《医学影像信息学》课件-第9章 图像存储与传输系统

第九章图像存储与传输系统目录第一节绪论第二节PACS的产生与原理第三节MIIS基本组成CONTENTS第四节MIIS应用流程第五节医学影像科信息化管理的质量控制第六节医疗信息数字云技术01绪论第一节目录第一节绪论一、医学影像信息系统的内涵和意义二、医学影像信息系统的产生与发展CONTENTS学习目标掌握熟悉了解医学影像信息系统（MIIS)的内涵医学影像信息系统的意义医学影像信息系统的产生与发展全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材一、医学影像信息系统的内涵和意义医学影像信息系统（medicalimaginginformationsystem，MIIS）是以计算机和网络技术为基础，与各种影像设备相连接，利用海量存储和关系型数据库技术，以数字化方式收集、压缩、存储、传输数字化图像和患者相关医疗信息，对患者在影像业务科室的全流程信息进行管理和处理，实现患者的影像检查和诊断、结果检索查询、远程处理发布等。全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材MIIS医学图像存储与传输系统PACS放射信息系统RIS影像后处理系统计算机辅助诊断系统远程放射学系统HL7EMR二、医学影像信息系统的产生与发展全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材为了解决不同设备之间图像标准不一致、无法统一归集问题，在八十年代，就有人提出PACS的概念。随着医学数字影像和通讯（DigitalImagingandCommunicationsinMedicine,DICOM）标准的进步而发展。使得不同制造商的医疗成像设备能够无缝对接，医院从影像设备中获取医学影像变得非常便捷、可靠、灵活而且非常经济。PACS开始和放射学信息系统(RIS)集成，在与医院信息系统(HIS)、电子病历(EHR)和实验室信息系统(LIS)等系统共同集成下，形成了多部门、多影像参与的综合管理和应用系统。02PACS的产生与原理第二节作者：胡鹏志单位：中南大学湘雅三医院目录第二节PACS的产生与原理一、PACS的产生二、PACS的原理三、PACS的功能CONTENTS学习目标掌握熟悉了解PACS的原理PACS的产生和功能数据压缩标准格式全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材一、PACS的产生采用传统的胶片模式，很难实现方便的传递以便进行精确诊断，尤其对于临床科室之间或医院之间，获取图像非常困难，其中传递和保存是一个非常复杂的过程。于是，有人提出要建立统一的模式来解决这些问题。迈阿密大学医学院的A.J.Duerinckx于1981年提出了PACS这一术语，由于它的代表性和国际通用性，一直沿用至今。PACS的产生和发展是伴随着DICOM标准的建立而进行的。随着DICOM标准的推出，极大的方便了医学图像的流通和归集，为了解决大容量、低成本、快速传递等问题全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材二、PACS的原理全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材模拟X线成像时期的数据获取早期的PACS多采用A/D转换技术，对胶片等介质上所记录的模拟信息进行数字化转换，得到数字化的医学影像，并输入PACS。数字成像时期的数据获取采用DICOM3.0标准，解决了图像兼容和信息交换两大问题，为各大厂家接受，采用统一格式和模式传输、存储。（一）医学影像数据的获取二、PACS的原理全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材PACS获取医学影像的过程影像检查设备产生相应受检者的检查图像。根据DICOM协议相关部分的定义生成包含受检者基本信息、扫描或曝光信息以及检查图像的DICOM格式文件。按照DICOM协议的规定以及事先设置的传输参数，通过网络系统把图像文件发送至PACS或由PACS直接向设备查询并获取相关的检查图像。（一）医学影像数据的获取二、PACS的原理全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材先进的网络技术。采用最以太网技术，从10MB/s到100MB/s，再到现1000MB/s，甚至更高的10000MB/s。图像压缩技术图像压缩技术是一种选择性地减少图像数据中的冗余度，从而达到压缩图像数据、缩短传输时间的软件技术。第1个标准直接称为JPEG标准第2个标准是JPEG-LS第3个标准是JPEG最新的JPEG2000标准还有运动图像专家组（movingpictureexpertgroup，MPEG）标准（二）医学影像数据的传输二、PACS的原理全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材存储结构 目前应用较为广泛的存储结构有集中模式和分布式模式。存储方法在线存储、近线存储、离线存储。存储方案三级存储逐渐发展到二级存储，即在线存储部分和备份部分

