醫(yī)院PACS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分析-論文終稿

.PAGE8.WORD完美格式技術(shù)資料專(zhuān)業(yè)整理分類(lèi)號(hào)密級(jí)UDC學(xué)位論文醫(yī)院PACS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者姓名：徐永軍指導(dǎo)教師：趙凌琪教授XX民族大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院黃濤高級(jí)工程師XX華海醫(yī)療信息技術(shù)股份有限公司申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)學(xué)位學(xué)科專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：論文提交日期：20XX11月論文答辯日期：20XX12月學(xué)位授予日期：答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人：東北大學(xué)20XX11月AThesisinSoftwareEngineeringDesignandImplementationofDigitalHospitalPACSSystemByXuYongjunSupervisor:ProfessorZhaoLingqiNortheasternUniviersity October2012..技術(shù)資料專(zhuān)業(yè)整理獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明,所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的。論文中取得的研究成果除加以標(biāo)注和致謝的地方外,不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果,也不包括本人為獲得其他學(xué)位而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：日期：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解東北大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定：即學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán),允許論文被查閱和借閱。本人同意東北大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索、交流。作者和導(dǎo)師同意網(wǎng)上交流的時(shí)間為作者獲得學(xué)位后：半年□一年□一年半□兩年□學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：簽字日期：..醫(yī)院PACS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要現(xiàn)階段我國(guó)數(shù)字化醫(yī)院快速發(fā)展。提高醫(yī)療管理水平、工作效率、更好地為患者服務(wù),為社會(huì)服務(wù),已經(jīng)成為數(shù)字化醫(yī)院考慮的首要問(wèn)題。數(shù)字化醫(yī)院主要指醫(yī)院信息系統(tǒng)〔HIS、放射信息系統(tǒng)〔RIS、數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像歸檔及傳輸系統(tǒng)〔PACS三個(gè)部分。醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)〔PictureArchivingandCommunicationSystem,PACS是指全面解決醫(yī)學(xué)圖像的采集、顯示、存貯、傳送和管理的綜合系統(tǒng)。系統(tǒng)以國(guó)內(nèi)醫(yī)療環(huán)境與法令為基礎(chǔ),遵循了國(guó)際醫(yī)療信息交互標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展,運(yùn)用了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),通過(guò)對(duì)醫(yī)院信息系統(tǒng)的現(xiàn)有環(huán)境、管理現(xiàn)狀和特點(diǎn)進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院PACS的運(yùn)行。文章的主要內(nèi)容是圍繞PACS系統(tǒng)的需求分析,圍繞實(shí)現(xiàn)PACS系統(tǒng)的中心服務(wù)器、前置機(jī)服務(wù)器的搭建,圍繞放射科工作站、內(nèi)窺鏡網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)、病理工作站,以及臨床工作站等進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)的重點(diǎn)是PACS的實(shí)現(xiàn),難點(diǎn)是DICOM影像數(shù)據(jù)的讀取分析、影像顯示和圖像編輯。最后部分是對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行合理的測(cè)試,并提出將來(lái)的改進(jìn)與發(fā)展。關(guān)鍵詞：數(shù)字化醫(yī)院；醫(yī)院信息系統(tǒng)；放射科信息系統(tǒng)；PACS；DICOMDesignandImplementationofTongLiaoCityHospitalPACSSystemAbstractAtthepresentstageofChina'srapiddevelopmentofdigitalhospital.Toimprovethemedicalmanagementlevel,workefficiency,servethepatientsbetter,serveforthesociety,hasbecometheprimaryproblemofdigitalhospital.Digitalhospitalmainlyreferstothehospitalinformationsystem<HIS>,radiologyinformationsystem<RIS>,digitalpicturearchivingandcommunicationsystem<PACS>threeparts.Picturearchivingandcommunicationsystem<PictureArchivingandCommunicationSystem,PACS>isacomprehensivesolutiontothemedicalimageacquisition,display,storage,transmissionandmanagementintegratedsystem.Systemtodomesticmedicalenvironmentandactasthebasis,tofollowtheinternationalhealthinformationexchangestandardsdevelopment,useofmodernscienceandtechnology,basedontheexistinghospitalinformationsystemenvironment,managementsituationandcharacteristicsareanalyzed,toachievethehospitalPACSoperation.ThemaincontentofthepaperisstructuredaroundPACSsystemneedsanalysis,aroundimplementationPACSsystemcenterserver,front-endserverstructures,surroundingtheradiologyworkstation,endoscopy,pathologyworkstationnetworkinformationsystems,aswellasclinicalworkstationdesignandimplementation.ThesystemfocusesonthePACSimplementation,difficultyistheDICOMimagedatareadanalysis,imagedisplayandimageediting.Thelastpartofthissystemisreasonabletest,andputforwardthefuturedevelopmentandimprovement.Keywords:DigitalHospital;HospitalInformationsystem,RadiologyInformationsystem,PACS;DICOM..目錄聲明I中文摘要IIAbstractIII第1章緒論11.1研究背景11.2研究意義41.3文章內(nèi)容安排4第2章相關(guān)技術(shù)介紹52.1醫(yī)院信息系統(tǒng)52.2DICOM介紹52.3PACS介紹72.4PACS和HIS、RIS之間的關(guān)系82.5本章小結(jié)8第3章系統(tǒng)分析93.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)103.2需求分析113.2.1科室需求123.2.2網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分析143.2.3服務(wù)器分級(jí)體系架構(gòu)分析153.2.4影像和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)分析183.3本章小結(jié)20第4章系統(tǒng)設(shè)計(jì)214.1PACS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)214.2患者檢查工作流程設(shè)計(jì)214.3影像系統(tǒng)功能總體流程234.4存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)244.5DICOM網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)284.6影像瀏覽模塊設(shè)計(jì)294.6.1影像瀏覽模塊設(shè)計(jì)294.6.2DICOM圖像文件解讀設(shè)計(jì)304.7登記工作站功能設(shè)計(jì)314.8診斷工作站功能設(shè)計(jì)314.9臨床工作站功能設(shè)計(jì)324.10本章小結(jié)32第5章PACS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)335.1醫(yī)院PACS環(huán)境搭建335.1.1PACS與HIS融合的實(shí)現(xiàn)335.1.2PACS與HIS的接口定義345.2DICOM網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn)355.3影像數(shù)據(jù)處理37影像數(shù)據(jù)讀取分析375.3.2DICOM圖像顯示39圖像編輯435.4工作站的實(shí)現(xiàn)44登記工作站44診斷工作站45臨床工作站475.5本章小結(jié)48第6章系統(tǒng)測(cè)試49第7章總結(jié)與展望51參考文獻(xiàn)53致謝55..第1章緒論..1.1研究背景提到PACS系統(tǒng),必須先談到醫(yī)學(xué)信息學(xué)〔MedicalInformatics,MI。MI是醫(yī)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的結(jié)合科學(xué),是一門(mén)新興交叉學(xué)科。它包含了信息科學(xué)和技術(shù)支持的醫(yī)學(xué)實(shí)踐、培訓(xùn)和研究以及信息處理和通訊的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用。醫(yī)院信息系統(tǒng)〔HospitalInformationSystem,HIS是醫(yī)學(xué)信息學(xué)〔MI的重要組成部分,以此同時(shí)HIS是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的重要應(yīng)用范疇。