醫(yī)院數(shù)字化建設中PACS系統(tǒng)的設計分析
1.引言
隨著信息時代的到來，為了更好的滿足廣大人民群眾日益增漲的醫(yī)療服務需求。醫(yī)院管理者都開始尋求新的突破——醫(yī)院數(shù)字化建設：利用先進的計算機及網(wǎng)絡技術將患者的診療信息、衛(wèi)生經(jīng)濟信息與醫(yī)院管理信息等各類信息進行最有效的收集、存儲、傳輸、整合，并實現(xiàn)各類業(yè)務流程的最優(yōu)化和信息利用的最大化。醫(yī)院數(shù)字化是一種基于現(xiàn)代信息技術的全新的醫(yī)療服務和醫(yī)院管理模式，是現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的必然趨勢。
在醫(yī)院數(shù)字化建設中，占到醫(yī)院信息量80%的圖片信息的存儲與傳輸是最大的問題。20世紀70年代末期，有人首次提出了數(shù)字放射診斷學、數(shù)字圖像通信和顯示等概念，形成PACS的基本雛形。20世紀80年代，人們已明確表述了PACS概念和功能。PACS（picture archiving and communication system），即圖像存檔與傳輸系統(tǒng)，是以醫(yī)學影像獲取、顯示、處理、貯存、傳輸和管理為目的的綜合性規(guī)劃方案及系統(tǒng)，是信息技術在醫(yī)學領域應用的具體表現(xiàn)，是整個醫(yī)院數(shù)字化、網(wǎng)絡化建設的重要環(huán)節(jié)。
隨著計算機及網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，隨著CT、MRI、DSA、CR、DR等數(shù)字化影像診斷設備的運用，PACS系統(tǒng)的建立已是必然的發(fā)展趨勢。
2. PACS的優(yōu)勢
2.1快速、便捷的傳輸流程
傳統(tǒng)的醫(yī)學影像傳輸大部分是以膠片作為傳輸介質(zhì)，患者需要等待膠片出來，影像科醫(yī)生再看片出診斷報告，然后患者將膠片和報告轉(zhuǎn)到臨床醫(yī)生手上才能做出治療方案，耗時長，過程煩瑣。而在PACS系統(tǒng)上，患者完成檢查后無須等待，可直接到臨床醫(yī)生處；而數(shù)字影像信息立刻傳到影像科報告工作站，醫(yī)生完成報告后，千兆網(wǎng)絡能快速將患者的檢查資料（診斷報告和影像信息）傳輸?shù)脚R床醫(yī)生工作站。PACS還能提供膠片打印和患者醫(yī)學影像信息拷貝，方便患者轉(zhuǎn)院或其他用途。
2.2豐富準確的醫(yī)學影像處理
PACS還具有豐富的影像數(shù)據(jù)后處理功能。○1窗寬窗位的預設和連續(xù)調(diào)整、正負像旋轉(zhuǎn)、直方圖均衡、圖像平滑處理、邊緣增強以及長度、角度、面積測量、以坐標方式顯示CT值； ○2無級縮放和放大功能； ○3 多幅圖像同屏顯示可自定義顯示矩陣；○4支持圖像黑白反轉(zhuǎn)、偽彩色顯示； ○5支持雙屏顯示和豎屏顯示模式； ○6同一屏幕可分格顯示患者的不同影像； ○7自動將患者病理報告的文字信息和影像信息組合打印輸出，可選擇黑白輸出或彩色輸出模板，形成美觀規(guī)范的病歷報告； ○8多用途的影像查詢和調(diào)閱（可根據(jù)患者姓名、住院號、檢查號、ID號、檢查科室、檢查醫(yī)生、影像設備等多種條件查詢）。
2.3管理與存檔的優(yōu)勢
自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來， 醫(yī)學影像診斷已成為輔助醫(yī)生診治的必不可少的重要工具，隨著科學技術的飛速發(fā)展，各種醫(yī)學成像技術不斷應用使得醫(yī)學影像資料越來越多，如何管理好這大量的影像資料已成為目前醫(yī)院信息管理中一項重要的任務。PACS系統(tǒng)不僅能夠可以解決目前大量醫(yī)學影像資料膠片存放空間不足的問題，同時還可以解決以往膠片由人工管理而造成的遺失、逾期歸還等問題。
3. PACS系統(tǒng)的效益分析
PACS系統(tǒng)的建立將產(chǎn)生巨大的社會效益的經(jīng)濟效益。PACS的應用，可使醫(yī)療信息資源達到充分共享，進一步優(yōu)化醫(yī)院和影像科的工作流程，提升醫(yī)院和科室的管理水平，提高醫(yī)療品質(zhì)和醫(yī)療效率，改善服務質(zhì)量，使病人的診治更為便捷，降低醫(yī)院運行成本。
應用PACS后，通過網(wǎng)絡在線和離線存儲影像可以大大減少儲存空間，可節(jié)約大量的膠片、顯定影液、洗片機、膠片打印機等，同時可減少相關膠片傳送和存檔管理人員。根據(jù)其他醫(yī)院的經(jīng)驗，應用PACS后，由于減少了中間人工環(huán)節(jié)，可使放射科工作效率提高約40%，使檢查費用較使用傳統(tǒng)膠片減低25%。其中包括人員的費用、空間占用及膠片處理的費用。
