八章节医学图像存档与通信系统PACS.ppt

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1、八章节医学图像存档与通信系统PACS Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望医学影像PACS系统主要内容主要内容一、医学影像一、医学影像PACSPACS系统概述系统概述二、医学图像成像回顾二、医学图像成像回顾三、三、PACSPACS的作用的作用 四、医学影像系统的发展历史概况四、医学影像系统的发展历史概况五、五、PACS PACS 建设目标建设目标六、六、PACSPACS的相关标准的相关标准七、七、PACSPACS的组成及功能的组成及功能八、八、PACSP

2、ACS的效益和实施基本条件的效益和实施基本条件九、九、PACSPACS类型及特征类型及特征十、十、PACSPACS系统管理结构模式系统管理结构模式十一、十一、PACSPACS目前存在的问题目前存在的问题十二、十二、PACSPACS的发展趋势的发展趋势一、医学影像PACS系统概述(1)v医学影像系统医学影像系统 PACS(Picture Archiving and Communication Systems)PACS(Picture Archiving and Communication Systems)中文全称为图中文全称为图像存档及通信系统，它是专门为图像管理而设计的包括图像存档、检索、传像

3、存档及通信系统，它是专门为图像管理而设计的包括图像存档、检索、传送、显示、处理和拷贝或打印的硬件和软件的系统。送、显示、处理和拷贝或打印的硬件和软件的系统。vPACS系统目标系统目标有效的管理和利用医学图像资源有效的管理和利用医学图像资源v解决的问题解决的问题医学影像的采集和数字化医学影像的采集和数字化图像的存储和管理图像的存储和管理数字化医学图像的高速传输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的数字化处理和重现图像信息与其它信息的集成图像信息与其它信息的集成一、医学影像PACS系统概述(2)v数字化影像的精度等级数字化影像的精度等级影像做为医疗诊断的主要依据时，数字化后的影像必须

4、反映原始图像的影像做为医疗诊断的主要依据时，数字化后的影像必须反映原始图像的精度；精度；医疗一般参考时，数字化影像可进行压缩，减少信息资源占用；医疗一般参考时，数字化影像可进行压缩，减少信息资源占用；教学参考时，数字化影像保留影像中教学所需部分内容，允许对数字化教学参考时，数字化影像保留影像中教学所需部分内容，允许对数字化的影像有比较大幅度的有损压缩。的影像有比较大幅度的有损压缩。v不同的医学影像对数字化的精度要求不同的医学影像对数字化的精度要求对对光胸片、乳腺片影像光胸片、乳腺片影像，几何精度要求为以上，灰阶分辨率为，几何精度要求为以上，灰阶分辨率为10241024级至级至40964096级

5、；级；对对、影像、影像，几何精度为，几何精度为512512512512，灰阶分辨率为，灰阶分辨率为40964096级；级；对超声、内窥镜影像对超声、内窥镜影像，几何精度为，几何精度为320320级级-512-512级，灰阶为级，灰阶为256256级彩色影像，级彩色影像，这类影像还需要是这类影像还需要是16301630幅幅/秒连续的动态影像；秒连续的动态影像；对病理影像对病理影像，几何精度为，几何精度为512512512512或或1K1K1K1K，具有灰阶分辨率为，具有灰阶分辨率为256256级的级的彩色图像彩色图像一、医学影像PACS系统概述(3)v医院诊疗依赖性医院诊疗依赖性医院的诊疗工作越

6、来越多地依赖现代化的检查结果。象光检查、医院的诊疗工作越来越多地依赖现代化的检查结果。象光检查、超声、胃肠镜、血管造影等影像学检查的应用也越来越普遍。、超声、胃肠镜、血管造影等影像学检查的应用也越来越普遍。v传统医学影像的存储介质是胶片、磁带等，存在诸多问题。传统医学影像的存储介质是胶片、磁带等，存在诸多问题。图像存储介质所占的空间不断增加，给存放和查找带来了严重的问题；图像存储介质所占的空间不断增加，给存放和查找带来了严重的问题；各种不同检查的图像分别存放，临床医生要同时参考同一病人不同检查所产生各种不同检查的图像分别存放，临床医生要同时参考同一病人不同检查所产生的影像时往往借阅困难；的影像

