分享|智慧醫(yī)療核心：PACS系統(tǒng)如何重塑醫(yī)院影像管理
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、通信技術(shù)的成熟，以及數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備的快速發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像歸檔與通信系統(tǒng)已經(jīng)成為醫(yī)院信息化的必備系統(tǒng)之一，功能已從影像的歸檔與通信發(fā)展到服務(wù)與協(xié)同，影像數(shù)據(jù)也成為醫(yī)療大數(shù)據(jù)的組成部分。醫(yī)學(xué)影像歸檔與通信系統(tǒng)（picture archiving and communication systems，PACS）是應(yīng)用于醫(yī)院的數(shù)字醫(yī)療設(shè)備，如CT、MR（磁共振）、US（超聲成像）、X線、DSA（數(shù)字減影）、CR（計(jì)算機(jī)成像）、ECT等設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像信息的采集、存儲(chǔ)、管理、診斷、信息處理的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。它集醫(yī)學(xué)圖像獲取、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、圖像顯示和處理、數(shù)據(jù)庫管理及用于傳輸影像的局域或廣域網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)為一體，大大降低了醫(yī)生對(duì)傳統(tǒng)硬拷貝技術(shù)的依賴，達(dá)到更高效低價(jià)的觀察存儲(chǔ)管理回溯和傳送醫(yī)學(xué)影像的效果。PACS 技術(shù)是進(jìn)行全數(shù)字化影像診斷及管理的重要基礎(chǔ)。PACS的業(yè)務(wù)工作流程相對(duì)整個(gè)醫(yī)院其他業(yè)務(wù)流程較為簡(jiǎn)單，但技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大。PACS 的基本框架包括影像設(shè)備接口、存儲(chǔ)設(shè)備、計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)、顯示器等。集成的軟件系統(tǒng)用來實(shí)現(xiàn)通訊、數(shù)據(jù)庫管理、存儲(chǔ)管理、任務(wù)隊(duì)列管理、錯(cuò)誤處理以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等功能。在物理結(jié)構(gòu)上采用各種網(wǎng)絡(luò)將不同類型的設(shè)備連接起來，包括醫(yī)學(xué)成像設(shè)備、圖像采集計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫和歸檔管理服務(wù)器以及圖像顯示工作站等。PACS本意是指醫(yī)學(xué)影像的歸檔和傳輸，PACS系統(tǒng)的基本組成部分包括：數(shù)字影像采集、通訊和網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)、醫(yī)學(xué)影像管理、各類工作站五個(gè)部分。如果把PACS比作一條貨物傳輸?shù)牧魉€，圖像獲取環(huán)節(jié)就是獲取貨物的地方。圖像采集工作站負(fù)責(zé)接納一臺(tái)或者多臺(tái)設(shè)備的影像，并把這些影像發(fā)送到影像歸檔服務(wù)器或者其他地方。用計(jì)算機(jī)的術(shù)語來說，影像采集工作站是PACS對(duì)外的接口，是專門接納醫(yī)學(xué)影像的接口，也可以稱其為影像網(wǎng)關(guān)。