医学影像归档与通信系统.docx

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1、医学影像归档与通信系统(PACS)一、引言PACS系统是医学影像信息无片化和网 络化管理的具体实现。PACS融各种医学影像 的获取、处理、归档、复制、分析、比较以 及资源共享、远程传输、异地会诊等功能于 一体，不仅可以是一个政务、事务处理中心， 而且更重要的是一个现代医学影像诊断、处 理中心。医学影像归档与通信系统(PACS)服务 器是PACS系统的核心组成部分，它负责图 像的存储、归档、管理与通讯，并为PACS 工作站对图像数据的查询、提取提供服务。 因为它的重要性，PACS服务器必须是可靠、 稳定和安全的，因此系统对软、硬件都有较 高的要求。PACS（Picture archiving a

2、nd communication systems医学影像存档与通讯系统）。它是近年来随着数字成像技术、计算 机技术和网络技术的进步而迅速发展起 来的，旨在全面解决医学图像的理迪 示、存贮、传送和管理的综合系统。它主要分为影像采集系统、数据处理与管理系 统（PACS控制器）、影像通讯网络、影像显 示系统（显示工作站）、影像存档系统、影 像打印和输出系统等6个单元一PACS服务器包括两部分：PACS控制器 和图像存储设备。PACS控制器由一个数据库 服务器和一个归档系统组成，它通过一系列 的进程来引导数据在整个PACS系统中流动。 如图1所示，图1 PACS服务器的系统组成图中虚线框所示即为PAC

3、S服务器的结 构组成。它的工作流程是：图像采集工作站 在获得由图像产生设备生成的图像后，将其进行一定的处理，然后将图像传送到PACS 控制器;PACS控制器首先将与图像相关的各 种医学信息插入到图像数据库，然后将图像 存储到短期存储设备中;PACS控制器将定期 检查短期存储设备，将一定时间内的需要保 存的图像归档到长期存储设备;PACS控制器 还要将图像传送到图像显示工作站，或由图 像显示工作站通过PACS控制器对图像数据 库进行查询、提取图像；另外，PACS控制器 还要与HIS、RIS进行数据通讯，交换与病 人、检查有关的信息。三、PACS服务器的数据流程囹原做入图2 PACS服务器的数据流

4、程如图2所示,PACS服务器包含了七个连续不 断运行的进程：图像接收、图像存储、图像 归档、图像路由、图像移动、图像发送及查 询/提取服务。数据流程为：首先由图像接收进程接收 图像采集工作站传送的图像文件，然后将图 像文件重新命名后加入到一个专门为PACS 设计的队列中；图像存储进程从队列中取出 图像文件，打开图像文件，取出与图像相关 的各种医学信息，将这些信息加入到数据 库，同时在磁盘阵列中生成一个图像文件的拷贝，并将图像文件加入到队列中；图像归 的、需要长期保存的图像文件保存在磁带库 或光盘库中，同时将图像位置的更改通知数 据库，在数据库中作相应的修改；图像路由 进程从队列中取出图像文件，

5、根据图像文件 中的信息，查找数据库中的路由表，确定图 像应传送的显示工作站，并将图像文件及显 示工作站名（计算机名）加入到队列中；图 像发送进程从队列中取出图像文件和显示 工作站名，根据服务器记录的计算机名与IP 地址对，将图像发送到显示工作站。PACS 服务器支持PACS局域网内部的任何一台工 作站的查询/提取请求和外部主机的提取 请求，这些请求由查询/提取服务进程响 应，查询/提取服务进程通过查找数据库， 将查询结果返回给提出查询请求的工作站， 或将从数据库取出的图像文件加入队列；由 图像移动进程从队列中取出图像文件，并加 入队列；根据请求的来源，由图像发送进程 将图像发送到内部工作站或外

6、部主机。档进程定期检查磁盘阵列，将超过一定时间III四、PACS服务器的设计与实现方法4. 1设计原则根据该服务器的主要组成单元和数据 流程，我们提出了服务器设计的五点原则:(1) 标准性；(2) 开放结构和可扩展性；(3) 安全性和可靠性、稳定性;(4) 跨平台、多功能；(5) 与HIS、RIS的融和。4. 2实现方法(1) 数据模型设计与数据库的实现 根据DICOM30定义的信息对象模型， 建立服务器的数据模型，并根据该模型在数 据库中建立一系列相关表。数据库采用ORACLE数据库系统。采用ORACLE提供的数 据库操作接口和语言ORACLE CALLINTERFACE和PL/ SQL开发