磁盘阵列：将多个磁盘进行统一管理，由阵列柜和硬盘组成。

存储局域网（SAN）：不是一种产品而是配置网络化存储的一种方法

网络直连存储（NAS）：将分布独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心（三）医学影像数据的存储二、PACS的原理全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材医学数据的重现：医学数据的重现是进行“软阅读”方式的基础。一般通过专用显示器进行显示，其质量对于影像诊断细节的观察至关重要。医学影像的处理：包括缩放、移动、镜像、反相、旋转、滤波、锐化、伪彩、播放、窗宽窗位调节、提供ROI值、长度、角度、面积等数据的测量。这些都是为辅助医师诊断而提供的最基本的图像处理功能。（四）医学影像的重现和处理二、PACS的原理全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材信息交换过程中，除DICOM标准起着重要的作用外，HL7协议也扮演着重要的角色。（五）医学影像信息与其他医疗信息的交换

PACS影像设备DICOMHISMIISHL7三、PACS的功能全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材采用计算机技术存储和管理数字化医学影像资料，做到图像的高速存取；采用多种存储技术，可靠性高、节省资金，实现医院的无胶片化存档和管理；利用网络技术，实现影像资料的共享，可提高医学图像的利用价值和复用率，从而充分利用有限的图像资源；在互联网或多种通信技术充分发展的前提下，容易达到远程影像和远程医疗的目标；多种图像处理手段将大大丰富医生的诊断信息。03MIIS基本组成第三节作者：胡鹏志单位：中南大学湘雅三医院目录第三节MIIS基本组成一、基本架构二、硬件的基本组成三、各种类型服务器四、各类型网络设备五、软件结构CONTENTS学习目标掌握熟悉了解MIIS基本架构和硬件基本组成MIIS各种类型服务器和网络设备MIIS软件结构全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材一、基本架构基本架构又称为体系结构，它由多个部件以及它们彼此间的关系而组成，并且在一定的应用环境和规划原则下进行设计与演变。全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材1.

硬件

主要包括服务器、存储、网络、工作站等2.

网络

是医学影像信息系统中信息通讯的载体和骨干，同样可划分为核心层、汇聚层，以及接入层等三层网络结构。3.

软件

可划分为三层软件结构，即系统层、数据层以及应用层。一、基本架构全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材二、硬件的基本组成1.核心层设备包括RIS/PACS数据库服务器、PACS在线存储管理服务器、PACS近线存储管理服务器、RIS应用服务器、RIS/HIS集成服务器、影像胶片与报告集中/自助打印服务器、影像后处理服务器、远程放射学服务器、域控制器与后备域控制器以及网络时间服务器等设备。全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材2.

汇聚层设备

主要由各个影像科室的科室级应用服务器、DICOM网关、住院部和门诊部影像调阅服务器，以及汇聚层存储设备组成。二、硬件的基本组成全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材3.

接入层设备

主要包括数字化医学影像成像设备，以及影像诊断报告工作站、影像浏览工作站、影像技师机房工作站、质量保证/质量控制工作站、预约登记工作站、影像数据发布与备份工作站、系统管理员工作站、胶片数字化仪工作站、会诊读片工作站等设备。4.

存储设备

为保留所有影像数据信息，为核心层与汇聚层的PACS服务器、RIS服务器等各级服务器中的系统程序、管理程序、应用程序的数据提供存储和读取服务，同时也为接入层的工作站设备通过服务器读取调阅数据提供服务。患者数据包括在线存储、近线存储和离线存储等。二、硬件的基本组成全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材5.

