醫(yī)院PACS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)_論文

1、 分類號(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)徐永軍指導(dǎo)教師：凌琪 教授 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 華海醫(yī)療信息技術(shù)股份申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別： 碩士學(xué)科類別：專業(yè)學(xué)位學(xué)科專業(yè)名稱： 軟件工程論文提交日期： 2012 年 11 月論文答辯日期：2012 年 12 月學(xué)位授予日期：答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人： 2 / 67東 北 大 學(xué)2012 年 11 月A A ThesisThesis inin SoftwareSoftware EngineeringEngineeringDesignDesign andand ImplementationImplementat

2、ion ofof DigitalDigital HospitalHospital PACSPACS SystemSystem By Xu YongjunSupervisor: Professor Zhao Lingqi 3 / 67NortheasternNortheastern UniviersityUniviersityOctoberOctober 20122012 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)注和致的地方外，不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包括本人為獲得其他學(xué)位而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)

3、均已在論文中作了明確的說明并表示意。 學(xué)位論文作者簽名： 日 期：學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(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)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，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容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(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： II / 67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

4、首要問題。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)影像歸檔與傳輸系統(tǒng)（PACS）三個(gè)部分。醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System，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)以國醫(yī)療環(huán)境與法令為基礎(chǔ)，遵循了國際醫(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、窺

5、鏡網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)、病理工作站，以與臨床工作站等進(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；DICOM III / 67DesignDesign andand ImplementationImplementation ofof TongLiaoTongLiao CityCity HospitalHospital PACSPACS SystemSystemAbstractAt the present stage of

6、Chinas rapid development of digital hospital. To improve the medical management level, work efficiency, serve the patients better, serve for the society, has become the primary problem of digital hospital. Digital hospital mainly refers to the hospital information system ( HIS ), radiology informati

7、on system ( RIS ), digital picture archiving and communication system ( PACS ) three parts. Picture archiving and communication system ( Picture Archiving and Communication System, PACS ) is a comprehensive solution to the medical image acquisition, display, storage, transmission and management inte

8、grated system.System to domestic medical environment and act as the basis, to follow the international health information exchange standards development, use of modern science and technology, based on the existing hospital information system environment, management situation and characteristics are

9、analyzed, to achieve the hospital PACS operation.The main content of the paper is structured around PACS system needs analysis, around implementation PACS system center server, front-end server structures, surrounding the radiology workstation, endoscopy, pathology workstation network information sy

10、stems, as well as clinical workstation design and implementation. The system focuses on the PACS implementation, difficulty is the DICOM image data read analysis, image display and image editing. The last part of this system is reasonable test, and put forward the future development and improvement.

11、KeyKey words:words: Digital Hospital; Hospital Information system, Radiology IV / 67Information system, PACS;DICOM V / 67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) 52.2 DICOM 介紹 52.3 PACS 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

12、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)訪問分析 183.3 本章小結(jié) 20第 4 章系統(tǒng)設(shè)計(jì)214.1 PACS 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) 21 VI / 674.3 影像系統(tǒng)功能總體流程 234.4 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 244.5 DICOM 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

13、5 章 PACS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)335.1 醫(yī)院 PACS 環(huán)境搭建 335.1.1 PACS 與 HIS 融合的實(shí)現(xiàn) 335.1.2PACS 與 HIS 的接口定義 345.2 DICOM 網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn) 355.3 影像數(shù)據(jù)處理 375.3.1 影像數(shù)據(jù)讀取分析 375.3.2 DICOM 圖像顯示 395.3.3 圖像編輯 435.4 工作站的實(shí)現(xiàn) 445.4.1 登記工作站 445.4.2 診斷工作站 455.4.3 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55 1 / 67第 1 章 緒 論1.1 研究背景提到 PACS 系統(tǒng)，必須

14、先談到醫(yī)學(xué)信息學(xué)（Medical Informatics，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)和研究以與信息處理和通訊的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用。醫(yī)院信息系統(tǒng)（Hospital Information System，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)用疇。在國際圍，已經(jīng)形成了一個(gè)專門的、不可忽視的衛(wèi)生信息化產(chǎn)業(yè)（Health Information Technology Industry,HIT Idustry） 。美國著名教授 Morris Collen 于 1988 年給醫(yī)院信息系統(tǒng)

15、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)院所屬各部門提供信息服務(wù)，并滿足所有授權(quán)用戶的功能需求。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、日本、歐洲各國開始建立醫(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)和國家的醫(yī)院信息

16、系統(tǒng)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。其中最關(guān)鍵的問題是使不同系統(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。我國醫(yī)院信息化經(jīng)過了近 40 年的發(fā)展，主要經(jīng)歷了四個(gè)階段1。第一階段：單機(jī)單用戶應(yīng)用階段。上世紀(jì)7080 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) 2 / 67和國產(chǎn)化，以與 DBASEIII 和 UNIX 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，一些國醫(yī)院開始建立小型網(wǎng)絡(luò)，并已經(jīng)開發(fā)出部門管理級(jí)別的