7、时往往借阅困难；传统图像存储和管理的独占性使得图像的丢失概率增加，利用率下降，异地会传统图像存储和管理的独占性使得图像的丢失概率增加，利用率下降，异地会诊困难。诊困难。v传统医学影像管理方法无法适应现代医院中对大量和大范围医学影像管理的要求。传统医学影像管理方法无法适应现代医院中对大量和大范围医学影像管理的要求。v解决办法：解决办法：采用数字化影像管理方法采用数字化影像管理方法v主要障碍：主要障碍：医学图像数据量大，需要大容量的存储设备，高性能的显示设备和高速医学图像数据量大，需要大容量的存储设备，高性能的显示设备和高速的计算机网络，高昂的费用的计算机网络，高昂的费用。v数字化医学影像存储和传

8、输的基础：数字化医学影像存储和传输的基础：计算机和通讯设备的性能价格比迅速提高计算机和通讯设备的性能价格比迅速提高。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（1）v人体生命现象特殊的复杂性和多样性，医学图像涉及人体生命现象特殊的复杂性和多样性，医学图像涉及从分子到人体（微观到宏观），从分子到人体（微观到宏观），从结构到功能，从结构到功能，从静态到动态等多个领域和方式从静态到动态等多个领域和方式v医学成像设备的局限性医学成像设备的局限性各种医学成像设备只能反映人体某一方面的信息各种医学成像设备只能反映人体某一方面的信息对人体内大到组织、小到分子原子各有不同的灵敏度和分辨率对人体内大到组织、小到

9、分子原子各有不同的灵敏度和分辨率适用范围和局限性适用范围和局限性二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（2）光光光光的的的的发发发发现现现现者者者者伦伦伦伦琴琴琴琴二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（3）1.X1.X线图像及成像设备线图像及成像设备X线线图图像像：利利用用人人体体器器官官和和组组织织对对X X线线的的衰衰减减不不同同，透透射射的的X X线线的的强强度度也也不不同同这这一一性性质质，检检测测出出相相应应的的二二维维能能量量分分布布，并并进进行行可可视视化化转转换换，从从而而可获取人体内部结构的图像。可获取人体内部结构的图像。与常规胶片图像的形成过程相比与常规胶片图像的

10、形成过程相比（1）形成数字图像所需的）形成数字图像所需的X线剂量较少线剂量较少（2）能用较低的）能用较低的X线剂量得到清晰图像线剂量得到清晰图像（3）可可利利用用计计算算机机图图像像处处理理技技术术对对图图像像进进行行处理，改善图像的清晰度和对比度等性能处理，改善图像的清晰度和对比度等性能（4）挖掘更多的可视化诊断信息）挖掘更多的可视化诊断信息二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（4）v计算机计算机X线摄影（线摄影（computed radiography，CR)是是X线平片数线平片数字化比较成熟的技术。字化比较成熟的技术。CR系统是使用可记录并由激光读出系统是使用可记录并由激光读出X线

11、成像信息的成像板（线成像信息的成像板（imaging plate，IP）作为载体，经）作为载体，经X线曝光及信息线曝光及信息读出处理，形成数字式平片图像。读出处理，形成数字式平片图像。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（5）数字数字X线摄影线摄影(digital radiography，DR）是在是在X线影像增强器电视系统的基础上，线影像增强器电视系统的基础上，采用模采用模/数转换器将模拟视频信号转数转换器将模拟视频信号转换成数字信号后送入计算机系统中换成数字信号后送入计算机系统中进行存储、分析、显示的技术。进行存储、分析、显示的技术。v 数字数字X线摄影包括：线摄影包括：硒鼓方式硒鼓

12、方式直接数字直接数字X线摄影（线摄影（direct digital radiography，DDR）电荷藕合器件（电荷藕合器件（charge coupled device，CCD）摄像）摄像机阵列方式机阵列方式 二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（6）v数字减影血管造影（数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）是是利用数字图像处理技术中的图像几何运算功能，利用数字图像处理技术中的图像几何运算功能，将造影剂注入前后的数字化将造影剂注入前后的数字化X线图像进行相减线图像进行相减操作，获得两帧图像的差异部分操作，获得两帧图像的差异部分被造影剂

13、被造影剂充盈的血管图像。充盈的血管图像。DAS有：有：时间减影（时间减影（temporal subtraction）能量减影（能量减影（energy subtraction）混合减影（混合减影（hybrid Subtraction）数字体层摄影减影（数字体层摄影减影（digital tomography subtraction）二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（7）v2.X-CT图图像像（Computerized Computerized TomographyTomography，CTCT）是是以以测测定定X X射射线线在在人人体体内内的的衰衰减减系系数数为为物物理理基基础础，采采用

