PACS系统第一章课件

1、1PACS系统郑少慧EMAIL:电话：135700526612课程性质、主要内容是医药信息类的一门专业课程主要包括：影像信息的特点影像信息的传输网络平台影像的存储、压缩技术医学影像的传输接口标准影像的检索及数据挖掘3教学目标对医疗行业信息系统有一个全面的初步了解；主要了解影像系统架构，影像的存储传输涉及的标准以及影像系统与其他系统的接口；对本学科的主要内容、课程体系及与相关学科之间的相互关系有一个系统的概括和准确的把握；对自己掌握了本学科知识后，在医疗行业中应发挥的作用、应扮演的角色有一个起码的认知和定位。4上机安排及要求（18学时）上机：周三下午 ，6-8节 要求：按时上、下课，按学号坐，不

2、得随意走动；每次上机时带实验报告本；下课关机，摆好凳子；保持机房卫生。认真、独立、按时完成并提交实验报告（格式按要求完成）5实验报告格式实验名称实验目的、实验设备、实验内容、实验步骤、实验结果分析等。 7联系方式联系电话的邮箱：8第一章 概述10第一章 概述什么是信息？信息的特征、分类及其组成。11一、 信息 人类生活离不开信息。烽火告急信鸽传书结绳记事古代信息传播技术12香农：认为信息是“用来消除不确定性的东西”，指的是有 新内容或新知识的消息。维纳：提出“信息就是信息，不是物质，也不是能量”。信息的含义1415信息的传播过程信息发出方用何载体以何途径信息接收方接收

3、效果及作用（信源）（信息传递）（信宿）17什么是信息？信息是反映客观世界中各种事物的特征和变化，并可以借助某种载体进行传递的有用的知识。18信息与物质和能量的关系物质是信息存在基础；能量是信息运动的动力。信息可以传递、加工和处理；信息不能脱离媒体而存在；符号是信息的表现形式，信息是符号表现的内容。 19从信息产生的领域 信息的表现形式按性质的不同 物理信息：无生命信息生命信息社会信息消息资料知识语法语义语用信息分类20信息载体 携带信息的信号性质 信息分类语音信息图像信息文字信息光电信息电磁信息连续信息离散信息半连续信息21信息的普遍特征相对性事实性转移性变换性动态性时效性共享性可转化性22信

4、息的基本特征任务：分析案例，探讨信息的特征例1：卫星电视呈现精彩节目。例2：销售方案分享。例3：啤酒与尿布。例4：错过的象棋比赛。例5：赤壁之战。 24（1）你对信息的理解是： （2）举例说明信息的特征。（3）搜集身边的、生活中的常见问题、讨论并了解人们是如何利用信息为生活、生产服务的。拓展练习 25信息的表达信息表达四要素信源:信息的发出者信宿:信息的接收者媒介:交流手段信息:交流对象信息是交流的核心，一般来说它是由符号表征出来的，信息交流也可以说是符号的交流。27信息的编码什么是编码？把一定的意义、信息转换为代码的过程，也就是按照一定规则排列起来的符号或信号序列。只有通过编码，人类的思想才

5、能得以交流，信息才能从一个系统传递到另一个系统。28信息的编码编码的功能简化信息传递的形式；对信息单元的识别提供一个简单、清晰的代号，便于存储、检索；通过解码或译码，把代码还原成编码前的信息。29初始编码与二次编码初始编码：用语言文字及其他辅助性的非语言文字符号来表达一定思想内容的过程。二次编码：把信息转换成适合在信道上传输的信号过程。涉及整个通信工程信道传信率信宿接受信息量I(p)信源包含信息H(x)30通信系统基本概念信道容量：信道在单位时间内所能传递的最大信息量。符号C传信率：单位时间内传递的信息量。最佳码：凡是能载荷一定的信息量，且码字的平均长度最短，可分离的变长码的码元集合。31二次

6、编码规则码元尽可能少；采用最佳码，提高传输有效性。能最大概率恢复原始符号序列。32什么是信息载体？信息是处理数据以后产生的结果，保存这些信息（数据），需要选择可以储存相应信息的媒介，通常称为信息载体。分为数字信息载体和模拟信息载体。33信息的传递信息的传递是体现信息本身时效性和信息价值的基本需求。人们往往需要及时获得准确的、有参考价值的异地信息，这就需要有一种安全而有效的传输方式来传递信息。34信息传递的原则不改变信息本身的内容高效、快速、及时安全、保密35信息的传递有介质传递无介质传递：电报、旗语、烽火、面对面纸介质磁介质光介质胶片和相纸36信息传递模式实物介质传递模式：信函、U盘等有线传递