應用PACS后，臨床醫(yī)生可在診治現(xiàn)場快速調(diào)閱患者的醫(yī)學影像信息，即刻可以作出治療方案，滿足了患者及時診療的要求（這對急需處理的危重患者尤為重要），避免了醫(yī)患沖突的發(fā)生。
PACS可實現(xiàn)遠程醫(yī)療服務，可及時方便的組織各地的醫(yī)療專家會診，使得診療效率和水平大幅提高，極大地方便了邊遠地區(qū)的疑難雜證患者，緩解了醫(yī)療資源嚴重不足和分配不合理的矛盾。
PACS建成后，各種醫(yī)學影像信息能及時進入PACS網(wǎng)絡（如CR、DR、CT、DSA、MRI、超聲、核醫(yī)學、內(nèi)鏡、病理、介入等），使得患者和個醫(yī)學部門及時了解和利用這些信息，解決診療中的各種問題。
PACS能協(xié)助制訂各種臨床綜合治療計劃。在影像設備與治療設備之間需要傳輸大量的數(shù)字化影響和數(shù)據(jù)，在病灶定位，如影像導航設備、伽馬刀、外照射治療計劃系統(tǒng)等，PACS能提供格式統(tǒng)一的標準DICOM圖像數(shù)據(jù)，及提供完善的網(wǎng)絡系統(tǒng)來滿足成像設備和治療設備之間的大量數(shù)據(jù)傳輸。
PACS可幫助提高醫(yī)院管理水平和更好的滿足臨床科研教學的需要。通過PACS檢索、搜集、綜合及復制所需的影像資料以供臨床總結(jié)、教學之用，極大的便利了臨床科研和教學，也有利于醫(yī)院長期全面的保存、了解掌握患者的各種信息，同時提高醫(yī)院的管理水平和醫(yī)療服務水平。
4. PACS系統(tǒng)的設計原則
○1、高起點的總體規(guī)劃，實現(xiàn)從小到大，分期到位的原則�！�2、界面友好，操作方便，界面及操作應符合當前一般計算機大眾化軟件的界面及操作習慣。 ○3、符合國際標準，圖像格式要符合DICOM標準，便于交流和共享�！�4、自動備份，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的安全存檔�！�5、安全性好、可靠性高 、穩(wěn)定性強�！�6、擴展性好，準備將來融合到HIS 。
5.PACS系統(tǒng)的架構
PACS系統(tǒng)結(jié)構的核心是PACS服務器組的結(jié)構。設計系統(tǒng)結(jié)構必須充分滿足醫(yī)院數(shù)字化影像信息的特點。我院一天的影像數(shù)據(jù)量約3G，一年約1.2T，長期保存按十年計算，約需要12T的存儲空間。而影像數(shù)據(jù)傳輸調(diào)用頻率很高：正在檢查患者的影像數(shù)據(jù)必須快速傳輸?shù)皆\斷工作站和相關的臨床工作站，患者以前和本次在院檢查影像會被醫(yī)生頻繁調(diào)用、查看，出院或轉(zhuǎn)院的患者可能要求打印或拷貝影像資料。
針對上述情況，可采用層次化的影像存儲，一般地，將當天和一個星期內(nèi)的患者的影像資料存儲在工作站（一級存儲），將在院患者和檢查時間小于三個月的患者影像資料存儲在存取速度快的磁盤陣列（二級存儲），而其他的影像資料則存儲在存取較慢、大容量、價格低的光盤庫（三級存儲）。SUN結(jié)構下的層次化存儲結(jié)構由主服務器、備用服務器、磁盤陣列、光纖交換機、光盤庫等組成，如圖。其中主服務器上安裝有PACS存儲服務、PACS調(diào)度服務、PACS轉(zhuǎn)發(fā)服務。服務器應采用冗余存儲技術以避免磁盤損壞造成數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)還應具有光盤歸檔后自動清除硬盤相應的占用空間的功能。PACS工作站接入帶寬最好在100M以上，PACS服務器最低亦應該在100M以上，根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)模和用戶要求，可提供1000M的接入帶寬。考慮到PACS系統(tǒng)需要高帶寬、低延時的網(wǎng)絡傳輸特性，也為了將來維護和管理的方便建議使用1000M骨干交換機100M接入交換機，從而使PACS工作站與服務器有最好的網(wǎng)絡傳輸性能。中心交換機應該滿足如下性能：假設信息點為44個，信息點接入速度為100M，全雙工，中心交換機的交換能力應該為44X100X2=8.8G，接入交換機也同樣應該滿足上述要求，要求每個端口都必須支持線速交換。而對于跨網(wǎng)和跨交換機的Web View方式，網(wǎng)絡交換能力應該滿足網(wǎng)絡大量的影像數(shù)據(jù)流量。根據(jù)醫(yī)生一般的工作習慣，一次觀看一張CR（10M），設定用戶等待時間為2秒，同時訪問數(shù)為10用戶，則（10MX8X10）/2=400M,即使用Web View接入交換機與中心交換機的連路能力必須大于400M。
PACS架構圖（圖1）
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