14、用投投影影图图像像重重建建的的数数学学原原理理，经经过过计计算算机机高高速速运运算算，求求解解出出衰衰减减系系数数数数值值在在人人体体某某断断面面上上的的二二维维分分布布矩矩阵阵，然然后后应应用用图图像像处处理理与与显显示示技技术术将将该该二二维维分分布布矩矩阵阵转转变变为为真真实实图图像像的的灰灰度度分分布布，实现建立断层图像的现代医学成像技术。实现建立断层图像的现代医学成像技术。vX X线线CTCT图像的本质是衰减系数成像。图像的本质是衰减系数成像。与传统的与传统的X X线检查手段相比，线检查手段相比，CTCT具有以下优点：具有以下优点：能获得真正的断面图像能获得真正的断面图像具有非常高的

15、密度分辨率具有非常高的密度分辨率可准确测量各组织的可准确测量各组织的X X线吸收线吸收衰减值衰减值通过各种计算进行定量分析通过各种计算进行定量分析二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（8）影影像像成成像像图图二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（9）螺旋螺旋CTCT机是世界上最先进的机是世界上最先进的CTCT设备之一，其扫描速度快，设备之一，其扫描速度快，分辨率高，图像质量优。分辨率高，图像质量优。用快速螺旋扫描能在用快速螺旋扫描能在1515秒左秒左右检查完一个部位，能发现小右检查完一个部位，能发现小于几毫米的病变，如小肝癌、于几毫米的病变，如小肝癌、垂体微腺瘤及小动脉瘤等。垂体微

16、腺瘤及小动脉瘤等。功能全面，能进行全身各部功能全面，能进行全身各部检查，可行多种三维成像，如检查，可行多种三维成像，如多层面重建、多层面重建、CTCT血管造影、器血管造影、器官表面重建及仿真肠道、气管、官表面重建及仿真肠道、气管、血管内窥镜检查。可进行实时血管内窥镜检查。可进行实时透镜下的透镜下的CTCT导引穿刺活检，使导引穿刺活检，使用快捷、方便、准确。用快捷、方便、准确。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（10）医医医医学学学学影影影影像像像像成成成成像像像像操操操操作作作作二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（11）磁共振血管造影磁共振血管造影(Magnetic Reson

17、ance(Magnetic Resonance AngiographyAngiography，MRA)MRA)的研究也取得了重要进展，的研究也取得了重要进展，利用利用MRAMRA可以发现血管的疾病，与三维显示技可以发现血管的疾病，与三维显示技术相结合能够为诊断提供更多的可视化立体术相结合能够为诊断提供更多的可视化立体信息。信息。l3.3.磁共振图像（磁共振图像（Magnetic Resonance ImagingMagnetic Resonance Imaging，MRIMRI）系统通过对处在静磁场中的人）系统通过对处在静磁场中的人体施加某种特定频率的射频脉冲，使人体组织中的氢原子受到激励而发

18、生磁共振现象，体施加某种特定频率的射频脉冲，使人体组织中的氢原子受到激励而发生磁共振现象，当中止当中止RFRF脉冲后，氢原子在驰豫过程中发射出射频信号而成像的。目前脉冲后，氢原子在驰豫过程中发射出射频信号而成像的。目前MRIMRI成像技术的成像技术的进一步研究仍主要集中在如何提高成像速度方面。另外，进一步研究仍主要集中在如何提高成像速度方面。另外，功能性功能性MRIMRI的出现进一步扩的出现进一步扩大了磁共振影像的临床应用范围。大了磁共振影像的临床应用范围。磁共振波谱分析磁共振波谱分析(Magnetic Resonance(Magnetic Resonance SpectroscopySpec

19、troscopy，MRS)MRS)亦是亦是MRIMRI技术研究的热门技术研究的热门课题，借助课题，借助MRSMRS技术，有可能在获得病人解剖技术，有可能在获得病人解剖结构信息的同时又得到功能信息，将结构信息的同时又得到功能信息，将MRSMRS与与MRIMRI进行图像融合进行图像融合,能够获得更多的有价值的诊断能够获得更多的有价值的诊断信息。信息。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（11）v4.4.超声超声USUS图像图像频率高于频率高于2000020000赫兹的声波称为超声赫兹的声波称为超声波。超声成像波。超声成像(Ultrasound(Ultrasound System,US)Sys

