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1简介
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1简介
PACS系统是Picture Archiving and Communication Systems的缩写意为影像归档和通信系统。它是应用在医院影像科室的系统主要的任务就是把日常产生的各种医学影像包括核磁CT超声各种X光机各种红外仪、显微仪等设备产生的图像通过各种接口模拟DICOM网络以数字化的方式海量保存起来当需要的时候在一定的授权下能够很快的调回使用同时增加一些辅助诊断管理功能。它在各种影像设备间传输数据和组织存储数据具有重要作用。
2简要介绍
随着数字化信息时代的来临诊断成像设备中各种先进计算机技术和数字化图像技术的应用为医学影像信息系统的发展奠定了基础。历经逾百年发展医学影像成像技术也从最初的X射线成像发展到现在的各种数字成像技术。
什么是医学影像信息系统
医学影像信息系统简称PACS(Picture Archiving and Communication Systems)与临床信息系统Clinical Information System, CIS、放射学信息系统(Radiology Information System, RIS)、医院信息系统(Hospital Information System, HIS)、实验室信息系统Laboratory Information System, LIS同属医院信息系统。
医学影像信息系统狭义上是指基于医学影像存储与通信系统从技术上解决图像处理技术的管理系统临床信息系统是指支持医院医护人员的临床活动收集和处理病人的临床医疗信息的信息管理系统放射学信息系统是指以放射科的登记、分诊、影像诊断报告以及放射科的各项信息查询、统计等基于流程管理的信息系统医院信息系统是指覆盖医院所有业务和业务全过程的信息管理系统实验室信息系统是一类用来处理实验室过程信息的信息系统。
在现代医疗行业医学影像信息系统是指包含了包括了RIS以DICOM3.0国际标准设计以高性能服务器、网络及存储设备构成硬件支持平台以大型关系型数据库作为数据和图像的存储管理工具以医疗影像的采集、传输、存储和诊断为核心是集影像采集传输与存储管理、影像诊断查询与报告管理、综合信息管理等综合应用于一体的综合应用系统主要的任务就是把医院影像科日常产生的各种医学影像包括核磁、CT、DR、超声、各种X光机等设备产生的图像通过DICOM3.0国际标准接口中国市场大多为模拟DICOM网络等接口以数字化的方式海量保存起来当需要的时候在一定的授权下能够很快的调回使用同时增加一些辅助诊断管理功能。
对医学影像信息系统应用的需求
随着现代医学的发展医疗机构的诊疗工作越来越多依赖医学影像的检查X线、CT、MR、超声、窥镜、血管造影等。传统的医学影像管理方法胶片、图片、资料诸此大量日积月累、年复一年存储保管堆积如山给查找和调阅带来诸多困难丢失影片和资料时有发生。已无法适应现代医院中对如此大量和大范围医学影像的管理要求。采用数字化影像管理方法来解决这些问题已经得到公认。随着计算机和通讯技术发展为数字化影像和传输奠定基础。目前国内众多医院已完成医院信息化管理其影像设备逐渐更新为数字化已具备了联网和实施影像信息系统的基本条件实现彻底无胶片放射科和数字化医院已经成为现代化医疗不可阻挡的潮流。
3主要优点
1减少物料成本引入PACS系统后图像均采用数字化存储节省了大量的介质纸张胶片等。
2减少管理成本数字化存储带来的另外一个好处就是不失真同时占地小节省了大量的介质管理费用。
3提高工作效率数字化使得在任何有网络的地方调阅影像成为可能比如借片和调阅病人以往病历等。原来需要很长周期和大量人力参与的事情现只需轻松点击即可实现大大提高了医生的工作效率。医生工作效率的提高就意味着每天能接待的病人数增加给医院带来效益。
4提高医院的医疗水平通过数字化可以大大简化医生的工作流程把更多的时间和精力放在诊断上有助于提高医院的诊断水平。同时各种图像处理技术的引进使得以往难以察觉的病变变得清晰可见。方便的以往病历的调阅还使得医生能够参考借鉴以前的经验作出更准确的诊断。数字化存储还使得远程医疗成为可能。
