構建PACS系統的思考

朱宏

解放軍第81醫院 醫學影像科， 江蘇南京 210002

構建PACS系統的思考

朱宏

解放軍第81醫院 醫學影像科， 江蘇南京 210002

本文依據PACS系統的功能、應用特點和技術發展趨勢，提出了現階段PACS系統的構建要點和建議。

HIS；PACS；影像融合；計算機輔助診斷

0 前言

醫療影像網絡PACS（Pictures Archiving & Communication Systems）系統是醫療信息網絡的重要組成部分。通過PACS可實現影像設備的網絡互連，實現各種不同設備的影像統一存儲和管理，實現實時遠程診斷、會診。節省存放膠片的費用和空間，并能進一步充分使用原始數據增加后期應用制作研究等功能。構建PACS系統，徹底實現無膠片和數字化放射科以及潛在的提高醫院的經濟效益，已成為醫院的投資熱點且勢在必行。PACS 系統從小型工作站的Mini PACS、科室級的Digital PACS、全院級Full-Service PACS 到區域PACS，在功能和規模上相差懸殊，價格從百萬元到數千萬元不等。因此，構建PACS系統，是一項復雜的系統工程，綜合考慮、科學決策顯得尤為重要。

1 PACS 的功能

PACS的基本功能是用圖像服務計算機來管理和保存圖像（以取代傳統膠片庫）；醫生用影像工作站來看片（以取代傳統的膠片與膠片燈）；通過 DICOM 3.0 國際醫療影像通訊標準和診斷工作站將全院各科室臨床主治醫師、放射科醫師和專科醫師以及各種影像、醫囑和診斷報告聯成一網；用WEB、Email 等現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的二維、三維分析軟件輔助診斷；用專業醫療影像診斷報告軟件以取代傳統的紙和筆。

2 PACS 的發展趨勢

PACS 系統的發展經歷了從簡單到高級、由技術研究到廣泛商業應用的過程。應用層次也從醫學影像的瀏覽存儲，向更高級應用的區域PACS 和計算機輔助診斷（Computer Aided Diagnosis，CAD）方向發展。主要集中在以下幾方面：完善系統架構設計，提升應用程序性能；采用三維重建技術，提高影像處理效率；開發多態影像融合技術，提高診療質量；開發計算機輔助診斷軟件，提升PACS的智能化水平；改進存儲體系，增強系統的可靠性和靈活性。

2.1 區域影像中心

區域影像中心是將區域內醫院聯成一網，實現醫院之間的影像傳輸與會診，解決病人重復檢查、重復交費問題，整合區域醫療資料的合理分配與利用。

區域影像數據中心的技術架構，主要有以下2種實現策略：基于分布式醫學影像信息處理的模式和基于活動服務器網頁（Active Server Page，ASP ）模式下大集中的區域性PACS。2種決策都強調了病人醫療信息的隱私保密規則，詳細規定了授權訪問,即訪問存儲在服務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據在網絡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學檢查所獲取的一組連續的CT、MR的層片圖像（二維檢查影像），在算法規則支持下，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應用軟件。三維重建技術的應用，可提高影像診斷質量，防止漏診，避免醫療糾紛，方便了影像診斷醫師及臨床醫師，尤其對臨床醫師制定手術方案具有重要臨床價值。

2.3 影像融合

醫學影像融合是信息融合技術在醫學影像學領域的應用。它利用計算機技術，將各種影像學檢查所得到的圖像信息進行數字化綜合處理，將多態醫學影像數據協同應用，進行空間配準后，產生一種全新的信息影像，即在同一監視器上同時顯示多種醫學影像，以獲得研究對象的一致性描述，同時融合了各種檢查的優勢，從而提高診療質量。

2.4 CAD計算機輔助診斷

CAD技術是醫學影像學發展的前沿，在對大量醫學影像和診斷的分類分析和統計的基礎上，建立特定醫學影像檢查分析決策系統。CAD使用特征提取等圖像處理技術獲取病人檢查的特征數據，與分析決策系統中大量同類檢查的統計學數據分析對比，做出影像檢查的診斷結論。

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，這種架構非常適合海量文件的存儲和并發訪問。數據保護方面，能夠允許最多4個盤柜同時損壞或掉線而數據不丟失，而且保護是基于文件而非數據塊的，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 構建要點

我國開發和引進PACS系統較晚，目前已經建立并有效運行的PACS系統并不多見。究其原因主要是標準化程度低、兼容性差、一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，難于與現有的HIS/RIS整合為一個系統。 因此，PACS的構建要點應從以下幾個方面來考慮。

