構(gòu)建PACS系統(tǒng)的思考

朱宏

解放軍第81醫(yī)院 醫(yī)學(xué)影像科， 江蘇南京 210002

構(gòu)建PACS系統(tǒng)的思考

朱宏

解放軍第81醫(yī)院 醫(yī)學(xué)影像科， 江蘇南京 210002

本文依據(jù)PACS系統(tǒng)的功能、應(yīng)用特點和技術(shù)發(fā)展趨勢，提出了現(xiàn)階段PACS系統(tǒng)的構(gòu)建要點和建議。

HIS；PACS；影像融合；計算機輔助診斷

0 前言

醫(yī)療影像網(wǎng)絡(luò)PACS（Pictures Archiving & Communication Systems）系統(tǒng)是醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。通過PACS可實現(xiàn)影像設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互連，實現(xiàn)各種不同設(shè)備的影像統(tǒng)一存儲和管理，實現(xiàn)實時遠程診斷、會診。節(jié)省存放膠片的費用和空間，并能進一步充分使用原始數(shù)據(jù)增加后期應(yīng)用制作研究等功能。構(gòu)建PACS系統(tǒng)，徹底實現(xiàn)無膠片和數(shù)字化放射科以及潛在的提高醫(yī)院的經(jīng)濟效益，已成為醫(yī)院的投資熱點且勢在必行。PACS 系統(tǒng)從小型工作站的Mini PACS、科室級的Digital PACS、全院級Full-Service PACS 到區(qū)域PACS，在功能和規(guī)模上相差懸殊，價格從百萬元到數(shù)千萬元不等。因此，構(gòu)建PACS系統(tǒng)，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，綜合考慮、科學(xué)決策顯得尤為重要。

1 PACS 的功能

PACS的基本功能是用圖像服務(wù)計算機來管理和保存圖像（以取代傳統(tǒng)膠片庫）；醫(yī)生用影像工作站來看片（以取代傳統(tǒng)的膠片與膠片燈）；通過 DICOM 3.0 國際醫(yī)療影像通訊標(biāo)準(zhǔn)和診斷工作站將全院各科室臨床主治醫(yī)師、放射科醫(yī)師和專科醫(yī)師以及各種影像、醫(yī)囑和診斷報告聯(lián)成一網(wǎng)；用WEB、Email 等現(xiàn)代電子通訊方式來做遠程診斷和專家會診；進一步擴展可以用專業(yè)的二維、三維分析軟件輔助診斷；用專業(yè)醫(yī)療影像診斷報告軟件以取代傳統(tǒng)的紙和筆。

2 PACS 的發(fā)展趨勢

PACS 系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從簡單到高級、由技術(shù)研究到廣泛商業(yè)應(yīng)用的過程。應(yīng)用層次也從醫(yī)學(xué)影像的瀏覽存儲，向更高級應(yīng)用的區(qū)域PACS 和計算機輔助診斷（Computer Aided Diagnosis，CAD）方向發(fā)展。主要集中在以下幾方面：完善系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，提升應(yīng)用程序性能；采用三維重建技術(shù)，提高影像處理效率；開發(fā)多態(tài)影像融合技術(shù)，提高診療質(zhì)量；開發(fā)計算機輔助診斷軟件，提升PACS的智能化水平；改進存儲體系，增強系統(tǒng)的可靠性和靈活性。

2.1 區(qū)域影像中心

區(qū)域影像中心是將區(qū)域內(nèi)醫(yī)院聯(lián)成一網(wǎng)，實現(xiàn)醫(yī)院之間的影像傳輸與會診，解決病人重復(fù)檢查、重復(fù)交費問題，整合區(qū)域醫(yī)療資料的合理分配與利用。

區(qū)域影像數(shù)據(jù)中心的技術(shù)架構(gòu)，主要有以下2種實現(xiàn)策略：基于分布式醫(yī)學(xué)影像信息處理的模式和基于活動服務(wù)器網(wǎng)頁（Active Server Page，ASP ）模式下大集中的區(qū)域性PACS。2種決策都強調(diào)了病人醫(yī)療信息的隱私保密規(guī)則，詳細規(guī)定了授權(quán)訪問,即訪問存儲在服務(wù)器上的病人影像信息的交互過程和加密傳輸,即防止病人的影像數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中被人非法截獲。