网络设备

是医学影像信息系统的骨干和桥梁，负责各种影像业务数据流量的传输任务，其安全性、可靠性，以及传输效率将极大地影响医学影像信息系统和网络的运行情况。

为保证网络系统的高可靠性、高稳定性及高性能，网络拓扑结构设计一般采用核心层、汇聚层和接入层的三级网络架构。三、各种类型服务器全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材1.RIS/PACS数据库服务器（RIS/PACSdatabaseserver）在完成数据库管理服务以及放射信息管理服务的过程中，负责接收保存汇聚层服务器、机房工作站传送来的信息和数据，同时负责与各RIS/PACS工作站之间有关RIS和PACS信息的检索、查询、管理。配置双机或多机集群。内置RIS和PACS数据库服务器应用软件、数据库管理软件，以及在双机cluster集群中保持数据库主机和备机数据同步的软件。三、各种类型服务器全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材2.

PACS存储管理服务器（PACSonlinearchiveserver）负责接收从DICOM网关传来的DICOM文件，存储到文件系统中，将DICOM影像文件的存储位置信息保存到PACS数据库服务器，接收PACS客户端的请求，将DICOM影像文件发送到客户端进行显示和浏览。配置双机或多机集群。内置PACS存储管理服务器软件，以及服务器与存储设备或者存储系统的接口和驱动软件。三、各种类型服务器全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材3.

RIS应用服务器（RISapplicationserver）负责接收RIS客户端的请求，进行登记、检查、报告操作，在RIS客户端发出并驱动调阅PACS中DICOM影像的请求，接收RIS客户端上传的扫描申请单、报告文件、患者知情同意书等信息并且进行保存，提供管理界面，对RIS系统进行配置；提供对外接口，供RIS集成服务器进行调用，提供RIS客户端的网络自动升级服务；与电子签名系统集成，共同完成报告的签发工作。配置双机集群架构。内置RIS应用服务器软件。三、各种类型服务器全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材4.

RIS/HIS集成服务器（RIS/HISintegrationserver）负责和HIS集成，接收HIS发出的影像学检查电子申请单等医嘱信息，以及收费记账等状态信息，并且进行保存；对于符合条件的医嘱，进行自动划价、自动预约，以及自动到检；接收RIS发出的HIS医嘱查询请求，提供符合条件的HIS医嘱信息；在RIS将与医嘱相关的影像学检查进行状态变更时，通知HIS同步更新状态；应用电子签名将报告签发完成后，将报告文本内容，以及电子签名的报告文档（通常为PDF格式）返回给HIS，并发布到临床。配置单机或双机集群架构。内置RIS/HIS集成服务软件，并以HL7协议为基础，集成交互数据信息。三、各种类型服务器全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材5.

影像科室部门级服务器（departmentalserver）也称前置服务器，主要提供标准的DICOM接口，与分布于此区域内的影像成像设备实现网络连接，有效平衡网络通讯、服务器、存储设备的负载，提高核心层主服务器的服务效能，以及全系统的总体效能。可以与主服务器进行分工，大部分常规图像存储于此服务器，而将有诊断价值和临床意义的影像传至PACS主服务器进行存储，这样可以节省医院级PACS主服务器端存储的容量。三、各种类型服务器全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材6.其它类型服务器还可配置住院部和门急诊部影像临床发布服务器（out/in-patientandemergencydepartmentalimagepublishserver)；影像胶片与报告集中/自助打印服务器（imagefilmandreportcentral/self-serviceprintserver)；影像后处理服务器（imagepostprocessingserver）等。四、各类型网络设备全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材1.核心层网络设备是网络的高速交换主干，对整个网络的连通起到至关重要的作用。设备对核心层交换机的背板带宽与性能要求高，背板上预留总线接口用于后续扩容，背板数据交换大容量（Tbps级别），端口高密度（支持千兆/万兆端口，端口数量扩展后可上百个），包转发速率要尽可能快。四、各类型网络设备全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材2.汇聚层网络设备

是网络接入层和核心层的“中介”，就是在工作站接入核心层前先做汇聚，以减轻核心层设备的负荷。同时，提供基于策略的连接。汇聚层交换机需要更高的性能与更高的背板数据交换速率，并具备良好的可扩展性，能够提供路由决策，安全过滤，流量控制，远程接入等功能。主要设备有路由器、交换机。四、各类型网络设备全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材3.

