PACS系統(tǒng)及其在醫(yī)療、教學(xué)及科研中的應(yīng)用

岳江紅++++張林明+++++柳瑞++++劉燦麗++++徐勇輝++++孫勇

摘要：PACS 是現(xiàn)代影像診斷的模式和潮流，它可以全面解決醫(yī)學(xué)圖像的獲取、顯示、處理、存儲、傳輸和管理等方面的問題，使得圖像資料得以有效管理和充分利用，是實現(xiàn)數(shù)字化醫(yī)院的關(guān)鍵。本文就對PACS及其在國內(nèi)的應(yīng)用作一綜述。

1.概術(shù)

PACS系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System， PACS），即影像存檔與傳輸系統(tǒng)，PACS是隨著數(shù)字成像技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進步而迅速發(fā)展起來的。主要應(yīng)用于醫(yī)院的數(shù)字醫(yī)療設(shè)備如X光機、CT、MR、US、DSA、SPECT、PET、病理及各種內(nèi)鏡等設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像資料的采集、存儲、管理、處理及傳輸?shù)?，是一個技術(shù)含量高、實踐性強的高技術(shù)復(fù)雜系統(tǒng)。它實現(xiàn)了影像資源共享，是建設(shè)數(shù)字化醫(yī)院的關(guān)鍵，極大地方便了醫(yī)療、教學(xué)、科研工作，提高了影像診斷的水平與效率[1-3]。

2.發(fā)展史

Huang報道，1981年邁阿密大學(xué)醫(yī)學(xué)院Duer-inckx首先提出PACS這一術(shù)語[4]，1982年第一屆國際APCS會議和研討會召開，標志著PACS研究和發(fā)展正式開始，PACS的發(fā)展大致分為三個階段：第一階段是20世紀80一90年代中期，是APCS初始階段，主要是小型的系統(tǒng)；第二階段是20世紀90年代中后期至2000年，由于DICOM3.0標準形成，1995年后出現(xiàn)大型PACS；第三階段是2000年至今APCS從數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)向數(shù)字化醫(yī)院集團發(fā)展，成為醫(yī)院建設(shè)重要組成部分[5]。

3.組成及分類

PACS的基本結(jié)構(gòu)包括影像采集設(shè)備、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、圖像顯示設(shè)備等[6]。它已經(jīng)從簡單的幾臺放射影像設(shè)備之間的圖像存儲與通信，擴展至醫(yī)院所有影像設(shè)備乃至不同醫(yī)院影像之間的相互操作，大致可分為四類：幾臺放射設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)稱為Mini PACS （微型PACS）；放射科內(nèi)所有影像設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)Radiology PACS （放射科PACS）；全院整體化PACS，實現(xiàn)全院影像資源的共享，稱為Hospital PACS；PACS的未來將是區(qū)域PACS，組建本地區(qū)、跨地區(qū)廣域網(wǎng)的PACS網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)全社會醫(yī)學(xué)影像的網(wǎng)絡(luò)化[7]。

4.功能

4.1影像采集

影像采集系統(tǒng)是整個 PACS 的基礎(chǔ)，它從醫(yī)學(xué)影象設(shè)備中直接獲取或通過膠片掃描來獲取患者的影像數(shù)據(jù)。由于PACS需要與醫(yī)院所有的影像設(shè)備連接，必須要有統(tǒng)一的通訊標準來保證不同廠家的影像設(shè)備能夠互連，所以必須制定遵循圖像通訊接口和數(shù)據(jù)儲存格式的標準。1982年美國放射學(xué)會（ACR） 和電器制造協(xié)會（NE-MA） 聯(lián)合組織了一個研究組（ACR-NEMA數(shù)字成像及通信標準委員會），研究如何制定一套統(tǒng)一的通訊標準來保證不同廠家的影像設(shè)備能夠信息互連。經(jīng)協(xié)商一致后，制定出了一套數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像的格式標準

即ACR-NEMA1.0標準，隨后在1988年完成了ACR-NEMA2.0，1993年發(fā)布3.0版本正式命名為DICOM3.0（Digital Imaging and Communications in Medicine： 醫(yī)療數(shù)字成像和通信）。DICOM標準3.0的應(yīng)用范圍不僅包括CT、MRI、DSA、SPECT、超聲、數(shù)字化X線影像（CR、DR、FPD）等，還包括內(nèi)鏡圖像、病理學(xué)圖像等。它覆蓋了醫(yī)學(xué)影像的采集、歸檔、通信、顯示及檢索等所有信息交換的協(xié)議，提供了應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境OSI和TCP/IP的服務(wù)支持， 規(guī)范了醫(yī)學(xué)影像設(shè)備制造廠商的影像標準，簡化了醫(yī)學(xué)影像信息交換的實現(xiàn)手段，推動了PACS的研究與發(fā)展，使得與其他醫(yī)學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)如HIS等的集成成為可能。

