第一章 PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展課件

第一章PACS概念、技術(shù)概況

與發(fā)展第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展主要內(nèi)容一PACS基本概念二PACS

所支持影像模式三PACS的發(fā)展歷史第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展一、醫(yī)學(xué)圖像存儲與傳輸系統(tǒng)PACS：

PictureArchivingandCommunicationsSystem(影像存檔及通信系統(tǒng))：醫(yī)院中的醫(yī)學(xué)影像管理系統(tǒng)，簡稱PACS，是使用計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對醫(yī)學(xué)影像進行數(shù)字化處理的系統(tǒng)。它是專門為圖像管理而設(shè)計的包括圖像存檔、檢索、傳送、顯示、處理和拷貝或打印的硬件和軟件的系統(tǒng)。其目的是為了有效的管理和利用醫(yī)學(xué)圖像資源。概括起來，主要解決醫(yī)學(xué)影像的采集和數(shù)字化，圖像的存儲和管理，數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像高速傳輸,圖像的數(shù)字化處理和重現(xiàn)，醫(yī)學(xué)圖像信息與其它信息集成五個方面的問題。PACS系統(tǒng)概念

第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展PACS醫(yī)學(xué)影像與傳輸系統(tǒng)

獲取醫(yī)療影像影像數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲器RIS打印輸出患者檢查預(yù)約登記HIS影像工作站診斷報告CommunicationSystemPictureArchiving通訊與傳輸計算機系統(tǒng)數(shù)字醫(yī)學(xué)影像獲取與存儲PACS第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展CommunicationSystemPictureArchiving通訊與傳輸計算機系統(tǒng)數(shù)字醫(yī)學(xué)影像獲取與存儲PACS第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展PACS的作用

PACS系統(tǒng)是利用計算機信息技術(shù)，將不同型號、類別、地點的設(shè)備產(chǎn)生的圖像，在統(tǒng)一的數(shù)字圖像格式標(biāo)準(zhǔn)下，進行存儲，按用戶需求檢索、調(diào)閱，用戶可以在自己的終端上對圖像作各種處理，輔助診斷和治療。圖像保存的傳統(tǒng)介質(zhì)采用的是膠片、照片或紙張等，其缺點是成本高，效率低；保存場地需不斷增加，保管不易；需防蛀、霉變、丟失；圖像復(fù)制、傳遞不便，歷史圖像檢索困難。PACS徹底改變了傳統(tǒng)的圖像保存和傳遞方式，數(shù)字圖像保存在磁盤、磁帶、光盤上，占地小，成本低，保存時間長。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展利用計算機信息技術(shù)可以高速、高效的檢索、復(fù)制、傳遞圖像，真正實現(xiàn)了醫(yī)學(xué)圖像信息資源的共享。圖像的跨科室、醫(yī)院、地區(qū)流動，減少了等待檢查結(jié)果的時間，方便了醫(yī)生檢索相關(guān)圖像，有利于迅速診斷和治療，無損、高效的圖像傳輸，提高了遠程會診的質(zhì)量。計算機強大的圖像處理功能，可以在讀片終端上對圖像做各種處理，進行更細致的觀察，具有更多的圖像顯示方式：三維重建、虛擬內(nèi)窺鏡、圖像融合等等，提供了更多的信息。將人類在利用醫(yī)學(xué)圖像診斷和治療上的知識積累，轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C軟件，使醫(yī)學(xué)圖像診斷治療技術(shù)走向更深的層次。在圖像信息越來越多的今天，讓計算機成為圖像的第一讀者，也將成為可能。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展PACS直觀上的主要功能和應(yīng)用

用圖像服務(wù)計算機來管理和保存圖像

醫(yī)生用影像工作站來看片

用DICOM3.0將醫(yī)院各科室臨床主治醫(yī)師、放射科醫(yī)師和?？漆t(yī)師以及各種影像、醫(yī)囑和診斷報告聯(lián)成一網(wǎng)。用Web、email等現(xiàn)代電子通訊方式來做遠程診斷和專家會診

用專業(yè)二維、三維分析軟件輔助診斷

用專業(yè)醫(yī)療影像診斷報告軟件

第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展PACS建設(shè)目標(biāo)為醫(yī)學(xué)影像管理服務(wù)為臨床診斷服務(wù)為遠程醫(yī)療服務(wù)第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展PACS的效益實現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像的無片化管理。節(jié)約膠片。