采集工作站不僅采集數(shù)字，還需要采集視頻、聲音和文字等其他媒體，因此不要誤以為影像采集工作站只是針對(duì)影像的，這只是一種習(xí)慣性的稱呼。影像采集工作站是PACS中非常重要的一環(huán)，相對(duì)于其他工作站，影像采集工作站的信息量和計(jì)算量都很大，對(duì)其性能和可靠性要求很高。一些新的影像檢查設(shè)備，比如256排，甚至512排CT，正在大量進(jìn)入大中型醫(yī)院的配置當(dāng)中，該設(shè)備每個(gè)掃描部位產(chǎn)生的影像量常規(guī)達(dá)到數(shù)百幅，所有這些影像都要經(jīng)過影像采集工作站進(jìn)行處理，再轉(zhuǎn)發(fā)到歸檔服務(wù)器，因此影像采集工作站的計(jì)算密集度和I/O負(fù)載都是相當(dāng)高的。醫(yī)學(xué)影像由影像檢查設(shè)備產(chǎn)生，最初保存在設(shè)備的操作工作站上，經(jīng)過采集工作站傳輸?shù)綒w檔服務(wù)器上，然后再通過歸檔服務(wù)器傳輸?shù)介喥ぷ髡?、打印工作站等設(shè)備上。對(duì)于影像數(shù)據(jù)本身，這基本上是一個(gè)單向的過程。如果閱片工作站對(duì)影像進(jìn)行標(biāo)注，標(biāo)注信息存儲(chǔ)于圖像文件內(nèi)的時(shí)候，就需要將修改后的文件傳輸回歸檔服務(wù)器，在這種情況下圖像的傳輸是雙向的。在整個(gè)PACS架構(gòu)當(dāng)中，管理與歸檔服務(wù)器處于中心位置，它是所有影像和報(bào)告數(shù)據(jù)的匯聚點(diǎn)，也是中心服務(wù)點(diǎn)。目前的PACS架構(gòu)基本上屬于服務(wù)器/客戶端模型，服務(wù)器處于系統(tǒng)的中心位置，一般聚集了主要的數(shù)據(jù)和服務(wù)，客戶端則通過訪問服務(wù)器獲得需要的數(shù)據(jù)和服務(wù)。管理與歸檔服務(wù)器主要的作用是歸檔和管理。簡(jiǎn)單理解，就是專門存儲(chǔ)影像和其他數(shù)據(jù)的服務(wù)器以及具備專門將這些影像提供給醫(yī)生使用的功能。由于管理與歸檔服務(wù)器需要對(duì)可能高達(dá)幾百的客戶端提供并發(fā)的海量數(shù)據(jù)服務(wù)，因此，對(duì)服務(wù)器提出了很高的要求，尤其是服務(wù)器的存儲(chǔ)和I/O，配置不當(dāng)將影響整個(gè)系統(tǒng)的整體表現(xiàn)。應(yīng)用服務(wù)器是以管理和歸檔服務(wù)器為基礎(chǔ)，對(duì)外提供某一種專門的與PACS有關(guān)服務(wù)的實(shí)體。主要的應(yīng)用服務(wù)器有：1、Web影像服務(wù)器 能夠以Web的形式對(duì)外提供對(duì)DICOM影像的查詢和閱覽功能。2、Web報(bào)告服務(wù)器 能夠以Web的形式對(duì)外提供影像報(bào)告。可能需要將DICOM影像轉(zhuǎn)換為JPG等互聯(lián)網(wǎng)通用的圖像格式，也可能需要提供標(biāo)準(zhǔn)XML格式的結(jié)構(gòu)化報(bào)告。3、遠(yuǎn)程影像會(huì)診服務(wù)器 提供遠(yuǎn)程影像的傳輸和互動(dòng)會(huì)診功能。4、放療影像服務(wù)器 為放療系統(tǒng)提供合適的影像。5、教育與科研服務(wù)器 為醫(yī)學(xué)教學(xué)和科研提供專門的搜索、傳輸和閱片服務(wù)器。影像閱片工作站是檢查科（臨床科）醫(yī)生瀏覽圖像、書寫報(bào)告、查閱病人相關(guān)信息的工具。其主要功能有：1、從歸檔服務(wù)器獲取高速圖像和傳輸影像數(shù)據(jù)。2、與HIS、RIS無縫連接，能夠獲取RIS、HIS的數(shù)據(jù)。3、提供符合DICOM標(biāo)準(zhǔn)的影像服務(wù)。4、能夠顯示和操作各種類型的醫(yī)學(xué)圖像，如CR、DR、CT、MRI、DSA、US、CD等；可顯示播放各種動(dòng)態(tài)影像，如超聲、DSA等。6、圖文報(bào)告書寫工具，可定制的報(bào)告模板。