5为医院提供资源积累对于一个医院而言典型的病历图像和报告是非常宝贵的资源而无失真的数字化存储和在专家系统下做出的规范的报告是医院的宝贵的技术积累。
6充分利用本院资源和其他医院资源通过远程医疗可以促进医院之间的技术交流同时互补互惠互利促进双方发展。 [1]
4发展趋势
医学影像信息系统最初是从处理放射科的数字图像发展起来的。医学影像信息系统的前身是医学影像存档与通信系统PACSPicture Archiving Communication System最先推动PACS发展的动力来自于传统的相机厂家。这是因为当数字化浪潮到来的时候他们首先就意识到这对他们的产品是一个不可逆转的巨大的冲击。 他们对各个厂家的设备连接能力有着最为清楚的了解但作为传统的机械制造商他们的计算机技术不够充足对图像设备及图像处理也不够了解。
最初许多设备制造商对开放的网络连接时有很大的抵触情绪。因为他们认为这是意义不大并且对他们的利益有冲突更深层的原因在于他们没有意识到已经落在了信息技术发展的后面更不了解信息技术会给医疗影像行业带来什么。
随着计算机软硬件技术、多媒体技术和通信技术的高速发展以及医学发展需求的不断增长PACS 标准化进程不断推进尤其是ACR-NEMA(American College of Radiology National Electrical Manufactures ′ Association美国放射学会和美国电器制造商学会)DICOM(digital imaging and communications in medicine 医学数字成像和通信标准)3.0标准的普遍接受目前的PACS已扩展到所有的医学图像领域如心脏病学、病理学、眼科学、皮肤病学、核医学、超声学以及牙科学等。PACS所包含的内容和能力已超越这一名词原来的含义现在一般提到的PACS普遍是指包含了放射科信息系统RISRadiology Information System和医学影像存档与通信系统PACSPicture Archiving Communication System的医学影像信息系统。
4现状
PACS医学影像信息系统的技术发展主要体现在下列几方面
1、 内部存储格式标准化为DICOM3.0
目前几乎所有欧美先进PACS厂家都用正式DICOM3.0文件格式来储存图像。设计旧一点的PACS还用ACR-NEMA2.0或SPI只有很老的PACS才用到厂家自己定义的格式。用DICOM3.0格式有许多好处其中一条是今后要更换PACS时不必找旧PACS厂家来转换数据。更重要的是用DICOM3.0文件格式可以随时加影像模式、加减和更改图像文件的内容。而传统的固定字段长度图像格式要添些东西就要全盘改动。
2、 采纳标准压缩算法来压缩图像文件。
新一代的PACS大多采用DICOM支持的标准压缩算法如JPEG、JPEGLossless、JPEG2000、JPEG-LS和Deflate等。厂家用自定义算法来压缩图像的现象越来越少。
3、三级储存模式(在线、近线和离线)转变成两级(在线和备份)
目前欧美先进PACS厂家都在推行在线和备份两级储存。备份只是为了防意外如火灾、地震等。在线用的是硬盘用RAID(冗余存储磁盘阵列)加NAS(NetworkAttachedStorage)或SAN(StorageAreaNetwork)。而前几年PACS界最常见的是用三级图像储存模式在线(online)、近线(near-line)和离线(off-line)。新的图像在线存在硬盘上、老一点的图像近线存在网路服务机里、再老一点的图像离线存在MOD或磁带里。
4、智能化医学影像平台
智能影像IT平台是医院信息系统的主要发展方向。能否最快获得全部诊断信息是评价影像工作站优劣的唯一标准。syngo .via是全球首个“会思考”的影像工作平台它改变了传统的影像后处理理念摒弃以软件为导向的传统CT工作站工作方式开启以解剖或疾病诊断为导向的全新工作视角突破性的成为直接服务疾病诊断的影像工作平台。让医生从繁琐的影像后处理中解脱出来专注于医学诊断。