節(jié)省膠片管理所需要的空間。方便醫(yī)、教、研，提高診斷效率和診斷水平簡化就醫(yī)流程實現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像無損采集和傳輸，提高遠程會診質(zhì)量第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展PACS的種類著眼于不同的系統(tǒng)目標(biāo)、應(yīng)用需求和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可對PACS作如下分類：設(shè)備級PACS:純圖像的miniPACS,只包含患者基本信息、設(shè)備和位圖信息等，尚未滿足影像科的數(shù)字化工作流程。部門級PACS:連接影像科內(nèi)所有影像設(shè)備，實現(xiàn)科室內(nèi)數(shù)字化影像管理，具有患者信息登錄、預(yù)約、查詢、統(tǒng)計等功能，必須涵蓋RIS功能，以放射科室為主，兼顧其它影像科室。全院級PACS:也成為FullPACS,涉及放射科、超聲科、內(nèi)鏡室、病理科、導(dǎo)管室、核醫(yī)學(xué)科等相關(guān)影像科室，必須和醫(yī)院HIS系統(tǒng)融合。區(qū)域級PACS:醫(yī)療機構(gòu)間共享資源，發(fā)展異地診斷和遠程會診。對PACS體系結(jié)構(gòu)、傳輸、存儲特別是安全認證、授權(quán)等方面提出了新的挑戰(zhàn)。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展實施PACS系統(tǒng)的基本條件影像設(shè)備條件信息系統(tǒng)條件技術(shù)條件經(jīng)費條件第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展二、PACS

所支持影像模式PACS所支持影像模式具有多樣性灰階影像：CR/DR、CT和

MR超聲波（彩色或灰度）：心臟超聲波核醫(yī)學(xué)和正電子掃描(PET)視頻（如內(nèi)鏡）第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展醫(yī)學(xué)圖像成像從顯微鏡到1895年的X線的發(fā)明，近100多年的歷史證明，醫(yī)學(xué)圖像成像技術(shù)的每一重大進展都給醫(yī)學(xué)診斷和治療技術(shù)帶來極大的改變和發(fā)展，醫(yī)學(xué)圖像的成像方式也不斷增加，而計算機技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，則進一步擴大了醫(yī)學(xué)圖像的應(yīng)用范圍。經(jīng)由計算機的醫(yī)學(xué)圖像成像有多種方法，但它們之間的相似之處是先用某種能量通過人體，與人體相互作用后對該能量進行測量，然后用數(shù)學(xué)的方法估計出該能量與人體組織相互作用（吸收、衰減、核磁擾動等）的二維、三維分布，并產(chǎn)生圖像。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展PACS所管理的醫(yī)學(xué)圖像類別由于人體生命現(xiàn)象特殊的復(fù)雜性和多樣性，醫(yī)學(xué)圖像涉及從分子到人體（微觀到宏觀），從結(jié)構(gòu)到功能，從靜態(tài)到動態(tài)等多個領(lǐng)域和方式，目前的各種醫(yī)學(xué)成像設(shè)備只能反映人體某一方面的信息，且對人體內(nèi)大到組織、小到分子原子各有不同的靈敏度和分辨率，因而有著各自的適用范圍和局限性。下面介紹幾種主要的醫(yī)學(xué)圖像。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展Ｘ光的發(fā)現(xiàn)者倫琴第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展X線圖像及成像設(shè)備(1)X線圖像：利用人體器官和組織對X線的衰減不同，透射的X線的強度也不同這一性質(zhì)，檢測出相應(yīng)的二維能量分布，并進行可視化轉(zhuǎn)換，從而可獲取人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。

與常規(guī)膠片圖像的形成過程相比，X線數(shù)字成像系統(tǒng)形成數(shù)字圖像所需的X線劑量較少，能用較低的X線劑量得到清晰圖像。可利用計算機圖像處理技術(shù)對圖像進行一系列處理，從而改善圖像的清晰度和對比度等性能，挖掘更多的可視化診斷信息。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展

計算機X線攝影（computedradiography，CR)是X線平片數(shù)字化的比較成熟的技術(shù)。

CR系統(tǒng)是使用可記錄并由激光讀出X線成像信息的成像板（imagingplate，IP）作為載體，經(jīng)X線曝光及信息讀出處理，形成數(shù)字式平片圖像。

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數(shù)字X線攝影(digitalradiography，DR）是在X線影像增強器－電視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送入計算機系統(tǒng)中進行存儲、分析、顯示的技術(shù)。數(shù)字X線攝影包括硒鼓方式、直接數(shù)字X線攝影（directdigitalradiography，DDR）和電荷藕合器件（chargecoupleddevice，CCD）攝像機陣列方式等。