4.2存儲和管理檢查所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)

醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)存儲存在數(shù)據(jù)量大、保存時間長、數(shù)據(jù)類型復(fù)雜、 需要對存儲數(shù)據(jù)高效率訪問和獲取需求等特點。 在PACS 的實際應(yīng)用中，醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲問題一直是 PACS必須面對的難點問題，也是PACS系統(tǒng)最重要的功能之一，儲存量和再現(xiàn)影像的質(zhì)量決定了PACS系統(tǒng)的有效性。

存儲系統(tǒng)需要大容量的存儲設(shè)備，目前使用的主要存儲及其管理設(shè)備包括： 服務(wù)器、硬盤、磁帶、光盤等[6]。PACS數(shù)據(jù)按存儲按數(shù)據(jù)在線情況不同分為在線、近線 、和離線三級圖像存儲模式。目前PACS廠家都在推行在線和備份兩級儲存。備份是對日積月累的影像數(shù)據(jù)進行存儲，即上述離線存儲模式，除了承擔(dān)如常的備份工作還擔(dān)負著災(zāi)難恢復(fù)的作用[4]。為減少存儲容量，還要對數(shù)據(jù)進行壓縮。目前公認的影像壓縮技術(shù)有JPEG和MPEG等，壓縮方案一般分有損壓縮和無損壓縮兩種。

4.3影像傳輸

在PACS系統(tǒng)中，傳輸系統(tǒng)是關(guān)鍵，它對數(shù)字化影像信息的輸入、輸出、檢索和處理起著橋梁的作用。它的構(gòu)建需要的基礎(chǔ)設(shè)施主要包括計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。計算機系統(tǒng)又包括有數(shù)據(jù)通訊、網(wǎng)絡(luò)軟件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由四個主要部分構(gòu)成：DICOM服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、光盤庫和通訊網(wǎng)絡(luò)。傳輸?shù)囊?guī)?？梢允强剖覂?nèi)部、科室之間，未來的發(fā)展方向主要是區(qū)域性PACS及遠程放射學(xué)[6]。

4.4圖像顯示和處理

這是醫(yī)生接觸和使用最多的功能。在顯示工作站上的軟件能滿足醫(yī)生最常用的功能，包括查詢數(shù)據(jù)庫中的圖像記錄，顯示圖像并且對圖像進行一些后處理，調(diào)節(jié)圖像的窗寬窗位，調(diào)節(jié)亮度、黑白度、對比度、翻轉(zhuǎn)等， 也可以測量病灶的長度、面積、CT 值等，并對圖像進行三維重建、多平面重建、最大密度投影重建等，醫(yī)生還能在工作站上寫出診斷報告、注釋等文本信息。

5.PACS與HIS、RIS的融合

RIS（Radiology information system），即放射學(xué)信息系統(tǒng)，包括患者基本資料的登記、報告的書寫與審核、疾病的分類和信息查詢等功能。將PACS和RIS實現(xiàn)無縫聯(lián)結(jié)，即影像學(xué)圖像與RIS功能融為一體，在同一屏幕中調(diào)用，具有信息豐富、檢索方便、資源共享的特點。endprint

HIS（Hospital Information System），即醫(yī)院信息系統(tǒng)，是由以下四個部分組成的，分別是： 醫(yī)院管理信息系統(tǒng)、臨床信息系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)影像存檔和通信系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)。PACS各單元的通信采用DICOM標準，與HIS數(shù)據(jù)交換采用HL7標準，而PACS與HIS及RIS的集成和數(shù)據(jù)流程由IHE技術(shù)規(guī)范來決定。IHE在DICOM和HL7標準基礎(chǔ)上，定義和規(guī)定了PACS與不同醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)之間進行信息交換和數(shù)據(jù)流程接口與操作，使患者影像資料從產(chǎn)生到應(yīng)用各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)和工作流程實現(xiàn)標準化，從而保證患者就醫(yī)質(zhì)量和圖像信息的完整性。PACS與RIS和HIS的融合程度已成為衡量功能強大與否的重要標準。

