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PACS系統的發展趨勢

醫學影像信息系統最初是從處理放射科的數字圖像發展起來的。醫學影像信息系統的前身是醫學影像存檔與通信系統(PACS,Picture Archiving & Communication System),最先推動PACS發展的動力來自於傳統的相機廠家。這是因為當數字化浪潮到來的時候,他們首先就意識到這對他們的產品是壹個不可逆轉的巨大的沖擊。 他們對各個廠家的設備連接能力有著最為清楚的了解;但作為傳統的機械制造商,他們的計算機技術不夠充足,對圖像設備及圖像處理也不夠了解。

最初,許多設備制造商對開放的網絡連接時有很大的抵觸情緒。因為他們認為這是意義不大,並且對他們的利益有沖突,更深層的原因在於他們沒有意識到,已經落在了信息技術發展的後面;更不了解,信息技術會給醫療影像行業帶來什麽。

隨著計算機軟硬件技術、多媒體技術和通信技術的高速發展以及醫學發展需求的不斷增長,PACS 標準化進程不斷推進,尤其是ACR-NEMA(American College of Radiology & National Electrical Manufactures ′ Association,美國放射學會和美國電器制造商學會)DICOM(digital imaging and communications in medicine ,醫學數字成像和通信標準)3.0標準的普遍接受,目前的PACS已擴展到所有的醫學圖像領域,如心臟病學、病理學、眼科學、皮膚病學、核醫學、超聲學以及牙科學等。PACS所包含的內容和能力已超越這壹名詞原來的含義,現在壹般提到的PACS普遍是指包含了放射科信息系統(RIS,Radiology Information System)和醫學影像存檔與通信系統(PACS,Picture Archiving & Communication System)的醫學影像信息系統。 PACS醫學影像信息系統的技術發展主要體現在下列幾方面:

1、 內部存儲格式標準化為DICOM3.0

目前幾乎所有歐美先進PACS廠家都用正式DICOM3.0文件格式來儲存圖像。設計舊壹點的PACS還用ACR-NEMA2.0或SPI,只有很老的PACS才用到廠家自己定義的格式。用DICOM3.0格式有許多好處,其中壹條是今後要更換PACS時不必找舊PACS廠家來轉換數據。更重要的是用DICOM3.0文件格式可以隨時加影像模式、加減和更改圖像文件的內容。而傳統的固定字段長度圖像格式要添些東西就要全盤改動。

2、 采納標準壓縮算法來壓縮圖像文件。

新壹代的PACS大多采用DICOM支持的標準壓縮算法,如JPEG、JPEGLossless、JPEG2000、JPEG-LS和Deflate等。廠家用自定義算法來壓縮圖像的現象越來越少。

3、三級儲存模式(在線、近線和離線)轉變成兩級(在線和備份)

目前歐美先進PACS廠家都在推行在線和備份兩級儲存。備份只是為了防意外,如火災、地震等。在線用的是硬盤,用RAID(冗余存儲磁盤陣列)加NAS(NetworkAttachedStorage)或SAN(StorageAreaNetwork)。而前幾年PACS界最常見的是用三級圖像儲存模式:在線(online)、近線(near-line)和離線(off-line)。新的圖像在線存在硬盤上、老壹點的圖像近線存在網路服務機裏、再老壹點的圖像離線存在MOD或磁帶裏。

4、智能化醫學影像平臺

智能影像IT平臺是醫院信息系統的主要發展方向。能否最快獲得全部診斷信息是評價影像工作站優劣的唯壹標準。syngo .via是全球首個“會思考”的影像工作平臺,它改變了傳統的影像後處理理念,摒棄以軟件為導向的傳統CT工作站工作方式,開啟以解剖或疾病診斷為導向的全新工作視角,突破性的成為直接服務疾病診斷的影像工作平臺。讓醫生從繁瑣的影像後處理中解脫出來,專註於醫學診斷。

西門子syngo.via影像IT平臺具有圖像預處理功能,影像處理與掃描序列無縫鏈接,自動進行,無需任何人工幹預;它有以疾病為導向的工作流程,自動進入按照疾病或解剖部位定制的工作模塊;為每位醫生量身定制其所需的診斷工作模塊,任意順序集成相關影像處理軟件;帶有診斷書簽功能,能自動記錄醫生的每次病變測量、病變標記,方便跨科室醫生間的交流和上級醫生復核報告。