2.2 三維重建

三維重建是使用病人醫(yī)學(xué)檢查所獲取的一組連續(xù)的CT、MR的層片圖像（二維檢查影像），在算法規(guī)則支持下，在計算機上生成病人檢查部位虛擬的人體器官或組織的三維形體的PACS應(yīng)用軟件。三維重建技術(shù)的應(yīng)用，可提高影像診斷質(zhì)量，防止漏診，避免醫(yī)療糾紛，方便了影像診斷醫(yī)師及臨床醫(yī)師，尤其對臨床醫(yī)師制定手術(shù)方案具有重要臨床價值。

2.3 影像融合

醫(yī)學(xué)影像融合是信息融合技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。它利用計算機技術(shù)，將各種影像學(xué)檢查所得到的圖像信息進行數(shù)字化綜合處理，將多態(tài)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)協(xié)同應(yīng)用，進行空間配準(zhǔn)后，產(chǎn)生一種全新的信息影像，即在同一監(jiān)視器上同時顯示多種醫(yī)學(xué)影像，以獲得研究對象的一致性描述，同時融合了各種檢查的優(yōu)勢，從而提高診療質(zhì)量。

2.4 CAD計算機輔助診斷

CAD技術(shù)是醫(yī)學(xué)影像學(xué)發(fā)展的前沿，在對大量醫(yī)學(xué)影像和診斷的分類分析和統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，建立特定醫(yī)學(xué)影像檢查分析決策系統(tǒng)。CAD使用特征提取等圖像處理技術(shù)獲取病人檢查的特征數(shù)據(jù)，與分析決策系統(tǒng)中大量同類檢查的統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)分析對比，做出影像檢查的診斷結(jié)論。

2.5 集群存儲

集群存儲的工作原理類似動車組，每一個存儲盤柜都有處理器、高速緩存和對外I/O接口，這種架構(gòu)非常適合海量文件的存儲和并發(fā)訪問。數(shù)據(jù)保護方面，能夠允許最多4個盤柜同時損壞或掉線而數(shù)據(jù)不丟失，而且保護是基于文件而非數(shù)據(jù)塊的，可以針對不同的文件或者文件夾指定不同的保護級別甚至不停機在線修改保護級別。

3 構(gòu)建要點

我國開發(fā)和引進PACS系統(tǒng)較晚，目前已經(jīng)建立并有效運行的PACS系統(tǒng)并不多見。究其原因主要是標(biāo)準(zhǔn)化程度低、兼容性差、一般為封閉式的專用系統(tǒng)，既不經(jīng)濟、價格也昂貴，配置的硬件不夠合理，對工作量大的醫(yī)院缺乏強大的存儲子系統(tǒng)，無法支持?jǐn)?shù)據(jù)量巨大的常規(guī)放射影像，因此不能真正實現(xiàn)“無片化”管理。多數(shù)PACS系統(tǒng)也沒有其有效的工作流程和自動化管理功能，也不能向臨床診斷提供所需的全部，表現(xiàn)在在線信息少，響應(yīng)速度慢。對網(wǎng)絡(luò)安全、保密和符合法律要求方面還不可靠?，F(xiàn)有的PACS系統(tǒng)設(shè)計大多數(shù)沒有考慮技術(shù)發(fā)展和擴展需要的可能，難于與現(xiàn)有的HIS/RIS整合為一個系統(tǒng)。 因此，PACS的構(gòu)建要點應(yīng)從以下幾個方面來考慮。

（1）應(yīng)嚴(yán)格遵守國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)設(shè)計和完全開放式的體系結(jié)構(gòu)，基于IHE、DICOM3.0和 HL-7等國際標(biāo)準(zhǔn)，瀏覽器／服務(wù)器結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有良好的兼容性。

（2）基于Internet/Intranet技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，需支持局域網(wǎng)（LAN）、廣域網(wǎng)（WAN），可實現(xiàn)遠程會診。

（3）采用TB級甚至PB級存儲子系統(tǒng)，提高響應(yīng)能力。

（4）提供容錯、糾錯能力及更好的數(shù)據(jù)安全性和災(zāi)難恢復(fù)能力，有高性能數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。

（5）為了進一步降低成本，應(yīng)轉(zhuǎn)向PC平臺，具有友好的系統(tǒng)界面，以及強大的中文支持能力，且易學(xué)易用。

（6） 有語音、圖像和數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷喾N技術(shù)的無縫整合。

