医学图像存储和传输系统

13. 图像文件格式转换软件

图像文件格式转换软件的功能是把 图像转换成JPEG等其它图像格式， 以便在普通计算机上浏览。
14. 图像处理软件


图像处理软件的功能是对图像进行 再处理，以便提高诊断正确性，辅 助医生进行正确诊断；制定手术方 案。 图像处理软件今后还要不断发展。
第3节 DICOM3标准和图像质量标准
PACS 讲义
尚邦治 2010.08
第1节 PACS概述

医学图像存储和传输系统PACS(Picture Archiving and Communication System)是近 几年国内医院迅速发展的一项技术。从字面 上理解是医学图像的存储和传输问题，实际 上PACS的功能已经超出字面含义。它扩展了 CT、MR等影像设备的功能。它是临床医生工 作的工具。它是HIS的重要组成部分。
1．使用DICOM3的原因

使用DICOM3标准是为了解决医学影 像设备之间的互操作性 （Interoperability）问题。互操 作性是指不同的生产厂商制造的仪 器设备之间具有可以相互通讯的能 力。
2．DICOM3标准的目标

DICOM3标准的一个重要目标是促进网络 环境中医学影像设备之间的互操作性。
1．计算机局域网

计算局域网是PACS的基础和平台。一 个完善的局域网是发挥PACS功能的基本 条件。对局域网的要求是网络带宽高、 运行可靠、安全性好。同时局域网是实 现远程医疗的必要条件。
2．两屏幕/四屏幕诊断级图像 工作站

4屏幕/2屏幕诊断级图像工作站是影像科 室使用PACS进行诊断的基本条件。4屏幕 /2屏幕诊断级图像工作站主要是显示子 系统满足临床影像诊断的要求。使用4屏 幕/2屏幕诊断级图像工作站可以提高图 像质量，可以进行图像比较等工作。

6. 光盘塔或刻盘机


光盘塔或刻盘机作为长期存储设备 使用。目前的一个问题是刻制的光 盘存储质量比较低，造成存储时间 有限，不能真正作到长期存储。 为了保证存储的数据正确性，要选 择质量好的盘片。
7. 图像文件接收和转换软件


图像文件接收问题是PACS的一个数 据采集问题，PACS必需有图像接收 软件。用于从一种设备提取图像数 据到PACS。 图像转换软件用于把接收的图像数 据转换转换成PACS中可以使用的图 像数据。
RIS作用

解决病人进入放射科的登记。 放射科各种图像文档资料均需用到的病人基本信息。 数字化的诊断报告。 医生使用工作站完成放射检查诊断报告。 放射诊断检查中其他文字方面的信息存储。 诊断报告的归档，放射检查申请单的归档存储。 放射科管理以及高效的工作流。 病人预约管理，工作人员工作量统计，科室成本控制。
第2节 PACS组成

PACS由计算机局域网、4屏幕/2屏幕诊断级图 像工作站、观察级图像工作站、管理服务器、 文件服务器、NAS/SAN构成的存储设备、光盘 塔或刻盘机、图像文件接收和转换软件、图 像文件传输及效验软件、图像工作站软件、 影像诊断报告生成软件、图像文档管理软件、 替换算法软件、图像文件格式转换软件、图 像处理软件等组成。
存储区域网络FC SAN

存储区域网络FC SAN（Storage Area Network）是 一种基于光纤通道技术（FC：Fibre Channel），用 专用光交换机、存储控制器和存储设备组成独立的 专用存储网络系统。服务器通过光纤与光交换机 （或光集线器）直接相连，以数据块的形式进行存 储。FC SAN示意图如下：
PACS的作用(续1)


（3）实现图像文件网络传输，图像分发到科 室。 （4）实现网络诊断。（特点是速度快） （5）有效的影像资料管理。影像资料管理不 是简单的数据输入，有效的影像资料管理包括 严格的病人基本信息检查、同一病人不同类别 影像资料的合并、不同时间的同一个病人资料 合并、存储介质上设臵有效标志、信息传输出 错报警等。
2．PACS的作用

（1）把影像设备产生的图像通过直接方式或间接方 式转换成系统能够接收、存储和处理的数字化形式。 （2）有效的、长期的存储影像资料。医院每天产生 大量图像数据，保证以最少的出错概率存储数据， 并能够长期保存数据将是一项十分艰苦的工作。从 技术角度讲，要有足够的存储容量去存储这些数据， 并且要保证在设备发生故障时不丢失数据。这个技 术实现是不容易的。另外，为保障数据输入存储正 确并能够长期存储，还要有大量的管理工作作为基 础。实现有效的、长期的存储影像资料是一项十分 艰难的技术加管理工作。
FC SAN具有如下特点： 由 于 使用 光 纤通信 ，可进行远 距 离（ 可 达 10KM）、高速数据传输，可以让异地的服务 器与容量为TB级的SAN连接；传输速率：目前 100MB，以后可达400MB； 具有很强的可扩展性；易管理；容错能力强， 光纤数据传输出错率为10-12 ；存储设备的效 率不受LAN状况的影响；集中式管理软件使得 远程管理和无人值守得以实现。
PACS的作用(续2)