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數(shù)字減影血管造影（DigitalSubtractionAngiography，DSA）是利用數(shù)字圖像處理技術(shù)中的圖像幾何運算功能，將造影劑注入前后的數(shù)字化X線圖像進行相減操作，獲得兩幀圖像的差異部分——被造影劑充盈的血管圖像。目前DAS有時間減影（temporalsubtraction）、能量減影（energysubtraction）、混合減影（hybridSubtraction）和數(shù)字體層攝影減影（digitaltomographysubtraction）等類型。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展(2)X線CT圖像（ComputerizedTomography，CT）是以測定X射線在人體內(nèi)的衰減系數(shù)為物理基礎(chǔ)，采用投影圖像重建的數(shù)學(xué)原理，經(jīng)過計算機高速運算，求解出衰減系數(shù)數(shù)值在人體某斷面上的二維分布矩陣，然后應(yīng)用圖像處理與顯示技術(shù)將該二維分布矩陣轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸崍D像的灰度分布，從而實現(xiàn)建立斷層圖像的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。概括地說，X線CT圖像的本質(zhì)是衰減系數(shù)成像。與傳統(tǒng)的X線檢查手段相比，CT具有以下優(yōu)點：能獲得真正的斷面圖像，具有非常高的密度分辨率，可準(zhǔn)確測量各組織的X線吸收衰減值，并通過各種計算進行定量分析。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展ＣＴ影像成像圖第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展

螺旋CT機是目前世界上最先進的CT設(shè)備之一，其掃描速度快，分辨率高，圖像質(zhì)量優(yōu)。用快速螺旋掃描能在15秒左右檢查完一個部位，能發(fā)現(xiàn)小于幾毫米的病變，如小肝癌、垂體微腺瘤及小動脈瘤等。其功能全面，能進行全身各部檢查，可行多種三維成像，如多層面重建、CT血管造影、器官表面重建及仿真腸道、氣管、血管內(nèi)窺鏡檢查?？蛇M行實時透鏡下的CT導(dǎo)引穿刺活檢，使用快捷、方便、準(zhǔn)確。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展醫(yī)學(xué)影像成像操作第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展磁共振血管造影(MagneticResonanceAngiography，MRA)的研究也取得了重要進展，利用MRA可以發(fā)現(xiàn)血管的疾病，與三維顯示技術(shù)相結(jié)合能夠為診斷提供更多的可視化立體信息。(3)磁共振圖像（MagneticResonanceImaging，MRI）系統(tǒng)通過對處在靜磁場中的人體施加某種特定頻率的射頻脈沖，使人體組織中的氫原子受到激勵而發(fā)生磁共振現(xiàn)象，當(dāng)中止RF脈沖后，氫原子在馳豫過程中發(fā)射出射頻信號而成像的。目前MRI成像技術(shù)的進一步研究仍主要集中在如何提高成像速度方面。另外，功能性MRI的出現(xiàn)進一步擴大了磁共振影像的臨床應(yīng)用范圍。磁共振波譜分析(MagneticResonanceSpectroscopy，MRS)亦是MRI技術(shù)研究的熱門課題，借助MRS技術(shù)，有可能在獲得病人解剖結(jié)構(gòu)信息的同時又得到功能信息，將MRS與MRI進行圖像融合,能夠獲得更多的有價值的診斷信息。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展(4)超聲US圖像頻率高于20000赫茲的聲波稱為超聲波。超聲成像(UltrasoundSystem,US)就是利用超聲波在人體內(nèi)部傳播時組織密度不連續(xù)性形成的回波進行成像的技術(shù)。依據(jù)波束掃描方式和顯示技術(shù)的不同，超聲圖像可分為：A型顯示、M型顯示、斷層圖像的B型顯示和多普勒D型顯示等。可能會給醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域帶來巨大影響的新的超聲成像技術(shù)研究，是三維超聲成像。三維超聲影像具有圖像立體感強、可以進行B超圖像中無法完成的三維定量測量、能夠縮短醫(yī)生診斷所需的時間等特點，是一種極具發(fā)展前景的超聲成像技術(shù)。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展(5)放射性核素圖像放射性核素成像技術(shù)是通過將放射性示蹤藥物引入人體內(nèi)，使帶有放射性核的示蹤原子進入要成像的組織，然后測量放射性核素在人體內(nèi)的分布來成像的一種技術(shù)。放射性核素成像技術(shù)能夠反映人體內(nèi)的生理生化過程，能夠反映器官和組織的功能狀態(tài)，可顯示動態(tài)圖像，是一種基本無損傷的診斷方法。按照放射性核素種類的不同，放射性核素圖像可以分為單光子發(fā)射成像(SinglePhotonEmissionTomography，SPECT)和正電子發(fā)射成像(PositronEmissionTomography，PET)。因為SPECT和PET都是對從病人體內(nèi)發(fā)射的γ射線成像，所以統(tǒng)稱為ECT。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展(5)放射性核素圖像第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展(6)醫(yī)用紅外圖像人體是天然熱輻射源，利用紅外線探測器檢測人體熱源深度及熱輻射值，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺腿胗嬎銠C進行成像。紅外圖像用來診斷與溫度有關(guān)的疾病。系統(tǒng)根據(jù)正常異常組織區(qū)域的熱輻射差，得出細胞新陳代謝相對強度分布圖，即功能影像圖，用于對淺表部位腫瘤、乳腺癌及皮膚傷痛等疾病的診斷。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展(7)內(nèi)窺鏡圖像內(nèi)窺鏡是一種直接插入人體的腔管內(nèi)進行實時觀察表面形態(tài)的光學(xué)診斷裝置。光纖內(nèi)窺鏡使用的纖維束有兩種，一種是傳遞光源以照明視場的導(dǎo)光束；另一種是回傳圖像的傳像束。電子內(nèi)窺鏡的發(fā)明為內(nèi)窺鏡影像的臨床應(yīng)用提供了一種新的技術(shù)，具有輪廓清晰、可以定量測量等特點，三維立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還可產(chǎn)生逼真的立體圖像。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展(8)顯微圖像顯微圖像一般是指利用顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)獲得的關(guān)于細胞、組織切片的二維影像。目前處理和分析顯微圖像的主要工具是圖像分析儀，它應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)、計算機技術(shù)和形態(tài)計量學(xué)方法，實現(xiàn)對細胞、組織的定量分析，并可進行三維重組和動態(tài)顯示。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展(9)T射線成像科學(xué)界正在開墾電磁光譜領(lǐng)域最后的一塊處女地。一種強大的成像新技術(shù)將以兆赫茲輻射為基礎(chǔ)，在安全、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮廣泛的應(yīng)用。T射線能穿透衣服，不僅能發(fā)現(xiàn)隱藏的武器和炸藥，還能區(qū)分癌細胞和健康細胞?！罢?00年前發(fā)現(xiàn)了X射線一樣，科學(xué)界正在探索T射線許多新的用途，前景十分令人振奮，”劍橋大學(xué)物理學(xué)教授邁克爾?佩珀(MichaelPepper)說。由于T射線對癌和其它疾病的含水量及化學(xué)標(biāo)志相當(dāng)敏感，因此T射線能在病體細胞和健康細胞間形成鮮明的對比。

