缘检测：利用边缘反映局部灰度变化这一特性直接将边缘找出来。（4）图像分割：把一副图像分成各具特性的区域并提取出感兴趣的目标。,3.5 医学影像的重现,3.5.2 影像显示和处理,图像显示和处理包含：（5）图像测量：测量图像的几何特征、强度特征、颜色特征、纹理特征。（6）图像压缩：用某种特定的算法将原图像的数据进行压缩，利用解压缩算法可以近似或完全恢复原来的图像。（7）图像配准与融合：配准指寻找两幅图像数据集之间的几何变换关系，将两

22、幅图像坐标空间换到同一个标准空间的过程；融合是将各种图像配准并构成一个统一的数据集。,3.6 PACS的工程实现举例,（1）小型PACS：单一科室或单一影像模式用.（2）中型PACS：放射科用的PACS.（3）大型PACS：全院、全企业用的PACS.,根据PACS覆盖范围可将PACS分为小、中、大型PACS。,3.6 PACS的工程实现举例,影像数据获取问题 数据量大 需考虑医院的具体情况和要求来设计PACS,（1）与PACS实现相关的主要问题,四、PACS系统的组成,一个PACS系统，主要包括的内容有图像采集、传输存储、处理、显示以及打印。硬件主要有接口设备、存储设备、主机、网络设备和显示系

23、统。软件的功能包括通讯、数据库管理、存储管理、任务调度、错误处理和网络监控等。,1、图像采集图像采集是本系统的“根”，是系统能够正常运行的基本点。只有采集到图像后，才能进行后续的显示、处理等工作，采集的图像质量决定PACS系统是否可用以及是否具有实际意义。图像的采集可分为两种类型，一是静态图像，主要是单帧图片，例如腹部超声发现的结石图像；二是动态图像，为一段或多段连续的图像系列，如心脏超声可以采集一个或多个心动周期的图像。根据超声仪器的特点，决定了其图像采集的方式，目前大体有两种方式：数字图像以及视频图像的采集。,（1）数字图像采集数字图像直接通过网络实现图像采集。以超声仪器为例，该方式的前提

24、：一是超声仪器为数字化超声仪，二是其图像支持国际医学图像标准如DICOM（Digital Imaging and Communication in Medicine）或其它标准，三是开发支持对应格式的图像存贮、显示等软件。该方式实现起来比较简单，只要超声仪通过网络与图像存贮设备例如图像存贮工作站连接即可。该方式要求超声仪器本身支持DICOM或其它标准，但它是超声图像采集的最终方式，将来很可能是超声仪器的基本配置。（2）视频图像采集视频图像的采集是将超声仪器输出的视频信号通过计算机转化为数字信号。具体是通过图像采集卡将超声仪器的图像采集到工作站，然后保存到存贮设备中。该方式目前基本满足于所有的仪

25、器，实现的条件也比较成熟。,2、传输存储图像的传输存储过程是将采集到的位于超声工作站上的图像按一定的格式、一定的组织原则存贮到物理介质上，如服务器、光盘等，以备使用。必须考虑的问题：存贮格式、存贮空间、存贮介质等问题。可以使用的存贮格式为：TIF、TGA、GIF、PCX、BMP、AVI、MPEG、JPEG、DICOM，我们选择比较通用的AVI格式或DICOM格式。图像压缩方法很多，但医学图像必须保证图像能完全还原为原图式样。也就是说，必须为无失真压缩（或称无损压缩，相对于有失真压缩）。目前几种实用标准为ISO（国际标准化组织）和ITU（国际电信联盟）制定的如下三种：JPEG、H.261以及MP

26、EG等。常用存储介质：（1）硬磁盘用于临时存贮采集的图像或显示的图像，在图像采集工作站上或者专门的图像服务器上皆配备该设备。（2）光盘存储器即CD-R盘片，一张盘片存贮量可达到650MB或更大，多张光盘可组成光盘塔、光盘阵，以实现大量数据的存贮。（3）流磁带（库）。,3、显示图像的显示必须满足(1)不依赖于硬件，也就是说通过软件实现图像显示；(2)动态图像可以动态显示，也可以静态显示；(3)图像方便地在院区网的工作站（如医生工作站）上显示，采集的图像能充分共享，以达到图像采集的目的。4、处理图像处理目前包括图像放大缩小、灰度增强、锐度调整、开窗以及漫游等，图像面积、周长、灰度等的测量。5、打印