（6）存储替换。如何把长时间不用的资料或最近 不会用到的资料转为长期存储资料是PACS保证有效 利用高速存储设备的一个重要问题。这个问题解决 不好将出现资料“抖动”，使PACS的工作效率降低， 系统运行速度降低。合理的存储替换可以把“抖动” 现象降低。 (7)正确显示。医学图像显示的一个基本要求是不 失真显示，其目的是保证临床诊断和观察的需要。 (8)HIS/RIS整合，提了提高医院资源利用率，充分 发挥PACS的作用，PACS必须与HIS/RIS有机的整和 成一体。
8. 图像文件传输及效验软件



图像文件传输软件按照DICOM标准正确完成图 像文件的传输，包括设备到工作站、设备到 服务器、工作站与服务器等。 数据传输过程中难免出现错误，为了保证数 据传输正确，除了使用网络链路层的效验功 能外，还需要在高三层具有传输效验功能。 效验软件是PACS中保证数据传输正确性的软 件。 效验包括传输效验、刻盘正确性效验。
PACS服务器特点： 为了安全，需要使用群集技术。 数据处理主要由图像工作站完成； 性能要求与门诊服务器、住院服务器不同， 由于CPU突发数据处理工作量比门诊服务器 低，实时性要求比门诊服务器低； 由于连网工作站数量比较少，均衡负载要 求比住院服务器低。
5. FC SAN/NAS构成的存储设备

FC SAN是近期比较合适的PACS中期

存储器。随着存储设备价格的降低， FC SAN的存储容量将不断增加，在 线存储的图像量将不断扩充。方便 PACS的使用。 NAS网络直接存储系统NAS（Network
Attached Storage）



DAS存储系统依附于服务器，访问磁盘时要通过服务器 主机进行。为了解决网络中数据传输的瓶颈问题（硬 盘读写速度慢），20世纪90年代出现了NAS。 网络直接存储系统NAS（Network Attached Storage） NAS中存储系统作为一个独立体直接连在网络上，数据 直接在客户机和存储设备间传输，服务器只起控制管 理作用。使用NAS可以获得更快的数据访问速度和更高 的带宽。另外系统对服务器的要求降低。 NAS是由专用硬件、专用软件、用于存储管理的服务器 和磁盘阵列构成。它独立于其他资源，它工作时不占 用网络上主服务器的系统资源。
9. 图像工作站软件

图像工作站软件包括诊断级工作站 软件和观察级工作站软件。两者的 主要区别在图像处理功能上。
10.影像诊断报告生成软件

影像诊断报告生成软件供放射科医生书 写诊断报告用。该软件在生成诊断报告 方式上有两种，一种是有医生根据自己 的习惯用语书写诊断报告；另外一种是 使用诊断报告模板方式书写诊断报告。 该软件为了防止诊断报告与病人资料对 应出现错误，应有一定的功能保证诊断 报告与病人资料对应的一致性。
3．观察级图像工作站

观察级图像工作站与门诊医生工作站、 住院医生工作站相结合。其用途是临床 医生根据放射科的诊断报告分析病情、 制定手术方案等。其显示子系统无论在 分辨率还是光亮度FL/CD等方面均比诊断 级工作站的子系统低。
4. 服务器




PACS运行中需要管理服务器、RIS 服务器、图像文件服务器。 管理服务器用于对PACS中的各种工 作站进行管理。 RIS服务器用于存储RIS数据文件 （不是图像文件）。 图像文件服务器用于存储图像文件。
PACS的作用(续3)


（9）图像处理。在PACS环境下可以进行医学图像 提取与再处理，例如：MRI与PET/SPECT图像融合 技术；定量分析图像特征（结构大小、形状等） 例如：血管狭窄测量；识别正常与异常结构（例 如：CR技术）；比较影像诊断学的研究与应用； 计算机辅助诊断；成像质量自动分析。 (10)提高影像设备等医院资源利用率。 (11)为科研提供原始资料；为教学提供典型图像 资料 (12）为远程医疗提供基础
4．DICOM3的主要含义

DICOM3标准阐明了所有声称符合DICOM3标准的设备、 信息系统所必须遵循的协议的集合；说明了能够利 用上述协议在仪器设备、信息系统之间交换的命令 和相关联信息的语法（Syntax）、语义 （Semantic）；规定了符合该标准的设备必须提供 的信息（一致性说明的内容）。但是它没有给出具 体的实现细节和评价一台设备是否符合该标准的测 试过程；也没有给出一个用一组均符合DICOM3标准 的装臵集成起来的大系统所期望有的所有的特点和 功能的集合。
11. 图像文档管理软件

图像文档管理软件用于对图像的文 档资料进行管理。该软件具有与门 诊、住院等系统连接的功能，可以 从门诊、住院等系统中接收病人资 料，并可以向门诊、住院系统传送 病人资料。
12. 替换算法软件