构建PACS系统的思考

朱宏

解放军第81医院 医学影像科， 江苏南京 210002

构建PACS系统的思考

朱宏

解放军第81医院 医学影像科， 江苏南京 210002

本文依据PACS系统的功能、应用特点和技术发展趋势，提出了现阶段PACS系统的构建要点和建议。

HIS；PACS；影像融合；计算机辅助诊断

0 前言

医疗影像网络PACS（Pictures Archiving & Communication Systems）系统是医疗信息网络的重要组成部分。通过PACS可实现影像设备的网络互连，实现各种不同设备的影像统一存储和管理，实现实时远程诊断、会诊。节省存放胶片的费用和空间，并能进一步充分使用原始数据增加后期应用制作研究等功能。构建PACS系统，彻底实现无胶片和数字化放射科以及潜在的提高医院的经济效益，已成为医院的投资热点且势在必行。PACS 系统从小型工作站的Mini PACS、科室级的Digital PACS、全院级Full-Service PACS 到区域PACS，在功能和规模上相差悬殊，价格从百万元到数千万元不等。因此，构建PACS系统，是一项复杂的系统工程，综合考虑、科学决策显得尤为重要。

1 PACS 的功能

PACS的基本功能是用图像服务计算机来管理和保存图像（以取代传统胶片库）；医生用影像工作站来看片（以取代传统的胶片与胶片灯）；通过 DICOM 3.0 国际医疗影像通讯标准和诊断工作站将全院各科室临床主治医师、放射科医师和专科医师以及各种影像、医嘱和诊断报告联成一网；用WEB、Email 等现代电子通讯方式来做远程诊断和专家会诊；进一步扩展可以用专业的二维、三维分析软件辅助诊断；用专业医疗影像诊断报告软件以取代传统的纸和笔。

2 PACS 的发展趋势

PACS 系统的发展经历了从简单到高级、由技术研究到广泛商业应用的过程。应用层次也从医学影像的浏览存储，向更高级应用的区域PACS 和计算机辅助诊断（Computer Aided Diagnosis，CAD）方向发展。主要集中在以下几方面：完善系统架构设计，提升应用程序性能；采用三维重建技术，提高影像处理效率；开发多态影像融合技术，提高诊疗质量；开发计算机辅助诊断软件，提升PACS的智能化水平；改进存储体系，增强系统的可靠性和灵活性。

2.1 区域影像中心

区域影像中心是将区域内医院联成一网，实现医院之间的影像传输与会诊，解决病人重复检查、重复交费问题，整合区域医疗资料的合理分配与利用。

区域影像数据中心的技术架构，主要有以下2种实现策略：基于分布式医学影像信息处理的模式和基于活动服务器网页（Active Server Page，ASP ）模式下大集中的区域性PACS。2种决策都强调了病人医疗信息的隐私保密规则，详细规定了授权访问,即访问存储在服务器上的病人影像信息的交互过程和加密传输,即防止病人的影像数据在网络传输中被人非法截获。

2.2 三维重建

三维重建是使用病人医学检查所获取的一组连续的CT、MR的层片图像（二维检查影像），在算法规则支持下，在计算机上生成病人检查部位虚拟的人体器官或组织的三维形体的PACS应用软件。三维重建技术的应用，可提高影像诊断质量，防止漏诊，避免医疗纠纷，方便了影像诊断医师及临床医师，尤其对临床医师制定手术方案具有重要临床价值。

2.3 影像融合

医学影像融合是信息融合技术在医学影像学领域的应用。它利用计算机技术，将各种影像学检查所得到的图像信息进行数字化综合处理，将多态医学影像数据协同应用，进行空间配准后，产生一种全新的信息影像，即在同一监视器上同时显示多种医学影像，以获得研究对象的一致性描述，同时融合了各种检查的优势，从而提高诊疗质量。

2.4 CAD计算机辅助诊断

CAD技术是医学影像学发展的前沿，在对大量医学影像和诊断的分类分析和统计的基础上，建立特定医学影像检查分析决策系统。CAD使用特征提取等图像处理技术获取病人检查的特征数据，与分析决策系统中大量同类检查的统计学数据分析对比，做出影像检查的诊断结论。

2.5 集群存储

集群存储的工作原理类似动车组，每一个存储盘柜都有处理器、高速缓存和对外I/O接口，这种架构非常适合海量文件的存储和并发访问。数据保护方面，能够允许最多4个盘柜同时损坏或掉线而数据不丢失，而且保护是基于文件而非数据块的，可以针对不同的文件或者文件夹指定不同的保护级别甚至不停机在线修改保护级别。

3 构建要点

我国开发和引进PACS系统较晚，目前已经建立并有效运行的PACS系统并不多见。究其原因主要是标准化程度低、兼容性差、一般为封闭式的专用系统，既不经济、价格也昂贵，配置的硬件不够合理，对工作量大的医院缺乏强大的存储子系统，无法支持数据量巨大的常规放射影像，因此不能真正实现“无片化”管理。多数PACS系统也没有其有效的工作流程和自动化管理功能，也不能向临床诊断提供所需的全部，表现在在线信息少，响应速度慢。对网络安全、保密和符合法律要求方面还不可靠。现有的PACS系统设计大多数没有考虑技术发展和扩展需要的可能，难于与现有的HIS/RIS整合为一个系统。 因此，PACS的构建要点应从以下几个方面来考虑。

（1）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等国际标准，浏览器／服务器结构，应具有良好的兼容性。