在國(guó)際范圍內(nèi),已經(jīng)形成了一個(gè)專(zhuān)門(mén)的、不可忽視的衛(wèi)生信息化產(chǎn)業(yè)〔HealthInformationTechnologyIndustry,HITIdustry。美國(guó)著名教授MorrisCollen于1988年給醫(yī)院信息系統(tǒng)定義為：利用電子計(jì)算機(jī)和通訊設(shè)備,為醫(yī)院所屬各部門(mén)提供病人診療信息和行政管理信息的收集、存儲(chǔ)、處理、提取和數(shù)據(jù)交換的能力,為醫(yī)院所屬各部門(mén)提供信息服務(wù),并滿(mǎn)足所有授權(quán)用戶(hù)的功能需求。完整的醫(yī)院信息系統(tǒng)應(yīng)該包含醫(yī)院管理信息系統(tǒng)和臨床醫(yī)療信息系統(tǒng)。HIS的運(yùn)用是醫(yī)院科學(xué)管理和醫(yī)療服務(wù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。60年代初美國(guó)、日本、歐洲各國(guó)開(kāi)始建立醫(yī)院信息系統(tǒng)。到70年代已建成許多規(guī)模較大的醫(yī)院信息系統(tǒng)。例如,瑞典首都斯德哥爾摩建立了市區(qū)所有醫(yī)院的中央信息系統(tǒng)MIDAS,可處理75000住院和門(mén)診病人的醫(yī)療信息。醫(yī)院信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是將各類(lèi)醫(yī)療器械直接聯(lián)機(jī)并將附近各醫(yī)院乃至地區(qū)和國(guó)家的醫(yī)院信息系統(tǒng)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。其中最關(guān)鍵的問(wèn)題是使不同系統(tǒng)中的病歷登記、檢測(cè)、診斷指標(biāo)等都要標(biāo)準(zhǔn)化。醫(yī)院信息系統(tǒng)的高級(jí)階段將普遍采用醫(yī)療專(zhuān)家系統(tǒng),建立醫(yī)療質(zhì)量監(jiān)督和控制系統(tǒng),進(jìn)一步提高醫(yī)療水平和保健水平。我國(guó)醫(yī)院信息化經(jīng)過(guò)了近40年的發(fā)展,主要經(jīng)歷了四個(gè)階段[1]。第一階段：?jiǎn)螜C(jī)單用戶(hù)應(yīng)用階段。上世紀(jì)70~80年代初,以小型機(jī)為主,采用分時(shí)終端方式,當(dāng)時(shí)只有少數(shù)幾家大型的綜合醫(yī)院和教學(xué)醫(yī)院擁有。第二階段：部門(mén)級(jí)系統(tǒng)應(yīng)用階段。20世紀(jì)80年代中期,隨著XT286出現(xiàn)和國(guó)產(chǎn)化,以及DBASEIII和UNIX網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的出現(xiàn),一些國(guó)內(nèi)醫(yī)院開(kāi)始建立小型網(wǎng)絡(luò),并已經(jīng)開(kāi)發(fā)出部門(mén)管理級(jí)別的小型網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),例如住院管理,藥房管理、門(mén)診計(jì)價(jià)/劃價(jià)及收費(fèi)發(fā)藥系統(tǒng)等。第三階段：20世紀(jì)90年代,快速以太網(wǎng)和大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)日益盛行,完整的網(wǎng)絡(luò)化醫(yī)院管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能,有條件的醫(yī)院開(kāi)始開(kāi)發(fā)適合自己醫(yī)院的醫(yī)院管理系統(tǒng)。一些IT公司也開(kāi)始開(kāi)發(fā)HIS。此階段HIS強(qiáng)調(diào)以病人為中心,并開(kāi)發(fā)出全院數(shù)據(jù)充分共享的門(mén)診、住院、藥品、物資、固定資產(chǎn)、LIS、PACS等系統(tǒng)。目前,我國(guó)大部分地區(qū)的醫(yī)院在信息化、網(wǎng)絡(luò)化方面還只是剛剛起步,即使有,也只有如門(mén)、急診系統(tǒng)、住院系統(tǒng)等,跟歐美發(fā)達(dá)國(guó)家有很大的差距。隨著網(wǎng)絡(luò)化的日益普及,以往的醫(yī)院管理模式已經(jīng)越來(lái)越不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要了。報(bào)表式、文字式的匯報(bào)不但使醫(yī)院管理者陷在文字的海洋中,而且不靠下屬的解釋又難以看懂這些材料。不清楚醫(yī)院的漏洞、不知道收入的比率、不能及時(shí)調(diào)整人員和資源的分配,病人掛號(hào)時(shí)間長(zhǎng)、交費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、取藥時(shí)間長(zhǎng)、看病時(shí)間短的"三長(zhǎng)一短"的問(wèn)題也都長(zhǎng)期困擾著醫(yī)院。因此,進(jìn)行醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè),將醫(yī)院調(diào)整到最佳運(yùn)行狀態(tài)成為醫(yī)院管理和建設(shè)的一個(gè)重點(diǎn)。PACS的概念提出于80年代初。建立PACS的想法主要是由兩個(gè)主要因素引起的：一是數(shù)字化影像設(shè)備,如CT設(shè)備等的產(chǎn)生使得醫(yī)學(xué)影像能夠直接從檢查設(shè)備中獲??；另一個(gè)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,使得大容量數(shù)字信息的存儲(chǔ)、通訊和顯示都能夠?qū)崿F(xiàn)。在80年代初期,歐洲、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家基于大型計(jì)算機(jī)的醫(yī)院管理信息系統(tǒng)已經(jīng)基本完成了研究階段而轉(zhuǎn)向?qū)嵤?研究工作在80年代中就逐步轉(zhuǎn)向?yàn)獒t(yī)療服務(wù)的系統(tǒng),如臨床信息系統(tǒng),PACS等方面。在歐洲、日本和美國(guó)等相繼建立起研究PACS的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展,到90年代初期已經(jīng)陸續(xù)建立起一些實(shí)用的PACS。在80年代中后期所研究的醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)主要采用的是專(zhuān)用設(shè)備,整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格非常昂貴。到90年代中期,計(jì)算機(jī)圖形工作站的產(chǎn)生和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展,使得PACS的整體價(jià)格有所下降。進(jìn)入90年代后期,微機(jī)性能的迅速提高,網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展,使得PACS可以建立在一個(gè)能被較多醫(yī)院接受的水平上。早期的數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)字圖像格式都是由各個(gè)設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)商自己確定的專(zhuān)有格式,別人無(wú)法利用。這個(gè)問(wèn)題極大地影響了PACS的發(fā)展,這引起廣大致力于醫(yī)學(xué)影像研究的學(xué)者、廠(chǎng)商和其他行業(yè)人士的重視。1982年美國(guó)放射學(xué)會(huì)〔ACR和電器制造協(xié)會(huì)〔NEMA聯(lián)合組織了一個(gè)研究組,1985年制定出了一套數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像的格式標(biāo)準(zhǔn),簡(jiǎn)稱(chēng)ACR-NEMA1.0標(biāo)準(zhǔn),隨后在1988年完成了ACR-NEMA2.0[2]。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,人們認(rèn)識(shí)到僅有圖像格式標(biāo)準(zhǔn)還不夠,通訊標(biāo)準(zhǔn)在PACS中也起著非常重要的作用。隨即在1993年由ACR和NEMA在ACR-NEMA2.0標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,增加了通訊方面的規(guī)范,同時(shí)按照影像學(xué)檢查信息流特點(diǎn)的E-R模型重新修改了圖像格式中部分信息的定義,制定了DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被世界上主要的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)商接受,因此已經(jīng)成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前,一些主要的醫(yī)療儀器公司,如GE、PHILIPS、西門(mén)子、科達(dá)等,所生產(chǎn)的大型影像檢查設(shè)備都配有支持DICOM標(biāo)準(zhǔn)的通訊模塊或工作站,也有許多專(zhuān)門(mén)制造影像系統(tǒng)的公司生產(chǎn)支持DICOM標(biāo)準(zhǔn)的影像處理、顯示、存儲(chǔ)系統(tǒng)。近年來(lái),在每年的北美放射學(xué)大會(huì)上還專(zhuān)門(mén)提供DICOM環(huán)境,組織各個(gè)廠(chǎng)商進(jìn)行影像設(shè)備的互聯(lián)。隨著應(yīng)用的不斷發(fā)展,DICOM標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的更新,它所支持的醫(yī)學(xué)影像種類(lèi)也不斷地增加,已經(jīng)從原來(lái)ACR-NEMA標(biāo)準(zhǔn)只支持放射影像擴(kuò)展到支持內(nèi)窺鏡、病理等其他影像。也有學(xué)者在研究處理醫(yī)學(xué)圖形、聲音等信息,同時(shí)也有人研究DICOM與其他醫(yī)學(xué)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)的溝通,如HL7等。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)應(yīng)該是醫(yī)院信息系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分,PACS應(yīng)該與其他系統(tǒng)相互溝通信息,形成一個(gè)醫(yī)院信息的整體。DCMTK<DICOMToolKit>是一套針對(duì)DICOM標(biāo)準(zhǔn),由德國(guó)的KuratoriumOFFlSe.V.、HeahhcareInformationandCommunicationSystems、Escherweg等機(jī)構(gòu)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的面向軟件設(shè)計(jì)工程師的開(kāi)源軟件開(kāi)發(fā)包。它是現(xiàn)在主流的DICOM的開(kāi)發(fā)包。它用ANSIC和C++混合編程,實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)圖像的顯示、傳輸、存儲(chǔ)和打印等功能,實(shí)現(xiàn)了DICOM標(biāo)準(zhǔn)的絕大部分功能。它完全以源代碼的形式呈現(xiàn),包括config、ofstd、dcmdata、dcmingle、dcmimage、dcmjpeg、dcmnet、dcmpstat、dcmsign等多個(gè)程序包?？蓮木W(wǎng)上輕松下載到DCMTK開(kāi)發(fā)包。目前全世界有很多家醫(yī)院和企業(yè)都在使用它。后面文章將以DCMTK為工具來(lái)顯示DICOM圖像。