27、生成规范的、包括图像的超声诊断报告单。图像打印时用户可以选择一到四幅图像，呈方阵排列，如果配备彩色激光或喷墨打印机则可打印非常漂亮、艳丽、基本满足医学需要的报告单。,五、PACS类型及特征,按规模和应用功能将PACS分为三类：1、全规模PACS（full-service PACS）：涵盖全放射科或医学影像学科范围，包括所有医学成像设备、有独立的影像存储及管理子系统、足够量的图像显示和硬胶片拷贝输出设备，以及临床影像浏览、会诊系统和远程放射学服务。2、数字化PACS（digital PACS）：包括常规X-线影像以外的所有数字影像设备（如CT、MRI、DSA等），常规X线影像可经胶片数字化仪（f

28、ilm digitizer）进入PACS。具备独立的影像存储及管理子系统和必要的软、硬拷贝输出设备。3、小型PACS（mini-PACS）：局限于单一医学影像部门或影像子专业单元范围内，在医学影像学科内部分地实现影像的数字化传输、存储和图像显示功能。具备医学数字影像传输（DICOM）标准的完全遵从性，是现代PACS不可或缺的基本特征。在近年的文献中提出了“第二代PACS”（Hi-PACS，Hospital integrated PACS）的概念，其基本定义即指包括了模块化结构、开放性架构、DICOM标准、整合医院信息系统/放射信息系统（HIS/RIS）等特征的full-service PACS

29、范畴。,六、PACS系统管理结构模式,PACS系统管理结构模式可以分为以下两种：1、集中管理模式（Central Management）：由1个功能强大的中央管理系统（服务器）及中央影像存储系统（Central Archiving）服务于所有PACS设备和影像，提供集中的、全面的系统运行和管理服务。该模式有利于对系统资源和服务实施进行有效的管理，但该模式对网络带宽及传输速率、管理系统设备软件和（或）硬件性能及稳定性要求较高。2、分布式管理模式（Distributed Management）：PACS由多个相对独立的子单元（系统）组成，每一子单元有独立的存储管理系统。可以设或不设中央管理服务器，

30、但通常应具有一个逻辑上的中央管理系统/平台。该模式也可以由多个mini-PACS整合形成。分布式管理模式有利于减轻网络负荷，但对资源和服务的管理、利用效率可能不及集中模式高。,七、PACS目前存在的问题,标准化技术的应用在PACS建立过程中关系重大，它关系到PACS与其他系统信息交换和各个不同厂商设备的连入。当前，有美国的ACR和NEMA两个组织共同制定DICOM标准已经成为业界实际采用的工业标准。这个标准使得各个医疗影像仪器生产厂的数字化检查设备能够容易地连接在一起。由于医学影像系统中图像的质量关系到诊断和治疗的准确性，因此系统应该对图像质量有很高的要求，对图像质量产生较大影像的主要因素是胶

31、片图像的采集过程。在诊疗中，通常对X胶片的影像质量、图像的几何分辨率、光密度、噪声等都有较高的要求，需要使用专用的胶片激光扫描仪进行图像的采集，而目前在很多远程医疗系统使用普通办公用扫描系统采集的图像往往达不到要求。,当前计算机技术的发展为PACS建设提供了技术基础。大容量的磁盘已经大大降低了图像存储的费用。使用CD-R、光盘柜、光盘塔等设备，使系统的离线存储非常可靠与方便，同时费用也能够为广大医院所接受。不同检查所产生的医学影像，在图像分辨率、光密度等方面有非常大的差别。我们应该认识到，大多数种类的检查影像是中低分辨率的。这些影像能够使用常用的通用微机设备进行处理和显示，只有少数种类的影像需

32、要高分辨率的设备来处理。我们可以充分利用这个特点，在PACS建设中分阶段实施，逐步实现医院影像处理的自动化和无胶片化。,八、PACS的发展趋势,PACS是临床医学、医学影像学、数字化图像技术与计算机技术、网络通讯技术结合的产物。它将医学影像资料转化为计算机能识别处理的数字形式，通过计算机及网络通讯设备，完成对医学影像信息及其相应信息（资料）的采集、存储、处理及传输等功能，使医学信息资源共享，并得到充分的利用。从临床医师的角度，PACS也可理解为多媒体（电子）病案管理系统的主要组成部分。在确定PACS发展模式时，应根据实际情况制定总体规划，循序渐进，分步实施；遵循DICOM 3.0标准，并基于I