7、对数据库对像进 行操作的程序，并设计与实现在数据库中对普通病人与VIP病人的数据进行隔离操作。11(2) 图像通讯与服务功能的实现本服务器程序工作在七层网络协议的应用层，图像通讯都采用DICOM3 . 0标准，低层协议采用TCP /IP协议。服务器首先以TCP / IP方式初始化一个端口，进行对网络 的监听，在收到一个请求后，服务器端要检 查对方的IP地址是否有效，即能否被服务器识别，另外还要检查对方请求的服务是否 在本系统所支持DICOM服务(如CStore，CFind，CMove等)范围之中。在检查通过后， 服务器端发给对方一个承认请求的回答，双 方即可建立连接，进行数据的传输。由于现 在

8、广泛使用的网络都支持TCP / IP协议，因 此只要通讯双方都采用DICOM标准，数据即 可在大多数通讯网络(ATM，Ethernet，ISDN 等)上传输。DICOM3.0定义了许多服务，本 服务器主要实现了其中最基本的两类：存储(Storage )和查询/提取(Query/Retrieve )。存储服务主要是对图像数据的接收和发送，查询/提取服务则是 对PACS工作站对数据库进行数据查询与图 像提取的响应。（3）可扩展性 考虑到不同医院或同一医院不同阶段IIII三IIIIII的应用和扩展需求，本服务器的存储策略采 用短、中、长期相结合的方法。短、中期可 考虑使用磁盘阵列（RAID），它可用

9、来保存 两、三周的各种医学图像。长期存储设备使 用磁带库或光盘库，它们的容量很大，可长 久保存大量病人信息。保存在磁盘阵列的病 人信息需要定期刷新，将信息写到磁带或光 盘上。这样随着医院的发展，存储容量可相 应扩大。（4）安全性由于病人信息属于个人隐私，因此要保 证数据存放在服务器上的安全性，不能随意 让人存取。除了 UNIX系统和ORACLE数据库本身提供的用户与密码管理外，通过在服务 器端进行应用程序标志(ApplicationEntity Title)检查，来保证病人信息的安全性。另外设置使用VIP数据的用户帐号和 密码，限制一般人对VIP数据的存取。(5) 可靠性和稳定性 为了保证系统

10、的可靠性和稳定性，首先要采用UNIX系统，因为在目前Windows NT 系统还不是很稳定的情况下，UNIX仍然是服 务器上较理想的操作系统。其次采用功能强 大、可靠稳定的商业数据库系统ORACLE来 建立数据库。在程序设计方面，则采用父/ 子多层进程的方法。服务器在收到并承认一 个应用请求后，就产生一个子进程，由子进 程来处理这个请求。如果在通讯中产生任何 网络问题或由于程序的漏洞，使得子进程异 常中断，则父进程不受任何影响，服务器可 以继续工作。另外将一个大的应用进行分割处理，中间通过一个队列来连接，例如图像 存储就分为图像接收和数据插入数据库操 作两部分。图像接收进程将接收的图像文件 加

11、入到一个队列，而数据插入进程从队列中 取出图像文件。打开文件将数据插入数据 库。这样就降低程序漏洞出现的可能性和防 止网络传输与数据库操作的互干扰。同时， 由于采用父、子进程和队列的方法，服务器 的各个进程之间以流水线的方式工作。服务 器根据进来的多个请求分别产生子进程，这 些子进程和服务器主进程同时并发运行，由 较大的应用分割产生的各个进程也是并发 运行。这样就可最大限度消除图像通讯、存 储及查询中的瓶颈效应，提高了服务器的工 作性能。（6）PACS与RIS的接口和集成方法 PACS与RIS的集成方法有三种：第一种是终端模拟，即一个PACS工作站作为RIS的一个终端，进行RIS的操作, 这种