1.2研究意義數(shù)字化醫(yī)院的建立,將會(huì)使中國(guó)目前"以收費(fèi)為中心"的醫(yī)院信息系統(tǒng)走向"以病人為中心"的臨床信息系統(tǒng),而醫(yī)院則會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣芾聿∪诵枰姆?wù)模式。同理,PACS系統(tǒng)的建立,促進(jìn)數(shù)字化醫(yī)院環(huán)境的形成,提高義務(wù)人員的工作效率,降低成本,從根本上提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量和提升競(jìng)爭(zhēng)力,PACS可實(shí)現(xiàn)診斷信息與圖像的在線(xiàn)安全存儲(chǔ)與備份,醫(yī)生可以在工作站上觀(guān)察任意時(shí)間、任意患者的診斷信息與圖像資料,實(shí)現(xiàn)影像資源共享,方便患者信息查詢(xún),大大提高了工作效率。因?yàn)槊總€(gè)患者每次到醫(yī)院就診,都有唯一的HISID號(hào),且不同的檢查都有唯一的影像編號(hào)。將所有的檢查信息統(tǒng)一存儲(chǔ),所以醫(yī)生在診斷過(guò)程中可隨時(shí)調(diào)閱患者以前的影像資料并作對(duì)比分析和診療觀(guān)察,從而提高了影像診斷率。另外,通過(guò)診斷信息,還可以根據(jù)病種做分類(lèi)查詢(xún),統(tǒng)計(jì)陽(yáng)性率,提高病理查詢(xún)效率,使醫(yī)院管理者的管理工作更為方便。1.3文章內(nèi)容安排第1章：全文的緒論。對(duì)課題產(chǎn)生的背景、研究意義、所做的主要工作和全文組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了概括性說(shuō)明。第2章：首先介紹醫(yī)院PACS系統(tǒng)相關(guān)的理論知識(shí),包括HIS、RIS、DICOM、和PACS等。其次介紹了PACS和HIS、RIS之間的關(guān)系。第3章：針對(duì)課題進(jìn)行了系統(tǒng)需求分析。第4章：針對(duì)課題進(jìn)行了系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第5章：這一章是本文的重點(diǎn)。介紹醫(yī)院PACS技術(shù)的實(shí)現(xiàn),包括PACS系統(tǒng)環(huán)境搭建、各個(gè)工作站的實(shí)現(xiàn)。著重講述DICOM影像讀取、顯示、轉(zhuǎn)換和編輯。第6章：PACS系統(tǒng)測(cè)試。第7章：對(duì)該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié),提出下一步的改進(jìn)研究方向和展望。第2章相關(guān)技術(shù)介紹計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)入了數(shù)字化及信息共時(shí)代的人們對(duì)醫(yī)院的數(shù)字化、信息化程度會(huì)有越來(lái)越高的要求。以網(wǎng)絡(luò)通信為基礎(chǔ),將所有的醫(yī)療信息整合在一起,已成為現(xiàn)代醫(yī)院的發(fā)展趨勢(shì)。HIS、RIS、LIS、CIS、PACS等概念和系統(tǒng)的出現(xiàn),為醫(yī)院提供了可行的數(shù)字化解決方案。2.1醫(yī)院信息系統(tǒng)醫(yī)院信息系統(tǒng)HIS<HospitalInformationSystem>,按照學(xué)術(shù)界公認(rèn)的MorrisF.Collen所給的定義,應(yīng)該是：利用電子計(jì)算機(jī)和通訊設(shè)備,為醫(yī)院所屬各部門(mén)提供病人診療信息<PatientCareInformation>和行政管理信息〔AdministrationInformation>的收集<Collect>、存儲(chǔ)<Store>、處理<Process>、提取<Retrieve>和數(shù)據(jù)交換<Communicate>的能力并滿(mǎn)足所有用戶(hù)<AuthorizedUsers>的功能需求[3]。醫(yī)院信息系統(tǒng)HIS被業(yè)界公認(rèn)為是迄今為止世界上現(xiàn)存的企業(yè)信息系統(tǒng)中最復(fù)雜的一類(lèi)?；究蚣苣Ｊ绞遣捎糜?jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備,把醫(yī)院的醫(yī)療信息、業(yè)務(wù)信息進(jìn)行管理,進(jìn)而在有條件的情況下,開(kāi)發(fā)管理決策支持和醫(yī)療決策支持系統(tǒng),幫助醫(yī)院管理者和醫(yī)務(wù)人員作出決策咨詢(xún)。醫(yī)院信息系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)醫(yī)院各個(gè)部門(mén)的信息收集、傳輸、加工、保存和維護(hù)?？梢詫?duì)大量的醫(yī)院業(yè)務(wù)層的工作信息進(jìn)行有效的處理。完成日常基本醫(yī)療信息、經(jīng)濟(jì)信息和物質(zhì)信息的統(tǒng)計(jì)和分析,并能夠提供迅速變化的信息,為醫(yī)院管理層提供及時(shí)的輔助決策信息。醫(yī)院信息系統(tǒng)的運(yùn)用,是醫(yī)院科學(xué)管理和醫(yī)療服務(wù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。20世紀(jì)80年代HIS架構(gòu)由集中式系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)展到分散式體系結(jié)構(gòu)。上世紀(jì)90年代之后,國(guó)內(nèi)外開(kāi)始研究?jī)?yōu)良的HIS體系結(jié)構(gòu)—可組合式系統(tǒng),即C/S架構(gòu)。它優(yōu)越性在于極高性能、集中式數(shù)據(jù)管理、擴(kuò)充升級(jí)方便靈活和加速系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。目前國(guó)外進(jìn)入了新一代醫(yī)院信息系統(tǒng)的體系架構(gòu),但是國(guó)內(nèi)發(fā)展較滯后,沒(méi)有完整統(tǒng)一的、符合國(guó)情的新一代HIS體系架構(gòu)。2.2DICOM簡(jiǎn)介DICOM<DigitalImagingandCommunicationinMedicine>是醫(yī)學(xué)圖像和相關(guān)數(shù)字信息在計(jì)算機(jī)之間通信的一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),它的產(chǎn)生使各國(guó)各個(gè)不同工廠(chǎng)生產(chǎn)診斷和治療設(shè)備時(shí)有了一個(gè)可以遵循的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),必須采用此標(biāo)準(zhǔn)或提供該標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通信接口。醫(yī)學(xué)影像設(shè)備只有采用DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn),其圖像數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)接口才能被存儲(chǔ)與傳輸于目前世界上通用的國(guó)際聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),并能高速地傳輸圖像文字表格數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)圖像以及聲音,通行無(wú)阻地在國(guó)際聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái)?？梢赃@樣說(shuō),任何醫(yī)學(xué)影像設(shè)備,只有符合DICOM3.0,才能為醫(yī)院接受,否則被醫(yī)療事業(yè)摒棄[4]。圖2.1DICOM文件格式Fig.2.1DICOMfileformat如圖2.1所示,DICOM文件格式一般由一個(gè)DICOM文件頭和一個(gè)DICOM數(shù)據(jù)集合組成。在DICOM文件中最基本的單元是數(shù)據(jù)元素<Record或DataElement>。DICOM數(shù)據(jù)集合就是由DICOM數(shù)據(jù)元素按照一定的順序排列組成的。DICOM數(shù)據(jù)元素由四個(gè)部分組成:RecordLength、KeyLength、Key<DICOMFileName>、Value<DICOMFileContent>。DICOM文件頭<Header,DICOMFileMetaInformation>包含了標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)集合的相關(guān)信息。每個(gè)DICOM文件都必須包括該文件頭。文件頭的最開(kāi)始是文件前言,它由128個(gè)00H字節(jié)組成,接下來(lái)是DICOM前綴,它是一個(gè)長(zhǎng)度為4字節(jié)的字符串"DICM",可以根據(jù)該值來(lái)判斷一個(gè)文件是不是DICOM文件。文件頭中還包括其它一些非常有用的信息,如文件的傳輸格式、生成該文件的應(yīng)用程序等等。DICOM文件主要組成部分就是數(shù)據(jù)集合。這不僅包括醫(yī)學(xué)圖像,還包括許多和醫(yī)學(xué)圖像有關(guān)的信息,如病人姓名、圖像大小等。DICOM數(shù)據(jù)集合是由DICOM數(shù)據(jù)元素按照指定的順序依次排列組成的。對(duì)于DICOM文件,一般采用顯式傳輸,數(shù)據(jù)元素按標(biāo)簽從小到大順序排列,即DICOMPS3.5規(guī)定的ExplicitVRLittleEn-dianTransferSyntax。對(duì)于醫(yī)院影像中心的CT、MR、CR、DR等支持DICOMStorageSCU的設(shè)備,可通過(guò)在設(shè)備上設(shè)定DICOM3.0技術(shù)參數(shù)〔例如：AETitle<ApplicationEntityTitle>,IPAddress,PortNO.等信息直接接入PACS系統(tǒng),將其影像傳輸至服務(wù)器及存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行集中存儲(chǔ)管理。通過(guò)DICOMStorage方式可獲取原始的影像數(shù)據(jù),可保證影像及相關(guān)信息的完整性。AETitle是配置影像檢查設(shè)備DICOM服務(wù)〔Worklist、Storage、Print等必不可少的參數(shù)之一。對(duì)于某一臺(tái)影像檢查設(shè)備,其各個(gè)DICOM服務(wù)可以對(duì)應(yīng)不同的AETitle,當(dāng)然這些DICOM服務(wù)也可以對(duì)應(yīng)同一個(gè)AETitle。AETitle是一個(gè)字符串,在整個(gè)PACS系統(tǒng)中必須是唯一的。對(duì)于醫(yī)院影像中心的非DICOM設(shè)備〔超聲、內(nèi)窺鏡等,使用PACSGateDICOM網(wǎng)關(guān)進(jìn)行影像采集,PACSGate將采集的影像轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)DICOM影像并與病人信息進(jìn)行整合后歸檔到PACS服務(wù)器。只要采集設(shè)備采集分辨率高于原始圖像分辨率,就可保證獲取圖像在診斷過(guò)程中的質(zhì)量要求。2.3PACS簡(jiǎn)介醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)〔PictureArchivingandCommunicationSystem,PACS：全面解決醫(yī)學(xué)圖像的采集、顯示、存貯、傳送和管理的綜合系統(tǒng)。既醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)與通信系統(tǒng),它是放射科、影像醫(yī)學(xué)、數(shù)字化圖像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通訊技術(shù)的結(jié)合。