20、tem,US)就是利用超声波在人体内就是利用超声波在人体内部传播时组织密度不连续性形成的回部传播时组织密度不连续性形成的回波进行成像的技术。波进行成像的技术。依据波束扫描方式和显示技术的不同，依据波束扫描方式和显示技术的不同，超声图像可分为：超声图像可分为：A A型显示、型显示、M M型显示、型显示、断层图像的断层图像的B B型显示和多普勒型显示和多普勒D D型显示型显示等。等。可能会给医学影像领域带来巨大影响可能会给医学影像领域带来巨大影响的新的超声成像技术研究，是三维超的新的超声成像技术研究，是三维超声成像。声成像。三维超声影像具有图像立体感强、可三维超声影像具有图像立体感强、可以进行以进

21、行B B超图像中无法完成的三维定超图像中无法完成的三维定量测量、能够缩短医生诊断所需的时量测量、能够缩短医生诊断所需的时间等特点，是一种极具发展前景的超间等特点，是一种极具发展前景的超声成像技术。声成像技术。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（12）v5.5.放射性核素图像放射性核素图像通通过过将将放放射射性性示示踪踪药药物物引引入入人人体体内内，使使带带有有放放射射性性核核的的示示踪踪原原子子进进入入要要成成像像的的组组织织，然然后后测测量量放放射射性性核核素素在在人人体体内内的的分分布布来来成成像像的的一一种种技技术术。放放射射性性核核素素成成像像技技术术能能够够反反映映人人体体内

22、内的的生生理理生生化化过过程程，能能够够反反映映器器官官和和组组织织的的功功能能状状态态，可可显显示示动动态态图图像像，是是一一种种基本无损伤的诊断方法。基本无损伤的诊断方法。按按照照放放射射性性核核素素种种类类的的不不同同，放放射性核素图像可以分为射性核素图像可以分为:单单光光子子发发射射成成像像(Single(Single Photon Photon Emission TomographyEmission Tomography，SPECT)SPECT)正正 电电 子子 发发 射射 成成 像像(Positron(Positron Emission Emission TomographyTom

23、ography，PET)PET)。SPECTSPECT和和PETPET都都是是对对从从病病人人体体内内发发射射的的射射线线成成像像，所所以以统统称称为为ECTECT。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（13）v6.医用红外图像医用红外图像人体是天然热辐射源，利用红外线探人体是天然热辐射源，利用红外线探测器检测人体热源深度及热辐射值，测器检测人体热源深度及热辐射值，并将其转变为电信号，送入计算机进并将其转变为电信号，送入计算机进行成像。红外图像用来诊断与温度有行成像。红外图像用来诊断与温度有关的疾病。关的疾病。系统根据正常异常组织区域的热辐射系统根据正常异常组织区域的热辐射差，得出细胞新

24、陈代谢相对强度分布差，得出细胞新陈代谢相对强度分布图，即功能影像图，用于对浅表部位图，即功能影像图，用于对浅表部位肿瘤、乳腺癌及皮肤伤痛等疾病的诊肿瘤、乳腺癌及皮肤伤痛等疾病的诊断。断。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（14）v7.7.内窥镜图像内窥镜图像内窥镜是一种直接插入人体的腔管内进行实时观察表面形态的光内窥镜是一种直接插入人体的腔管内进行实时观察表面形态的光学诊断装置。光纤内窥镜使用的纤维束有两种学诊断装置。光纤内窥镜使用的纤维束有两种:传递光源以照明视场的导光束；传递光源以照明视场的导光束；回传图像的传像束。回传图像的传像束。电子内窥镜的发明为内窥镜影像的临床应用提供了一种

25、新的技术，电子内窥镜的发明为内窥镜影像的临床应用提供了一种新的技术，具有轮廓清晰、可以定量测量等特点，三维立体内窥镜系统还可具有轮廓清晰、可以定量测量等特点，三维立体内窥镜系统还可产生逼真的立体图像。产生逼真的立体图像。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（15）v8.8.显微图像显微图像 显显微微图图像像一一般般是是指指利利用用显显微微镜镜光光学学系系统统获获得得的的关关于于细细胞胞、组组织织切切片的二维影像。片的二维影像。目目前前处处理理和和分分析析显显微微图图像像的的主主要要工工具具是是图图像像分分析析仪仪，它它应应用用数数字字图图像像处处理理技技术术、计计算算机机技技术术和和形形

26、态态计计量量学学方方法法，实实现现对对细细胞胞、组组织织的的定定量量分分析析，并并可可进进行行三三维维重重组组和和动动态态显示。显示。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（16）医医学学影影像像成成像像设设备备三、PACS的作用 lPACSPACS系系统统是是利利用用计计算算机机信信息息技技术术，将将不不同同型型号号、类类别别、地地点点的的设设备备产产生生的的图图像像，在在统统一一的的数数字字图图像像格格式式标标准准下下，进进行行存存储储，按按用用户户需需求求检检索索、调调阅阅，用用户户可可以以在在自己的终端上对图像作各种处理，辅助诊断和治疗。自己的终端上对图像作各种处理，辅助诊断和治疗

