医学影像设备学第9章图像存储与传输系统

1、医学影像设备学,第九章 图像存储与传输系统,重点难点,PACS系统的主要功能 DICOM标准的基本概念、基本内容 DICOM文件格式 PACS系统的分类情况 DICOM标准的应用范围及领域、网络结构、接口与通讯 远程放射学系统 HIS与RIS、PACS的完全融合,第一节 概 述,目录,一、发展简史与发展趋势 二、主要功能 三、分类,第一节 概述,一、发展简史与发展趋势 （一）发展简史 PACS在国际上兴起于20世纪80年代初。,1982年1月 举行了第一次关于PACS的国际会议（美国）， 1982年7月召开了第一次国际讨论会（日本）； 1983年开始实施与PACS相关的研究计划（美国）； 19

2、89年医学数字图像和通信（digital imaging and communications in medicine，DICOM）标准3.0出台后，PACS得到了迅速发展。,第一节 概述,（一）发展简史,第一代PACS ： 1991年，以加利福尼亚州洛杉矶大学（University of California Los Angeles，UCLA）医学院研制的PACS为代表。它只是放射科专用系统，开发技术、标准均不统一。,PACS的发展经历了三个时代：,第一节 概述,（一）发展简史,第二代PACS 1996年，以加利福尼亚州旧金山大学（University of California San F

3、rancisco，UCSF）医学院研制的PACS为代表。它可向医院其他临床科室提供医学图像服务，可与HIS/ RIS集成，结构开放，广泛使用了工TCP/IP协议，ACR/NEMA， HL7等协议，系统可跨平台运行，部分采用DICOM 3.0，但仍未形成统一的工作流程和数据流程协议。,第一节 概述,（一）发展简史,第三代PACS,从1998年开始，以广泛使用DICOM和医疗卫生综合标准（IHE）为代表的PACS，图像传输都采用DICOM3.0标准，具有开放性和扩展性；系统结构可跨平台（Unix/Linux/Windows）操作，具有较好的安全性、可靠性、稳定性和伸缩性；系统结构模块化，具有较好的

4、容错性；在遵从HL7、DICOM和IHE标准和协议下，与RIS/HIS集成；具有自动监控系统，可对PACS各单元和工作数据流程进行监控和管理。,第一节 概述,（二）发展趋势,PACS是一项技术含量高且应用前景十分广阔的高新技术，它的发展与普及不仅对影像医学，而且对临床医学的发展都起到了重大的推动作用。其发展趋势为：,提高速度和存储量； 提高图像质量； 三维重建、多影像融合和计算机辅助诊断； 区域影像中心等。,第一节 概述,二、主要功能,（一）图像的获取与传输 （二）图像管理 （三）图像处理与显示 （四）影像报告 （五）图像存储,第一节 概述,（一）图像的获取与传输,PACS的首要任务是获得符合

5、DICOM标准的图像数据，即接收由影像设备产生的图像信息：,1直接接收符合DICOM标准的数字图像 2间接接收模拟图像和非DICOM标准的数字图像 3图像传输 具有多目的地发送能力，可通过网络将已获取的指定图像或全部图像，按照DICOM通讯标准传送给呼叫主机。 4采集标准 纳入PACS的图像必须符合DICOM标准，且图像清晰度能满足临床诊断、教学、浏览等不同层次的要求。 5图像传输速度 图像传输速度与图像大小、网络带宽、用户多少、资料库大小、服务器性能、工作站性能和存储硬盘速度等有关。,第一节 概述,（二）图像管理,它是对已获取的图像进行查询、修改、删除等操作。其主要任务是：提高图像文件的存档

6、和回取的速度和效率，对调用图像的订单（order）安排轻重缓急的顺序，发放用户进入（entry）许可，对不同用户要求编制相应的时间表，对特殊用户要求做出快速响应并给以明确答复。,第一节 概述,（三）图像处理与显示,图像处理与显示工作站：,可支持多屏幕显示； 可支持同一检查多序列图像同窗口显示； 支持对图像的调节功能：如调节亮度/对比度、调节窗宽/窗位、局部放大、翻转、导航等； 支持对图像的测量功能：CT值测量、定位测量、感兴趣区的面积、长度、角度测量等； 支持对图像的标注功能：可对感兴趣区进行标注、测量、截取、遮盖等； 支持转换：伪彩色转换、灰阶转换； 支持电影回放：播放速度可任意调节。 另外

7、，三维重建、多影像融合和计算机辅助诊断也是PACS制造商的研发热点。,第一节 概述,（四）影像报告,可根据用户的权限，读取、书写或确定医学影像报告。在书写医疗影像报告时，用户可调用与当前影像类型相同或接近的报告模板，快捷、方便地给出影像报告。也可查阅患者既往的报告，用作病情对比。,第一节 概述,（五）图像存储,图像存储方式有三级：在线、近线、离线。 图像存储参数：,1响应时间 2权限和范围 3访问优先级,第一节 概述,三、分类,据PACS的覆盖范围，可将其分为科室级、全院级、区域级三种类型。,（一）科级PACS 它是指影像科室范围内的图像传输网络，即mini PACS。 （二）院级PACS 将

8、PACS能够提供的所有影像服务扩展到医院的每一个科室、每一个部门、每一个角落，既与HIS相融合的PACS。 （三）区域级PACS 其特点是图像传输要借助公用通信网在广域网上进行。远程放射学正是在区域PACS的基础上发展起来的，远程诊断将成为PACS的重要功能之一。,第二节 数字图像和通信标准,目录,一、应用范围和领域 二、主要内容 三、文件格式 四、网络结构 五、接口与通讯 六、现代医学影像设备体系的建立 七、我国医学影像设备发展简况,第二节 数字图像和通信标准,一、应用范围和领域,DICOM标准是医学影像设备之间数字图像信息交换的保证，DICOM标准的应用范围很广，与PACS、RIS、HIS