12、方法的缺点是不能在PACS与RIS之间 进行数据交换;第二种是数据库与数据库之间的传输,即两个系统共享存储在公共区域的一部分 数据，由于PACS的数据通讯与存储格式采 用DICOM，RIS的部分数据通讯格式采用HL7,所以两者在使用数据时要进行数据格 式转换;第三种是接口机器，由接口提供查询语 言（程序）来在网络上存取不同系统之间的 数据，该查询语言能分析请求信息、辨别要 查询的数据库、提取数据、转换数据格式及 传送数据。PACS-医学影像诊断技术发展的必然记2009年中国PACS大会III十月底的成都秋高气爽，气候宜人。在 这个秋意浓浓的季节里，“2009中国PACS 大会”于10月28日在

13、成都隆重召开。此次 PACS大会是由中国医院协会医学影像中心 管理分会、中华医学会放射学分会、国药励 展公司和e医疗杂志联合主办的。出席 此次大会的领导和专家有：中国医院协会影 像中心管理分会主任委员、中国医院协会副 会长、中华医学会副会长、中国医师协会副 会长戴建平教授，中华医学会放射学分会主 任委员、中国医科大学附属盛京医院院长郭 启勇教授，四川省卫生信息中心副主任陈 文，华西医院放射科主任宋彬，北京协和医 院器材处副处长付海鸿，上海瑞金医院放射III科主任陈克敏，上海申康医院发展中心医联 工程项目办公室业务部的张美峰女士，北京 天坛医院信息中心主任王韬，弗戈博达媒体 （中国）副总经理王炜

14、，e医疗杂志主编 陈钧和盛京医院信息中心主任全宇。出席此次大会的厂商代表有：锐珂大中 华区医疗影像信息产品经理李剑，GE-医疗 信息业务-市场部经理朱海舟，西门子影像 与知识事业部亚太地区技术总监王旭东，华 海公司技术副总经理李云峰，戴尔公司中国 政府及教育事业部业务发展总监邵翔以及HP公司存储技术顾问梁春。200多位全国各医院放射科和信息科的 专家参加大会，共同探讨了当前PACS在医 院中的应用、PACS与HIS的整合以及未来 PACS的发展等话题。PACS服务诊断发挥重要作用戴建平院长是大会的第一个发言嘉宾， 他向与会听众简要介绍了当前我国医院 PACS建设的现状。戴院长指出：“当前我国

15、医疗卫生机构有1.7万多家，三甲医院、二 甲医院、社区卫生服务中心和私人办的诊 所，各级各地医疗机构在医疗水平和技术能 力上有很大差别，在整合医疗资源的大形势 下，就有使用远程医疗和PACS系统的机会 和挑战。PACS在当前医院中的应用主要涉及 以下几个方面：第一是提高医疗质量，规范 医疗行为，指导诊断，特别是它可以引导医 生按照治疗路径完成自己的工作；第二是改 善医生的服务，它可以及时快捷地联系到影 像科、门诊部门以及病房，减少了患者大量 的等候时间；第三是降低医疗成本，提高医 生的工作效率，使医疗图像信息及人力资源得以充分利用。”郭启勇院长在发言中指出：“PACS是医 学影像诊断技术发展的

16、必然，为医学影像的 融合提供了条件，PACS是医院信息化系统中 的重要组成部分。”i=j作为华西医院放射科主任，宋彬对放射 科在医院中的角色定位做了简要介绍。他指 出：“放射科是医院中一个很重要的桥梁和 平台科室。医学影像学有自身的发展规律和 方向，又受相关临床学科发展的影响。放射 科主要是为病人和临床的各科室医生服务 的。临床学科的发展和临床医生对影像读片 的亚专业化，对影像检查和诊断不断提出更 高的要求，如要求病人更多更细的信息。在 这种情况下，数字化和网络化成为必然选 择。上海申康医院发展中心是上海的一个 EJ医院管理机构，下辖23家市级医院，共有 1.7万张病床，3万余名医务人员，40