27、。l传统图像保存介质采用胶片、照片或纸张等，其缺点传统图像保存介质采用胶片、照片或纸张等，其缺点:l成本高，效率低；成本高，效率低；l保存场地需不断增加，保管不易；需防蛀、霉变、丢失；保存场地需不断增加，保管不易；需防蛀、霉变、丢失；l图像复制、传递不便，历史图像检索困难。图像复制、传递不便，历史图像检索困难。PACSPACS改改变变传传统统图图像像保保存存和和传传递递方方式式，数数字字图图像像保保存存在在磁磁盘盘、磁磁带带、光光盘盘上上，占占地小，成本低，保存时间长。地小，成本低，保存时间长。l利利用用计计算算机机信信息息技技术术可可高高速速、高高效效的的检检索索、复复制制、传传递递图图像像

28、，真真正正实实现现了了医医学学图图像像信信息息资资源源的的共共享享。图图像像的的跨跨科科室室、医医院院、地地区区流流动动，减减少少等等待待检检查查结结果果的的时时间间，方方便便医医生生检检索索相相关关图图像像，有有利利于于迅迅速速诊诊断断和和治治疗疗，无无损损、高高效效的的图图像像传传输输，提提高高了远程会诊的质量。了远程会诊的质量。四、医学影像系统的发展历史概况（1）计计算算机机强强大大的的图图像像处处理理功功能能，在在读读片片终终端端上上对对图图像像做做各各种种处处理理，进进行行更更细细致致的观察，具有更多的图像显示方式。的观察，具有更多的图像显示方式。三维重建、虚拟内窥镜、图像融合等等，

29、提供更多的信息。三维重建、虚拟内窥镜、图像融合等等，提供更多的信息。利利用用医医学学图图像像诊诊断断和和治治疗疗上上的的知知识识积积累累，转转变变为为计计算算机机软软件件，使使医医学学图图像像诊诊断治疗技术走向更深的层次。断治疗技术走向更深的层次。v从从PACS的技术发展来看，可分为三个阶段的技术发展来看，可分为三个阶段第一阶段（第一阶段（80年代中期年代中期-90年代中期）年代中期）第二阶段（第二阶段（90年代中期年代中期-上世纪末）上世纪末）第三阶段（上世纪末第三阶段（上世纪末-现在）现在）四、医学影像系统的发展历史概况（2）v第一阶段（第一阶段（8080年代中期年代中期-90-90年代中

30、期）年代中期）计算机自身性能有限，计算机自身性能有限，CPUCPU主频仅几十兆，内存只有主频仅几十兆，内存只有6464兆字节，而兆字节，而且价格昂贵。且价格昂贵。研究主要集中在如何用有限的计算机资源处理大容量的数字图像，研究主要集中在如何用有限的计算机资源处理大容量的数字图像，如用各种算法优化、硬件加速等。如用各种算法优化、硬件加速等。显示技术不能保证图像显示的一致性。显示技术不能保证图像显示的一致性。没有统一标准，不同设备的图像交换困难，没有统一标准，不同设备的图像交换困难，DICOMDICOM标准开始出现标准开始出现PACSPACS系统以单机为主，速度慢，功能单一，基本上没有系统以单机为主

31、，速度慢，功能单一，基本上没有RIS RIS(Radiology Information System),(Radiology Information System),显示质量不高显示质量不高普遍认为不可能用软拷贝代替胶片普遍认为不可能用软拷贝代替胶片PACSPACS不能满足临床需要不能满足临床需要四、医学影像系统的发展历史概况（3）v第二阶段（第二阶段（9090年代中期年代中期-上世纪末）上世纪末）计算机技术、网络技术的发展，特别是计算机技术、网络技术的发展，特别是PCPC机性能的大大提高，使机性能的大大提高，使PACSPACS用户终端的速度和功能加强用户终端的速度和功能加强显示技术的发展和