接入层网络设备

通常指网络中直接面向用户连接或访问的部分。主要设备有交换机、集线器等，可以选择不支持VLAN和三层交换技术的交换机。由于接入层网络设备直接和用户连接，容易遭受病毒攻击，为此要求接入层网络设备对部分常见和多发病毒（例如：“冲击波”病毒）的攻击具有一定的防御能力，以提升网络的安全性。由于接入层的入网终端用户数量庞大，要求接入层网络设备可提供堆叠接口模块，可以和其他交换机堆叠，提供更灵活的组网模式，更强大的处理能力，从而构建可靠、稳定、高速的IP网络平台。五、软件结构全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材软件结构可划分为三层，即系统层、数据层以及应用层。系统层软件包括网络操作系统（networkoperationsystem，NOS）；数据层软件包括数据库管理系统（databasemanagementsystem，DBMS）；应用层软件包括RIS和PACS服务器应用软件与客户端应用软件等。04MIIS应用流程第四节作者：胡鹏志单位：中南大学湘雅三医院目录第四节MIIS应用流程一、预约与登记二、叫号与检查确认三、图像处理四、图像浏览和报告生成五、结果打印六、统计管理CONTENTS学习目标掌握熟悉MIIS应用主要流程MIIS应用主要流程内容全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材一、预约与登记全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材预约与登记功能主要由影像科或使用部门的登记工作站来完成。根据不同的检查类型建立准备事项，对受检者的检查申请进行预约。预约通知中包含预约时间和地点，还提供详细的检查准备和检查期间注意事项。需要人工登记，在正式检查前对患者的身份和准备事项进行确认，再分配检查房间。如果条件允许，可推行患者自助登记，直接选取到达即可实现自动登记。二、叫号与检查确认全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材叫号与检查确认由影像技师工作站来完成。为实现有序排队，可以通过叫号排队系统代替人工对受检者进行呼叫，患者可以实时观察查询排队情况，合理安排时间排队。检查确认事项包括患者身份确认、患者信息导入、患者检查信息确认等，信息核实完成后通过RIS/PACS传入到检查设备中。检查完成后点击完成检查，图像开始自动上传至PACS。三、图像处理全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材图像处理工作由后处理工作站来完成。包括影像设备自带工作站或者PACS图像工作站。检查设备采集的图像不一定符合诊断要求，还要根据临床需求做各种后处理，选择合适的方式呈现目标部位的各种特殊图像。并根据相关诊疗规范排版打印胶片。四、图像浏览和报告生成全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材诊断医师进行图像的调阅，完成检查报告的书写。诊断工作站兼具图像处理和报告书写功能。配有专业的医用专业显示器，可观察图像的细节。配有专门的图像阅览器，配备各种图像测量工具、具有各种阅览方式。还应具备基本的三维重建功能。具体图像、病例收藏功能。具有病例随访功能。具体会诊功能。五、结果查看和打印全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材影像医师完成报告后，图像通过上传至PACS服务器和临床发布服务器。上传至PACS服务器的图像和报告可在PACS任意诊断工作站中调阅。上传至临床发布服务器的图像和报告则由临床医生在门诊或住院的医生工作站中调阅。患者领取的结果包括最终的图像和诊断报告，可选择到影像科领取，也可在自助打印机上自行打印。六、统计管理全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材影像管理人员使用统计管理工作站对影像相关业务进行统计，并行使影像部门的行政管理。管理任务包括系统管理和行政管理。统计工作包括对技师、医生的工作量、各设备各项目的检查数量等项目进行精确统计。05医学影像科信息化管理的质量控制第五节作者：胡鹏志单位：中南大学湘雅三医院第五节医学影像科信息化管理的质量控制一、受检者信息和医学影像服务流程管理二、医疗质量管理三、科研与教学功能要求四、统计与管理方面的要求五、员工信息管理目录CONTENTS目录第五节医学影像科信息化管理的质量控制CONTENTS六、互联网医学影像质量控制规范七、医学影像科MIIS信息安全管理八、网络故障应急预案九、受检者隐私保护的相关要求学习目标掌握熟悉了解医学影像科信息化管理的质量控制类型医学影像科信息化管理的质量控制内容网络故障应急预案全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材二、医疗质量管理全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材质量控制工作是医学影像科的长效管理机制，MIIS建设要将医学影像诊断质量控制管理的功能要求融入MIIS中。可以将科室按月自查结果记录表进行PACS/RIS联网专人填写和数据库保存，可供全科室人员调阅。建立检查常规、规章制度、岗位职责的文档数据库，文档材料符合质量控制督查的要求，可在全科室的联网电脑上供全科室人员调阅。二、医疗质量管理全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材