17、万出 院人次，2000万门诊人次，每年的医药费用 达到100亿。上海医联工程项目是由上海申 康医院发展中心主持建设的，在所辖23家 三级医院范围内实现对就诊换证建立统一 的电子健康档案并实现跨越医院的交互共 享。联网医院有9家综合性医院，分布范围 在上海整个市区。张美峰女士结合这项工程 谈了医疗与PACS规划。她指出：“我们在 三年左右的时间内，共建设了 19家医院的 PACS系统，目前建设中的还有两家。PACS 系统建成后，医院实现了 CT、超声内镜和核 医学的数据共享。”陈克敏主任在发言中指出：“现在医学 影像在医院中的检查和应用越来越多，与临 床各学科的结合也越来越多，在医院的临床和研发

18、工作中发挥着相当重要的作用。医院 的数字化和网络化已经成为今后医院发展 的方向，将会进一步提升医院的管理水平和 效率，使医疗信息资源真正实现共享，并有 利于医疗的公平公正性。因为我是一个放射 科的医生，PACS系统已经成为放射科与各个 科室密切联系的重要公共平台PACS的管理 和效率会为医院的工作流程乃至效率带来 直接或间接的影响。”陈钧主编在会议上发布了由e医疗 杂志社开展的中国医院PACS应用调查报告， 他指出：“在三级医院里面，现在已经实现 了全院级PACS的医院占到33.9%，正在建设 的医院占9.3%，未来两年建设PACS的医院 占35.6%，目前没有计划的医院占21.2%。 所以说

19、在三级医院里面，全院级PACS的发 展趋势非常明显。”存储管理在PACS中至关重要由于PACS是海量存储，数据量巨大，因此存储是PACS系统建设中最重要的部分 之一。值得一提的是，PACS建设的难点集中 体现在后台存储系统的建设上。王韬主任根 据自己PACS存储建设经验，与在场听众交 流了 PACS存储建设与管理中的问题。他指 出：“PACS建设完毕后，如果出现数据丢失 或者是系统宕机的现象，都是与存储系统有 密切联系的。就医院每年的存储量而言，保 守一点估算，三甲医院一天的存储量是 50G-100G，一个月的存储量是1-2T左右，i=jl=J回一年的存储量是10-20T。而且PACS存储要

20、求安全性高、响应速度快。医院在对PACS 存储进行规划时，应该注意其容量大小、可 扩展性、易管理性、安全性、读取/传输的 速度以及需求/投入的合理性。”在存储介质方面，王韬主任指出：“现III在存储常用的介质主要有光盘、磁带和磁III盘。存储架构则分为SAN架构、NAS架构以 及SAN+NAS的混合架构。其中SAN架构的独 立存储专网（FC、SCSI）速度快，其缺点 是扩展性差；NAS架构的优点是可以利用原 有网络进行分布式存储（SATA）、扩展性极 好，其缺点是速度慢；SAN+NAS混合架构中 的SAN主要用于在院病人的数据存储，NAS主要用于出院病人的数据存储。” 联工程对影像采取的是集中

21、存储的方式，现 在海量数据集中存储需要改变，我们也在进 一步考虑集中与分布相结合的方式。对于 上海市的大型综合医院，我们对影像数据采 取分布存储的方式；对那些小型专科医院， 我们则是采取把影像检查信息全部上传到 信息终端的方式。”张美峰女士在发言中表示:“我们的医HP公司是国际上存储技术领先的企业之一，梁春介绍了 HP的医疗信息系统整体 保障架构中存储部分：“我们这个架构主要 包括刀片式服务器、存储交换机和虚拟化存 储三部分。HP的刀片服务器使数据放在物理的高性能存储设备内，能够实现动态扩展， 可以承载PACS系统对大量数据的需求。” DELL公司在存储的虚拟化技术等方面有较 大优势，邵翔经理

22、把传统存储技术和最近存 储系统进行了对比，他认为：“传统存储技 术是刚性系统，它类似于我们传统的火车 因为它的动力系统不能无限扩张。相对而 言，戴尔全新的存储系统是基于SAN技术， 非常类似于动车组，医院在使用过程中，车 厢数量越多，系统运行速度反而越快。”头，其性能的提高始终有一个相对的矛盾，l=J区域PACS系统区域PACS系统是区域卫生信息化体系 一个重要组成部分，也是与会嘉宾重点讨论 的一个话题。GE医疗大中华区市场部经理朱海舟介 绍了区域化协同PACS系统。他指出：“GE 医疗区域PACS远程会诊系统可以使不同医 疗机构之间同时对一个病人进行会诊，它有 完整的预约、医患之间互动的机制