西门子syngo.via影像IT平台具有图像预处理功能影像处理与扫描序列无缝链接自动进行无需任何人工干预它有以疾病为导向的工作流程自动进入按照疾病或解剖部位定制的工作模块为每位医生量身定制其所需的诊断工作模块任意顺序集成相关影像处理软件带有诊断书签功能能自动记录医生的每次病变测量、病变标记方便跨科室医生间的交流和上级医生复核报告。
由于我国开发和引进PACS系统较晚目前已经建立并有效运行的PACS系统设计并不多见特别是内陆省市。究其原因主要是标准化程度低、兼容性差一般为封闭式的专用系统既不经济、价格也昂贵配置的硬件不够合理对工作量大的医院缺乏强大的存储子系统无法支持数据量巨大的常规放射影像因此不能真正实现“无片化”管理。多数PACS系统也没有其有效的工作流程和自动化管理功能也不能向临床诊断提供所需的全部表现在在线信息少响应速度慢。对网络安全、保密和符合法律要求方面还不可靠。现有的PACS系统大多数没有考虑技术发展和扩展需要的可能难于与现有的HIS/RIS整合为一个系统。
5趋势
各国的PACS系统研究和发展各具特点美国PACS系统的研究和开发是在政府和厂商的资助下来进行的欧洲的PACS系统由跨国财团、国家或地区的基金来支持研究小组倾向于与某个主要厂商合作着重于PACS建模和仿真及图像处理部件的研究日本将PACS系统研究和开发列为国家计划由厂商和大学医院来共同完成厂商负责PACS系统集成和医院安装医院负责系统临床评测而且系统技术指标固定没给医院研究人员留有多少修改的空间韩国的PACS系统是在大型私营企业资助下所完成的。
PACS在国内发展方向重点在应严格遵守国际技术标准的系统设计和完全开放式的体系结构基于IHE、DICOM3.0和 HL-7医疗保健等国际标准浏览器/服务器结构应具有良好的兼容性基于Internet/Intranet技术的网络结构需支持局域网LAN、广域网WAN可远程会诊采用TB级甚至PB级存储子系统提高响应能力提供容错、纠错能力及更好的数据安全性和灾难恢复能力有高性能数据压缩技术系统界面友好有强大的中文支持能力易学易用有语音、图像和数据的传输等多种技术的无缝整合有完整的系统解决方案系统利于维护和技术支持。
6标准化进程
上世纪伴随着科技的发展医疗水平不断提高各种新的医疗影像设备不断涌现。50年代超声技术运用于医学领域70年代CT和80年代MRI先后应用于临床。此后基本上每隔两三年就有新种类的医疗影像设备被发明。越来越多的医疗影像设备一方面提高了诊断的准确程度另一方面带来了新的问题。那就是如何管理这些医疗影像设备产生的数据为了在一定范围内获得医疗影像设备产生的数据保证不同厂家的影像设备的数据能够互连。1982年美国放射学会ACR和电器制造协会NEMA联合组织了一个研究组ACR-NEMA数字成像及通信标准委员会研究如何制定一套统一的通讯标准来保证不同厂家的影像设备能够信息互连。经协商一致后制定出了一套数字化医学影像的格式标准即ACR-NEMA 1.0标准随后在1988年完成了ACR-NEMA 2.01993年发布3.0版本正式命名为DICOM3.0(Digital Imaging and Communications in Medicine医疗数字成像和通信)。但是由于各种原因此标准直到1997年才慢慢被各医疗影像设备厂商接受。此后标准每年都有大变动涉及到医学影像的每一个角落特别是最近刚加入标准的SR(结构化报告)涉及了其他标准不敢涉及的领域。同时标准还在安全性隐私和授权方面下了很大的功夫添加了TSL/SSL数字签名数字授权数据加密支持。为了支持不同领域的数据交换还增加了XML支持。总之DICOM标准日新月异不断向前发展。
目前DICOM3.0已为国际医疗影像设备厂商普遍遵循各大厂商所生产的影像设备均提供DICOM3.0标准通讯协议。
在系统的输出和输入上必须支持DICOM3.0标准已成为PACS的国际规范。只有在DICOM3.0标准下建立的PACS才能为用户提供最好的系统连接和扩展功能。
一 DICOM3.0