6. PACS在放射科檢查流程中的應(yīng)用

原有放射檢查流程是臨床醫(yī)生開具手寫檢查申請單，患者拿著申請單先到放射科進行劃價， 再去交費處繳費，然后到放射科登記室進行預(yù)約，再根據(jù)預(yù)約時間到檢查室進行檢查，最后等待檢查結(jié)果。而放射科醫(yī)生需完成圖像采集、打印膠片、寫出診斷報告、打印報告及膠片與報告的整理、分發(fā)等。

PACS/RIS 上線并與 HIS 集成后，醫(yī)生利用臨床醫(yī)生工作站直接開具電子放射檢查申請單，患者可直接拿著申請單到放射科進行預(yù)約，做完檢查后可自主打印膠片；放射科醫(yī)生可利用相關(guān)軟件（圖像后處理、模板）準確、高效的寫出診斷報告；臨床醫(yī)生能第一時間看到病人的圖片及報告，并完成診斷報告的打印。

PACS系統(tǒng)與HIS、RIS系統(tǒng)結(jié)合以后，醫(yī)院有關(guān)科室均可共享關(guān)于醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查的圖像信息，也為遠程會診、電子病歷、電子處方等的實施提供強大的數(shù)據(jù)和信息支持，這樣既提高了它的的利用率，使臨床科室、門診、醫(yī)技等部門的診斷、治療等效率也跟著顯著提高，有不可估量的醫(yī)療效益和社會效益[8]。

7. PACS在科室管理、統(tǒng)計方面的應(yīng)用

科室領(lǐng)導(dǎo)通過PACS/RIS 可對以往和現(xiàn)在的工作進行全面的統(tǒng)計和管理，包括報告的質(zhì)控、圖像的處理和調(diào)閱、科室人員工作量情況、科室經(jīng)濟核算效益情況、對全科患者情況的總體了解與醫(yī)療質(zhì)量的控制等，為科室領(lǐng)導(dǎo)高效快捷地統(tǒng)籌管理科室工作提供了有力的保障，為醫(yī)院大型設(shè)備的采購提供了數(shù)據(jù)支持。另外還可以統(tǒng)計陽性率、設(shè)備檢查量、檢查部位統(tǒng)計、醫(yī)生工作量，也可與診斷報告、患者信息相連，統(tǒng)計在某一段時間內(nèi)符合條件的某種疾病的人數(shù)或不同患者人群的發(fā)病率等。精確、明晰的數(shù)據(jù)方便了科室領(lǐng)導(dǎo)對檢查、設(shè)備、人員的全面管理。

8. PACS在教學(xué)中的應(yīng)用

近年來，醫(yī)學(xué)影像學(xué)采用多媒體授課逐漸成為主流，但是多媒體授課使用的圖片具有圖像分辨率低，單個病例圖像數(shù)量少，無圖像后處理功能等缺陷，嚴重影響多媒體教學(xué)效果。

PACS系統(tǒng)的應(yīng)用方便了教師制作多媒體課件，實現(xiàn)電教化讀片，使得教師能夠充分利用各種網(wǎng)上病例資料，可予以歸類、整理，對有教學(xué)價值的影像資料還可以進行標記，學(xué)生們?nèi)菀捉邮埽瑯O大地提高了閱片實習(xí)課的效率和效果；實習(xí)時學(xué)生可直接在與 PACS 連接的電腦終端上進行操作，學(xué)生可以對圖像進行調(diào)節(jié)及后處理，使得病例圖片以最優(yōu)質(zhì)、最完整、最清晰的形式展現(xiàn)在同學(xué)面前，即使學(xué)生人數(shù)較多，也不會影響教學(xué)質(zhì)量，極大地改變了以往見習(xí)課膠片多媒體帶教的沉悶、單調(diào)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

PACS 系統(tǒng)作為當代影像技術(shù)的產(chǎn)物存儲了海量的高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)圖像和相關(guān)的臨床資料，它解決了傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，豐富了教學(xué)內(nèi)容，拓展了教學(xué)資源并及時讓師生共享。近年來國內(nèi)外醫(yī)學(xué)教育工作者已將 PACS 技術(shù)廣泛應(yīng)用于影像醫(yī)學(xué)教學(xué)中，PACS 系統(tǒng)必將在醫(yī)學(xué)影像學(xué)臨床與教學(xué)工作中發(fā)揮愈來愈大的作用。