7、模式：有线电视等无线传递模式：卫星、微波等。混合传递模式：实时信息传递：放疗中的实时监控。分时信息传递：单工通信模式半双工通信模式全双工通信模式37二、信息的计算机处理图灵机 -信息计算的硬件实现图灵机的计算装置：一条两端可无限延长的带子，一个读写头，一组控制指令。 b b 1 0 1 0 0 0 1 0 b b 状态q1读写头控制指令五元组指令集合：(qiSjSkR(LN)qn)38 图灵机数值计算指令集q101Lq2q110Lq3q1bbNq4q200Lq2q211Lq2q2bbNq4q301Lq2q310Lq3q3bbNq4计算函数是：S(x)=x+1bb10100010bbq11q21

8、q20q20q20q21q20q21q2bq439冯诺依曼型计算机冯诺依曼机的特征计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成；计算机中采用二进制来表示指令和数据；采用存储程序方式，计算机能自动逐条取出指令并执行程序。40信息处理的算法实现 数据结构算法程序数据结构：数据类型和组织形式的描述。算法：对一类问题求解的方法。41三、影像信息系统什么是信息系统？什么是影像信息系统（PACS系统）？硬件和软件是信息处理平台，网络是信息处理的延伸。42什么是信息系统？信息系统是人类在生产活动中进行信息交流，在这过程中产生的。信息系统是由人、信息处理硬件、软件、数据资源等组成的有机整体

9、。包含信息处理系统和信息传输系统43Hardware信息系统构成图UserDataHardwareSoftware问答人机44信息系统类型作业信息系统 （TPS）管理信息系统 （MIS）决策支持信息系统 （DSS）专家系统 （ES）45医疗信息系统组成计算机在医学应用上的层次6.研究和开发5.治疗和控制4.诊断和决策3.处理和自动化2.存储和检索数据1.数据交换与传输应用越复杂人参与程度越高46医疗信息系统组成医院职能医院构成医疗信息系统是医学信息在医院应用的成功案例医疗和护理医疗事务经营管理医院信息管理医护人员患者医疗资源采集传输处理存储47医疗信息系统组成什么是医院信息系统？医院信息系统（

10、Hospital Information System, HIS）利用计算机软硬件技术、网络通讯技术等现代化手段，对医院及其所属各部门的人、物、财进行综合管理，对在医疗活动各阶段产生的数据进行采集、存储、处理、提取、传输、汇总、加工成各种信息，从而为医院的整体运行提供全面的自动化的管理及各种服务的信息系统。48医院的信息分类管理信息：在医疗过程中进行工作联络、资源调配、质量管理、工作量统计、信息沟通等所需要信息，这些信息并不反映病人的具体治疗情况，不记录在医疗文件中。医疗信息：医疗过程的记录。49医院管理信息病人情况和医疗数、质量信息。卫生经济信息。物资管理信息。医院管理基础信息。50医院医疗

11、信息医嘱、处方信息。检查和化验信息。手术和治疗信息。护理信息。51医院信息八个特点医学信息的数据量大，复杂性高；医学信息的应用面广，影响大；医学信息的标准化程度低；医学信息处理难度大；医学信息私密性强；医学信息连续性、时效性显著；医学信息系统市场化、商品化产品少；医学信息系统开发技术难度大、周期长、投入多、维护难。521、 PACS系统概述 什么是PACS?医学影像系统通常称为医学影像计算机存档与传输系统（Picture Archiving and Communication System 简称PACS），是医院信息系统中的一个重要组成部分，是使用计算机和网络技术对医学影像进行数字化处理的系统

12、，主要解决医学影像的采集和数字化，图像的存储和管理，数字化医学图像的高速传输，图像的数字化处理和重现，图像信息与其它信息的集成五个方面的问题。53 1）医学影像被广泛应用于医疗诊断。 19世纪末，德国物理学家伦琴（Wilhelm Conard Rntgen）发现X线，形成X线诊断学（X-ray diagnosis）。 20世纪5060年代，超声和核素（同位素）扫描应用于人体检查，出现了超声成像（ultrasonography,USG）和-闪烁成像（-scintigraphy）。20世纪70年代，CT、DSA20世纪80年代初，MRI投入临床；ECT、PET问世； 2、PACS产生背景医疗设备发

13、展54 2）介入治疗促进了医学影像的发展。 20世纪中期，介入放射兴起20世纪90年代，DR应用于临床 2、PACS产生背景医疗技术发展55 2、PACS产生背景医疗用户需求类型多规模大精度高增长快不失真标准严处理难约束复杂安全性可靠性一致性实时性分布性并行性预操作3)、医学影像数据的特点562、PACS产生背景医疗用户需求CT：51251212 bitsB超：5125128 bitsMRI：25625612 bitsDSA：5125128 或 102410248 bits核医学：12812816 bits数字化X射线胶片：2000250012bits4)、医学影像数据规模572、PACS产生

