PACS的定义

PACS（picture archiving and communication system）意为影像归档和通信系统。它是应用在医院影像科室的系统，主要的任务就是把日常产生的各种医学影像（包括核磁，CT，超声，各种X光机，各种红外仪、显微仪等设备产生的图像）通过各种接口（模拟，DICOM，网络）以数字化的方式海量保存起来，当需要的时候在一定的授权下能够很快的调回使用，同时增加一些辅助诊断管理功能。它在各种影像设备间传输数据和组织存储数据具有重要作用。

 

开发pacs系统主要解决的问题有哪些？

　　1、所有影像接口问题

　　解决影像接口问题要考虑几方面的因素：纳入PACS系统的影像最终要符合DICOM标准；影像的清晰度能满足PACS系统的诊断要求；DICOM重建过程要简洁，不应给影像科医生带来太多额外工作负担；解决影像接口的成本在适当的范围内。国内医院的影像设备有许多非DICOM设备，购买或升级成DICOM接口的费用很大。这就要求各PACS厂家针对不同的接口类型，采取不同的接口技术，解决诊断影像的获取。非DICOM设备分为模拟设备和非DICOM数字设备。

　　对于模拟设备一般采用视频采集技术， 视频采集包括标准视频的采集、非标准视频的采集；包括彩色视频的采集、灰度图像的采集；包括分量信号的采集、复合信号的采集等。许多PACS厂家采用视频压缩卡采集图像，笔者认为不是很确当，采集技术本身就有信息丢失，应该尽量使信息丢失为最小，而后再根据影像的用途，在存储和传输时考虑压缩的问题。

　　非DICOM数字接口设备可分为有网络接口和无网络接口设备。PACS公司要研究众多厂商的协议，例如东芝协议、INTERFILE协议等，在系统级上要有一整套的解决方案；可用不同的通讯方式，获得设备的影像数据并解析成DICOM标准；可在无网络的设备中加入网卡以实现通讯的目的从而获取影像；可以专门定制一些硬件来实现设备于工作站的通讯等。
　　基于激光相机的PACS系统的研究及相关技术也是我们解决设备接口问题的一种方法；另外DICOM光盘的读取也是解决数据获取的很有效的手段之一。

　　2、系统的工作流程问题

　　在设计PACS系统的工作流程时，要注重原有的影像工作特征，但提供的应是全新的数字化诊断工作模式，要保证影像的传输速度和传输质量，要能提高影像诊断的效率，满足影像科室和临床科室全方位的需求。在系统设计时，许多关键技术都要很好地应用，才能保证PACS系统是真正可用的系统、方便灵活的系统、高效的系统。在影像诊断工作站的设计上，除了病人的影像资料外，病人的其它信息也能方便地获得，诊断的过程和报告的书写要快速、便捷。

　　在PACS服务器系统的设计上，要支持群集，支持服务器的分级管理机制；要实现不同系统之间的互联和数据交换；要支持并发事件的处理并对网络流量实行控制。在通讯系统的设计上，影像的分发和调度技术、自动路由和预取技术、轮询技术等是保证通讯顺畅的重要手段。在系统内部的通讯协议方面，不一定要采用DICOM，而应采用一种效率更高的通讯协议。

　　在存储、归档方面，设计在线、近线、离线存储；根据影像的使用频率等设计存储、归档策略；要区分存储、归档、备份的概念和相互之间的关系。

　　3、融合问题

　　PACS和HIS/RIS、LIS等信息系统之间的数据融合(Data Fusion)是PACS系统要解决的首要问题。国内的信息系统没有统一的标准，也没有采用HL7。许多系统对于PACS厂家是未知，或者不提供数据交换的接口。现在采用的融合技术一般为数据库级的融合技术、中间件的融合技术。

　　设计PACS系统时，HL7网关是必要的。国内的信息系统正在逐步向HL7靠拢，卫生部门正在制定HL7 FOR CHINA 的标准，另外国外的HL7标准的信息系统也开始进入国内。同时，PACS系统的市场不光瞄准国内，更要有国际竞争力，HL7网关尤为重要。

　　融合的目标是影像科室医生在诊断工作站书写影像诊断报告时，可自动获取HIS中病人相关信息，包括检查信息、病历、医嘱、检验结果等；影像诊断报告在HIS医生工作站中能够直接调阅；医生工作站直接调阅病人影像信息，无须退出系统或从其他途径进入；PACS系统在授权的情况下可通过申请单、调度表等自动发送影像及相关信息，科室调阅病人的在线静态影像不超过3秒钟，调阅病人近线静态影像不超过3分钟；临床医生在发出申请后，可自动将病人的历史影像传送到本地，供临床参考比较；影像及相关信息共同组成病人的电子病历。

 

　　4、可视化问题

　　PACS仍在不断发展和完善，应用范围仍在不断扩展。医学影像的计算机可视化技术的研究是PACS系统广泛应用的前提。PACS系统作为提供给全院影像科室、临床科室乃至全社会的应用系统，影像的质量、影像的诊断手段是关键的问题。

　　从物理的角度，根据影像的用途选择显示器和显示卡，要充分考虑空间分辨率、亮度范围、刷新频率等物理特性。同时理想的LUT（Look-Up Table，LUT）也至关重要。ACR-NEMA DICOM标准为放射学应用推荐了一个LUT。但不同类型的图像应该使用其他的LUT效果会更好。影像质量的控制至关重要。

　　从计算机技术角度，图像后处理功能的开发和应用影像到整个影像诊断过程。常规的影像处理是必须的，如反相、翻转、调窗、漫游、缩放、旋转、影像冻结、数字减影、标注、划线、距离及角度测量、面积测量、伪彩色等。专业的脱机测量（OFF-LINE）工具也是必要的，如在超声诊断中，提供医生超声设备的所有测量工具，并提供一些超声影像的研究方法等。三维重建技术的使用更利于临床诊断，三维重建方法有Marching Cubes、最大强度投影(MIP)、基于表面的三维显示、基于体绘制的三维显示、内表面绘制的虚拟内窥镜等方法，这些方法在医学影像领域有着广泛的应用前景。

 

　　5、压缩技术问题

　　PACS系统是一个实物系统，它涉及计算机及其网络技术、通信技术和电子系统、图像处理和可视化技术，它需解决数据传输和图像存储问题： 如何利用有限的存储空间存储更多的图像，如何利用有限的比特率传输更多的图像 。

在多媒体技术中，视频、音频数据的压缩和解压缩是最关键的技术之一。由于PACS本身是一种专用的计算机网络，对其中的信息流进行压缩是提高PACS效率的重要途径，因此在ACR-NEMA标准的第二版中，就已加入了图像压缩的标准，它包括压缩、量化和编码三个部分。目前公认的图像压缩标准有JPEG(joint photographic expert group，联合图片专家组)和MPEG(moving picture expert group，运动图像专家组)，它们分别适用于静止图像和运动图像的压缩编码。医学图像大多为静止图像，应根据JPEG标准实施压缩。JPEG不仅可以压缩数字X线图像，而且适用于CT、MRI、DSA及超声等一切灰度图像及真彩色图像的压缩。JPEG的另一特点是它极易应用于PACS。

　　在PACS中医学图像压缩方法及软件的实现，要考虑编码速度、压缩效果、压缩效率、图像信噪比等因素。图像压缩包括有损压缩（Lossy）、无损压缩（Lossless）等，编码、解码时间一般小于2秒，压缩效率一般在5-6倍，压缩效果使图像质量不影响诊断。