各国的PACS系统研究和发展各具特点:美国PACS系统的研究和开发是在政府和厂商的资助下来进行的;欧洲的PACS系统由跨国财团、国家或地区的基金来支持,研究小组倾向于与某个主要厂商合作,着重于PACS建模和仿真及图像处理部件的研究;日本将PACS系统研究和开发列为国家计划,由厂商和大学医院来共同完成,厂商负责PACS系统集成和医院安装,医院负责系统临床评测,而且系统技术指标固定,没给医院研究人员留有多少修改的空间;韩国的PACS系统是在大型私营企业资助下所完成的。
PACS在国内发展方向重点在:应严格遵守国际技术标准的系统设计和完全开放式的体系结构,基于IHE、DICOM3.0和 HL-7(医疗保健)等国际标准;
浏览器
/服务器结构,应具有良好的兼容性;基于Internet/Intranet技术的网络结构,需支持局域网(LAN)、
广域网
(WAN),可远程会诊;采用TB级甚至PB级存储子系统,提高响应能力;提供容错、纠错能力及更好的数据安全性和灾难恢复能力,有高性能
数据压缩技术
;系统界面友好,有强大的中文支持能力,易学易用;有语音、图像和数据的传输等多种技术的无缝整合;有完整的系统解决方案,系统利于维护和技术支持。
PACS系统
标准化进程
上世纪,伴随着科技的发展,医疗水平不断提高,各种新的医疗影像设备不断涌现。50年代超声技术运用于医学领域;70年代CT和80年代MRI先后应用于临床。此后基本上每隔两三年就有新种类的医疗影像设备被发明。越来越多的医疗影像设备一方面提高了诊断的准确程度,另一方面带来了新的问题。那就是如何管理这些医疗影像设备产生的数据,为了在一定范围内获得医疗影像设备产生的数据,保证不同厂家的影像设备的数据能够互连。1982年美国放射学会(ACR)和电器制造协会(NEMA)联合组织了一个研究组(ACR-NEMA数字成像及通信标准委员会),研究如何制定一套统一的通讯标准来保证不同厂家的影像设备能够信息互连。经协商一致后,制定出了一套数字化医学影像的格式标准,即ACR-NEMA 1.0标准,随后在1988年完成了ACR-NEMA 2.0,1993年发布3.0版本正式命名为DICOM3.0(Digital Imaging and Communications in Medicine:医疗数字成像和通信)。但是由于各种原因,此标准直到1997年才慢慢被各医疗影像设备厂商接受。此后标准每年都有大变动,涉及到医学影像的每一个角落,特别是最近刚加入标准的SR(结构化报告)涉及了其他标准不敢涉及的领域。同时,标准还在安全性(隐私和授权)方面下了很大的功夫,添加了TSL/SSL,
数字签名
,数字授权,
数据加密
支持。为了支持不同领域的数据交换,还增加了XML支持。总之,DICOM标准日新月异不断向前发展。
目前,DICOM3.0已为国际医疗影像设备厂商普遍遵循,各大厂商所生产的影像设备均提供DICOM3.0标准通讯协议。
在系统的输出和输入上必须支持DICOM3.0标准,已成为PACS的国际规范。只有在DICOM3.0标准下建立的PACS才能为用户提供最好的系统连接和扩展功能。
(一) DICOM3.0
DICOM 标准的全称是“医学数字成像与通讯”(digital imaging and communication in medicine)标准,是按照NEMA的程序制订和发展的。它实际上是ACR-NEMA的第三个版 本。之所以不叫 ACR-NEMA3.0 而改称 DICOM3.0 是因为:①该标准并不单单是由ACR-NEM的联合委员会制订的,世界上其它一些标准化组织也共同参与了它的制订与发展。这些标准化组织包括欧洲标准化委员会251技术委员会(即 CENTC251),该委员会早已以DICOM为基础,制订出一项与DICOM完全兼容的标准--MEDICOM;还有日本的JIRA(japanese industry radiology Apparatus)和医学信息系统发展中心(medical informationsy stem development center)。这两个组织对DICOM的主要贡献在于提出了利用可移动的媒质(光 盘等)来存贮、交换医学
图像
的标准。在制订标准过程中,也参考了其它的一些组织,包括IEEE、HL7和ANSI等有关标准。②标准不仅支持医疗放射
图像
,它是可扩展的,面向所有医学图像,只要简单地增加相应的服务对象类(SOP)即可。扩展到心电图(cardiology、内窥镜(endoscopy)、牙医(dentistry)、病理学(pathology)和其它等类型
图像
的工作目前正在进行之中。与其前面的1.0和2.0版本一样,DICOM在制订工作一开始就考虑到一些相关标准化组织的研究成果,这不仅仅是为了避免重复性的工作,更重要的是为DICOM提供了重要的背景和技术。由于是面向网络环境的通讯标准,故对 DICOM 影响最大的是国际标准化组织的