T射線并不像X射線那么容易穿透人的身體，所以，迄今為止，T射線醫(yī)藥應(yīng)用上的研究還停留在表皮附近的組織。要將T射線應(yīng)用在人體內(nèi)部的醫(yī)學(xué)成像上，研究人員必須開發(fā)出一種內(nèi)窺鏡T射線源和檢測器。

第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展醫(yī)學(xué)影像成像設(shè)備醫(yī)學(xué)影像設(shè)備一般比較龐大，必須通過PACS進行分布式管理效率才可能提高。第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展

（一）PACS發(fā)展歷史背景回顧1970年代開始有了DigitalRadiography這個名詞。

CT、超聲波與核醫(yī)學(xué)等數(shù)字醫(yī)學(xué)影像模式在1970代問世。1980年代出現(xiàn)了核磁共振(MRI)、CR和數(shù)字減影(DSA)。1980大家有了DigitalImageCommunicationandDisplay(數(shù)字影像傳輸與顯示)這個概念。1982年開了第一屆國際PACS研討會。三、PACS的發(fā)展歷史第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展1983年美國陸軍開始了一個teleradiology（遠程放射診斷系統(tǒng)）項目。1985年美國陸軍開研制功DIN-PACS。1985年華盛頓大學(xué)西雅圖分校UniversityofWashington(Seattle,WA)和Georgetown大學(xué)(WashingtonDC)開始PACS研究。DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)在1993年定形，為PACS的商業(yè)化奠定基礎(chǔ)。1995年第一代商業(yè)PACS產(chǎn)品問世第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展從PACS的技術(shù)發(fā)展來看，可分為三個階段第一階段（80年代中期-90年代中期）第二階段（90年代中期-上世紀(jì)末）第三階段（上世紀(jì)末-現(xiàn)在）

（二）PACS技術(shù)發(fā)展歷史第一章PACS概念、技術(shù)概況與發(fā)展第一階段（80年代中期-90年代中期）計算機自身性能有限，