卫生信息管理系统概论课件.ppt

1、3.1 PACS的产生与发展概况的产生与发展概况lPACS（picture archiving and communication system） -图像存档与传输系统图像存档与传输系统 医院诊疗工作越来越多依赖现代化的检查结果，医院诊疗工作越来越多依赖现代化的检查结果，医学图像数据量大，需要大容量的存储设备，高性医学图像数据量大，需要大容量的存储设备，高性能的显示设备和高速的计算机网络，使医院对能的显示设备和高速的计算机网络，使医院对PACS的需求也不断提高。的需求也不断提高。3.1 PACS的产生与发展概况的产生与发展概况l1、PACS的发展的发展（1）第一阶段（）第一阶段（20世纪世纪8

2、0年代中期至年代中期至20世纪世纪90年代中期）：年代中期）：PACS的概念提出、研究、转向实施。的概念提出、研究、转向实施。（2）第二阶段（）第二阶段（20世纪世纪90年代中期至年代中期至20世纪世纪90年代末期）：年代末期）：PACS终端速度和功能加强、出现了终端速度和功能加强、出现了RIS（放射科信息系（放射科信息系统）。统）。（3）第三阶段（）第三阶段（20世纪末至今）：世纪末至今）：PACS、RIS与与HIS全面全面整合。整合。3.1 PACS的产生与发展概况的产生与发展概况l2、PACS目前的主要用途目前的主要用途（1）用数字影像数据库来取代传统的胶片库将图像归档。）用数字影像数据

3、库来取代传统的胶片库将图像归档。（2）用医生诊断工作站取代传统胶片与胶片灯。）用医生诊断工作站取代传统胶片与胶片灯。（3）数字影像共享取代传统的胶片邮寄。）数字影像共享取代传统的胶片邮寄。（4）用）用DICOM3.0标准将全院各种医疗影像设备联成一网。标准将全院各种医疗影像设备联成一网。（5）影像处理和计算机辅助诊断。）影像处理和计算机辅助诊断。（6）通过）通过internet或电话或电话modem进行远程诊断与专家会诊。进行远程诊断与专家会诊。3.1 .1 PACS的产生与发展概况的产生与发展概况l3、PACS的意义的意义（1）实现资源共享、提高工作效率）实现资源共享、提高工作效率（2）用于

4、教学及学术交流）用于教学及学术交流（3）是远程放射学的重要组成部分）是远程放射学的重要组成部分3.1 .1 PACS的产生与发展概况的产生与发展概况l3、PACS的意义的意义PACS硬件主要由：接口设备、存储设备、主机、网络硬件主要由：接口设备、存储设备、主机、网络设备、显示系统组成。设备、显示系统组成。PACS软件功能：通信、数据库管理、存储管理任务调软件功能：通信、数据库管理、存储管理任务调度、错误处理、网络监控。度、错误处理、网络监控。3.1 .2 PACS的应用范围的应用范围l1、PACS的应用分类的应用分类（1）在整个医院内实施的完整）在整个医院内实施的完整PACS系统系统（2）在医

5、院某个部门内实施的）在医院某个部门内实施的PACS（3）在医院内部的图像分发系统）在医院内部的图像分发系统（4）远程放射医疗）远程放射医疗3.1 .2 PACS的应用范围的应用范围l2、PACS的功能的功能（1）将医院已有的图像转换为能够存储和处理）将医院已有的图像转换为能够存储和处理的数字化形式。的数字化形式。（2）存储和管理检查所产生的图像数据。）存储和管理检查所产生的图像数据。（3）图像显示和处理。）图像显示和处理。（4）与）与HIS/RIS的接口。的接口。3.1 .2 PACS的应用范围的应用范围l3、大规模、大规模PACS的满足条件的满足条件（1）系统在日常的诊断工作使用）系统在日常

6、的诊断工作使用（2）至少有三到四个医学影像设备连接到系统）至少有三到四个医学影像设备连接到系统（3）系统中包含位于放射科内和其他科室的工作站）系统中包含位于放射科内和其他科室的工作站（4）系统每年至少处理两万个检查。）系统每年至少处理两万个检查。3.1 .3 与图像存档和通信相关的几个医学信与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融合息系统及融合医院中处理不同医学信息的三种系统：医院中处理不同医学信息的三种系统：l医院信息系统（医院信息系统（HIS）l放射科信息系统（放射科信息系统（RIS）l图像存档与传输系统（图像存档与传输系统（PACS）3.1 .3 与图像存档和通信相关的几个医学信息系统