他將數(shù)字資料轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)數(shù)字型式,通過(guò)高速計(jì)算機(jī)設(shè)備及通信網(wǎng)絡(luò),完成對(duì)圖像信息的采集、儲(chǔ)存、管理、處理[5]。PACS系統(tǒng)在物理結(jié)構(gòu)上采用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將不同類(lèi)型的計(jì)算機(jī)連接起來(lái),包括醫(yī)學(xué)成像設(shè)備、圖像采集計(jì)算機(jī)、DICOM服務(wù)器〔包括數(shù)據(jù)庫(kù)和歸檔管理、以及圖像顯示工作站。圖2.2為PACS系統(tǒng)的組成及數(shù)據(jù)流。圖2.2PACS系統(tǒng)的組成及數(shù)據(jù)流Fig.2.2CompositionanddatastreamofPACSsystem2.4PACS和HIS、RIS之間的關(guān)系PACS和HIS、RIS之間有大量的數(shù)據(jù)HIS和RIS保存著病人的人口學(xué)信息和臨床資料數(shù)據(jù),也保存和傳遞病人的圖形及圖象資料。PACS主要保存病人的圖象數(shù)據(jù),也使用HIS和RIS中已有的病人信息,從HIS和RIS中直接獲得可避免重復(fù)輸入,減少錯(cuò)誤發(fā)生,因此減輕醫(yī)生的工作量。在書(shū)寫(xiě)診斷報(bào)告或復(fù)查時(shí),工作站在顯示病人圖象的同時(shí),還能顯示HIS和RIS中病人的各種臨床記錄；臨床醫(yī)生也可以在HIS中看到病人的檢查圖象,達(dá)到信息共享。圖2.3PACS和HIS、RIS關(guān)系Fig.2.3TherelationbetweenPACSandHIS,PACSandRIS如圖2.3所示,做影像檢查時(shí),病人的姓名、年齡、ID等信息從HIS和RIS中傳輸?shù)絇ACS,并通過(guò)worklist進(jìn)程顯示；病人檢查完成后,圖像和診斷報(bào)告〔reports隨即傳回到HIS和RIS,臨床醫(yī)生能立即看到。臨床醫(yī)生的工作站也有圖像分析處理功能。對(duì)于復(fù)診或者曾有過(guò)影像檢查的病人,隨著病人信息的到來(lái),PACS能夠?qū)㈤L(zhǎng)期保存的圖象檢索調(diào)出,傳輸?shù)綍?shū)寫(xiě)報(bào)告的工作站,便于對(duì)患者病情的前后對(duì)照[6]。2.5本章小結(jié)本章介紹了與醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)〔PACS相關(guān)的技術(shù),包括醫(yī)院信息系統(tǒng)、DICOM的簡(jiǎn)介、PACS和HIS、RIS之間的關(guān)系。..第3章系統(tǒng)分析醫(yī)院目前由東西兩院構(gòu)成,數(shù)據(jù)中心機(jī)房在東院,西院只負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)搭建、數(shù)據(jù)傳輸,東西兩院通過(guò)兩條聯(lián)通光纖專(zhuān)線(xiàn)連接。當(dāng)前,醫(yī)院已經(jīng)上線(xiàn)運(yùn)行的系統(tǒng)有HIS系統(tǒng)、LIS系統(tǒng)等在一個(gè)中心機(jī)房,現(xiàn)有的核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用高性能產(chǎn)品,支持大吞吐量圖像數(shù)據(jù)傳輸。PACS服務(wù)器使用刀片服務(wù)器,存儲(chǔ)空間在逐年擴(kuò)容,已建成SAN網(wǎng)絡(luò),并在此基礎(chǔ)上搭建了雙機(jī)環(huán)境,以提高數(shù)據(jù)處理的安全性、高可用性和有效性。根據(jù)醫(yī)院的總體要求以及PACS自身的規(guī)律性,并充分考慮到PACS系統(tǒng)的工作流程及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征,在設(shè)計(jì)醫(yī)院PACS時(shí),將遵循下述設(shè)計(jì)原則：〔1建設(shè)PACS考慮的首要因素是標(biāo)準(zhǔn)性原則。系統(tǒng)遵循DIOCM3.0國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),并符合衛(wèi)生部《醫(yī)院信息系統(tǒng)基本功能規(guī)范》要求,同時(shí)按照ISO9001國(guó)際質(zhì)量管理體系進(jìn)行開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)實(shí)施。按照IntegratingtheHealthcareEnterprise〔IHE,醫(yī)用信息系統(tǒng)集成的建議進(jìn)行流程設(shè)計(jì)。基本目標(biāo):確保提供給醫(yī)療保健專(zhuān)業(yè)人員對(duì)病人診斷必需的所有信息是正確、可用。第二、應(yīng)用優(yōu)先,為臨床和病人服務(wù)考慮的是實(shí)用性原則。PACS能夠充分滿(mǎn)足放射科的業(yè)務(wù)需求與應(yīng)用,并滿(mǎn)足臨床應(yīng)用、教學(xué)、會(huì)診和科研的需要,快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地提供有效的醫(yī)學(xué)影像以及診斷等綜合信息,滿(mǎn)足醫(yī)院本地化要求,增強(qiáng)PACS系統(tǒng)的實(shí)用性。也即符合IHE的基本目標(biāo)：基本目標(biāo):確保提供給醫(yī)療保健專(zhuān)業(yè)人員對(duì)病人診斷必需的所有信息是正確、可用。第三、保護(hù)醫(yī)院投資,物有所值遵守經(jīng)濟(jì)性原則。充分利用醫(yī)院現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備和信息技術(shù)資源,保護(hù)醫(yī)院原有投資,同時(shí)全面考慮系統(tǒng)升級(jí)時(shí)對(duì)現(xiàn)有設(shè)施的利用,保證用戶(hù)在系統(tǒng)中的投資及實(shí)現(xiàn)其價(jià)值的最優(yōu)化。第四、遵守整體性原則。遵循硬件、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件及用戶(hù)界面的整體設(shè)計(jì)部署原則,全面體現(xiàn)PACS系統(tǒng)功能,實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像信息全院共享。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中遵循整體規(guī)劃,分步實(shí)施,避免形成新的信息孤島。第五、采用先進(jìn)的服務(wù)器存儲(chǔ)架構(gòu),安全應(yīng)急設(shè)計(jì),則遵守科學(xué)性原則。采用成熟的、先進(jìn)的、開(kāi)放的及符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),并遵循PACS建設(shè)的一般規(guī)律,以保證系統(tǒng)具有國(guó)際先進(jìn)水平。第六、應(yīng)用和技術(shù)在不斷進(jìn)步,要求可持續(xù)性發(fā)展,遵守?cái)U(kuò)展性原則?？紤]到醫(yī)院未來(lái)發(fā)展后續(xù)所產(chǎn)生的可能需求,在不改變總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的前提下,醫(yī)院新的需求可順暢進(jìn)入系統(tǒng)?？蓴U(kuò)展部分包括服務(wù)器以及存儲(chǔ)系統(tǒng),未來(lái)新購(gòu)置設(shè)備接入PACS,各應(yīng)用工作站的擴(kuò)展,預(yù)留的數(shù)據(jù)接口保障軟件系統(tǒng)的融合等。第七、業(yè)務(wù)不間斷運(yùn)行的重要保障,遵循安全可靠性原則。在系統(tǒng)架構(gòu)中,充分考慮到系統(tǒng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定性,考慮防病毒、大數(shù)據(jù)量壓力、系統(tǒng)安全應(yīng)急解決方案,保證業(yè)務(wù)7*24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)醫(yī)院PACS系統(tǒng)總體解決方案的目標(biāo)是通過(guò)PACS項(xiàng)目建設(shè),走向三甲醫(yī)院目標(biāo),實(shí)現(xiàn)整個(gè)醫(yī)院影像診療過(guò)程數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息共享化、無(wú)膠片化；優(yōu)化業(yè)務(wù)流程,提高工作效率,降低工作成本,更好地遵照"以病人為中心,全心全意為病人服務(wù)"口號(hào)。結(jié)合醫(yī)院對(duì)數(shù)字化醫(yī)院的整體規(guī)劃,以建設(shè)大型局域網(wǎng)級(jí)別PACS系統(tǒng)為總目標(biāo),通過(guò)總體規(guī)劃建設(shè)、分步實(shí)施項(xiàng)目,遵從國(guó)際、國(guó)內(nèi)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)又符合當(dāng)?shù)蒯t(yī)院實(shí)際情況的數(shù)字化影像系統(tǒng),以?xún)?yōu)化現(xiàn)有醫(yī)院業(yè)務(wù)流程、提高工作效率,改善醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量為核心指導(dǎo)思想,為最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字化醫(yī)院打下良好基礎(chǔ)。通過(guò)實(shí)施PACS項(xiàng)目,除了降低膠片的使用成本之外,還將為醫(yī)院工作帶來(lái)如下有點(diǎn)：〔1實(shí)現(xiàn)醫(yī)院影像診療過(guò)程效率提高50%～300%,為醫(yī)院創(chuàng)造良好的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益：工作方式從原來(lái)的單機(jī)模式轉(zhuǎn)為小型局域網(wǎng)絡(luò)模式,分工更詳細(xì)協(xié)作提高工作效率；影像傳遞從原來(lái)的"膠片輸出傳遞"模式轉(zhuǎn)為"數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳遞"模式,實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)傳遞患者數(shù)字影像；患者影像查找從原來(lái)的"片庫(kù)手工查詢(xún)"模式轉(zhuǎn)為"精確比對(duì)查詢(xún)"模式,實(shí)現(xiàn)15秒內(nèi)調(diào)閱數(shù)字對(duì)比影像；診斷報(bào)告輸出從原來(lái)的"手工重復(fù)"模式轉(zhuǎn)為"電子模版"模式；會(huì)診模式從原來(lái)的"專(zhuān)家集中"模式轉(zhuǎn)為"遠(yuǎn)程會(huì)診"、"電子會(huì)診"模式；臨床醫(yī)生查看放射科報(bào)告從原來(lái)的"人工傳遞"模式轉(zhuǎn)變?yōu)?一鍵調(diào)閱"瞬時(shí)查看模式。①第一期實(shí)現(xiàn)全部影像數(shù)據(jù)及診斷數(shù)據(jù)兩年在線(xiàn)存儲(chǔ),未來(lái)可平滑升級(jí)存儲(chǔ)；②調(diào)閱患者在線(xiàn)靜態(tài)影像數(shù)據(jù)時(shí)間〔第一幅任何圖像小于等于2秒；③調(diào)閱患者歸檔靜態(tài)影像數(shù)據(jù)時(shí)間〔第一幅任何圖像小于等于15秒；④系統(tǒng)一年內(nèi)系統(tǒng)宕機(jī)不超過(guò)一次,故障恢復(fù)時(shí)間小于等于4小時(shí)。3．