23、。医生在 对病人会诊完毕后，GE医疗的区域PACS远 程会诊系统会自动对会诊结果进行记录和 分析。”朱海舟还向大家介绍了 GE描绘的 “张大民看病的幸福生活”，引起与会者的 兴趣。ME王旭东总监认为：“西门子基于PACS 的远程会诊系统能够帮助偏远地区的居民 享受到先进的医疗服务，提高患者的满意 度。”李云峰副总经理在发言中表示：“基于 PACS的远程会诊可以使会诊双方同时阅读 数字影像，同步操作。影像远程访问中的关 键技术问题主要有安全问题、病人身份识别 问题、速度问题以及图像操作远程互动”PACS标准非常关键戴建平院长表示：“从国际化需求来 讲，PACS的标准化问题非常关键。不仅是 PAC

24、S厂商涉及到了医疗影像和信息，涉及这 些影像和信息能否整合在一起也应该有一 个统一的标准。因此我认为PACS的国际化 发展是朝着国际的标准化开始的。PACS是医 院开放、稳定数字化平台的一部分，所有和 医疗相关的器械都应该有一个共同的标 准。”付海鸿处长在发言中指出：“人类是因 为在不断使用工具的进化中获得进步，同时 PACS的建设也要遵照一个国际化规范和标iiJ准。适用PACS的标准有DICOM、IHE、HIPAA 等。其中，DICOM的中文全称为医学数字成 像和通讯，它是医学影像设备与软件间共通 的通讯标准。DICOM是PACS的DNA基因链， 它适用于有医学影像、处理医学影像和使用 医学

25、影像的地方。随着数字影像设备在医院 的广泛应用，DICOM协议得到医疗设备厂商 和PACS系统的广泛支持，并不断拓展其应 用范围至放射之外的专业学科，同时不断拓 展加强DICOM在设备、信息系统及工作流程 等管理服务中的规范和应用。”PACS与HIS整合时技术和管理两手抓PACS系统和HIS系统是唇齿相依的，如 果医院PACS在建设和应用中与HIS的集成 与整合不顺畅，PACS的应用效果会大打折 扣。陈钧主编向与会嘉宾和现场听众介绍e 医疗杂志社做的PACS系统调研报告时，指 出PACS系统与HIS系统的集成是PACS系统 的一个重要话题。“调查结果显示，PACS 与HIS实现比较完美的无缝集

26、成的医院占 27.1%，计划加强整合的医院占40%，初步整 合的医院占20%，另外12.9%的医院表示部 分临床医生可以阅片。与HIS系统的集成是 全院级PACS系统的重要内容和指标，也是 我们这次调查中非常重要的一个指标，PACS 与HIS的集成在这个PACS建设中也是一件 比较困难的事情，里面包括了技术问题，还 包括了管理问题。PACS系统与HIS系统的集 成效果在各个医院之间的差别还是比较大 的，所以也是在未来各医院PACS系统升级 中一个很重要的问题。”陈钧主编介绍道。全宇主任则指出：“PACS系统与HIS 系统融合的目标，第一是实现数据高度共 享，消除信息孤岛，PACS与HIS融合后

27、，患 者在系统中的所有信息可以得到共享及避 免重复劳动；第二方便医生调阅，提高诊疗 效率，现在我们在努力解决患者就诊时间长 的问题，医生工作站可以方便查阅患者影像 和检查报告等信息，使诊疗更加准确快捷。I=J优化诊疗流程，提高资源利用，从以患者 为中心的目标出发，通过系统整合，使诊 疗和管理流程得到优化，实现高效优质的医 疗服务，缩短患者等待时间，减少医疗纠纷。 业务需求和流程整合不容忽视付海鸿处长认为：“PACS服务临床，起 到了一个新的流程整合的作用，这是非常重 要的。流程整合具体表现为PACS集成系统 不仅仅是各个科室的系统，而是能够扩展到 全院的应用，能够运用到全院的信息化当中 的话，