7、及融与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融合合l1、医院信息系统、医院信息系统HIS 是一个计算机化的医院管理系统，目标是利用是一个计算机化的医院管理系统，目标是利用计算机和通信设备实现医院内病人护理和管理相关计算机和通信设备实现医院内病人护理和管理相关的采集、存储、处理、检索和通信等功能。的采集、存储、处理、检索和通信等功能。3.1 .3 与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融合合l2、放射科信息系统、放射科信息系统RIS工作过程：工作过程：第一阶段拍片并获得图像；第二阶段医生读片并第一阶段拍片并获得图像；第二阶段医生读片并作出诊断。作出诊断

8、。主要作用：主要作用：帮助技术人员和医生处理这两个阶段中需要的大帮助技术人员和医生处理这两个阶段中需要的大量信息。量信息。和其他系统的信息交换的二种方式：和其他系统的信息交换的二种方式：一是直接通过数据库作为信息交换接口一是直接通过数据库作为信息交换接口二是通过标准的接口连接。二是通过标准的接口连接。3.1 .3 与图像存档和通信相关的几个医学信息系与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融合统及融合l2、放射科信息系统、放射科信息系统RIS检查预约检查确认操作记录报告书写处理随访处理计价处理收费处理价表管理医学影像其他科室系统门诊预约病房预约病案管理预约与登记检查报告处理放射科信息系统功能结

9、构放射科信息系统功能结构3.1 .3 与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融合合l3、PACS及及HIS/RIS系统融合系统融合制定计划工作站病人PACS医院登记扫描器数据库SQLRISHIS存档网关HL7HL7DICOMWorklistSQLDICOMDemorgraphicsMRNHL7HL7MRNAeeNumExam TypeDICOMDICOMRecord LocationRIS、HIS、PACS系统协同工作流程系统协同工作流程3.1 .3 与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融与图像存档和通信相关的几个医学信息系统及融合合l4、PAC

10、S与远程放射学与远程放射学 远程放射学系统目的是对边远地区及其他缺少放射科学远程放射学系统目的是对边远地区及其他缺少放射科学医生的医疗机构提供及时的放射图像分析，以辅助临床医生医生的医疗机构提供及时的放射图像分析，以辅助临床医生的诊断和治疗工作的诊断和治疗工作 远程放射学系统与远程放射学系统与PACS类似：由图像采集、传输和显示类似：由图像采集、传输和显示三部分构成；三部分构成； 远程放射学系统与远程放射学系统与PACS不同：不同：PACS通信使用局域网；通信使用局域网；远程放射学系统使用广域网。远程放射学系统使用广域网。3.2.1 医学成像方法医学成像方法l1、X射线图像射线图像 计算机计算

11、机X线摄影（线摄影（Computed Radiography，CR），），CR系统是使用可记录激光读出系统是使用可记录激光读出X线成像信息的成像板作为载体，线成像信息的成像板作为载体，经经X线曝光及由信息读出处理，形成数字式平片图像。线曝光及由信息读出处理，形成数字式平片图像。 数字数字X线摄影摄影（线摄影摄影（digital radiography，DR），），在电视在电视系统的基础上，采用模数转换器将模拟视频信号转换成数字系统的基础上，采用模数转换器将模拟视频信号转换成数字信号后送入计算器系统中进行存储、分析、显示的技术。信号后送入计算器系统中进行存储、分析、显示的技术。 数字减影血管造影

12、（数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DAS），），利用几何运算功能，将造影剂注入前后的数字化利用几何运算功能，将造影剂注入前后的数字化X线线图像进行相减操作，获得两帧图像的差异部分。图像进行相减操作，获得两帧图像的差异部分。3.2.1 医学成像方法医学成像方法l2、CT图像图像 CT(computerized tomography,CT) 是以测定是以测定X射线，采射线，采用投影图像重建的数学原理，经过计算机运算，求解出衰减用投影图像重建的数学原理，经过计算机运算，求解出衰减系数值，应用图像处理与显示转换为真是图像灰度分布，实系数值，应用图像处理