开放系统互联
参考模型(ISO-OSI)。
(二) HL7
HL7 是在医疗环境中(尤其是在院病人治疗)交换电子数据的标准。1987年5月,在Pennsylvania 大学医院,成立了一个由医疗单位(和用户)、厂家和医疗顾问(consultants)组成的委员会,这个委员会主要负责HL7的工作,目的就是简化不同厂商(尤其包括竞争的厂商)在医疗领域中的计算应用的接口实现。其主要应用领域就是HIS/RIS。
HL7目前主要是规范在HIS/RIS系统及其设备之间通讯如下信息:病人入院/挂号、出院或转院数据(统称ADT-admissions/registration、discharge、transfer)和查询、病人安排、预订、财务、临床观察、医疗记录、病人的治疗、主文件更新信息等。
随着信息技术的发展及医院运行机制的转变,
医院信息系统
已成为现代化医院必不可少的重要基础设施与支撑环境。卫生部为了积极推进信息网络基础设施的发展,加快医院信息化建设和管理,制定了《医院信息系统基本功能规范》。其中,对医学影像信息系统功能设置了以下规范。
(一) 影像处理
1.数据接收功能:接收、获取影像设备的DICOM3.0和非DICOM3.0格式的影像数据,支持非DICOM影像设备的影像转化为DICOM3.0标准的数据。
2.图像处理功能:自定义显示图像的相关信息,如姓名、年龄、设备型号等参数。提供缩放、移动、
镜像
、反相、旋转、滤波、锐化、伪彩、播放、窗宽
窗位
调节等功能。
3.测量功能:提供ROI值、长度、角度、面积等数据的测量;以及标注、注释功能。
4.保存功能:支持JPG、BMP等多种格式存储,以及转化成DIDICOM3.0格式功能。
5.管理功能:支持
设备间
影像的传递,提供同时调阅病人不同时期、不同影像设备的影像及报告功能。支持DICOM3.0的打印输出,支持海量
数据存储
、迁移管理。
6.
远程医疗
功能:支持影像数据的远程发送和接收。
7.系统参数设置功能:支持用户自定义窗宽
窗位
值、放大镜的放大比例等参数。
(二) 报告管理
1.预约登记功能。
2.分诊功能:病人的基本信息、检查设备、检查部位、检查方法、划价收费。
3.诊断报告功能:生成检查报告,支持二级医生审核。支持典型病例管理。
4.模板功能;用户可以方便灵活的定义模板,提高报告生成速度。
5.查询功能:支持姓名、影像号等多种形式的组合查询。
6.统计功能:可以统计用户工作量、门诊量、胶片量以及费用信息。
(三) 运行要求
2.网络运行:数据和信息准确可靠,速度快。
3.安全管理:设置访问权限,保证数据的安全性。
4.建立可靠的存储体系及备份方案,实现病人信息的长期保存。
5.报告系统支持国内外通用医学术语集。
PACS应用层次结构示意图
心层、资源提供层,自下而上构成一个"金字塔"结构。其中:网络
用户层
是网络中的众多的
终端
或
工作站
;
接入层
是指与网络用户层中的终端或工作站相连接,为这些终端或工作站进行
网络互联
的网络设备集合(如二级
交换机
、集线器等);核心层是指将接入层网络设备汇集起来,形成全网互联的网络设备的集合,如(服务器、
路由器
、
防火墙
等);资源提供层是指PACS网络中的众多的医疗器械终端,如(CT、US、DR等)。
前台登记工作站录入患者基本信息及检查申请信息,也可通过检索HIS系统(如果存在HIS并与PACS/RIS融合)进行病人信息自动录入,并对病人进行分诊登记、复诊登记、申请单扫描、申请单打印、分诊安排等工作。
病人信息一经录入,其他工作站可直接从PACS系统主数据库中自动调用,无需重新手动录入;具有WorkList服务的医疗影像设备可直接由服务器提取相关病人基本信息列表,不具备WorkList功能影像设备通过医疗影像设备操作台输入病人信息资料或通过分诊台提取登记信息。
对于非DICOM设备,采集工作站可使用MiVideo DICOM网关收到登记信息后,在检查过程中进行影像采集,采集的影像自动(或由设备操作技师手动转发)转发至PACS主服务器。
患者完成影像检查后由专业人员对影像质量进行评审,并进行质量分析。完成质量评审控制后的影像,诊断医生可进行影像诊断报告编辑,并根据诊断医师权限,分别进行初诊报告、报告审核工作。在书写报告过程中,可使用诊断常用词语模版,以减少医生键盘输入工作量。诊断报告审核过程中可对修改内容进行修改痕迹保留、可获得临床诊断、详细病史、历史诊断等信息、可将报告存储为典型病例供其它类似诊断使用,供整个科室内学习提高使用。
审核完成的报告通过打印机进行输出后由医师签字后提交,同时诊断报告上传至主服务器存储备份。打印完成后的报告不能再进行修改,但可以只读方式调阅参考。