33、nternet 的浏览器/服务器体系，采用模块化结构去建设PACS及探讨PACS的发展模式和实施策略。,在制订医院信息系统（HIS）总体规划时，应将PACS作为HIS的重要组成部分去考虑，特别是网络平台建设应考虑是否有足够的带宽满足PACS的需求，由于基于以太网的TCP/IP协议已成为Internet的标准，1998年6月又制订了千兆以太网标准，网络设备厂商先后将其千兆以太网设备投放市场，网络配置和升级都十分方便，多用性好，提供多种选择去构筑有足够带宽的网络平台。因此，从经济性、延续性、易扩展、易维护的角度出发，建议首选千兆以太网，其次为ATM（异步传输模式）,选择基于浏览器/服务器（B/S）

34、体系的模块化结构组建PACS，在于充分利用WWW技术设计PACS。B/S体系结构，从分布式数据库管理系统角度来说，它是Client/Server（C/S）模式的扩展，是基于超链接Hyperlinks、HTM描述语言的多级C/S体系结构，易于解决跨平台问题，通过标准浏览器访问多个平台。B/S的客户端为标准的浏览器，环境单一，界面统一，易学易操作，易提高工作效率，版本更新易维护。由于B/S体系结构的代码分布不象C/S结构那样，要分布在客户端和服务器端，B/S结构在版本更新时，只需考虑服务器端代码，降低运行成本和软件开发的工作压力。同时B/S可便于实现业务的分布式处理与代码的集中式维护，以利于目前医

35、院缺乏高质素计算机技术人员的条件下，建立集中管理的网络中心，对医学信息系统的各种应用系统的服务器群、网络核心交换设备、网络使用情况的监控设备，以及有关医院管理和临床诊疗信息的海量存取系统等，进行及时而全面的维护和管理，以提高医院信息系统的实用性，以及对付突发事件的应变能力。,在上述制定医院信息系统总体规划的前提下，探讨PACS的发展模式：（1）建立小规模PACS（mini-PACS）或部分PACS（Partial PACS）。应用DICOM 3.0标准为设备接口，将数字化成像的医学影像设备连接入网，实现医学影像部门信息资源共享。（2）通过医院局部网络，实现基于B/S和WWW技术的示教式的PAC

36、S。其PACS工作站显示器分辨率为10241024，10Bit，供各临床科室作非医学影像诊断的浏览（阅读）医学图像（如CT、MRI、超声和X光线）。它具有院内图像分配系统（IHIDS）的雏型。（3）面向医学影像学专业医师，用以进行医学影像会诊的PACS。具有完善的图像采集功能，除能通过DICOM 3.0接口从CT、MRI、DSA、CR、DR等直接采集数字化图像外，还可通过数字化仪（Digitizer），主要是激光扫描数字化仪和CCD数字化（负片）扫描仪，在确保影像质量的前提下，将胶片上记录的模拟信息数字化，间接采集图像信息。同时应用公认的图像压缩标准，如：“JPEG”（联合图片专家组）无失真压

37、缩算法，将数字化医学影像压缩存储。按DICOM 3.0标准建立医学影像信息库，并通过高速网络传输，实现医学影像中心和各个影像部门在网上共享高质量的影像输出设备和影像信息资源；医学影像专业医师在（2K2K，12bit）甚至更高分辨率的图像监视器上读片，进行医学影像会诊，以确保医学影像诊断的质量,（4）PACS与不同传输速率组合，构成不同类型的远程放射学信息系统（Tele-Radiology Information System，RIS）。一般可分为三个类型：低速、窄带远程放射学信息系统以公共电话网（PSTN）为基础，用Modem（传输速率在56Kbps之下）相连接的多媒体PC为平台，提供CT、M