13、与显示转换为真是图像灰度分布，实现现代医学成像技术。现现代医学成像技术。 磁共振图像（磁共振图像（magnetic resonance imaging，MRI）通过通过对静磁场中的人体施加射频脉冲，使人体中的氢原子发生磁对静磁场中的人体施加射频脉冲，使人体中的氢原子发生磁共振现象，检查驰豫过程中发射出的射频信号而成像。共振现象，检查驰豫过程中发射出的射频信号而成像。l3、MRI图像图像 3.2.1 医学成像方法医学成像方法l4、US图像图像 超声成像超声成像(ultrasound system，US) 利用超声波在人体内利用超声波在人体内部传播时组织密度不连续性形成的回波进行成像的技术。部传播

14、时组织密度不连续性形成的回波进行成像的技术。 通过将放射性示踪药物引入人体内，使带有放射性核的示通过将放射性示踪药物引入人体内，使带有放射性核的示踪原子进入要成像的组织，然后测量放射性核素在人体内的分踪原子进入要成像的组织，然后测量放射性核素在人体内的分布来成像的一种技术。布来成像的一种技术。单光子发射成像（单光子发射成像（single pho-ton emission tomography，SPECT） 正电子发射成像（正电子发射成像（positron photon emission tomography）l5、放射性核素图像、放射性核素图像 3.2.1 医学成像方法医学成像方法l6、医用红

15、外图像、医用红外图像 利用红外线探测器监测人体热源深度及热辐射值，并将利用红外线探测器监测人体热源深度及热辐射值，并将其转变为电信号，送入计算机进行成像。其转变为电信号，送入计算机进行成像。 是一种直接插入人体的腔管内进行实时表面观察表面形态是一种直接插入人体的腔管内进行实时表面观察表面形态的光学诊断位置。的光学诊断位置。l7、内镜图像、内镜图像 l8、显微图像、显微图像 一般是指利用显微镜光学系统获得的关于细胞，组织切片一般是指利用显微镜光学系统获得的关于细胞，组织切片的二维影像。的二维影像。3.2.2 数字图像的获取和前期处理数字图像的获取和前期处理 图像采集部分的三点功能：图像采集部分的

16、三点功能：（1）从成像设备获取数据图像）从成像设备获取数据图像（2）将图像数据转换成）将图像数据转换成PACS所需的标准格式的数据。所需的标准格式的数据。（3）将标准格式的图像和数据传输到数据库服务器）将标准格式的图像和数据传输到数据库服务器和存储管理系统中。和存储管理系统中。3.2.2 数字图像的获取和前期处理数字图像的获取和前期处理影像有不同像素，一般图像类型：影像有不同像素，一般图像类型：（1）连续色调的灰阶图像）连续色调的灰阶图像（2）连续色调的彩色图像）连续色调的彩色图像（3）连续色调的灰阶动态图像）连续色调的灰阶动态图像（4）连续色调的彩色动态图像）连续色调的彩色动态图像（5）离散

17、的灰阶或彩色调色板的图像）离散的灰阶或彩色调色板的图像（6）二次文档）二次文档3.2.2 数字图像的获取和前期处理数字图像的获取和前期处理针对医学影像不同用途，分为三个等级：针对医学影像不同用途，分为三个等级：（1）影像作为医疗诊断的主要依据。）影像作为医疗诊断的主要依据。（2）图像作为医疗工作中的主要参考（例如：一般）图像作为医疗工作中的主要参考（例如：一般会诊、病历回顾、手术定位等）。会诊、病历回顾、手术定位等）。（3）图像作为教学的一般参考。）图像作为教学的一般参考。 PACS遵从遵从DICOM标准（标准（DICOM是公认的数字影是公认的数字影像及信息交换的国际工业标准）像及信息交换的国

18、际工业标准）3.3.1 PACS对存储的要求对存储的要求l1、遵从、遵从DICOM标准标准l2、海量存储、海量存储 PACS中存放大量医学图像资料，并且对图片的质中存放大量医学图像资料，并且对图片的质量和精度有较高的要求，每张图片从几兆到几十兆。量和精度有较高的要求，每张图片从几兆到几十兆。 PACS除对网络带宽、存储设备的存取速度和存储除对网络带宽、存储设备的存取速度和存储结构都有较高要求。结构都有较高要求。3.3.1 PACS对存储的要求对存储的要求l3、高速传输、高速传输l4、高可靠性和安全性、高可靠性和安全性 存储冗余备份；数据存取秘密性、真实性、完整存储冗余备份；数据存取秘密性、真实