實(shí)現(xiàn)醫(yī)院影像診斷過(guò)程中各類(lèi)信息的全面科學(xué)管理,提高醫(yī)院管理效率及管理水平：①查詢(xún)?nèi)陜?nèi)的患者診斷信息時(shí)間小于等于5秒；②查詢(xún)超過(guò)三年的患者診斷信息時(shí)間小于等于7秒；③統(tǒng)計(jì)三年內(nèi)的診療信息時(shí)間小于等于15秒；④統(tǒng)計(jì)超過(guò)三年的診療信息時(shí)間小于等于30秒；⑤生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表時(shí)間小于等于5秒。4．通過(guò)完善的系統(tǒng)接口功能,實(shí)現(xiàn)與醫(yī)院HIS進(jìn)行無(wú)縫連接,實(shí)現(xiàn)醫(yī)院信息系統(tǒng)、工作流程的高效整合：①檢查申請(qǐng)單從原來(lái)的"人工傳遞"模式轉(zhuǎn)變?yōu)?一鍵調(diào)閱"瞬時(shí)查看模式；②醫(yī)生查看報(bào)告從原來(lái)的"人工傳遞"模式轉(zhuǎn)為"一鍵調(diào)閱"瞬時(shí)查看模式；③醫(yī)生查看報(bào)告從原來(lái)的"膠片輸出傳遞"模式轉(zhuǎn)為"數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳遞"模式；④醫(yī)生調(diào)閱放射科在線(xiàn)靜態(tài)影像數(shù)據(jù)時(shí)間〔第一幅任何圖像小于等于3秒⑤醫(yī)生調(diào)閱放射科歸檔靜態(tài)影像數(shù)據(jù)時(shí)間〔第一幅任何圖像小于等于15秒。3.2需求分析為了提高醫(yī)院的信息化建設(shè),響應(yīng)國(guó)家醫(yī)改的號(hào)召,規(guī)范和優(yōu)化功能檢查科室的工作流程,降低成本,以此同時(shí)服務(wù)于患者,本院PACS系統(tǒng)的建設(shè)目的在于：連接醫(yī)院放射科現(xiàn)有主要影像設(shè)備,實(shí)現(xiàn)非DICOM接口設(shè)備的影像標(biāo)準(zhǔn)化,實(shí)現(xiàn)全院影像資料標(biāo)準(zhǔn)化存儲(chǔ)與管理；逐漸實(shí)現(xiàn)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像信息無(wú)膠片化、無(wú)紙化及自動(dòng)化運(yùn)行及管理；構(gòu)建各個(gè)影像學(xué)科圖像及文本信息整合,實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一ID、統(tǒng)一界面及統(tǒng)一索引下涵蓋醫(yī)療、教學(xué)和科研信息的電子醫(yī)學(xué)圖像檔案<EMIR>管理；通過(guò)與HIS及電子病歷系統(tǒng)融合,實(shí)現(xiàn)患者檢查申請(qǐng)、收費(fèi)確認(rèn)、預(yù)約管理、診斷結(jié)果反饋等關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)流程的自動(dòng)進(jìn)行；優(yōu)化放射科室內(nèi)部工作流程,實(shí)現(xiàn)診斷報(bào)告模版化、規(guī)范化,報(bào)告集中管理打?。惶岣吖ぷ餍什p少人工操作可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤；提供多種影像調(diào)閱模式,實(shí)現(xiàn)放射科、門(mén)診、住院及部分相關(guān)科室的影像快速調(diào)閱,可提供各種影像后處理功能以提高質(zhì)量診斷；實(shí)現(xiàn)臨床科室影像調(diào)閱和報(bào)告閱讀,重點(diǎn)科室以C/S模式快速調(diào)閱,實(shí)現(xiàn)影像診療的無(wú)膠片化、無(wú)紙化作業(yè)；實(shí)現(xiàn)科室內(nèi)用戶(hù)權(quán)限管理、病人報(bào)告等各種信息全面、實(shí)時(shí)、客觀(guān)統(tǒng)計(jì)管理,提供數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)功能并可作為量化管理與績(jī)效考核的考評(píng)依據(jù),系統(tǒng)可提供流程評(píng)估分析功能；以SAN存儲(chǔ)架構(gòu)為中心,建立PACS服務(wù)器集群和大容量集中存儲(chǔ)系統(tǒng),并且存儲(chǔ)可平滑擴(kuò)容,所有數(shù)據(jù)按照國(guó)家相應(yīng)法律法規(guī)進(jìn)行長(zhǎng)期備份保留。實(shí)現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)部影像資料及相關(guān)信息的統(tǒng)一存儲(chǔ)管理,數(shù)據(jù)共享,建立整個(gè)醫(yī)院PACS系統(tǒng)；系統(tǒng)的系統(tǒng)安全機(jī)制,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的容錯(cuò)、容災(zāi)及安全備份,在線(xiàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)災(zāi)難性故障時(shí),可提供及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)恢復(fù)。3.2.1科室需求對(duì)于影像科室需求,市醫(yī)院主要影像科室有放射科、功能檢查科、病理科等。將醫(yī)學(xué)影像設(shè)備資源和人力資源合理有效地配置,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化診室的工作模式,使得影像科醫(yī)生可以更好更快地為病人服務(wù)?；竟δ苋缦拢骸?登記病人信息；〔2對(duì)醫(yī)療影像進(jìn)行計(jì)算機(jī)化提取、處理、存儲(chǔ)、查看、檢索、對(duì)比；〔3提供必要的病例模板；〔4打印圖文報(bào)告；〔5各種影像科室間共享病人圖像信息和診斷報(bào)告；〔6調(diào)取HIS中病人的文字信息。按照DICOM或非DICOM影像設(shè)備進(jìn)行分類(lèi),統(tǒng)計(jì)醫(yī)院所有影像設(shè)備并詳細(xì)記錄每個(gè)接入PACS系統(tǒng)的設(shè)備每日檢查量,計(jì)算出計(jì)算量。需要接入醫(yī)院PACS的DICOM影像設(shè)備有：16排計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)、數(shù)字胃腸造影、數(shù)字化X線(xiàn)成像系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)X線(xiàn)成像系統(tǒng)、C型臂血管造影、64排計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)、經(jīng)顱多普勒超聲診斷儀、X射線(xiàn)斷層掃描系統(tǒng)、彩色多普勒超聲診斷儀和內(nèi)鏡成像系統(tǒng)等。需要接入醫(yī)院PACS的非DICOM影像設(shè)備有：電子胃鏡、電子全結(jié)腸鏡、攝像顯微鏡、腹腔鏡和血細(xì)胞顯微鏡攝像系統(tǒng)等。如果某個(gè)科室DICOM拍片設(shè)備每日檢查的人數(shù)n,每人平均m幅照片,非DICOM拍片設(shè)備每日檢查的人數(shù)a,每人平均b幅照片。估算出每天的數(shù)據(jù)量L為：L=nm+ab醫(yī)院接入PACS系統(tǒng)的影像科室有5個(gè),則全院檢查量為：N=5L即N=5*〔nm+ab為滿(mǎn)足對(duì)PACS影像、報(bào)告訪(fǎng)問(wèn),淘汰落后的工作站,新購(gòu)置影像報(bào)告工作站PC、影像采集卡和醫(yī)用專(zhuān)業(yè)顯示器,也稱(chēng)豎屏。從CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)容量和操作系統(tǒng),以及兼容采集卡的角度考慮,影像科室軟硬件需求如下：<1>放射和超聲缺少圖像采集診斷工作站若干臺(tái)；<2>臨床科室圖像顯示工作站〔現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加；<3>操作系統(tǒng)若干；<4>采集卡若干塊,DVI線(xiàn)若干,腳踏板若干；<5>Oracle客戶(hù)端；<6>醫(yī)用專(zhuān)業(yè)顯示器若干〔考慮大小、分辨率、像素灰階級(jí)別；<7>實(shí)施項(xiàng)目方提供培訓(xùn)。對(duì)于臨床科室,要求本院PACS系統(tǒng)建成后,實(shí)現(xiàn)以下功能：<1>調(diào)閱病人圖像和診斷報(bào)告；<2>對(duì)圖像進(jìn)行相應(yīng)的處理,以滿(mǎn)足臨床醫(yī)生的需要；<3>提取病人的其他文字信息<4>實(shí)施項(xiàng)目方提供培訓(xùn)。<5>臨床科室硬件可同時(shí)使用原來(lái)HIS系統(tǒng)基礎(chǔ)上的臺(tái)式機(jī),軟件只需要安裝PACS客戶(hù)端軟件。管理科室需求包括對(duì)全院影像科和影像設(shè)備的使用情況進(jìn)行科學(xué)的管理,對(duì)所有病人信息進(jìn)行管理,以及所有影像科室的用戶(hù)進(jìn)行管理。該院的PACS管理工作由網(wǎng)絡(luò)中心進(jìn)行管理,主要工作有：<1>對(duì)PACS服務(wù)器進(jìn)行必要維護(hù)；<2>對(duì)所有病人信息進(jìn)行維護(hù)；<3>對(duì)所有影像科室進(jìn)行管理；<4>提供遠(yuǎn)程影像服務(wù)接口；<5>提高影像診斷水平和工作效率；<6>提供RIS中病人數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)；<7>實(shí)施項(xiàng)目方提供相關(guān)維護(hù)文檔、說(shuō)明文檔；<8>實(shí)施項(xiàng)目方提供培訓(xùn)。硬件需求包括服務(wù)器及42U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜、光纖交換機(jī)和大容量高性能磁盤(pán)陣列,若干臺(tái)式機(jī)并連接PACS網(wǎng)絡(luò)。軟件的需求包括安裝Linux操作系統(tǒng)和雙機(jī)集群軟件、遠(yuǎn)程連接服務(wù)器圖形用戶(hù)界面〔GraphicalUserInterface,簡(jiǎn)稱(chēng)GUI程序,Windows操作系統(tǒng),安裝PACS系統(tǒng)的管理工作站程序、統(tǒng)計(jì)工作站,以及客戶(hù)端工作站軟件。3.2.2網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分析對(duì)于大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)腜ACS系統(tǒng)來(lái)說(shuō),網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑是一個(gè)重要的組成部分。只有架設(shè)了高性能、高速率和高可用性的網(wǎng)絡(luò),才能滿(mǎn)足高傳輸數(shù)量級(jí)的PACS系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中,需要考慮每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置和功能,兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間信息交換的頻率、傳輸費(fèi)用,通信可靠性和吞吐能力。設(shè)計(jì)參數(shù)不單是考慮節(jié)點(diǎn)性能,還需包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信線(xiàn)路容量和流量分配。目前醫(yī)院樓宇之間、樓層之間采用光纜,主干達(dá)到100M,甚至千M帶寬,但是有些科室缺少信息點(diǎn),使用了100M交換機(jī),因此可能會(huì)導(dǎo)致?lián)砣?影響影像批量傳輸?shù)乃俣?。樓層交換機(jī)和核心交換機(jī)都采用Cisco主流交換機(jī)。分析目前各種業(yè)務(wù)流量,滿(mǎn)足目前使用,但是會(huì)在兩年內(nèi)達(dá)到飽和,到時(shí)候會(huì)給醫(yī)院信息系統(tǒng)帶來(lái)不小的壓力。