（7）有完整的系統(tǒng)解決方案，系統(tǒng)要利于維護和技術(shù)支持，要利于可擴展。

4 構(gòu)建建議

目前，國內(nèi)有大量的醫(yī)療機構(gòu)準(zhǔn)備實施PACS 系統(tǒng)，在實施準(zhǔn)備中包括軟件硬件2個方面，不同規(guī)模涉及的實施項目也各有差別，但都需要統(tǒng)籌考慮成本效益分析和系統(tǒng)擴充升級。

4.1 從醫(yī)院實際情況出發(fā)，逐步實施和完善

遵循由小至大的原則，先將放射科的數(shù)字化影像學(xué)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建小型PACS，然后逐步投資，經(jīng)過一段時間，再逐步擴展至全院范圍。其優(yōu)點是：醫(yī)院分次投資，對醫(yī)院的經(jīng)濟運行影響小，容易實施；有利于影像科醫(yī)生逐漸掌握PACS，實現(xiàn)工作流轉(zhuǎn)變和學(xué)習(xí)新知識，使系統(tǒng)運行更穩(wěn)定；有利于各級各類工作人員不斷積累經(jīng)驗，保證網(wǎng)絡(luò)安全。

4.2 選擇合格的廠家

制訂有關(guān)PACS構(gòu)建的長期規(guī)劃、認真尋找合格廠家，在PACS構(gòu)建方面與之建立長期穩(wěn)定的合作伙伴關(guān)系，以便保證系統(tǒng)穩(wěn)定、不斷更新，節(jié)約資金，避免因系統(tǒng)過時、廠家倒閉或轉(zhuǎn)產(chǎn)給醫(yī)院帶來重大損失。

4.3 統(tǒng)籌考慮網(wǎng)絡(luò)布線

可采用綜合布線系統(tǒng)，它是一個物理的傳輸平臺。其物理拓撲結(jié)構(gòu)為分層星型拓撲結(jié)構(gòu)，每個信息通道通過簡單跳線可以靈活組網(wǎng)，各分支子系統(tǒng)相互獨立，每個分支子系統(tǒng)的改動都不影響其他子系統(tǒng)，支持多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。充分體現(xiàn)了綜合布線的靈活性、擴展性。實際中，網(wǎng)絡(luò)和布線系統(tǒng)相比起來，往往忽視了綜合布線系統(tǒng)的重要性，以及其與計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的密切關(guān)系。規(guī)劃、實施良好的綜合布線系統(tǒng)平臺，是醫(yī)院信息化建設(shè)成功的基礎(chǔ)，有利于網(wǎng)絡(luò)的可靠安全運行。

4.4 選擇合適的存儲介質(zhì)

隨著醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的海量增長，如何使數(shù)據(jù)的安全性和有效性得到保障，如何對存儲數(shù)據(jù)進行優(yōu)化管理是廣大醫(yī)院信息工作者應(yīng)關(guān)注的問題。目前，采用較多的是三級存儲技術(shù)，其中一級存儲作為在線存儲用于PACS的數(shù)據(jù)庫和短近期的醫(yī)療圖像的存儲，二級存儲作為近線存儲，三級存儲通常采用離線歸檔的方式對整個醫(yī)院長期的歷史圖像進行歸檔。隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，三級存儲模式已經(jīng)向二級存儲模式轉(zhuǎn)變，及在線和備份二級存儲模式，因其中間環(huán)節(jié)少且設(shè)備簡單,因而可進一步提高存儲設(shè)備運行的可靠性和安全性。這要得益于VCD以及DVD光盤塔存儲介質(zhì)的出現(xiàn)，它既可以存儲在線數(shù)據(jù)，也可以存儲離線數(shù)據(jù)。并且存儲容量較之磁盤陣列以及磁帶庫成倍增加，調(diào)閱圖像快，價格居中，因此DVD光盤塔將是今后一段時期PACS較為理想的存儲介質(zhì)。廣泛動脈閉塞性病變、還是復(fù)雜靜脈疾病的復(fù)合手術(shù)，保證手術(shù)的順利首先都需要良好的麻醉，其次需要良好的無菌和外科條件，第三需要腔內(nèi)技術(shù)設(shè)備的支持。而這些正是復(fù)合手術(shù)所具備的。