19、性、完整和可靠。和可靠。 医学影像存储量不断增大，要求对医学影像存储量不断增大，要求对PACS存储系统存储系统可以方便在线扩展。可以方便在线扩展。3.3.1 PACS对存储的要求对存储的要求l5、可扩展性、可扩展性l6、数据可迁移性、数据可迁移性 需对数据迁移至其他存储介质上做备份；病人会需对数据迁移至其他存储介质上做备份；病人会医生需要携带数字影像做异地交换用等。医生需要携带数字影像做异地交换用等。 （1） 随即存储器随即存储器RAM （2）磁盘和独立磁盘冗余阵列（）磁盘和独立磁盘冗余阵列（RAID） （3）光和磁性光介质）光和磁性光介质 （4）CD-R,DVD （5）磁带）磁带3.3.2

20、主要存储技术主要存储技术l1、PACS中常用的存储设备中常用的存储设备 （1）直接附加存储（）直接附加存储（DAS）：）：是指将存储设备通过是指将存储设备通过IDE接接口、口、SCSI接口或光纤通道直接连接到一台存储服务器上。接口或光纤通道直接连接到一台存储服务器上。 （2）网络附加存储（）网络附加存储（NAS）：）：是将存储设备连接到现有的是将存储设备连接到现有的网络上，提供数据和文件服务。网络上，提供数据和文件服务。 （3）存储区域网络（）存储区域网络（SAN）：）：是一种通过光纤集线器、光是一种通过光纤集线器、光纤路由器，光纤交换机等连接设备将磁盘阵列、磁带等存储设纤路由器，光纤交换机等

21、连接设备将磁盘阵列、磁带等存储设备与相关服务器连接起来的高速专用子网。备与相关服务器连接起来的高速专用子网。3.3.2 主要存储技术主要存储技术l2、架构性存储技术、架构性存储技术 （1）集中存储策略：）集中存储策略：把所有把所有PACS影响集中存储在网络教中影响集中存储在网络教中心的位置，供全院影响设备存储数据和所有工作站存取数据的心的位置，供全院影响设备存储数据和所有工作站存取数据的存储策略。存储策略。 （2）分布存储策略：）分布存储策略：按数据来源和用户工作组分布设置存按数据来源和用户工作组分布设置存储，储，PACS影响数据分布存储于全院各部门，通过一定的应用程影响数据分布存储于全院各部

22、门，通过一定的应用程序来管理、协调这些存储，以满足全院序来管理、协调这些存储，以满足全院PACS用户的数据读写需用户的数据读写需求。求。 （3）逻辑上集中分布存储策略：）逻辑上集中分布存储策略：通过专门的存储管理系统通过专门的存储管理系统来集中配置、管理存储设备、用户透明地向存储系统请求数据，来集中配置、管理存储设备、用户透明地向存储系统请求数据，以减少网络流量。以减少网络流量。3.3.2 主要存储技术主要存储技术l3、PACS存储策略存储策略 网络构成主要包括：网络构成主要包括： 网络传输：影像或数据和系统指令通过局域或广网络传输：影像或数据和系统指令通过局域或广域网传输、交换。域网传输、交

23、换。l1、网络拓扑结构：、网络拓扑结构：总线、环形、星形机构。总线、环形、星形机构。 l2、网络传输介质：、网络传输介质：普通电线或光缆；无线电或微普通电线或光缆；无线电或微波做介质的无线传输网络连接波做介质的无线传输网络连接 l3、网络标准与传输协议：、网络标准与传输协议：DICOM3.0标准，这标标准，这标准建立在准建立在OSJ和和TCP/IP基层上。基层上。 3.5.1 影像工作站的硬件结构影像工作站的硬件结构l1、图像显示工作站：、图像显示工作站：用户通过它实现图像及其相关信息的用户通过它实现图像及其相关信息的查询和显示查询和显示图像显示工作站按用途分类：图像显示工作站按用途分类： 影

24、像诊断工作站：可浏览图像，也可做图像后期处理，主要供放射科医影像诊断工作站：可浏览图像，也可做图像后期处理，主要供放射科医生做诊断用。生做诊断用。 影像浏览工作站：主要供临床医生在病房或手术室等场所做病人相关影影像浏览工作站：主要供临床医生在病房或手术室等场所做病人相关影像浏览用。像浏览用。l2、图像再现：、图像再现：是是PACS最终服务于医疗工作的最后环节。最终服务于医疗工作的最后环节。l3、激光相机：、激光相机：用户产生胶片。用户产生胶片。其他设备其他设备：微机、图形工作站、网络缴环节等。：微机、图形工作站、网络缴环节等。 3.5.2 影像显示和处理影像显示和处理l图像处理工具包括：图像处

