PACS系统架构与数字化医院建设

PACS系统架构与数字化医院建设 【 摘  要 】 随着我国科技的快速发展和对医院制度的改革，越来越多的新科技引进到医院管理中，医院逐渐步入数字化管理。将pacs系统新型技术应用到医院中，使得医院信息化建设由以病人费用为中心的收费信息，转变为以病人信息为中心的临床信息，全面地解决了医院数字化存档及通信问题，提升了医院信息化管理层次。文章对pacs系统在数字化医院中的建设，首先对pasc系统的发展做出了介绍，然后详细地阐述了pacs系统的设计，最后对我国的数字化医院建设中pacs的应用进行了分析。【 关键词 】 pacs系统；存储管理；数字化医院；系统管理【 abstract 】 with china’’s rapid development of science and technology, and on the hospital system reform, more and more new technology introduced into hospital management, the hospital gradually into the digital management. the pacs system new technology application in hospitals making hospital information construction from patient fees as the center of the charging information into patient information center for clinical information, comprehensive solution of hospital digital archiving and communication problems, improve the hospital information management level. in this paper, the pacs system in digital hospital construction, the development of the pasc system made the introduction, and then elaborated the pacs system design, the last of china’’s digital hospital construction in the application of pacs are analyzed.【 keywords 】 pacs system; memory management; digital hospital; system management0    引言在数字化医院建设过程中，图像存档与传输系统即pacs系统时整个过程中的是重点也是难点，受到有关人员的密切关注。pacs是以数字成像技术、计算机技术和网络技术为平台发展起来的，全面地解决医学图像的获取、显示、处理、存储、传输和管理等问题。采用先进的计算机技术实现医学影像数字化pacs系统成为医院数字发展的必然趋势。1    pacs系统发展分析1.1  pacs系统发展情况医学数字图像存档及通讯系统( picture archiving and communication system, pacs)是现代影像诊断的一项高科技模式，将传统的医学图像拷贝方式转换成电子式的软拷贝方式。该概念于上世纪80 年代初首次提出；80年代中后期所研究的医学影像系采用都是专用的昂贵的设备；到90年代中期, 计算机与网路通讯技术的发展带动了pacs系统的发展，促进了pacs整体的价格的下调；90年代后期，微处理器以及网络技术的日益成熟，使得构建pacs系统的花费能被大多数医院所接受，许多医院为了能够提高医院的现代化管理水平和工作效率，逐渐开始采用pacs系统，pacs慢慢得到发展和普及。我国目前的众多综合性医院都建立了以pacs系统为基础的医院影像信息系统，包含放射科、ct、mri、内镜中心、超声中心、介入放射中心等。也还有众多的医院正在将医院信息系统由管理信息系统逐步迈向以病人为中心的临床信息系统，逐步地实现我国医院管理的信息化时代。1.2  我国pacs系统发展存在的问题虽然我国的pacs系统应用取得了一定的成绩，但是就目前我国医院信息系统的总体情况而言，医院信息管理系统大多是针对病患的财务情况进行了管理，对数字化医院环境组成部分pacs系统却发展缓慢。我国的pacs系统应用发展主要存在一下的问题：研究和开发得不到重视，面临着经费紧缺的问题，而且多数设备大多是从国外引进，在pacs系统的研究和开发过程中，考虑中西化的差异；大部分的医院医疗图像设备比较陈旧，有些甚至已经被淘汰，没有合适的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 数字接口与设备配对；pacs系统的使用需要一定的计算机知识，能够对计算机应用环境有一定的了解，但是大多数的医疗人员不满足该项要求。现在的主要发展任务是，对医院信息基础结构进行改进，对老旧图像设备进行更新和改造，对现有的医院信息系统进行标准化处理。2    pacs系统的设计分析2.1  pacs系统组成pacs系统主要由中心存储归档系统、放射影像信息系统、设备连接系统、阅片诊断系统、网络交换系统、功能工作站系统等部分组成。其中中心存储归档系统主要负责存储系统产生的所有影像数据；放射科影像信息系统主要是负责存储放射科室所有的信息数据；设备连接系统主要指医院连接入pacs系统的影像设备；阅片诊断系统将图像显示给各科室的诊断医生，医生通过该系统实现阅片诊断报告工作；功能工作站部分主要是提供病患预约登记、管理人员对进行系统管理、胶片管理等工作。pacs系统由各个工作部分形成完整的工作系统，各个子系统通过网卡、计算机局域网等通信模块实现沟通，将各部分有机的联合起来，实现全院的影像信息共享。2.2  pacs系统关键技术的使用在pacs系统中，图像信息的处理和标准化定义是整个系统的技术重点也是难点。（1）标准化处理标准化技术应用是建立pacs系统的重要环节。各厂家生产医学影像设备的图像格式各异，且网络接口不一致，给医学数学影像的交换和通讯带来了极大的阻碍。