4 展望

作為當(dāng)前微創(chuàng)外科的重要發(fā)展方向，復(fù)合技術(shù)是現(xiàn)代影像學(xué)技術(shù)、材料科學(xué)、血管腔內(nèi)技術(shù)和傳統(tǒng)外科技術(shù)相融合的結(jié)晶，也是對現(xiàn)有治療方式的重要補充和完善。隨著外科治療技術(shù)的微創(chuàng)化和醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展，心血管疾病診療發(fā)生了較大的變化，治療方法從以往單一的外科手術(shù)向微創(chuàng)血管腔內(nèi)治療，進而向融合了腔內(nèi)和外科技術(shù)優(yōu)勢的復(fù)合手術(shù)轉(zhuǎn)變。復(fù)合手術(shù)實現(xiàn)了多種技術(shù)的有效聯(lián)合，充分實現(xiàn)了優(yōu)勢互補，使一些非常復(fù)雜的手術(shù)得到簡化，降低了手術(shù)損傷，擴大了手術(shù)治療的范圍。在復(fù)合手術(shù)中，外科醫(yī)師是主角，他們對于病理解剖的熟識和處理意外情況的應(yīng)急能力得到了很好的體現(xiàn)，即使介入治療過程中出些意外，也可以立即進行體外循環(huán)手術(shù)予以補救。復(fù)合技術(shù)是在最大限度減少創(chuàng)傷和并發(fā)癥的同時，實現(xiàn)療效最大化的一種全新治療模式，同時被視為評估手術(shù)治療水平的重要標(biāo)志,可以以此為契機，全面促進醫(yī)院臨床、教育和科研工作發(fā)展[10]。因此，如何利用現(xiàn)有資源，以先進的DSA設(shè)備為依托，快速有效的建立復(fù)合手術(shù)室來滿足快速增長的復(fù)合手術(shù)需求，已成為醫(yī)院發(fā)展和科室建設(shè)的努力方向。

[1] 高靜,董薪.一站式雜交手術(shù)室腹主動脈瘤腔內(nèi)修復(fù)術(shù)的手術(shù)配合[J].中華現(xiàn)代護理雜志,2010,16(13):1538-1539.

[2] 胡盛壽,張浩.微創(chuàng)心血管外科的一個全新概念-一站式雜交手術(shù)[J].中國微創(chuàng)外科雜志,2005,5(12):975-975.

[3] 劉清英.復(fù)合外傷患者手術(shù)室的應(yīng)急搶救護理[J].新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院學(xué)報2001,(1):73.

[4] 龔錦,張瑩,普鷹,等.論“一站式雜交”手術(shù)室的建設(shè)及功能特點[J].中華現(xiàn)代護理雜志,2011,17(10):1140-1142.

[5] 田君鵬,嚴(yán)潭,胡立勇.基于血管造影術(shù)成像的復(fù)合手術(shù)室的分析與設(shè)計[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2011,32(9):93-95.

[6] 唐曉薇,韓春雷,倪曉紅,等.醫(yī)院資源優(yōu)化配置中應(yīng)予關(guān)注的兩個問題[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2009,24(9):50-61.

[7] 冀清清.基于CIS系統(tǒng)的應(yīng)用[J].機械管理開發(fā),2009,24(6):193,196.

[8] 楊偉鋒.面向CIS的電子病歷架構(gòu)設(shè)計及基于內(nèi)容管理的數(shù)據(jù)挖掘研究[D].中國科學(xué)院沈陽計算技術(shù)研究所,2006.

[9] 蔣偉浩,李軍.雜交手術(shù)室的設(shè)計探討[J].介入放射學(xué)雜志,2011,20(6):490-493.

[10] 劉建平,陸駿驥,吳慶,等.大型綜合性醫(yī)院手術(shù)部建設(shè)發(fā)展趨勢探討[J].中國醫(yī)院建筑與裝備,2009,(1):28-33.

Thinking about Construction of PACS

ZHU Hong
Medical Imaging Department, The 81stHospital of PLA, Nanjing Jiangsu 210002,

R197.324

C

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.07.027

1674-1633(2012)07-0091-02

2012-05-15

作者郵箱：zhuhong_0601@163.com

Abstract: Based on the function, characteristics and technology development trend of PACS, this paper provides recommendations and key elements of building PACS system at present stage.

Key words: HIS; PACS; image fusion; computer-aided diagnosis