由於我國開發和引進PACS系統較晚,目前已經建立並有效運行的PACS系統並不多見(特別是內陸省市)。究其原因主要是標準化程度低、兼容性差,壹般為封閉式的專用系統,既不經濟、價格也昂貴,配置的硬件不夠合理,對工作量大的醫院缺乏強大的存儲子系統,無法支持數據量巨大的常規放射影像,因此不能真正實現“無片化”管理。多數PACS系統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,表現在在線信息少,響應速度慢。對網絡安全、保密和符合法律要求方面還不可靠。現有的PACS系統設計大多數沒有考慮技術發展和擴展需要的可能,難於與現有的HIS/RIS整合為壹個系統。 各國的PACS系統研究和發展各具特點:美國PACS系統的研究和開發是在政府和廠商的資助下來進行的;歐洲的PACS系統由跨國財團、國家或地區的基金來支持,研究小組傾向於與某個主要廠商合作,著重於PACS建模和仿真及圖像處理部件的研究;日本將PACS系統研究和開發列為國家計劃,由廠商和大學醫院來***同完成,廠商負責PACS系統集成和醫院安裝,醫院負責系統臨床評測,而且系統技術指標固定,沒給醫院研究人員留有多少修改的空間;韓國的PACS系統是在大型私營企業資助下所完成的。

PACS在國內發展方向重點在:應嚴格遵守國際技術標準的系統設計和完全開放式的體系結構,基於IHE、DICOM3.0和 HL-7(醫療保健)等國際標準;瀏覽器/服務器結構,應具有良好的兼容性;基於Internet/Intranet技術的網絡結構,需支持局域網(LAN)、廣域網(WAN),可遠程會診;采用TB級甚至PB級存儲子系統,提高響應能力;提供容錯、糾錯能力及更好的數據安全性和災難恢復能力,有高性能數據壓縮技術;系統界面友好,有強大的中文支持能力,易學易用;有語音、圖像和數據的傳輸等多種技術的無縫整合;有完整的系統解決方案,系統利於維護和技術支持。 上世紀,伴隨著科技的發展,醫療水平不斷提高,各種新的醫療影像設備不斷湧現。50年代超聲技術運用於醫學領域;70年代CT和80年代MRI先後應用於臨床。此後基本上每隔兩三年就有新種類的醫療影像設備被發明。越來越多的醫療影像設備壹方面提高了診斷的準確程度,另壹方面帶來了新的問題。那就是如何管理這些醫療影像設備產生的數據,為了在壹定範圍內獲得醫療影像設備產生的數據,保證不同廠家的影像設備的數據能夠互連。1982年美國放射學會(ACR)和電器制造協會(NEMA)聯合組織了壹個研究組(ACR-NEMA數字成像及通信標準委員會),研究如何制定壹套統壹的通訊標準來保證不同廠家的影像設備能夠信息互連。經協商壹致後,制定出了壹套數字化醫學影像的格式標準,即ACR-NEMA 1.0標準,隨後在1988年完成了ACR-NEMA 2.0,1993年發布3.0版本正式命名為DICOM3.0(Digital Imaging and Communications in Medicine:醫療數字成像和通信)。但是由於各種原因,此標準直到1997年才慢慢被各醫療影像設備廠商接受。此後標準每年都有大變動,涉及到醫學影像的每壹個角落,特別是最近剛加入標準的SR(結構化報告)涉及了其他標準不敢涉及的領域。同時,標準還在安全性(隱私和授權)方面下了很大的功夫,添加了TSL/SSL,數字簽名,數字授權,數據加密支持。為了支持不同領域的數據交換,還增加了XML支持。總之,DICOM標準日新月異不斷向前發展。