32、显示质量控制软件的出现显示技术的发展和显示质量控制软件的出现图像显示质量基本达到读片要求图像显示质量基本达到读片要求PACSPACS的诊断价值开始得到临床的认可的诊断价值开始得到临床的认可应诊断报告和信息保存的要求，应诊断报告和信息保存的要求，RISRIS系统出现系统出现临床应用使人们关注工作流的问题，即在检查登记、图像获取、临床应用使人们关注工作流的问题，即在检查登记、图像获取、存储、分发、诊断等等的步骤中存储、分发、诊断等等的步骤中PACSPACS如何与如何与RISRIS沟通，提高工作效沟通，提高工作效率率四、医学影像系统的发展历史概况（4）v第三阶段（上世纪末第三阶段（上世纪末-现在）现

33、在）DICOMDICOM标准被广泛接受标准被广泛接受PACSPACS、RISRIS开始与开始与HISHIS全面整合，全面整合，PACSPACS被用于远程诊断被用于远程诊断显示质量控制软件技术进一步发展，新显示设备出现，淡化温度、显示质量控制软件技术进一步发展，新显示设备出现，淡化温度、寿命对显示器显示质量的影响寿命对显示器显示质量的影响PACSPACS系统中引进临床专用软件，利于辅助诊断和治疗系统中引进临床专用软件，利于辅助诊断和治疗无胶片化的进程，开始研究无胶片化的进程，开始研究PACSPACS系统的安全性系统的安全性五、五、PACS 建设目标v为医学影像管理服务为医学影像管理服务v为临床诊

34、断服务为临床诊断服务v为远程医疗服务为远程医疗服务六、六、PACS的相关标准（1）vDICOM标准早期医学图像设备所产生的图像格式由生产厂商各自定义的，无早期医学图像设备所产生的图像格式由生产厂商各自定义的，无统一标准并相互保密统一标准并相互保密医学图像技术发展和医学图像技术发展和PACSPACS出现，需要在同一终端上显示不同设备出现，需要在同一终端上显示不同设备的图像，建立统一的图像显示和传输标准的图像，建立统一的图像显示和传输标准医学数字成像和通信标准医学数字成像和通信标准(Digital Imaging and Communication(Digital Imaging and Comm

35、unication in Medicinein Medicine，DICOM)DICOM)是由美国放射学院（是由美国放射学院（American College of American College of Radiology Radiology，ACRACR）和美国国家电器制造学会（和美国国家电器制造学会（National National Electrical Manufacturers Association Electrical Manufacturers Association，NEMANEMA）组成的联合委）组成的联合委员会，于员会，于19821982年开始研制，并逐渐完善和发展所形

36、成的医学数字年开始研制，并逐渐完善和发展所形成的医学数字图像及传输标准图像及传输标准六、六、PACS的相关标准（2）目的：推动在不同设备、型号或生产厂家之间的、开放式的医疗目的：推动在不同设备、型号或生产厂家之间的、开放式的医疗数字影像的传输与交换，促使数字影像的传输与交换，促使PACSPACS的发展并和其他各种医院信息的发展并和其他各种医院信息系统的整合，允许所产生的信息能广泛地经由不同的设备来访问系统的整合，允许所产生的信息能广泛地经由不同的设备来访问该标准于该标准于19851985年公布年公布1.01.0版（版（ACR-NEMA V1.0ACR-NEMA V1.0）,1988,1988年

37、公布年公布2.02.0版版（ACR-NEMA V2.0ACR-NEMA V2.0），），19891989年因增加与年因增加与HIS/RISHIS/RIS联接的内容而改名联接的内容而改名为为DICOMDICOM随着技术和应用的发展，随着技术和应用的发展，DICOMDICOM标准也在不断扩充和更新，现在已标准也在不断扩充和更新，现在已公布的公布的DICOM3.0DICOM3.0版，内容从只提供点对点的通信标准，扩充到开版，内容从只提供点对点的通信标准，扩充到开放式系统互联放式系统互联OSI(Open System InterConnection)OSI(Open System InterConne

38、ction)以及以及TCP/IPTCP/IP等等计算机网络的工业标准，从只支持放射图像到支持内窥镜、病理计算机网络的工业标准，从只支持放射图像到支持内窥镜、病理等其他图像等其他图像六、六、PACS的相关标准（3）DICOM DICOM 标准内容标准内容第第1 1部分部分 给出了标准的设计原则。给出了标准的设计原则。第第2 2部分部分 介绍了介绍了DICOMDICOM标准的一致性概念。标准的一致性概念。第第3 3部分部分 描述了信息对象的定义方法。描述了信息对象的定义方法。第第4 4部分部分 服务类的说明。服务类的说明。第第5 5部分部分 数据结构及语意。数据结构及语意。第第6 6部分部分 数据