38、R、静态超声图像以及个别体位的X线片的中低分辨率（1K1K，10Bit）医学影像的远程会诊服务。中速远程放射学信息系统以ISDN或DSLAM为骨干，采用高分辨率监视器（2K2K，12bit）的图形工作站，以64Kbps至768Kbps传输速率传输图像信息，除提供CT、MRI、静态超声影像的远程会诊外，还包括几乎所有部位X线片及动态超声心动图、CT心血管图像的远程会诊服务。高速、宽带远程放射信息系统 采用ATM、卫星线路或E1电信专用线，其传输速率均在1Mbps以上，甚至可高达2400Mbps，提供包括实时动态医学影像会诊在内的涉及远程医学应用所有领域的远程信息服务。,（5）PACS与RIS和H

39、IS（医院信息系统）以及个人健康档案卡相结合，提供面向社会的远程医学信息服务。以上五种发展模式是相对而言，相互交叉，相互间无绝对的界限。我们应在总体规划下，结合实际，采用模块化结构，密切注视标准和高新技术，循序渐进；切忌忽视医院需求和具备的条件，片面追求技术领先和高速发展，否则欲速不达，造成人力财力浪费。,九、医学数字图像通讯（DICOM）标准,DICOM是Digital Imaging and Communications in Medicine的英文缩写，即医学数字成像和通信标准。它以开放式连结系统（OSI）参考模式为基础定下七层协议。DICOM是一种应用标准，存在于七层之间（最上一层）。

40、DICOM标准以计算机网络的工业化标准为基础，为影像、公用信息、应用服务及通讯协议提供了一种标准模式。它能帮助更有效地在医学影像设备之间传输交换数字影像，这些设备不仅包括CT、MR、核医学和超声检查，而且还包括CR、胶片数字化系统、视频采集系统和HIS/RIS信息管理系统等。见图9-1。,图9-1DICOM应用范围,从1995年开始，医学影像设备的生产商（主要是美国电子制造业协会NEMA的会员）与DICOM标准的潜在用户（主要是美国放射学会ACR的会员）就联合起来着手建立起这个标准，在这个过程中他们还得到了全球范围内其他标准化组织和保健机构的参与支持，这种广泛的合作最终保证了DICOM标准的成

41、功。目前，世界医学影像设备的主要供应商都宣布支持DICOM标准。无论在提高医疗诊断水平方面，还是在提高与医学影像及其信息有关的经济效益方面，DICOM标准的出现为医疗机构带来全新的机会。,1、DICOM标准的发展背景（1）DICOM标准简介DICOM（Digital Imaging and Communication in Medicine）标准是由ACR（American College of Radiology）及NEMA（National Electrical Manufacturers Association）所形成的联合委员会，于1983年以后陆续发展而成的医疗数位影像及传输标准。简

42、言之，DICOM是医学图像及其相关信息的通讯标准。此标准建立的目的为：推动开放式与厂牌无关的医疗数位影像的传输与交换。促使影像储存与传输系统PACS（Picture Archiving and Communication Systems）的发展与各种医院信息系统HIS（Hospital Information Systems）的结合。允许所产生的诊疗资料库能广泛地被不同地方的设备来访问。DICOM Version3.0，发表于1992年，原自ACR-MEMA两次发表的标准，分别为：CR/NEMA PS No.300-1985，Version 1.0，发表于1985 年，1986年十月颁为标准；

43、CR/NEMA PS No.300-1988，Version 2.0，1988年1月颁为标准，涵盖Version1.0。,DICOM基于开放式互联参考模型，这是一种世界范围的通讯标准，定义了七层协议模型，分别是物理层、数据链、网络、传输、会议层、表达层、应用层。DICOM属于第七层即应用层范围，也就是同Email软件或文件传送（ftp）等软件一样，属于一种软件范畴的东西。因此，DICOM接口与设备中其它的接口（如高压注射器接口）是有区别的。其它设备的接口包括一些硬件，当然也有相应的软件，但软件必须基于特定的硬件才能实现其功能。而DICOM则是一种纯软件的标准，不管在任何设备的计算机上，只要嵌入

44、了DICOM软件，就能实现DICOM功能（即拥有的DICOM接口）。,DICOM是一种面向对象的架构（或称之为环境），在这个环境中信息（数据）处理功能或操作程序（方法）是通过简便的便于维护的信息包（称为对象）方式组合起来。此方式的重要性在于由此产生的软件，相对于通过功能模块或编程生成的软件，运行简单而不复杂。网络中各台设备均有各自的地址，对象互相通讯中通过明确定义的消息，完成相应的功能就称为服务。例如CT的计算机需要将图像打印到胶片上，只需要发一个消息到代表具有DICOM功能的激光相机的地址，得到回应的消息后，再将图像按一定的方式（DICOM格式）发送到此地址，即可由这台激光相机完成打印服务。