建議醫(yī)院適時(shí)適當(dāng)考慮升級(jí)。利用服務(wù)器分級(jí)體系架構(gòu)可以有效控制網(wǎng)絡(luò)流量,減輕對(duì)服務(wù)器的負(fù)擔(dān)[7]。如下圖3.1所示：圖3.1服務(wù)器分級(jí)體系中的網(wǎng)絡(luò)流量控制圖Serverclassificationsystemofnetworktrafficcontrolchart通過(guò)服務(wù)器分級(jí)體系架構(gòu),80%的流量在2層本地網(wǎng)絡(luò)之間傳輸,只有20%需要和第三層核心網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行交換,大大減少了對(duì)核心層的負(fù)擔(dān),一定程度上保護(hù)了數(shù)據(jù)的安全；<1>采用存儲(chǔ)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)SAN,與IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立；<2>利用熱備用路由協(xié)議〔HSRP,保障系統(tǒng)的高可用性；<3>利用端口聚合協(xié)議〔PAgP,主干鏈路采用Trunk,成倍提高帶寬,并提供主干鏈路冗余；<4>PACS劃分在獨(dú)立的VLAN內(nèi)；<5>放射科等PACS應(yīng)用科室采用千兆到桌面。3.2.3服務(wù)器分級(jí)體系架構(gòu)分析該院綜合考慮空間、成本,所支持操作系統(tǒng),可管理、可用性和安全特性,可擴(kuò)展性、強(qiáng)大、安全的可用性特性,選刀片服務(wù)器作為目前PACS中心服務(wù)器。市場(chǎng)上有dell和hp等多家知名服務(wù)廠(chǎng)家,是當(dāng)前市場(chǎng)上最節(jié)能、最靈活和最易于管理的刀片服務(wù)器之一。但是刀片服務(wù)器很難同時(shí)兼顧性能和能效,從發(fā)展的眼光來(lái)看,中小型機(jī)仍然是未來(lái)選取的對(duì)象。但是,再高性能的服務(wù)器都有瓶頸,同時(shí)還需考慮醫(yī)院成本。兼顧多方,綜合考慮采用服務(wù)器分級(jí)系統(tǒng)。圖像及病人的相關(guān)信息從圖像采集工作站、HIS和RIS系統(tǒng)送往PACS服務(wù)器,又稱(chēng)DICOM服務(wù)器、中心服務(wù)器、中心PAS〔PACSArchiveserver。PACS服務(wù)器群是是PACS的核心,一般采用雙機(jī)或集群。整個(gè)服務(wù)器集群系統(tǒng)包含兩臺(tái)中心服務(wù)器〔構(gòu)成雙機(jī)熱備份、一套臨床服務(wù)器、多套科室〔病理科、超聲內(nèi)窺鏡科前置服務(wù)器,目前醫(yī)院使用一套影像設(shè)備前置服務(wù)器、一套臨床前置服務(wù)器。PACS系統(tǒng)服務(wù)器群示意圖如圖3.2所示：圖3.2PACS系統(tǒng)服務(wù)器群3.2ThePACSserverclustersystem<1>服務(wù)器的基本操作主要包括：<2>接受圖像采集工作站發(fā)送過(guò)來(lái)的醫(yī)學(xué)圖像；<3>提取接受圖像的相關(guān)文字信息；<4>配置圖像設(shè)備、采集工作站的通信方式,包括ip、AE名和PortNO.；<5>通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提取、更新RIS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)；<6>確定圖像顯示的顯示工作站所在位置；<7>確定圖像顯示的最佳對(duì)比度和亮度參數(shù)；<8>服務(wù)器之間更新傳送文件；<9>壓縮、備份圖像的數(shù)據(jù)；<10>為其他工作站和控制器提供圖像存取服務(wù)。中心服務(wù)器系統(tǒng)是PACS系統(tǒng)的核心,系統(tǒng)基于Linux平臺(tái)運(yùn)行,部署PACS中心數(shù)據(jù)庫(kù)、RIS服務(wù)模塊及PACS中心服務(wù)模塊,負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)前置服務(wù)器發(fā)送來(lái)的影像進(jìn)行自動(dòng)歸檔存儲(chǔ),進(jìn)行全局影像數(shù)據(jù)庫(kù)管理,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信管理；提供全部RIS、超聲、內(nèi)鏡和病理系統(tǒng)的文本信息存儲(chǔ)及檢索服務(wù),提供全部影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和檢索服務(wù),提供長(zhǎng)期歷史影像數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)；在接收到來(lái)自各個(gè)檢查科室前置服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)后,負(fù)責(zé)向臨床服務(wù)器發(fā)送影像及報(bào)告數(shù)據(jù)；當(dāng)各個(gè)子網(wǎng)的圖像訪(fǎng)問(wèn)終端試圖調(diào)閱圖像時(shí),中心服務(wù)器負(fù)責(zé)返回給調(diào)閱者指定影像信息存儲(chǔ)的具體位置；當(dāng)某個(gè)前置服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí),中心服務(wù)器負(fù)責(zé)頂替前置服務(wù)器工作以保持醫(yī)院業(yè)務(wù)的連續(xù)性。PACS前置服務(wù)器〔超聲科、內(nèi)窺鏡科、病理科等檢查科室服務(wù)器可以部署在各個(gè)檢查子網(wǎng)上,部署PACS分中心服務(wù)模塊,主要負(fù)責(zé)向PACS中心服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備發(fā)來(lái)的原始圖像,同時(shí)向子網(wǎng)終端客戶(hù)提供近期圖像訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)以減輕主服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)壓力,進(jìn)行系統(tǒng)負(fù)載均衡,形成多級(jí)訪(fǎng)問(wèn)機(jī)制,提高系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、可靠性和訪(fǎng)問(wèn)速度。PACS前置服務(wù)器可配合PACS中心服務(wù)器組成負(fù)載均衡集群,解決前端〔各影像科室應(yīng)用壓力和負(fù)載壓力,并額外提供多一級(jí)的本地應(yīng)用安全保障。PACS臨床服務(wù)器部署在各個(gè)臨床科室子網(wǎng)上,部署PACS分中心服務(wù)模塊,主要負(fù)責(zé)向?qū)τ跋褓|(zhì)量和處理功能要求較高的臨床終端客戶(hù)提供病人原始圖像及文字報(bào)告訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)以減輕主服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)壓力,進(jìn)行系統(tǒng)負(fù)載均衡,形成多級(jí)訪(fǎng)問(wèn)機(jī)制,提高系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、可靠性和訪(fǎng)問(wèn)速度。PACS臨床服務(wù)器可加入到PACS中心服務(wù)器集群系統(tǒng)中,解決前端應(yīng)用壓力和負(fù)載壓力,并額外提供多一級(jí)的本地應(yīng)用安全保障。目前本院還未架設(shè)PACSWeb服務(wù)器系統(tǒng)。部署PACSWeb服務(wù)模塊,主要負(fù)責(zé)向?qū)D像要求一般的臨床終端客戶(hù)或配置較低的臨床終端客戶(hù)提供病人原始或壓縮圖像及文字報(bào)告訪(fǎng)問(wèn)服務(wù),客戶(hù)端以瀏覽器方式運(yùn)行,不須安裝任何軟件,對(duì)硬件要求較低,易于部署和快速實(shí)施,后臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體化視圖方式保持與中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)同步,可以達(dá)到減輕主服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)壓力,形成多級(jí)訪(fǎng)問(wèn)機(jī)制,提高系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、可靠性和訪(fǎng)問(wèn)速度的目的。PACS中的存儲(chǔ)歸檔系統(tǒng)〔ArchivingManager不是簡(jiǎn)單的影像存儲(chǔ),還包括影像及其相關(guān)信息的定位、傳送和存儲(chǔ)規(guī)劃等功能。PACS具備圖像及相關(guān)信息的長(zhǎng)期存儲(chǔ)管理〔LongTermStorageManagement,LTSM和短期存儲(chǔ)管理〔ShotTermStorageManagementSTSM[8]。存儲(chǔ)系統(tǒng)中存儲(chǔ)設(shè)備通常會(huì)分成三種角色：在線(xiàn)存儲(chǔ)、近線(xiàn)存儲(chǔ)、離線(xiàn)存儲(chǔ)。通常將傳輸速率要求高或經(jīng)常訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)存放在在線(xiàn)存儲(chǔ)的設(shè)備上〔如SAN磁盤(pán)陣列,將不經(jīng)常訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)存放在近線(xiàn)存儲(chǔ)的設(shè)備上。在線(xiàn)〔On-Line存儲(chǔ),是指連接在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中可保持直接、實(shí)時(shí)、快速訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)設(shè)備。在線(xiàn)設(shè)備實(shí)際應(yīng)用中通常選用光纖磁盤(pán)陣列。離線(xiàn)〔Off-Line存儲(chǔ),是指設(shè)備或介質(zhì)平時(shí)不裝載在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,在存取數(shù)據(jù)時(shí)將設(shè)備或介質(zhì)臨時(shí)裝載或連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng),最典型的離線(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備是磁帶機(jī)。離線(xiàn)方式通常在訪(fǎng)問(wèn)速度上要低一些,但是因其可以隨時(shí)更換存儲(chǔ)介質(zhì),所以其存儲(chǔ)容量沒(méi)有實(shí)際限制。由于離線(xiàn)到在線(xiàn)的介質(zhì)裝載過(guò)程很長(zhǎng),所以離線(xiàn)存儲(chǔ)一般用來(lái)存儲(chǔ)那些不經(jīng)常使用的冷數(shù)據(jù)。近線(xiàn)〔Near-Line存儲(chǔ)介于在線(xiàn)存儲(chǔ)和離線(xiàn)存儲(chǔ)之間,近線(xiàn)存儲(chǔ)可采用硬盤(pán)、數(shù)據(jù)流磁帶、光盤(pán)作為存儲(chǔ)介質(zhì),通常由SATA磁盤(pán)陣列、磁帶庫(kù)、光盤(pán)庫(kù)和存儲(chǔ)管理軟件構(gòu)成。根據(jù)對(duì)醫(yī)院數(shù)據(jù)要求的分析,推薦兩級(jí)存儲(chǔ)解決方案：前置、中心在線(xiàn)存儲(chǔ)歸檔。3.2.4影像數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)分析在病人到放射科就診的實(shí)際業(yè)務(wù)過(guò)程中,服務(wù)器集群系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)相互協(xié)作,分別在病人檢查、圖像匹配、存儲(chǔ)歸檔、醫(yī)生調(diào)閱的各個(gè)環(huán)節(jié)上發(fā)揮作用。