14、背景医疗用户需求数据量大，占用医院大量资源借还费时一张胶片只能供一人借用，不能多人同时共享不能进行动态观察不易对同一成像设备在不同时间所成的像作前后比较；也不易对同一病人用不同装置所成的像作横向比较5)、传统胶片的缺点582、PACS产生背景电子技术发展海量存储器件如光盘(包括可擦磁光盘及WORM)大量生产，价格下降计算机局域网技术成熟，网络速度提高图像数据库技术成熟高分辨力监视器问世6)、技术的进步使PACS成为可能59CD-RDVD-R60MOMO Driver61磁盘阵列62网络技术的成熟63网络技术的成熟64数据库技术的成熟65医用显示器66医用显示器67需求和实力是双重原动力 胶片磁

15、带不便于保存、调阅，甚至会遗失计算机技术pacs？节约时间节约成本683、PACS的发展现状PACS发展三阶段第一阶段：PACS概念提出第二阶段：发展阶段第三阶段：完善阶段693、PACS的发展现状第一阶段：PACS概念的提出。建立PACS的两个主要因素：数字化影像设备，如CT设备等的产生使得医学影像能够直接从检查设备中获取；计算机技术的发展，使得大容量数字信息的存储、通讯和显示都能够实现。703、PACS的发展现状第二阶段：发展阶段。到90年代中期，计算机图形工作站的产生和网络通讯技术的发展，图片显示质量达到临床要求。进入90年代后期，微机性能的迅速提高，网络的高速发展，使得PACS的整体价

16、格有所下降。713、PACS的发展现状第三阶段：20世纪末至今，完善阶段。制定标准：DICOM;与其他医学信息传输标准的沟通，如HL7 完善性应用远程诊断无胶片化安全性研究724、PACS 的组成与工作流程图像采集图像显示PACS控制73PACS网络架构74PACS结构视频采集工作站B超图像采集工作站X光机显示工作站1数据库服务器千兆以太网交 换 机内窥镜显示工作站3显示工作站4显示工作站n显示工作站2光缆百兆以太网交 换 机CT图像采集工作站视频采集工作站路由器因特网754、PACS 的组成与工作流程图像采集系统从成像设备采集图像数据将不同成像设备制造商各种规格的数据转换成符合ACR-NEM

17、A或DICOM的PACS标准格式（数据头格式、字节顺序、矩阵尺寸等）将图像传给PACS控制器76采集计算机接口的分类互连网络模式采用TCP/IP和 DICOM3.0标准，易于实现；图像传送可由放射成像系统启动操作（“推”）或由采集计算机启动操作（“拉”）直接接口模式通过一片接口卡实现，如胶片扫描仪的SCSI接口卡、B超的视频采集卡以及CT的视频采集卡；连接简单，数据吞吐速率快，但不适于作二次开发。77PACS控制器数据流控制数据库服务器图像存档系统大容量的图像存储在线近线离线4、PACS 的组成与工作流程78PACS数据库服务器的进程与相互关系 79存档服务器图像接收、暂存、发送、存档（分项）

18、检查编组盘片管理、与RIS及HIS接口PACS数据库更新图像检索、预取80存档服务器81图像显示和处理系统图像处理工作站根据指令进行必要的图像处理和特征参数计算图像显示工作站显示预处理前后的图像4、PACS 的组成与工作流程8283848586显示和处理系统功能从PACS控制器获取信息提供PACS数据库查询接口查询结果显示图像组织图像增强处理图像测量和标注文档编辑和报告生成4、PACS 的组成与工作流程874、PACS 的组成与工作流程PACS 的工作流程为：影像设备产生被检者的诊断图像及相关信息；传输网络（如局域网）把图像传送到数据库，进行存储；通过自动路由或预提取，将图像自动送达指定工作站，以备查询或检索。88PACS工作流程895、 PACS 的类型一、按结构形式分类90按规模大小与应用功能分类小型PACS ：应用范围：影像科；功能：影像设备与网络间图像传输及处理存储中型PACS：应用范围： 医院内部；功能：院内多系统融合。大型PACS ：应用范围：各个医院的PACS 之间联网；功能：影像信息共享。916、PACS软件结构从应用功能分析软件结构927、PACS的相关技术网络技术标准化技术图像获取压缩和传输数据库技术图像处理及显示技术938、使用PACS的目的 提高资源利用率和降低医疗诊断及治疗成本。提高影像科室工作效率及提高医疗质量。应用PACS可