9、等系统均有重叠： 从HIS和RIS中直接获得可避免重复输入，减少错误发生。 书写诊断报告或复查时，工作站在可显示病人图像，同时可显示HIS和RIS中病人的各种临床记录。,第二节 数字图像和通信标准,一、应用范围和领域,临床医生也可以在HIS中看到病人的各种影像检查图像，达到信息共享。 做影像检查时，病人资料从HIS和RIS中传输到PACS；对于曾有过影像检查的病人（复诊病人），利用病人信息检索功能，PACS能将长期保存的数字图像调出，传输到书写报告的工作站，以便医生前后对照。 检查完成后，图像和诊断报告随即传回到HIS和RIS，临床医生能立即看到。临床医生的工作站也有图像分析处理功能。,第二节

10、 数字图像和通信标准,二、主要内容,（一）基本概念,1属性 2命令元素 3命令流 4信息对象类 5信息对象实例 6服务类（service class） 7服务类用户（service class user，SCU） 8服务类提供者（service class provider，SCP）,第二节 数字图像和通信标准,（一）基本内容,DICOM标准经过多年的丰富和发展，目前主要包括以下15项内容。,1概述 2兼容性 3信息对象定义 4服务类 5数据结构和语义 6数据字 7消息交换,8消息交换的网络支持 9消息交换的点对点通信支持 10介质交换的介质存储和文件格式 11介质存储应用 12介质交换的物理

11、介质和介质格 13点对点通信支持的打印管理 14灰度图像的标准显示功能 15安全性概述（security profiles）,第二节 数字图像和通信标准,三、文件格式,（一）文件头,它包含标识数据集合的相关信息。每个文件都必须包括该文件头。文件头由前言开始，接下来是前缀，它是一个长度为4的字符串“DICM”，可以根据该值来判断一个文件是不是DICOM文件。,第二节 数字图像和通信标准,三、文件格式,（二）数据集合,DICOM数据集合代表一个实际的DICOM信息对象的实例，由一组数据元素（data element）构成。,DICOM文件结构模型,第二节 数字图像和通信标准,四、网络结构,（一）信

12、息交换的网络支持,DICOM的网络传输协议是与开放系统互连（OSI）协议相对应的。OSI参考模型有7层。,DICOM/OSI模型结构图,（1）物理层 （2）数据链路层 （3）网络层 （4）传输层,（5）会话层 （6）表示层 （7）应用层,第二节 数字图像和通信标准,五、接口与通讯,两台计算机进行通讯，需要请求DICOM给以支持，首先要进行通讯的起始设定。,1起始信息的交换,2图像信息存储（storage）,3工作列表（work list）,4打印（print）,包装,解包,回答,第三节 应 用,目录,一、医院信息系统简介 二、全院PACS的规划与建设 三、 HIS与RIS、PACS的完全融合

13、四、远程放射学系统,第三节 应用,一、医院信息系统简介,（一）医院信息系统功能划分,医院信息系统划分为以下五部分：,临床诊疗部分； 药品管理部分； 经济管理部分； 综合管理与统计分析部分； 外部接口部分。 其中，临床诊疗部分基本上包括了临床信息系统CIS所有功能模块。,第三节 应用,（二）医院信息系统体系结构,随着系统的大型化、复杂化，传统的“主机/终端”模式或两层C/S模式已不能满足人们的要求，于是就产生了新的分布式应用系统：三层结构系统。 三层C/S模式就是对两层C/S模式的进一步任务细分和功能划分，即在客户层与数据库服务器之间增加了一层或几层中间件（mid-ware）或称为应用服务器，由

14、中间件处理应用系统的业务逻辑，客户端程序只处理界面的显示，由中间层与数据库通讯，客户端因为不需要与数据库通讯，所以不需要安装数据库的客户端程序和数据库驱动程序，使客户端程序变得更小、更快，便于客户端的维护和升级。,第三节 应用,一、医院信息系统简介,（三）医院信息系统的信息整合、系统集成,在信息系统设计时必须考虑以下几方面问题： 1信息的整合 2数据库性能的优化 3信息系统应留有外部接口 4信息交换的标准化问题,第三节 应用,（四）医学信息的标准化,信息标准化定义： 狭义的信息标准化是指信息表达上的标准化，实质上就是在一定范围内人们能共同使用的对某类、某些、某个客观抽象的描述与表达。医学信息的

15、标准化是特指信息标准化在医学领域的具体应用。 广义的信息标准化不仅涉及信息元素的表达，而且涉及整个信息处理：包括信息传递与通讯、数据流程、信息处理的技术与方法、信息处理设备等等。,第三节 应用,二、全院级PACS的规划和建设,对全院级PACS的理解,第三节 应用,三、HIS与RIS、PACS的完全融合,（一）融合的必然性 （二）HIS-PACS融合面临的问题 （三）集成方法与原则 （四）HIS-PACS融合需求分析,第三节 应用,三、HIS与RIS、PACS的完全融合,（四）HIS-PACS融合需求分析,PACS与HIS的双向信息整合,第三节 应用,四、远程放射学系统,远程放射学系统（tele radiology system）是PACS在空间的延伸，可包含在PACS之内，也可自成系统。 通常意义下，PACS是指局限于医