25、理工具包括：图像勾边、边界检测、去模图像勾边、边界检测、去模糊、消除噪声、滤皮糊、消除噪声、滤皮l图像显示和测量功能包括：图像显示和测量功能包括：缩放和移动、窗口会缩放和移动、窗口会灰阶调整、直方图修正等灰阶调整、直方图修正等3.5.2 影像显示和处理影像显示和处理图像显示和处理包含：图像显示和处理包含：（1）图像恢复：）图像恢复：改进图像质量，将图像中的干扰信息去除改进图像质量，将图像中的干扰信息去除（2）图像增强：）图像增强：按应用需求对图像进行处理，以加强信息提按应用需求对图像进行处理，以加强信息提取。取。（3）边缘检测：）边缘检测：利用边缘反映局部灰度变化这一特性直接将利用边缘反映局部

26、灰度变化这一特性直接将边缘找出来。边缘找出来。（4）图像分割：）图像分割：把一副图像分成各具特性的区域并提取出感把一副图像分成各具特性的区域并提取出感兴趣的目标。兴趣的目标。3.5.2 影像显示和处理影像显示和处理图像显示和处理包含：图像显示和处理包含：（5）图像测量：）图像测量：测量图像的几何特征、强度特征、颜色特征、测量图像的几何特征、强度特征、颜色特征、纹理特征。纹理特征。（6）图像压缩：）图像压缩：用某种特定的算法将原图像的数据进行压缩，用某种特定的算法将原图像的数据进行压缩，利用解压缩算法可以近似或完全恢复原来的图像。利用解压缩算法可以近似或完全恢复原来的图像。（7）图像配准与融合）

27、图像配准与融合：配准指寻找两幅图像数据集之间的几：配准指寻找两幅图像数据集之间的几何变换关系，将两幅图像坐标空间换到同一个标准空间的何变换关系，将两幅图像坐标空间换到同一个标准空间的过程；融合是将各种图像配准并构成一个统一的数据集。过程；融合是将各种图像配准并构成一个统一的数据集。（1）小型）小型PACS：单一科室或单一影像模式用：单一科室或单一影像模式用.（2）中型）中型PACS：放射科用的：放射科用的PACS.（3）大型）大型PACS：全院、全企业用的：全院、全企业用的PACS.l根据根据PACS覆盖范围可将覆盖范围可将PACS分为小、中、分为小、中、大型大型PACS。 影像数据获取问题影

28、像数据获取问题 数据量大数据量大 需考虑医院的具体情况和要求来设计需考虑医院的具体情况和要求来设计PACSl（1）与）与PACS实现相关的主要问题实现相关的主要问题图9-1DICOM应用范围 第 一 部 分 :概 述 第 二 部 分 :兼 容 性 第 四 部 分 : 服 务 类 说 明 第 十 一 部 分 :介 质 存 储 应 用 概 览 第 三 部 分 : 信 息 对 象 第 五 部 分 :数 据 结 构 和 语 义 第 六 部 分 :数 据 字 典 第 七 部 分 :消 息 交 换 （ 网 络 操 作 ） 第 八 部 分 : 网 络 支 持 TCP/IP&OSI 第九部分 : 点 对 点

29、第十部分:介质存储和文件格 式 其 余 部 分 特 殊 媒 质 格 式 和 物 理 介 质 表9-1 DICOM组成部分图（3）用）用C+实现实现DICOMSOCKET类类Open Accept Listen ReadBinary SendBinary Close Gethostbyname AAssociateRQAAssociateACAAssociateRJPdataTFAReleaseRQAReleaseRSPAAbortRQ 目前国际上目前国际上，DICOM标准已成为医学图像通讯界的工业标准。而我国目前在医学影像设备和PACS的发展上，往往忽视标准化问题。为解决这一问题为解决这一问题，已有一些公司借鉴了国外在实现DICOM上的一些经验，独立对DICOM作了多方面工作，已取得初步成果。其中之一就是利用C+实现了平台独立的基于TCP/IP的DICOM标准。 （4）DICOM格式转换软件的设计格式转换软件的设计 与实现与实现DICOM数据格式数据格式 软件结构软件结构 软件实现软件实现 （6） 结论结论