當(dāng)病人在放射科進(jìn)行登記后,影像設(shè)備即可通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)所屬前置服務(wù)器來(lái)取得RIS中存儲(chǔ)的病人Worklist信息,并通過(guò)DICOMMPPS服務(wù)將檢查狀態(tài)反饋給前置服務(wù)器,前置服務(wù)器隨之根據(jù)MPPS中的內(nèi)容更改保存在中心服務(wù)器RIS系統(tǒng)中的病人檢查狀態(tài)。當(dāng)病人完成檢查,技師將圖像發(fā)送給設(shè)備所屬前置服務(wù)器后,前置服務(wù)器通過(guò)DICOMStorageCommit服務(wù)對(duì)圖像數(shù)目進(jìn)行確認(rèn),并與RIS中保存的病人文本數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配,確保病人信息與圖像信息的一致性；隨后前置服務(wù)器對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)記,并將圖像壓入圖像歸檔隊(duì)列；安裝于各個(gè)前置服務(wù)器上的隊(duì)列管理器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圖像歸檔隊(duì)列,按照預(yù)定義規(guī)則將隊(duì)列中的圖像送至接收者〔指中心服務(wù)器,并對(duì)歸檔過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控,當(dāng)發(fā)現(xiàn)歸檔失敗時(shí)隊(duì)列管理器可以自動(dòng)按照預(yù)定義規(guī)則處理錯(cuò)誤〔一定時(shí)間后自動(dòng)重試,多次重試仍失敗后記錄報(bào)警日志,而后管理員可以選擇手動(dòng)重試或取消任務(wù),以保證中心服務(wù)器和前置服務(wù)器之間數(shù)據(jù)的一致性。歸檔過(guò)程完成后,在醫(yī)生以顯示病人本次或歷史影像時(shí),所有的調(diào)閱請(qǐng)求均先提交給中心服務(wù)器調(diào)度管理程序,調(diào)度管理程序查閱中心數(shù)據(jù)庫(kù)中保存的數(shù)據(jù)遷移記錄〔圖像是否已從前置服務(wù)器遷出或從中心服務(wù)器回遷,按照就近分配原則指示客戶(hù)端從前置服務(wù)器或中心服務(wù)器上取得所需圖像,通常情況下的圖像分配策略是,病人本次檢查的各種圖像〔一次檢查可以包括不同類(lèi)型、如既做CT又做超聲或MR將從所做檢查對(duì)應(yīng)科室前置服務(wù)器上獲得,病人歷次檢查的所有圖像將從中心服務(wù)器〔無(wú)預(yù)約時(shí)或所屬科室前置服務(wù)器上獲得〔病人提前預(yù)約時(shí)。服務(wù)器集群系統(tǒng)實(shí)際上采用了一種集中加分級(jí)的混合型結(jié)構(gòu),綜合了分布式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡和集中式系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)避免了分布式系統(tǒng)數(shù)據(jù)容易發(fā)生不一致和集中式系統(tǒng)所有終端直聯(lián)服務(wù)器導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)和中心節(jié)點(diǎn)負(fù)載過(guò)大的問(wèn)題。在服務(wù)器分級(jí)體系架構(gòu)中,可以通過(guò)以下兩個(gè)策略來(lái)保證了多級(jí)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的一致性：首先所有用戶(hù)可以訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)〔報(bào)告和圖像索引只保留一份,均直接存儲(chǔ)在中心服務(wù)器上,客戶(hù)端直接與中心服務(wù)器進(jìn)行交互,然后按照中心服務(wù)器的指示從集群內(nèi)指定節(jié)點(diǎn)上〔通常是前置服務(wù)器取得所需數(shù)據(jù),這樣既可以保證不同前置服務(wù)器所屬的終端客戶(hù)均訪(fǎng)問(wèn)的是同一份數(shù)據(jù),又可以保證因圖像傳輸而產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)流均保持在科室服務(wù)器和所屬工作站之間,大大節(jié)省了寶貴的中心網(wǎng)絡(luò)帶寬；其次所有可能導(dǎo)致在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間需要進(jìn)行同步數(shù)據(jù)的更新操作〔如管理員手動(dòng)修改了圖像中的姓名,醫(yī)生將對(duì)圖像所作標(biāo)注保存到服務(wù)器上等也直接由客戶(hù)端向中心服務(wù)器提交,中心服務(wù)器收到數(shù)據(jù)更新請(qǐng)求后,首先按照操作內(nèi)容更新本地影像數(shù)據(jù),并修改中心數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)數(shù)據(jù)記錄以保證所有對(duì)已修改數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)請(qǐng)求均直接從中心服務(wù)器本地影像中獲得響應(yīng),隨后再將所作更新操作廣播到集群中每個(gè)節(jié)點(diǎn)上,保證整個(gè)集群內(nèi)部數(shù)據(jù)的一致性；即使因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)故障等原因?qū)е聜€(gè)別節(jié)點(diǎn)的更新操作不能進(jìn)行,系統(tǒng)也可以日志方式通知管理員,同時(shí)由于更新操作涉及的圖像均可以直接從中心服務(wù)器本地陣列中獲得,該部分"臟"數(shù)據(jù)用戶(hù)永遠(yuǎn)也不可能訪(fǎng)問(wèn)到,從而確保了整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。由于醫(yī)院門(mén)診量大,由此產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量很大,為提高設(shè)備利用效率,優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),提高大業(yè)務(wù)量下的終端數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)速度,設(shè)計(jì)以下影像預(yù)取方案。為實(shí)現(xiàn)對(duì)影像進(jìn)行預(yù)取,相關(guān)影像設(shè)備需支持DICOM設(shè)備操作過(guò)程步驟<ModalityPerformedProcedureStep,MPPS>,應(yīng)用MPPS服務(wù),成像設(shè)備就可以想PACS/RIS系統(tǒng)傳遞檢查執(zhí)行過(guò)程中的各種狀態(tài)信息,從而改善和加強(qiáng)工作流程的管理。根據(jù)醫(yī)院業(yè)務(wù)特點(diǎn),將預(yù)取工作流程分為兩大類(lèi),由臨床或門(mén)診科室觸發(fā)預(yù)取和由放射科或影像科室觸發(fā)預(yù)取,其基本原理和流程相同,只是觸發(fā)對(duì)象不同。預(yù)取的信息主要是患者的歷史信息,主要包括：患者影像信息、患者檢查信息、患者診斷信息、患者隨訪(fǎng)信息及其它信息〔如專(zhuān)家信息。預(yù)取觸發(fā)事件主要是復(fù)診患者,包括門(mén)診患者與住院患者。如果復(fù)診患者指定所預(yù)約的臨床醫(yī)生,則預(yù)取過(guò)程是：檢索患者歷史信息,察看所有信息是否均在線(xiàn),如果不在線(xiàn),則將所有數(shù)據(jù)逐級(jí)預(yù)取到中心服務(wù)器；將數(shù)據(jù)〔包括影像、診斷信息、隨訪(fǎng)信息等歷史信息預(yù)取到影像科室前置服務(wù)器；從前置服務(wù)器推送到臨床醫(yī)生的工作站上；臨床醫(yī)生下檢查申請(qǐng)單之后,如果制定了放射科室診斷醫(yī)生,則數(shù)據(jù)從中心服務(wù)器推送到相應(yīng)的放射科室診斷醫(yī)生本地；如果復(fù)診患者未指定所預(yù)約的臨床醫(yī)生,則預(yù)取過(guò)程是：檢索患者歷史信息,察看是否所有信息均在線(xiàn),如果不在線(xiàn),則將將數(shù)據(jù)〔包括影像、診斷信息、隨訪(fǎng)信息等歷史信息預(yù)取到前置服務(wù)器；臨床醫(yī)生通過(guò)工作站直接訪(fǎng)問(wèn)前置服務(wù)器。3.3本章小結(jié)本章介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過(guò)PACS項(xiàng)目建設(shè),走向三甲醫(yī)院目標(biāo),實(shí)現(xiàn)整個(gè)醫(yī)院影像診療過(guò)程數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息共享化、無(wú)膠片化。其次,介紹了醫(yī)院PACS系統(tǒng)需求分析,包括各個(gè)科室需求、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的分析、影像數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)分析。..WORD完美格式第4章系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1PACS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)醫(yī)院目前由東西兩院構(gòu)成,數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)在東院,西院只負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)傳輸,目前未設(shè)服務(wù)器。目前醫(yī)院有HIS系統(tǒng)、RIS和LIS系統(tǒng)中心機(jī)房現(xiàn)有的核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持大吞吐量圖像數(shù)據(jù)傳輸；在原有的信息化建設(shè)基礎(chǔ)上,新上線(xiàn)的PACS中心服務(wù)器使用某廠(chǎng)家的刀片服務(wù)器,建成SAN網(wǎng)絡(luò),在中心服務(wù)器和前置服務(wù)器上安裝RedhatLinux和oracle,并用Roseha軟件搭建成雙機(jī)環(huán)境。如圖4.1是全院PACS總體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。圖4.1醫(yī)院PACS總體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.4.1HospitalPACSoverallnetworktopology4.2患者檢查工作流程設(shè)計(jì)參照醫(yī)院現(xiàn)行工作流程,根據(jù)系統(tǒng)需求和系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo),引進(jìn)PACS系統(tǒng)后,檢查科室的檢查工作流程發(fā)生改變。患者進(jìn)入醫(yī)院掛號(hào),申請(qǐng)檢查遵照檢查工作的流程,如圖4.2所示：圖4.2患者檢查工作流程圖Fig.4.2Patientswereexaminedtheworkflowchart一位病人來(lái)到醫(yī)院門(mén)診看病,首先需要掛號(hào)登記收費(fèi)。掛號(hào)登記這一操作就在HIS數(shù)據(jù)庫(kù)中存下了該病人的HISID號(hào)、姓名、年齡等信息。然后病人到相應(yīng)的門(mén)診科室看病,門(mén)診醫(yī)生按病人病情為病人開(kāi)檢查申請(qǐng)單。待繳完檢查費(fèi)用后,病人到檢查科室排號(hào)登記。