28、即放射科的流程如何去整合，包括医 生如何安排病人做各项检查、医院的支付系 统和医保的支付系统等都需要参与其中，从而完成PACS系统，提升工作效率。”陈克敏主任则认为：“PACS对流程的改 变是非常重要的，它能够使医院各科室的管 理水平更加规范。”张美峰女士则从上海医联工程的实例 出发，介绍了 PACS建设促进了医院哪些流 程的优化。她指出：“上海第六医院的PACS 是从2008年开始建设的，它优化了医生给 病人诊断的流程。病人在就诊时，医生通过 病人的卡号，可以准确定位到病人的最新病 情。同时，医生在对病人进行诊疗后，可以 按需给病人开具处方。该医院还建立了预约 中心，包括各项检查和化验的预约

29、。通过RIS 系统，该医院实现了 PACS流程的完美整 合。”全宇主任认为：“PACS系统和医院HIS 系统的融合，也是一种流程的融合。PACS 流程是医院就诊流程中的一个环节，它不是在科室内单兵作战。PACS功能的完善也不再 是单单考虑科室内部的需求，而是应该从全 院医疗系统功能角度出发。”医院PACS建设面临的挑战戴建平院长表示：“当前医院PACS建 设存在诸多挑战，总的来讲是宏观落后形势 发展的需求。归结到一点，还是现有机制和 体制的问题。HIS系统建设缺乏统一的规范 和技术标准，很多医院领导层对PACS建设 的态度冷热不均。此外，PACS不是一个产品， 它是一项技术和系统，是医院整体信

30、息化中 的一部分。在体制方面，知识可以依靠学习 来获得，而进步则是靠思想。在这一系列问 题上，不管是领导还是基层，或者是掌管一 定权利或是没有掌管权利的人来讲，思想如 果停留就永远不能进步。戴建平院长进一步指出：“现在，PACS建设时冷热不均，可以从多、快和好三个方 面来理解。其中，PACS系统建设中的“多” 体现在PACS供应商多、需求多、种类多、 投入多；“快”则表现为验收快、上马快， 这是不行的；“好”主要表现为现在好的 PACS系统不多。”王韬主任表示：“PACS系统当前面临的挑战主要有存储容量不足、配置不合理、资 源浪费、无备份机制、无专人管理、数据丢 失、系统宕机、无应急系统、速度

31、太慢等， 其中最突出的问题是缺乏规划、缺乏运维管 理。”am匮陈钧主编在介绍2009中国PACS调研 报告时指出：“调研显示，PACS建设中最 困难的是梳理医院流程和了解医生的需求， 占到63.4%；其次是PACS系统与HIS系统的 集成；占第三位的是资金的预算限制，占 39%；排第四位的是PACS建设人才匮乏。”PACS未来需实现医院间数据共享PACS的未来发展是大家普通关注的一 个话题，与会嘉宾对此也提出了自己的见 解。戴建平院长在发言中指出：“PACS未来 发展需要解决几大议题，主要包括PACS图 像和报告易于理解，需要对图像的创建进行 质量控制，及时传递病人的图像信息，临床 医生在任何

32、地点可以利用便宜的PC工作站 来浏览病人的图像信息等”郭启勇院长表示：“PACS未来发展方向 将是无缝隙网络连接和网络化医疗服务。网 络化医疗服务的特点是随意、实时，即病人 的医疗影像随时都可以发，医生只要有时间 就可以阅览。”李剑经理指出：“随着网络信息公路的 建设，同时在国家医改政策的支持下，PACS 将不仅能够在一家医院发挥作用，还能在更 大范围上使不同医院间变成一个区域化的 影像网络，使优质的资源得到高效共享。这 样不仅可以提升医生的工作效率，还可以提 高患者的满意度。利用网络技术和PACS技 术实现医疗的一个最佳途径，是符合我们国 家医改政策方向指引的。”陈克敏主任认为：“PACS在发展过程 中，应该逐步从建设数字化医院迈向组成数 字化医疗集团，成为医院一体化流程当中的 重要组成部分。PACS可以使医疗资源达到充 分共享，进一步优化医院及放射科的工作流 程。”