目前,DICOM3.0已為國際醫療影像設備廠商普遍遵循,各大廠商所生產的影像設備均提供DICOM3.0標準通訊協議。

在系統的輸出和輸入上必須支持DICOM3.0標準,已成為PACS的國際規範。只有在DICOM3.0標準下建立的PACS才能為用戶提供最好的系統連接和擴展功能。

(壹) DICOM3.0

DICOM 標準的全稱是“醫學數字成像與通訊”(digital imaging and communication in medicine)標準,是按照NEMA的程序制訂和發展的。它實際上是ACR-NEMA的第三個版 本。之所以不叫 ACR-NEMA3.0 而改稱 DICOM3.0 是因為:①該標準並不單單是由ACR-NEM的聯合委員會制訂的,世界上其它壹些標準化組織也***同參與了它的制訂與發展。這些標準化組織包括歐洲標準化委員會251技術委員會(即 CENTC251),該委員會早已以DICOM為基礎,制訂出壹項與DICOM完全兼容的標準--MEDICOM;還有日本的JIRA(japanese industry radiology Apparatus)和醫學信息系統發展中心(medical informationsy stem development center)。這兩個組織對DICOM的主要貢獻在於提出了利用可移動的媒質(光 盤等)來存貯、交換醫學圖像的標準。在制訂標準過程中,也參考了其它的壹些組織,包括IEEE、HL7和ANSI等有關標準。②標準不僅支持醫療放射圖像,它是可擴展的,面向所有醫學圖像,只要簡單地增加相應的服務對象類(SOP)即可。擴展到心電圖(cardiology、內窺鏡(endoscopy)、牙醫(dentistry)、病理學(pathology)和其它等類型圖像的工作目前正在進行之中。與其前面的1.0和2.0版本壹樣,DICOM在制訂工作壹開始就考慮到壹些相關標準化組織的研究成果,這不僅僅是為了避免重復性的工作,更重要的是為DICOM提供了重要的背景和技術。由於是面向網絡環境的通訊標準,故對 DICOM 影響最大的是國際標準化組織的開放系統互聯參考模型(ISO-OSI)。

(二) HL7

HL7 是在醫療環境中(尤其是在院病人治療)交換電子數據的標準。1987年5月,在Pennsylvania 大學醫院,成立了壹個由醫療單位(和用戶)、廠家和醫療顧問(consultants)組成的委員會,這個委員會主要負責HL7的工作,目的就是簡化不同廠商(尤其包括競爭的廠商)在醫療領域中的計算應用的接口實現。其主要應用領域就是HIS/RIS。

HL7目前主要是規範在HIS/RIS系統及其設備之間通訊如下信息:病人入院/掛號、出院或轉院數據(統稱ADT-admissions/registration、discharge、transfer)和查詢、病人安排、預訂、財務、臨床觀察、醫療記錄、病人的治療、主文件更新信息等。

功能規範

隨著信息技術的發展及醫院運行機制的轉變,醫院信息系統已成為現代化醫院必不可少的重要基礎設施與支撐環境。衛生部為了積極推進信息網絡基礎設施的發展,加快醫院信息化建設和管理,制定了《醫院信息系統基本功能規範》。其中,對醫學影像信息系統功能設置了以下規範。

(壹) 影像處理

1.數據接收功能:接收、獲取影像設備的DICOM3.0和非DICOM3.0格式的影像數據,支持非DICOM影像設備的影像轉化為DICOM3.0標準的數據。

2.圖像處理功能:自定義顯示圖像的相關信息,如姓名、年齡、設備型號等參數。提供縮放、移動、鏡像、反相、旋轉、濾波、銳化、偽彩、播放、窗寬窗位調節等功能。

3.測量功能:提供ROI值、長度、角度、面積等數據的測量;以及標註、註釋功能。

4.保存功能:支持JPG、BMP等多種格式存儲,以及轉化成DIDICOM3.0格式功能。

5.管理功能:支持設備間影像的傳遞,提供同時調閱病人不同時期、不同影像設備的影像及報告功能。支持DICOM3.0的打印輸出,支持海量數據存儲、遷移管理。

6.遠程醫療功能:支持影像數據的遠程發送和接收。

7.系統參數設置功能:支持用戶自定義窗寬窗位值、放大鏡的放大比例等參數。

(二) 報告管理

1.預約登記功能。

2.分診功能:病人的基本信息、檢查設備、檢查部位、檢查方法、劃價收費。

3.診斷報告功能:生成檢查報告,支持二級醫生審核。支持典型病例管理。

4.模板功能;用戶可以方便靈活的定義模板,提高報告生成速度。

5.查詢功能:支持姓名、影像號等多種形式的組合查詢。

6.統計功能:可以統計用戶工作量、門診量、膠片量以及費用信息。

(三) 運行要求

1.***享醫院信息系統中患者信息。

2.網絡運行:數據和信息準確可靠,速度快。

3.安全管理:設置訪問權限,保證數據的安全性。

4.建立可靠的存儲體系及備份方案,實現病人信息的長期保存。

5.報告系統支持國內外通用醫學術語集。

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