DICOM 标准的全称是“医学数字成像与通讯”digital imaging and communication in medicine标准是按照NEMA的程序制订和发展的。它实际上是ACR-NEMA的第三个版 本。之所以不叫 ACR-NEMA3.0 而改称 DICOM3.0 是因为①该标准并不单单是由ACR-NEM的联合委员会制订的世界上其它一些标准化组织也共同参与了它的制订与发展。这些标准化组织包括欧洲标准化委员会251技术委员会即 CENTC251该委员会早已以DICOM为基础制订出一项与DICOM完全兼容的标准--MEDICOM还有日本的JIRAjapanese industry radiology Apparatus和医学信息系统发展中心medical informationsy stem development center。这两个组织对DICOM的主要贡献在于提出了利用可移动的媒质光 盘等来存贮、交换医学图像的标准。在制订标准过程中也参考了其它的一些组织包括IEEE、HL7和ANSI等有关标准。②标准不仅支持医疗放射图像它是可扩展的面向所有医学图像只要简单地增加相应的服务对象类SOP即可。扩展到心电图cardiology、内窥镜endoscopy、牙医dentistry、病理学pathology和其它等类型图像的工作目前正在进行之中。与其前面的1.0和2.0版本一样DICOM在制订工作一开始就考虑到一些相关标准化组织的研究成果这不仅仅是为了避免重复性的工作更重要的是为DICOM提供了重要的背景和技术。由于是面向网络环境的通讯标准故对 DICOM 影响最大的是国际标准化组织的开放系统互联参考模型ISO-OSI。
二 HL7
HL7 是在医疗环境中尤其是在院病人治疗交换电子数据的标准。1987年5月在Pennsylvania 大学医院成立了一个由医疗单位和用户、厂家和医疗顾问consultants组成的委员会这个委员会主要负责HL7的工作目的就是简化不同厂商尤其包括竞争的厂商在医疗领域中的计算应用的接口实现。其主要应用领域就是HIS/RIS。
HL7目前主要是规范在HIS/RIS系统及其设备之间通讯如下信息病人入院/挂号、出院或转院数据统称ADT-admissions/registration、discharge、transfer和查询、病人安排、预订、财务、临床观察、医疗记录、病人的治疗、主文件更新信息等。
功能规范
随着信息技术的发展及医院运行机制的转变医院信息系统已成为现代化医院必不可少的重要基础设施与支撑环境。卫生部为了积极推进信息网络基础设施的发展加快医院信息化建设和管理制定了《医院信息系统基本功能规范》。其中对医学影像信息系统功能设置了以下规范。
一 影像处理
1数据接收功能接收、获取影像设备的DICOM3.0和非DICOM3.0格式的影像数据支持非DICOM影像设备的影像转化为DICOM3.0标准的数据。
2图像处理功能自定义显示图像的相关信息如姓名、年龄、设备型号等参数。提供缩放、移动、镜像、反相、旋转、滤波、锐化、伪彩、播放、窗宽窗体调节等功能。
3测量功能提供ROI值、长度、角度、面积等数据的测量以及标注、注释功能。
4保存功能支持JPG、BMP等多种格式存储以及转化成DIDICOM3.0格式功能。
5管理功能支持设备间影像的传递提供同时调阅病人不同时期、不同影像设备的影像及报告功能。支持DICOM3.0的打印输出支持海量数据存储、迁移管理。
6远程医疗功能支持影像数据的远程发送和接收。
7系统参数设置功能支持用户自定义窗宽床位值、放大镜的放大比例等参数。
二 报告管理
1预约登记功能。
2分诊功能病人的基本信息、检查设备、检查部位、检查方法、划价收费。
3诊断报告功能生成检查报告支持二级医生审核。支持典型病例管理。
4模板功能用户可以方便灵活的定义模板提高报告生成速度。
5查询功能支持姓名、影像号等多种形式的组合查询。
6统计功能可以统计用户工作量、门诊量、胶片量以及费用信息。
三 运行要求
1共享医院信息系统中患者信息。
2网络运行数据和信息准确可靠速度快。
3安全管理设置访问权限保证数据的安全性。
4建立可靠的存储体系及备份方案实现病人信息的长期保存。
5报告系统支持国内外通用医学术语集。