（1）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，基于IHE、DICOM3.0和 HL-7等國際標準，瀏覽器／服務器結構，應具有良好的兼容性。

（2）基于Internet/Intranet技術的網絡結構，需支持局域網（LAN）、廣域網（WAN），可實現遠程會診。

（3）采用TB級甚至PB級存儲子系統，提高響應能力。

（4）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。

（5）為了進一步降低成本，應轉向PC平臺，具有友好的系統界面，以及強大的中文支持能力，且易學易用。

（6） 有語音、圖像和數據傳輸等多種技術的無縫整合。

（7）有完整的系統解決方案，系統要利于維護和技術支持，要利于可擴展。

4 構建建議

目前，國內有大量的醫療機構準備實施PACS 系統，在實施準備中包括軟件硬件2個方面，不同規模涉及的實施項目也各有差別，但都需要統籌考慮成本效益分析和系統擴充升級。

4.1 從醫院實際情況出發，逐步實施和完善

遵循由小至大的原則，先將放射科的數字化影像學設備聯網，構建小型PACS，然后逐步投資，經過一段時間，再逐步擴展至全院范圍。其優點是：醫院分次投資，對醫院的經濟運行影響小，容易實施；有利于影像科醫生逐漸掌握PACS，實現工作流轉變和學習新知識，使系統運行更穩定；有利于各級各類工作人員不斷積累經驗，保證網絡安全。

4.2 選擇合格的廠家

制訂有關PACS構建的長期規劃、認真尋找合格廠家，在PACS構建方面與之建立長期穩定的合作伙伴關系，以便保證系統穩定、不斷更新，節約資金，避免因系統過時、廠家倒閉或轉產給醫院帶來重大損失。

4.3 統籌考慮網絡布線

可采用綜合布線系統，它是一個物理的傳輸平臺。其物理拓撲結構為分層星型拓撲結構，每個信息通道通過簡單跳線可以靈活組網，各分支子系統相互獨立，每個分支子系統的改動都不影響其他子系統，支持多種網絡結構。充分體現了綜合布線的靈活性、擴展性。實際中，網絡和布線系統相比起來，往往忽視了綜合布線系統的重要性，以及其與計算機網絡系統的密切關系。規劃、實施良好的綜合布線系統平臺，是醫院信息化建設成功的基礎，有利于網絡的可靠安全運行。

4.4 選擇合適的存儲介質

隨著醫學影像數據的海量增長，如何使數據的安全性和有效性得到保障，如何對存儲數據進行優化管理是廣大醫院信息工作者應關注的問題。目前，采用較多的是三級存儲技術，其中一級存儲作為在線存儲用于PACS的數據庫和短近期的醫療圖像的存儲，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院長期的歷史圖像進行歸檔。隨著新技術的不斷涌現，三級存儲模式已經向二級存儲模式轉變，及在線和備份二級存儲模式，因其中間環節少且設備簡單,因而可進一步提高存儲設備運行的可靠性和安全性。這要得益于VCD以及DVD光盤塔存儲介質的出現，它既可以存儲在線數據，也可以存儲離線數據。并且存儲容量較之磁盤陣列以及磁帶庫成倍增加，調閱圖像快，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。廣泛動脈閉塞性病變、還是復雜靜脈疾病的復合手術，保證手術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，第三需要腔內技術設備的支持。而這些正是復合手術所具備的。

4 展望

作為當前微創外科的重要發展方向，復合技術是現代影像學技術、材料科學、血管腔內技術和傳統外科技術相融合的結晶，也是對現有治療方式的重要補充和完善。隨著外科治療技術的微創化和醫學影像技術的發展，心血管疾病診療發生了較大的變化，治療方法從以往單一的外科手術向微創血管腔內治療，進而向融合了腔內和外科技術優勢的復合手術轉變。復合手術實現了多種技術的有效聯合，充分實現了優勢互補，使一些非常復雜的手術得到簡化，降低了手術損傷，擴大了手術治療的范圍。在復合手術中，外科醫師是主角，他們對于病理解剖的熟識和處理意外情況的應急能力得到了很好的體現，即使介入治療過程中出些意外，也可以立即進行體外循環手術予以補救。復合技術是在最大限度減少創傷和并發癥的同時，實現療效最大化的一種全新治療模式，同時被視為評估手術治療水平的重要標志,可以以此為契機，全面促進醫院臨床、教育和科研工作發展[10]。因此，如何利用現有資源，以先進的DSA設備為依托，快速有效的建立復合手術室來滿足快速增長的復合手術需求，已成為醫院發展和科室建設的努力方向。

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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