9.PACS在科研中的應(yīng)用

使用PACS系統(tǒng)前做科研時，收集患者信息的工作很繁雜，經(jīng)常需要用相機拍下教學(xué)片后再進行后期制作，圖片庫的數(shù)量非常大，不易查找，費時費力。而在使用PACS系統(tǒng)后將不會有這種問題，因為PACS可以做到資源共享，所有影像資料都會在PACS里面，在診斷報告終端的工作站可以對圖像進行后處理，從而有利于提高診斷水平和科研學(xué)術(shù)交流。

10.PACS的優(yōu)勢

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像資料的存儲和管理方式中存在著許多的問題如：存儲占有大量空間、管理效率低、借閱手續(xù)復(fù)雜、圖像的傳輸速度慢、不能及時或快速地進行異地會診、不便實現(xiàn)多人共享等。PACS與傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像資料的存儲和管理相比有很大的優(yōu)勢：首先，對患者來說，減少等候時間，可以參考多次檢查結(jié)果，提供更快更好的診斷和治療，可以避免在不同醫(yī)院間看病帶來多次重復(fù)檢查。其次，對臨床醫(yī)生來講，可以免去繁瑣的借、還照片手續(xù)，提供更快、更有效獲取病人信息的途徑，檢索出同一患者不同時期、不同醫(yī)院的所有影像資料以供參考；還可以開展各科室和多學(xué)科的遠程會診，克服時間和地域上的限制，使醫(yī)護人員能夠為各類患者提供及時的診斷、治療和護理，從而促使臨床診斷率及治療及時性大大提高。

再次，對于影像科醫(yī)生方面PCSA 落實了數(shù)字成像技術(shù)，圖像質(zhì)量優(yōu)良，后處理功能完善，強化了診斷質(zhì)量；信息查詢快捷，圖像管理集中，幾秒鐘便獲得檢查數(shù)據(jù)，可以和多種圖像如超聲、核磁、CT、DSA等圖像可以直接參考對比，提高了工作效率。最后，對醫(yī)院和影像科室而言，減少物料（紙張，膠片等）成本及管理成本，為醫(yī)院提供資源積累，簡化影像科醫(yī)生的工作流程，有助于提升整個醫(yī)院的診斷水平，從而為醫(yī)院和患者帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益[9]。

11.展望

我國PACS應(yīng)用雖然起步較晚，但發(fā)展迅速近10年來，PACS得到國內(nèi)外各大小醫(yī)院廣泛認可，并投入使用[10]，但是尚處在相對落后的局面，普及和推廣程度還遠遠不夠。PACS最早用于醫(yī)院影像放射科，近年來隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，PACS已不再是僅僅用于幾臺放射影像設(shè)備之間的圖像存儲和通信，而是逐漸發(fā)展成為涵括醫(yī)院所有影像設(shè)備甚至與其他醫(yī)院影像設(shè)備之間的相互操作。未來的PACS將逐漸發(fā)展為區(qū)域性PACS，形成一個兼容本地區(qū)和跨地區(qū)廣域網(wǎng)的PACS網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)全社會醫(yī)學(xué)影像的網(wǎng)絡(luò)化。

參考文獻：

[1]廖金紅. PACS的發(fā)展和展望[J]. 醫(yī)療裝備，2012，03：16-17.

[2]唐令勝. PACS的應(yīng)用及其優(yōu)勢[J]. 中國醫(yī)藥指南，2012，28：347-348.

[3]曹厚德. PACS的進展及應(yīng)用展望[J]. 放射學(xué)實踐，2003，06：452-453.

[4]崔現(xiàn)成，高會生，張林醫(yī). PACS影像工作站綜述[J]. 醫(yī)療裝備，2007，08：25-27.

[5]張學(xué)謙. PACS系統(tǒng)應(yīng)用和前景概述[J]. 中國藥物經(jīng)濟學(xué)，2013，06：44-45.

[6]陳承軍. PACS的構(gòu)成及發(fā)展應(yīng)用[J]. 青島醫(yī)藥衛(wèi)生，2011，04：311-312.

[7]門腎力，崔現(xiàn)成. PACS系統(tǒng)綜述[J]. 醫(yī)療裝備，2009，10：40-41.

[8]秦廣生. PACS系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)影像學(xué)中的發(fā)展和應(yīng)用[J]. 中國現(xiàn)代藥物應(yīng)用，2011，10：135-136.

[9]李升，邵國良. PACS應(yīng)用現(xiàn)狀與研究進展[J]. 中國現(xiàn)代醫(yī)生，2010，34：8-9.

[10]林曰增. PACS：數(shù)字化、無膠片化影像新紀元[J]. 臨床放射學(xué)雜志，2002，06：478-480.endprint