（2）基于Internet/Intranet技术的网络结构，需支持局域网（LAN）、广域网（WAN），可实现远程会诊。

（3）采用TB级甚至PB级存储子系统，提高响应能力。

（4）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。

（5）为了进一步降低成本，应转向PC平台，具有友好的系统界面，以及强大的中文支持能力，且易学易用。

（6） 有语音、图像和数据传输等多种技术的无缝整合。

（7）有完整的系统解决方案，系统要利于维护和技术支持，要利于可扩展。

4 构建建议

目前，国内有大量的医疗机构准备实施PACS 系统，在实施准备中包括软件硬件2个方面，不同规模涉及的实施项目也各有差别，但都需要统筹考虑成本效益分析和系统扩充升级。

4.1 从医院实际情况出发，逐步实施和完善

遵循由小至大的原则，先将放射科的数字化影像学设备联网，构建小型PACS，然后逐步投资，经过一段时间，再逐步扩展至全院范围。其优点是：医院分次投资，对医院的经济运行影响小，容易实施；有利于影像科医生逐渐掌握PACS，实现工作流转变和学习新知识，使系统运行更稳定；有利于各级各类工作人员不断积累经验，保证网络安全。

4.2 选择合格的厂家

制订有关PACS构建的长期规划、认真寻找合格厂家，在PACS构建方面与之建立长期稳定的合作伙伴关系，以便保证系统稳定、不断更新，节约资金，避免因系统过时、厂家倒闭或转产给医院带来重大损失。

4.3 统筹考虑网络布线

可采用综合布线系统，它是一个物理的传输平台。其物理拓扑结构为分层星型拓扑结构，每个信息通道通过简单跳线可以灵活组网，各分支子系统相互独立，每个分支子系统的改动都不影响其他子系统，支持多种网络结构。充分体现了综合布线的灵活性、扩展性。实际中，网络和布线系统相比起来，往往忽视了综合布线系统的重要性，以及其与计算机网络系统的密切关系。规划、实施良好的综合布线系统平台，是医院信息化建设成功的基础，有利于网络的可靠安全运行。

4.4 选择合适的存储介质

随着医学影像数据的海量增长，如何使数据的安全性和有效性得到保障，如何对存储数据进行优化管理是广大医院信息工作者应关注的问题。目前，采用较多的是三级存储技术，其中一级存储作为在线存储用于PACS的数据库和短近期的医疗图像的存储，二级存储作为近线存储，三级存储通常采用离线归档的方式对整个医院长期的历史图像进行归档。随着新技术的不断涌现，三级存储模式已经向二级存储模式转变，及在线和备份二级存储模式，因其中间环节少且设备简单,因而可进一步提高存储设备运行的可靠性和安全性。这要得益于VCD以及DVD光盘塔存储介质的出现，它既可以存储在线数据，也可以存储离线数据。并且存储容量较之磁盘阵列以及磁带库成倍增加，调阅图像快，价格居中，因此DVD光盘塔将是今后一段时期PACS较为理想的存储介质。广泛动脉闭塞性病变、还是复杂静脉疾病的复合手术，保证手术的顺利首先都需要良好的麻醉，其次需要良好的无菌和外科条件，第三需要腔内技术设备的支持。而这些正是复合手术所具备的。

4 展望

作为当前微创外科的重要发展方向，复合技术是现代影像学技术、材料科学、血管腔内技术和传统外科技术相融合的结晶，也是对现有治疗方式的重要补充和完善。随着外科治疗技术的微创化和医学影像技术的发展，心血管疾病诊疗发生了较大的变化，治疗方法从以往单一的外科手术向微创血管腔内治疗，进而向融合了腔内和外科技术优势的复合手术转变。复合手术实现了多种技术的有效联合，充分实现了优势互补，使一些非常复杂的手术得到简化，降低了手术损伤，扩大了手术治疗的范围。在复合手术中，外科医师是主角，他们对于病理解剖的熟识和处理意外情况的应急能力得到了很好的体现，即使介入治疗过程中出些意外，也可以立即进行体外循环手术予以补救。复合技术是在最大限度减少创伤和并发症的同时，实现疗效最大化的一种全新治疗模式，同时被视为评估手术治疗水平的重要标志,可以以此为契机，全面促进医院临床、教育和科研工作发展[10]。因此，如何利用现有资源，以先进的DSA设备为依托，快速有效的建立复合手术室来满足快速增长的复合手术需求，已成为医院发展和科室建设的努力方向。

[1] 高静,董薪.一站式杂交手术室腹主动脉瘤腔内修复术的手术配合[J].中华现代护理杂志,2010,16(13):1538-1539.

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[4] 龚锦,张莹,普鹰,等.论“一站式杂交”手术室的建设及功能特点[J].中华现代护理杂志,2011,17(10):1140-1142.

[5] 田君鹏,严潭,胡立勇.基于血管造影术成像的复合手术室的分析与设计[J].医疗卫生装备,2011,32(9):93-95.

[6] 唐晓薇,韩春雷,倪晓红,等.医院资源优化配置中应予关注的两个问题[J].中国医疗设备,2009,24(9):50-61.

[7] 冀清清.基于CIS系统的应用[J].机械管理开发,2009,24(6):193,196.

[8] 杨伟锋.面向CIS的电子病历架构设计及基于内容管理的数据挖掘研究[D].中国科学院沈阳计算技术研究所,2006.

[9] 蒋伟浩,李军.杂交手术室的设计探讨[J].介入放射学杂志,2011,20(6):490-493.

[10] 刘建平,陆骏骥,吴庆,等.大型综合性医院手术部建设发展趋势探讨[J].中国医院建筑与装备,2009,(1):28-33.

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

作者邮箱：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