7、查詢功能，支持姓名、檢查號(hào)、申請(qǐng)科室、疾病名、日期等查詢項(xiàng)目，支持以病人為中心的簡(jiǎn)潔查詢。PACS在中國(guó)起源于20世紀(jì)90年代初，當(dāng)時(shí)全國(guó)的醫(yī)院信息化剛剛起步，影像設(shè)備數(shù)字化水平低。經(jīng)過20年的發(fā)展，醫(yī)院信息化投入和技術(shù)水平飛速發(fā)展。PACS 在各醫(yī)院的建設(shè)應(yīng)用差別很大。根據(jù)一套PACS連接覆蓋的廣度將PACS進(jìn)行如下分類。（一）基于廣域網(wǎng)的PACS系統(tǒng)基于廣域網(wǎng)的PACS系統(tǒng)是最大型的PACS系統(tǒng)，多用于不同醫(yī)院之間實(shí)現(xiàn)PACS信息數(shù)據(jù)的相互共享以及醫(yī)療資源共享，也可以認(rèn)為是不同或相同PACS之間通過廣域網(wǎng)以及中間件或HL7等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)而建立起的超大型PACS系統(tǒng)。此類PACS系統(tǒng)的應(yīng)用目前在世界，尤其是國(guó)內(nèi)并不多見，但相信會(huì)成為PACS系統(tǒng)的發(fā)展方向，從而實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的高度信息、資源共享。因?yàn)榇祟怭ACS系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境為互聯(lián)網(wǎng)，因此系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全問題尤為重要，如何通過現(xiàn)代高科技技術(shù)保證數(shù)據(jù)安全將成為今后PACS研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。全院PACS（full PACS）是采用模塊化結(jié)構(gòu)、開放性架構(gòu)，連接全院影像設(shè)備、診斷科室和臨床科室，是規(guī)模大、復(fù)雜度高、信息共享要求高的PACS。全院PACS需要連接全院所有影像設(shè)備，并與醫(yī)院的HIS、RIS等信息系統(tǒng)做到數(shù)據(jù)和流程上的緊密融合，并能提供遠(yuǎn)程放射學(xué)服務(wù)。醫(yī)院無膠片化后，一般需要部署高端的存儲(chǔ)設(shè)備，并制訂完善的存儲(chǔ)及備份方案，對(duì)全院網(wǎng)絡(luò)的性能要求也比較高。因此全院PACS的投資和實(shí)施難度大，但其相對(duì)的效益也是最大的。實(shí)施全院PACS后，可以實(shí)現(xiàn)真正取消膠片的要求，直接節(jié)約醫(yī)院成本，同時(shí)各類影像數(shù)據(jù)能夠在全院范圍內(nèi)流通，直接提高影像的使用效率和應(yīng)用面，實(shí)現(xiàn)真正意義的大影像，對(duì)醫(yī)院的臨床以及教學(xué)科研工作都有很大程度的促進(jìn)。Mini-PACS是運(yùn)行在某個(gè)檢查科室內(nèi)部的PACS，同樣要包括申請(qǐng)預(yù)約、DICOM網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)庫、診斷工作站、服務(wù)器以及管理工作站、報(bào)告工作站等。Mini-PACS一般不與醫(yī)院的HIS相連，所有數(shù)據(jù)和工作流都是在診斷科室內(nèi)部流轉(zhuǎn)，可以說是一種自給自足的PACS?，F(xiàn)在許多醫(yī)院的PACS都是從放射科或其他診斷科室的Mini-PACS開始，然后再到全院PACS。因此也就出現(xiàn)了如何將Mini-PACS的已有數(shù)據(jù)順暢無誤的轉(zhuǎn)入全院PACS中等一系列問題。如Mini-PACS與全院PACS是同一個(gè)廠商的，相對(duì)容易。但如果不是，就需要雙方協(xié)商接口或是開放數(shù)據(jù)庫權(quán)限。