39、字典。数据字典。第第7 7部分部分 消息消息(message)(message)交换。交换。第第8 8部分部分 消息交换的网络通讯支持。消息交换的网络通讯支持。第第9 9部分说明部分说明DICOMDICOM如何支持点对点消息通信的服务和协议。如何支持点对点消息通信的服务和协议。第第1010、1111、1212部分部分 定义了定义了DICOMDICOM文件的存储方式。文件的存储方式。第第1313部分部分 DICOMDICOM打印管理的点对点通信支持。打印管理的点对点通信支持。第第1414部分部分 说明了灰度图像的标准显示功能。说明了灰度图像的标准显示功能。PACS系统在物理结构上采用各种网络将不

40、同类型的计算机连接起来，包括医医学学成成像像设设备备、图图像像采采集集计计算算机机、PACS控控制制器器(包包括括数数据据库库和和存存档档管管理理)、图图像像显显示示工工作站作站。下图为PACS系统的组成及数据流。七、PACS的组成及功能（1）HIS/LIS成像成像系统系统图像采集图像采集计算机计算机PACS控制器控制器图像图像显示显示 七、PACS的组成及功能（2）v数据和图像的获取数据和图像的获取图像采集工作站主要任务包括图像采集工作站主要任务包括:成像设备获取图像数据成像设备获取图像数据将图像数据转换成将图像数据转换成PACSPACS标准的格式标准的格式将其送往将其送往PACSPACS控

41、制器，临床医学图像包括静止图像和运动图像。控制器，临床医学图像包括静止图像和运动图像。静止图像可以分为三类静止图像可以分为三类:符合符合DICOM3.0DICOM3.0的数字数据，可以直接与采集计算机相连的数字数据，可以直接与采集计算机相连非标准数字数据，设计者必须获得设备生产厂商关于数据结构和接口协非标准数字数据，设计者必须获得设备生产厂商关于数据结构和接口协议的详细说明，才能设计应用软件，从设备的串行口或并行口读取非标议的详细说明，才能设计应用软件，从设备的串行口或并行口读取非标准数据，并转换为标准化数据。准数据，并转换为标准化数据。动态医学图像动态医学图像(如超声心动图和血管造影如超声心

42、动图和血管造影)包括一系列随时间变化的图像，包括一系列随时间变化的图像，通常采用帧捕捉的方式将其转换成数字图像通常采用帧捕捉的方式将其转换成数字图像非数字数据非数字数据(如胶片、视频图像等如胶片、视频图像等)使用专用扫描仪直接得到数字图像使用专用扫描仪直接得到数字图像用摄像头获得模拟输出，然后用帧捕捉的方式将其转换成数字图像，用摄像头获得模拟输出，然后用帧捕捉的方式将其转换成数字图像，也适用于从医疗设备的监视器输出获得的数字图像也适用于从医疗设备的监视器输出获得的数字图像七、PACS的组成及功能（3）v图像处理图像处理图像预处理图像预处理医学图像数据量大，传输需要占用很宽的网络带宽资源。医院工

43、作的特点医学图像数据量大，传输需要占用很宽的网络带宽资源。医院工作的特点是对图像数据的突发性要求高，信息系统网络的平均带宽需求与高峰时的是对图像数据的突发性要求高，信息系统网络的平均带宽需求与高峰时的需求差距非常大。需求差距非常大。图像预取技术是能够充分利用信息系统网络资源的办法。图像预取技术是能够充分利用信息系统网络资源的办法。预取技术的核心：根据病人入出院以及预约信息，利用网络通讯的低谷时预取技术的核心：根据病人入出院以及预约信息，利用网络通讯的低谷时间将所需要的病人图像事先传输到需要的地方，以减少网络高峰时间的压间将所需要的病人图像事先传输到需要的地方，以减少网络高峰时间的压力，同时也提

44、高医生存取图像时的速度。力，同时也提高医生存取图像时的速度。实现图像预取的基础是实现图像预取的基础是PACSPACS与医院其他系统进行信息沟通，同时也要研究与医院其他系统进行信息沟通，同时也要研究合理的预测算法。合理的预测算法。图像压缩：图像数据压缩技术包括有损和无损压缩图像压缩：图像数据压缩技术包括有损和无损压缩无损压缩：能实现由压缩图像到原始图像的完全恢复，称为可逆压缩。无损压缩：能实现由压缩图像到原始图像的完全恢复，称为可逆压缩。其特点是：压缩过程中不丢失重要信息，压缩比小，一般在其特点是：压缩过程中不丢失重要信息，压缩比小，一般在2-32-3倍之倍之间间有损压缩：不能实现由压缩图像到原