45、,在DICOM的环境中，可以按照是提供服务或者是使用服务而把设备分为DICOM服务提供者和DICOM服务使用者，如CT，MRI，DSA等即为服务使用者，激光相机是服务提供者，也有既是服务者又是使用者的设备，如影像工作站。DICOM标准是图像格式的标准，也是图像通讯的标准，DICOM2.0它适用于点到点环境，DICOM3.0则适用于WEB形式的网络环境。符合DICOM标准的设备能够作为独立的节点连入PACS网络，与其它符合DICOM标准的节点进行信息交换。然而在我国，由于历史的原因，各医院里真正符合DICOM 3.0标准的影像设备只占所有影像设备的一部分（尽管这个比例越来越大）。大量的老式影像设

46、备往往只能输出胶片，或者只有普通的视频输出，或者使用专用的图像格式。因此，目前在建设PACS的时候必须考虑到这一点。为了使现有的大量不符合DICOM的影像设备进入PACS网络，需要使用一个通用的DICOM格式转换工具包。,（2）DICOM3.0与NEMA2.0中的差异目前DICOM Version3.0是完全根据ACR/NEMA PS3.1-1992由ACR验证，NEMA发表的标准，并新增加了部分功能：由原来只提供点到点（Point to Point）的通讯环境，扩充到像开放式系统互联OSI（Open System InterConnection）及TCP/IP（Transmission Co

47、ntrol Protocol/Internet protocol）工业标准的通讯环境。可以宣告系统或设备本身所提供标准的一致性，包括它所用的指令及资料格式的异动。为了配合未来新增订的内容能迅速地纳入标准，DICOM3.0的文件体系以多部分的结构所制成，藉由ISO的规定，DICOM3.0的文件已完全依照其标准的结构来建立。增加了一些除了影像图形之外的讯息控件，如：学术研究、诊断报告等。为每个唯一的讯息控件赋予一个可以运用的处理技术，如：DICOM定义了一系列操作和通知，叫做DICOM消息服务元素。信息对象与这些服务的复合叫做服务器-对象对SOP（Service Object Pair），这样当这

48、些讯息控件通过网络来处理时，它们彼此之间的关联性才不致于混淆。,DICOM标准与ACR-NEMA标准的最大差别在于建立标准的模型不同。ACR-NEMA标准的前两个版本建立在隐式的放射科信息模型基础上，数据元素是根据标准制订者的经验确定的。相比之下，DICOM标准基于一组显式的实体关系模型（Entity-Relationship model，简称E-R模型），这些模型详细地描述了事物（包括病人、图像和记录等）在放射科内部的操作与相互关系。使用这些模型有助于制造商和用户理解DICOM标准中的数据结构，因为它们清楚地表明了实际应用中所需要的数据元素以及这些元素之间的关系。,（3）DICOM3.0标准

49、的发展现况近年来由于ACR与NEMA在医疗数位影像传输规范的发展与努力，DICOM3.0已成为北美、欧洲及日本各国在Health Care Informatics影像应用的标准。这些协会除了ANSI、ISO外，还包括欧洲的Europen Committee for Standardization Technical committee on Medical Informatics（CENTC 251）及日本的Japan Industries of Association for Radiation Apparatus（JIRA）。1994年，在美国芝加哥所举办的RSNA年会上，就已经有40个以

50、上的厂商参与DICOM的成果展示，他们利用DICOM3.0的标准，透过网络与各医院连线，进行医学影像传输及处理的功能显示，主题包括：CR，CT，MRI，US等各类型医学影像资料。,2、DICOM标准文件内容概要第一部分：引言与概述，简要介绍了DICOM的概念及其组成。提供了整个DICOM标准的综述。包括历史、范围、目标和标准的结构，对标准的各部分都有简要的描述。第二部分：兼容性，精确地定义了声明DICOM要求制造商精确地描述其产品的DICOM兼容性，即构造一个该产品的DICOM兼容性声明，它包括选择什么样的信息对象、服务类、数据编码方法等，每一个用户都可以从制造商处得到这样一份声明。第三部分：