对各个影像设备进行数字化图像信息的采集，首先应该要实现图像的数字化，然后再通过采集接口模块实现信息由主机到存储设备的传输。但是由于设备的标准不一致，导致了上述过程不能很好的实现。这里采用了两种方法对标准化进行处理。①dicom3.0标准化定义  该项定义不仅对图像格式进行了定义,还包括图像和相关数据的数据结构定义、对网络服务的支持、存储介质交换的格式以及设备和驱动程序的兼容性要求进行了定义。dicom3.0定义广泛而且相当细致,在具体的使用过程中具有一定的灵活性。②非dicom网关的设计和实现  由于各设备生产厂家的成像设备产生的图像格式不尽相同,这妨碍了各设备之间进行通讯。虽然采用了dicom3.0定义，但是还必须设计非dicom网关，将可不符合dicom3.0 标准的图像文件顺利转换成符合dicom3.0标准的图像文件。对文件进行分析， dicom文件可以分为两个部分: 包含了封装的数据集合的标识信息的头文件信息和还包括病人情况、成像过程以及图像信息的数据集合信息。信息之间的转换主要是介于tcp/ip协议和dicom应用体之间, 选择tcp/ip 作为网络通讯底层支持, 实现符合dicom3.0 标准的网络通讯。首先通过七个协议标准，即a- associate- rq pdu、a- associate- ac pdu、a- associate - rj pdu、p- data- tf pdu、a- release- rq pdu、a- release- rp pdu、a- abort pdu对信息进行一定封装的类组成，再进行接收归档dicom图像服务、查询dicom图像服务、发送dicom图像服务实现非dicom3.0到dicom3.0之间的转换。（2）图像信息处理图像的信息处理主要包括图像的采集、存储与管理、传输以及压缩。本文主要对图像的存储管理、传输以及压缩处理进行分析。①图像的存储及管理  根据pacs系统组成可知，该系统需要存储大量的医学影像图片，而且对图像的质量和精度有较高的要求。所以图像存储管理软件需要满足以下要求。高效性：通过存储管理软件对当前病人的影像数据进行存储,能够满足病人诊治对影像数据的要求，可以实现通过控制高速磁盘柜实现快速定位和数据高速读写的实现，能够达到san 结构下数据迁移和回迁。开放性：系统中迁移策略、任务高度和数据迁移模块与硬件设备相对独立，在硬件支持的情况下，系统可以挂接各种主流磁带库和光盘库。功能性：存储软件需要具备较强的功能性，支持分发服务器以及存储设备的动态扩展；归档服务器能有比较强大的稳定性；当用户的需求改变时，可以无需改变软件和硬件的结构，能满足系统扩充的高度灵活性；存储软件还需具备保证写入数据安全的数据保护功能。②图像的传输网络  pacs系统中，图像的传输主要是依靠计算机网络技术。有机的将pacs中的图像采集、存储、显示以及医疗数据的管理等模块单元连为一体，主要采用客户机及服务器模式组网，网络的拓扑结构通常采用星行结构。③图像压缩技术  在pacs系统中，需要处理的医学图像数据量比较庞大，为了确保医学图像的质量，在线存储和非压缩图像的直接访问是pacs系统的基本要求，但是在实际的运行中，需要对医学图像的数据进行压缩。目前主要的压缩技术分为有损压缩和无损压缩，就压缩质量而言，无损压缩可以确保图片信息的不丢失，但是压缩的量不大，不具备实际可应用性。因此在pacs系统中，主要采用的是有损压缩。2.3  pacs系统设计（1）前置工作站设计前置工作站的主要目的是为对影像设备产生的图像进行实时的搜集，为pacs系统中的诊断系统提供诊断资源，前置工作站与设备通常是一一对应的关系，采用的是双网卡双网段策略，一块网卡通往局域网和pacs系统的中心服务器，另一块与设备相连。避免了由于影像设备实时产生的大量数据占用了网络带宽而影响数据访问性能的问题。（2）遵循dicom3.0标准在医生工作站和信息交换子系统的设计上,严格按照dicom3.0 标准的相关规定。该标准定义的采用可以实现与各种影像设备建立方便的通讯；使得系统具有很好的可扩展性，对于医院购置的新设备，可以即插即用；实现图像远程传输快速、无损化；便于影像统一归档、存储、查询。方便了共享归档的图像和相关信息。（3）网络环境的处理pacs系统中对图像数据的传输速度要求非常的高，其中pacs系统核心换机的网络带宽采用万兆交换，放射科内部各端点为千兆交换，以his网络为基础的临床浏览客户端采用百兆交换。对pacs系统运行的网络环境，要实现高速传输和调阅，完成图像资料边下载边显示，减少了查看图像资料的等待时间。3    pacs系统在数字化医院建设中的应用3.1  简化放射科工作流程病人到放射科登记，通过刷门诊就诊卡或输入住院号检索his中的病人基本信息和电子申请单信息，系统服务器通过worklist把病人的登记信息发送到各设备上去，减少了检查技师将病人信息录入到检查设备上的时间，当病人检查完成后，设备自动将图像传输到主服务器，报告医生在工作站调阅病人图像，并完成检查报告，缩短了中间的报告时间，提高了科室的工作效率。3.2  实现临床浏览和远程医疗在实施pacs系统以后，各医院可以进行联网合作。这样通过在任意联网医院的任何一台工作站即可实现远程调阅任何病人的pacs影像资料，本部的任何一个终端可以通过his系统的程序或是在浏览器中进行查询，便可调阅病人的pacs影像资料，不同设备间的图像可以互传，实现了信息资源共享，为远程会诊提高重要的信息资源。3.3  简化了图像的存储和管理传统的放射科及其他影像科室工作需要进行大量的影像数据刻盘工作，将历史数据保存到光盘中，以备查阅，造成了数据检索的不便以及需要大量的存储介质的缺点，pacs系统的采用，消除了传统的刻盘工作，技师在检查完成后将图像上传至pacs服务器，管理软件将图像进行归档和存储，数据保存在磁盘阵列中，即节省保存空间，又实现永久保存。参考文献[1] 仇建云,桂朝伟,唐晓薇,姜山.pacs系统的关键技术及应用[j].中国医学装备,2011年09期.[2] 何静波.pacs系统架构在数字化医院建设中的作用[j].医学临床研究,2004年07期.[3] 曹桂景,李桂华,曹允希.pacs系统的构建及临床应用[j].医学影像学杂志,2007年03期.[4] 刘景春,田捷,常红星,曹勇,邱峰.pacs的结构与实现[j].中国医学影像技术,2000年01期.