45、始图像的完全恢复，压缩过程不有损压缩：不能实现由压缩图像到原始图像的完全恢复，压缩过程不可逆。出发点以图像部分损失为代价换取高压缩比，得到视觉上可以可逆。出发点以图像部分损失为代价换取高压缩比，得到视觉上可以接受的图像。能得到较高的压缩比，一般在接受的图像。能得到较高的压缩比，一般在10-5010-50倍或更高倍或更高v网络系统网络系统数字通信网络设计中要考虑以下五个因素数字通信网络设计中要考虑以下五个因素:通信速度通信速度通信标准通信标准容错性容错性安全性安全性网络建设和维护费用网络建设和维护费用主要有以下三类主要有以下三类:(1)(1)低速低速(10Mb/s)(=155Mb/s)(=155

46、Mb/s)异步传输模式异步传输模式(ATM)(ATM)。七、PACS的组成及功能（5）v图像存储管理系统图像存储管理系统图像存储管理系统能够实现对短期、中期和长期图像存档数据的分级管图像存储管理系统能够实现对短期、中期和长期图像存档数据的分级管理理系统设计中的两个核心问题：数据完整性和系统效率系统设计中的两个核心问题：数据完整性和系统效率数据完整性：指数据完整性：指PACSPACS系统从成像设备获得的图像数据不能被丢失系统从成像设备获得的图像数据不能被丢失系统效率：指要缩短显示工作站对图像数据的访问时间系统效率：指要缩短显示工作站对图像数据的访问时间 PACSPACS系统核心：系统核心：PAC

47、SPACS存档系统存档系统存档服务器存档服务器数据库系统数据库系统光盘库光盘库通信网络通信网络采集计算机和显示工作站通过网络与存档系统连接。采集计算机和显示工作站通过网络与存档系统连接。采采集集计计算算机机从从各各种种成成像像设设备备获获得得的的图图像像首首先先被被送送到到存存档档服服务务器器，然然后后存存储到光盘库，最后送到指定的显示工作站。储到光盘库，最后送到指定的显示工作站。七、PACS的组成及功能（6）vPACS系统存储方案的设计目标系统存储方案的设计目标高可靠性高可靠性超大容量超大容量低成本低成本v平衡投资与应用之间的关系平衡投资与应用之间的关系PACSPACS系统的图像存储通常都分

48、层次存储，如按图像产生时间分为在线、系统的图像存储通常都分层次存储，如按图像产生时间分为在线、近线、离线三类。近线、离线三类。SCSISCSI磁盘或磁盘阵列存取速度快，但容量有限（数百个磁盘或磁盘阵列存取速度快，但容量有限（数百个G G），用于存储在），用于存储在线图像线图像近线图像多采用光盘库、磁带库、近线图像多采用光盘库、磁带库、NASNAS和和SANSAN。网络接入存储（。网络接入存储（Network-Network-Attached StorageAttached Storage，简称，简称NASNAS）和存储区域网络（）和存储区域网络（Storage Area NetworkStor

49、age Area Network，简称，简称SANSAN）七、PACS的组成及功能（7）v显示工作站显示工作站显示工作站包括通信、数据库、显示、资源管理和处理软件显示工作站包括通信、数据库、显示、资源管理和处理软件目前常用的显示设备是目前常用的显示设备是CRTCRT监视器，根据每屏的扫描线数，可将显示器分监视器，根据每屏的扫描线数，可将显示器分成成512512显示器、显示器、1K1K显示器、显示器、2K2K显示器几种，其扫描线分别为显示器几种，其扫描线分别为512512线、线、10241024线和线和20482048线。线。(1)(1)诊断工作站诊断工作站 (2.5k(2.5k2k);2k);

50、(2)(2)回顾工作站回顾工作站 (1k(1k1k);1k);(3)(3)图像分析工作站图像分析工作站;(4)(4)高分辨率硬拷贝打印工作站高分辨率硬拷贝打印工作站 每个工作站具有本地数据库用于管理当前病案，也可以从每个工作站具有本地数据库用于管理当前病案，也可以从PACSPACS数据库获取历数据库获取历史图像。史图像。七、PACS的组成及功能（8）v显示工作站一般都具备数字图像管理和图像处理功能，图像处理会提高图像显示工作站一般都具备数字图像管理和图像处理功能，图像处理会提高图像的诊断价值，主要包括处理工具的诊断价值，主要包括处理工具:图像勾边图像勾边(Outling)(Outling)边界