在登記工作站上給病人登記信息時(shí),便可自動(dòng)從HIS系統(tǒng)中獲取患者掛號(hào)時(shí)的信息,登記人員此時(shí)需補(bǔ)充檢查類(lèi)的信息<檢查科室、檢查類(lèi)別、檢查醫(yī)生等>。輪到該病人做檢查時(shí),檢查醫(yī)生利用醫(yī)療影像設(shè)備獲取病人的影像,并自動(dòng)保存到相應(yīng)的中心PACS歸檔服務(wù)器〔中心PAS和相應(yīng)的前置機(jī),為了保證數(shù)據(jù)的安全,病人影像同時(shí)被保存到本地診斷工作站中。醫(yī)生查看影像對(duì)患者病情書(shū)寫(xiě)診斷報(bào)告的同時(shí),自動(dòng)把診斷報(bào)告回填到HIS數(shù)據(jù)庫(kù)。最后檢查醫(yī)生打印診斷報(bào)告。臨床醫(yī)生可以利用臨床工作站調(diào)閱到全院患者的影像資料,包括診斷報(bào)告,方便他進(jìn)一步治療疾病。4.3影像系統(tǒng)功能總體流程影像系統(tǒng)是PACS系統(tǒng)中最重要的部分之一,也是整個(gè)系統(tǒng)最復(fù)雜的部分,流程如圖4.3：圖4.3影像系統(tǒng)功能總體流程圖Fig.4.3Flowchartofimagesystemfunction本影像系統(tǒng)流程劃分為三大步驟：input〔輸入、process〔加工、output<輸出>。輸入步驟是先連通服務(wù)器,然后從服務(wù)器用movescu〔是dcmnet程序包中的工具下載圖片。首先用echoscu〔是dcmnet程序包中的工具檢查與服務(wù)端的連通性,若連通性失敗,則檢查相關(guān)服務(wù)狀態(tài)是否正常,或者服務(wù)端口是否被占用,或者AEtitle填寫(xiě)是否正確,然后把它設(shè)置完善并測(cè)試。圖片顯示與編輯步驟包括加載圖片,通過(guò)顯示、編輯、查閱數(shù)據(jù)字典功能提供醫(yī)生判斷依據(jù),并影像醫(yī)師可將DICOM文件另存為常用格式圖像文件,如BMP、JPEG、PNG和TIFF。影像系統(tǒng)最高層是應(yīng)用程序。整個(gè)影像系統(tǒng)設(shè)計(jì)成4個(gè)模塊,分別是格式轉(zhuǎn)換模塊、影像的界面顯示模塊、圖像診斷模塊、通信模塊。4個(gè)模塊的可被上層是應(yīng)用程序調(diào)用；中間層針對(duì)應(yīng)用層分成不同的模塊,因此,設(shè)計(jì)了三個(gè)類(lèi),分別是DCMImage、DcmData和Pipe；其中Pipe類(lèi)包含了四種服務(wù),分別是storeSCU、FindSCU、MoveSCU、EchoSCU。系統(tǒng)最底層是DCMTK庫(kù)。如圖4.4所示：圖4.4系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.4.4SystemarchitecturediagramDcmImage類(lèi)的功能實(shí)現(xiàn)是通過(guò)調(diào)用DCMT中的dcmimage和dcmimgle中的函數(shù)。該類(lèi)的功能主要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)圖像、鏡像、標(biāo)注區(qū)域、調(diào)窗、反色、還原等圖像編輯。通過(guò)DcmData類(lèi)顯示圖像的基本信息,提供給醫(yī)生進(jìn)行圖像診斷。通信模塊是Pipe類(lèi)運(yùn)用匿名管道技術(shù)將DCMTK中已編譯的findscu.exe,storescu.exe,movescu.exe,echoscu.exe進(jìn)行搭建,通過(guò)管道技術(shù)寫(xiě)入并讀取命令行中的信息,最后反饋到顯示界面中。4.4存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)DICOM標(biāo)準(zhǔn)是傳輸和存儲(chǔ)圖像的格式,圖像信息的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)影像圖像的傳輸,它在PACS系統(tǒng)中有著重要的地位,下面對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)患者做一次檢查時(shí),醫(yī)生可能采集多幅圖像,為了區(qū)分每一幅圖像,需要對(duì)每一幅圖像進(jìn)行編號(hào),這個(gè)編號(hào)由圖像實(shí)例號(hào)<InstanceNumber>給出。在對(duì)圖像進(jìn)行顯示時(shí),一般先通過(guò)解析圖像的光度,來(lái)判斷DICOM圖像的類(lèi)型。因?yàn)樗c每象素的樣本數(shù)和象素分配位數(shù)的取值、平面構(gòu)造屬性的有無(wú),以及象素?cái)?shù)據(jù)<PixelData>的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。圖像行數(shù)、圖像列數(shù)、象素空間距離的取值可以直接由BMP或JPEG信息頭的相關(guān)屬性來(lái)決定。象素分配位數(shù)的取值確定后,象素?cái)?shù)據(jù)在分配空間上的存儲(chǔ)位置取決于象素存儲(chǔ)位數(shù)和最高位。在對(duì)象素?cái)?shù)據(jù)<PixelData>進(jìn)行變換時(shí),還需要根據(jù)象素描述來(lái)決定數(shù)據(jù)類(lèi)型是否有符號(hào)數(shù)。一個(gè)完整的DICOM文件除了包括以上信息,對(duì)于簡(jiǎn)單圖像顯示和處理已經(jīng)足夠,但還需要添加額外的輔助信息,例如患者信息、檢查信息、設(shè)備信息、序列信息等。每幅圖像必須與特定的受檢查者對(duì)應(yīng),并且必須保證對(duì)應(yīng)受檢查者的唯一性,否則就失去了醫(yī)學(xué)圖像的診斷意義。受檢查者由一些患者信息所描述,包括Patient_Name、Patient_ID、PatientBirthDate、Patient_Sex等。臨床發(fā)現(xiàn)許多疾病發(fā)病與年齡、性別有密切關(guān)系,此類(lèi)信息有助于醫(yī)生對(duì)疾病的診斷。生成并顯示DICOM文件時(shí),這些元素可以隱藏相關(guān)信息。除了保證患者唯一性,還要保證檢查唯一性。檢查信息包括檢查實(shí)例UID<檢查UID>、StudyDate<檢查日期>、StudyTime<檢查時(shí)間>、提交檢查醫(yī)師姓名、StudyID<檢查ID>、AccessionNumber<收診號(hào)>。這些信息中,除了檢查實(shí)例UID必須非空NONULL,其它信息可以為空值。但是為了信息的完整性,往往對(duì)其一一賦值。檢查日期在患者復(fù)診時(shí)作為參考判斷療效。檢查時(shí)間用來(lái)鑒別同一次檢查的不同系列。檢查ID為檢查設(shè)備生成的標(biāo)識(shí)符。收診號(hào)為科室內(nèi)生成的表示檢查順序的號(hào)碼。每一次檢查可以獲得不同系列的圖像,諸多圖像存放在一起,如何來(lái)區(qū)分文件之間的關(guān)系？這個(gè)任務(wù)由系列信息來(lái)完成,包括設(shè)備類(lèi)型<Modality>、系列實(shí)例UID<SeriesInstanceUID>、系列號(hào)<SeriesNumber>、左右側(cè)信息<Laterality>。其中設(shè)備類(lèi)型<Modality>和系列實(shí)例UID<SeriesInstanceUID>為類(lèi)型1數(shù)據(jù),在文件中必須包含,并且取值不能為空。系列號(hào)用于區(qū)別不同系列的圖像。當(dāng)檢查人體對(duì)稱(chēng)部位時(shí),例如四肢,需要標(biāo)注左右側(cè)信息為治療提供依據(jù)。為了說(shuō)明PACS子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),列舉重要的數(shù)據(jù)字典,列舉了病人信息表〔PACS_R_PATIENT、診斷結(jié)果表<PACS_R_DIAGNOSES>、登記表<PACS_R_REGIST>和科室字典〔DEPT_DICT。表4.1登記表<PACS_R_REGIST>Table4.1Registrationform<PACS_R_REGIST字段名稱(chēng)字段類(lèi)型字段長(zhǎng)度描述REGISTNONUMBER10登記號(hào)REGISTDATEDATE--登記日期REGISTTIMETIME--登記時(shí)間REGISTNAMEVARCHAR220登記姓名CHECKPARTVARCHAR220檢查部位SOURCE_OF_PATVARCHAR240患者來(lái)源表4.2科室字典〔DEPT_DICTTable4.2Departmentdictionary〔DEPT_DICT字段名稱(chēng)字段類(lèi)型字段長(zhǎng)度描述SERIAL_NONUMBER<3.0>3序號(hào)DEPT_CODEVARCHAR2<8>8科室代碼DEPT_NAMEVARCHAR2<32>32科室名稱(chēng)DEPT_ALIASVARCHAR2<20>20科室簡(jiǎn)稱(chēng)別名DEPT_ATTRNUMBER<1.0>1科室屬性SYNCHRO_FLAGNUMBER<1.0>1同步標(biāo)識(shí)OUTP_OR_INPNUMBER<1.0>1門(mén)診住院標(biāo)志INTERNAL_OR_SERGRRYNUMBER<1.0>1內(nèi)外科標(biāo)志DISPLAY_ORDERNUMBER<3.0>3顯示順序TOTAL_BED_NUMNUMBER<3.0>3床位數(shù)DEPT_CONSULTNUMBER1是否會(huì)診科室表4.3診斷結(jié)果表<PACS_R_DIAGNOSES>Table4.3Diagnosisresulttalbe<PACS_R_DIAGNOSES>字段名稱(chēng)字段類(lèi)型字段長(zhǎng)度描述SERIESIDNUMBER10檢查順序號(hào)ROOMNAMEVARCHAR220檢查室名稱(chēng)CHIEFDOCTORVARCHAR220檢查醫(yī)生REPORTDOCTORVARCHAR220報(bào)告醫(yī)生REPORTDATEDATE--報(bào)告時(shí)間EYESEEVARCHAR24000檢查所見(jiàn)RESULTVARCHAR24000診斷結(jié)果METHODVARCHAR24000檢查項(xiàng)目DEVICEVARCHAR220檢查設(shè)備STATUSVARCHAR220檢查狀態(tài)LATERINFOVARCHAR21000近期信息LATERDOCTORVARCHAR220最近醫(yī)生VIEWCOUNTNUMBER20影像數(shù)RECHIEFDOCTORVARCHAR220復(fù)查醫(yī)生表4.4病人主信息表〔PACS_R_PATIENTTable4.4MasterpatientInformation〔PACS_R_PATIENT字段名稱(chēng)字段類(lèi)型字段長(zhǎng)度描述PATIENTIDNUMBER10病人ID號(hào)HISIDVARCHAR250病人hisID號(hào)NAMEVARCHAR220姓名SEXVARCHAR210性別AGENUMBER10年齡BIRTHDATEDATE--出生日期PHOTONOVARCHAR250影像號(hào)INPATIENTNOVARCHAR220檢查號(hào)CONSTTYPEVARCHAR230費(fèi)用類(lèi)型TELEPHONEVARCHAR230ADDRESSVARCHAR250地址為了實(shí)現(xiàn)圖像瀏覽,定義了結(jié)構(gòu)TDCMBrower來(lái)標(biāo)識(shí)輸出圖像文字組合信息體,它的成員定義了顯示內(nèi)容和顯示狀態(tài)。TDCMBrowser還包括其它必要信息,如BitAlloc、BitStore、HighBit、PixelSpace、PixelRepresentation、FrameNumber、PhotoMetricInterpretation等,另外還有一個(gè)成員ImgData用來(lái)存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)調(diào)整后生成的醫(yī)學(xué)圖像像素?cái)?shù)據(jù)。主要成員如表4.5所示：表4.5TDCMBrower成員表Table4.5TDCMBrowermemberstable字段名稱(chēng)字段類(lèi)型字段長(zhǎng)度描述DcmFileNameString30DICOM文件名CenterXCe