因此，醫(yī)院在對(duì)Mini-PACS或全院PACS進(jìn)行選型時(shí)，應(yīng)考慮到這些后續(xù)問題，否則會(huì)造成病例信息丟失或是信息匹配錯(cuò)誤等重大問題，降低數(shù)據(jù)的延續(xù)性，形成信息孤島。顧名思義，單機(jī)工作站是運(yùn)行于單機(jī)平臺(tái)的非網(wǎng)絡(luò)版PACS工作站。它一般具有DICOM網(wǎng)關(guān)、本地?cái)?shù)據(jù)庫、診斷和圖文報(bào)告功能。優(yōu)點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)單、價(jià)格較低，比較適用于一些較小的基層醫(yī)院以及部分特殊情況，如查體中心等。但由于單機(jī)工作站的所有數(shù)據(jù)和影像都是存在本地，不能為遠(yuǎn)端使用，所以其數(shù)據(jù)共享性較差，數(shù)據(jù)的在線時(shí)長(zhǎng)也受到較大限制，往往會(huì)形成信息孤島。盡管這樣，單機(jī)工作站的設(shè)計(jì)思想還是有其一定的可取性。如對(duì)于PACS視頻影像子系統(tǒng)來說，一般都是一臺(tái)工作站連接一臺(tái)設(shè)備（如顯微鏡、超聲等），為了保證醫(yī)生在網(wǎng)絡(luò)連接不通暢或其他網(wǎng)絡(luò)傳輸受限的情況下仍然能繼續(xù)工作，如果PACS視頻影像子系統(tǒng)能提供本地和遠(yuǎn)程兩種數(shù)據(jù)連接方式，那么就可以實(shí)現(xiàn)上述需求。PACS流程從病人開始在HIS登記（掛號(hào)登記）或在RIS中進(jìn)行檢查登記開始。然后病人進(jìn)入檢查室，技師進(jìn)行檢查，接著閱片、書寫報(bào)告和影像及圖文報(bào)告歸檔。1、臨床醫(yī)生在醫(yī)生工作站中錄入電子檢查申請(qǐng)單，并將申請(qǐng)單傳入RIS系統(tǒng)。2、影像檢查科室的RIS中對(duì)電子檢查申請(qǐng)單的信息進(jìn)行預(yù)約、審核、劃價(jià)確認(rèn)。3、RIS與PACS的接口引擎通訊，向?qū)Ψ絺鬟f包括個(gè)人信息和檢查信息的HL7消息。4、PACS接口引擎通知?dú)w檔服務(wù)器有新的需要調(diào)度的檢查。5、病人到達(dá)檢查科室，檢查設(shè)備向PACS接口引擎請(qǐng)求worklist。6、對(duì)于支持worklist的DICOM設(shè)備，電子申請(qǐng)單直接傳入影像設(shè)備，在影像設(shè)備中選擇病人，直接安排檢查。采集后的影像自動(dòng)送往PACS；對(duì)于不支持worklist的影像設(shè)備，需要在設(shè)備中輸入病人的基本信息。7、技師進(jìn)行檢查操作，將得到的DICOM影像發(fā)送到采集工作站，在采集工作站完成質(zhì)量控制等操作。8、影像采集工作站接收到影像后，將影像送往PACS存儲(chǔ)服務(wù)器。如果申請(qǐng)科室存在緩存服務(wù)器，則影像也同時(shí)發(fā)送到科室緩存服務(wù)器。9、影像診斷醫(yī)生根據(jù)需要調(diào)閱檢查影像。10、影像診斷醫(yī)生對(duì)影像進(jìn)行了修改或標(biāo)注，則通知?dú)w檔服務(wù)器更新信息并上傳更新后的影像。11、影像診斷醫(yī)生在PACS診斷工作站上書寫檢查報(bào)告。12、PACS接口引擎向HIS/RIS發(fā)送信息，通知更新檢查狀態(tài)。13、臨床醫(yī)生獲取影像和檢查報(bào)告作為診斷的依據(jù)之一。以上所描述的是現(xiàn)今常規(guī)的影像檢查流程。隨著數(shù)字影像設(shè)備和信息技術(shù)的快速發(fā)展，以及臨床診療需求的變化，影像檢查系統(tǒng)中的部分環(huán)節(jié)時(shí)有改變。不同醫(yī)院的不同影像學(xué)檢查也會(huì)不同。如急診病人，影像科室會(huì)快速的先出一份急診報(bào)告給醫(yī)生進(jìn)行緊急處理，最終正式的檢查報(bào)告依據(jù)規(guī)范流程在之后送達(dá)臨床科室。