MIIS打印胶片的图像注释符合质量控制中心相关规定的统一要求。实现电子化胶片质量的盲法评级和统计，包括X射线、CT和MRI，质量评级可电子化统计，形成具体数据的表格及可视化图标显示优劣。实现诊断报告多级审核修改的全程多版本自动保存，可以电子化自动比对和自动记录修改者、修改时间等要素。质量控制工作是医学影像科的长效管理机制，MIIS建设要将医学影像诊断质量控制管理的功能要求融入MIIS中。七、医学影像科MIIS信息安全管理全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材MIIS

是保证医学影像科正常工作的重要系统，同时也关系到医院信息网络的安全。在医学影像科主任领导下，有专职或兼职工程技术人员维护和管理医学影像科MIIS

系统。定期与医院信息部门联系，发现问题及时协助信息部门处理。MIIS

信息运行要设置防火墙，安装防病毒软件，限制输出端口，拒绝外来的恶意攻击和病毒感染。对操作人员的权限严格按照岗位职责设定，设置不同的访问权限、相应的密码及口令。严禁操作人员泄露自己的口令。系统管理员定期检查操作人员权限。七、医学影像科MIIS信息安全管理全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材MIIS

是保证医学影像科正常工作的重要系统，同时也关系到医院信息网络的安全。保护受检者个人隐私，不得随意公布和拷贝与受检者有关的资料，无关人员不得随意浏览工作电脑。完成工作或暂时离开时要及时关闭工作电脑，或设定延时自动关闭功能，防止信息外露和被盗。PACS机房建设要符合相关规定，应配备独立不间断电源、烟雾探测系统和消防系统。机房内保持合适的温度、湿度和环境整洁。无关人员不得进入机房，机房内严禁吸烟。定期进行电力、防火、防潮、防磁和防鼠检查。增强网络安全意识，自觉遵守信息安全管理有关法律、法规，不泄密、不制作和传播有害信息。八、网络故障应急预案全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材医学影像科PACS最好有系统双机热备份机制，一旦主系统遇到故障或受到攻击，保证备用系统能及时替换主系统提供服务。医学影像科MIIS

必须配有不间断电源（UPS），以防停电引起数据丢失。当MIIS

故障时，要采取措施，能够采用电脑单机登记并及时检查和出具诊断报告。也可采用手工登记和记账，及时检查和出具诊断报告。不能因为RIS、PACS发生故障而停止受检者的检查，尤其要优先保证急诊受检者的检查。RIS、PACS故障排除后，将手工记录的信息完整准确地输入计算机。06医疗信息数字云技术第六节作者：单位：目录第六节医疗信息数字云技术一、数字云的基本概念二、云计算的核心技术CONTENTS学习目标掌握了解数字云的基本概念云计算的核心技术全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材一、数字云的基本概念全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材数字云的同义词有电子云、云技术、云计算等，严格地说，其含义是有一些差异，从概念的角度上称为“云技术”较为确切。云技术是分布式计算技术的一种，它的基本概念可以理解为通过网络将庞大