17、小型網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，例如住院管理，藥房管理、門診計(jì)價(jià) /劃價(jià)與收費(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)院開始開發(fā)適合自己醫(yī)院的醫(yī)院管理系統(tǒng)。一些 IT 公司也開始開發(fā) HIS。此階段 HIS 強(qiáng)調(diào)以病人為中心，并開發(fā)出全院數(shù)據(jù)充分共享的門診、住院、藥品、物資、固定資產(chǎn)、LIS、PACS 等系統(tǒng)。目前，我國大部分地區(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、急診系統(tǒng)、住院系統(tǒng)等，跟歐美發(fā)達(dá)國家有很大的差距。隨著網(wǎng)絡(luò)化的日益普與，以往的醫(yī)院管理模式已經(jīng)越來越不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要

18、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、不能與時(shí)調(diào)整人員和資源的分配，病人掛號(hào)時(shí)間長、交費(fèi)時(shí)間長、取藥時(shí)間長、看病時(shí)間短的“三長一短”的問題也都長期困擾著醫(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

19、、美國等發(fā)達(dá)國家基于大型計(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?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

20、上。 3 / 67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)廠商自己確定的專有格式，別人無法利用。這個(gè)問題極影響了 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、廠商和其他行業(yè)人士的重視。1982 年美國放射學(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)，簡稱 ACR-NEMA 1.0 標(biāo)準(zhǔn)，隨后在 1988 年完成了ACR-NEMA 2.02。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-N

21、EMA 2.0 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，增加了通訊方面的規(guī)，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 DICOM 3.0 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，也有許多專門制造影像系統(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，在每年的北美放射學(xué)大會(huì)上還專門提供 DICOM 環(huán)境，組織各個(gè)廠商進(jìn)行影像設(shè)備的互聯(lián)。隨著應(yīng)用的不斷發(fā)展，DICOM

22、標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的更新，它所支持的醫(yī)學(xué)影像種類也不斷地增加，已經(jīng)從原來 ACR-NEMA 標(biāo)準(zhǔn)只支持放射影像擴(kuò)展到支持窺鏡、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)，由德國的 Kuratorium OFFlS e.V.、HeahhcareInformation and Communication Systems、Esch

23、erweg 等機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)的面向軟件設(shè)計(jì)工程師的開源軟件開發(fā)包。它是現(xiàn)在主流的 DICOM 的開發(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。可從網(wǎng)上輕松下載到 DCMTK 開發(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 為工具來顯示 DICOM 圖像。 4 / 671.2 研究意義數(shù)字化醫(yī)院的建立，將會(huì)

24、使中國目前“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)量和提升競爭力,PACS 可實(shí)現(xiàn)診斷信息與圖像的在線安全存儲(chǔ)與備份，醫(yī)生可以在工作站上觀察任意時(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，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)比分析和診療觀察，從

25、而提高了影像診斷率。另外，通過診斷信息，還可以根據(jù)病種做分類查詢，統(tǒng)計(jì)陽性率，提高病理查詢效率，使醫(yī)院管理者的管理工作更為方便。1.3 文章容安排第 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

26、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。 5 / 67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)字化與信息共時(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 (Hospital Information System) ，按照學(xué)術(shù)界公認(rèn)的MorrisF

27、. 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)院所屬各部門提供病人診療信息( Patient Care Information) 和行政管理信息（Administration Information)的收集(Collect)、存儲(chǔ)(Store)、處理(Process) 、提取(Retrieve)和數(shù)據(jù)交換(Communicate) 的能力并滿足所有用戶 ( Authorized Users)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?；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

28、條件的情況下，開發(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。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?；踞t(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)院管理層提供與時(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，國外開始研究優(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

29、靈活和加速系統(tǒng)的開發(fā)。目前國外進(jìn)入了新一代醫(yī)院信息系統(tǒng)的體系架構(gòu)，但是國發(fā)展較滯后，沒有完整統(tǒng)一的、符合國情的新一代 HIS 體系架構(gòu)。 6 / 672.2 DICOM 簡介DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine)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)生使各國各個(gè)不同工廠生產(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

30、動(dòng)態(tài)圖像以與聲音，通行無阻地在國際聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)上顯示出來?？梢赃@樣說，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 2.1 DICOM 文件格式Fig.2.1 DICOM file format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 Data Element)。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: Record Length、Key Length、Key

31、(DICOM File Name)、Value (DICOM File Content)。DICOM 文件頭(Header，DICOM File Meta Information)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。文件頭的最開始是文件前言，它由 128 個(gè) 00H 字節(jié)組成，接下來是 DICOM 前綴，它是一個(gè)長度為 4 字節(jié)的字符串“DICM”，可以根據(jù)該值來判斷一個(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)

32、圖像有關(guān)的信息，如病人、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 DICOM PS 3.5 規(guī)定的 Explicit VR Little En-dian Transfer Syntax。 7 / 67對(duì)于醫(yī)院影像中心的 CT、MR、CR、DR 等支持 DICOM Storage SCU 的設(shè)備，可通過在設(shè)備上設(shè)定 DICOM 3.0 技術(shù)參數(shù)（例如：AE Title (Application Entity Title)，IP Address，Port NO.等信息）直接接

33、入 PACS 系統(tǒng)，將其影像傳輸至服務(wù)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行集中存儲(chǔ)管理。通過 DICOM Storage 方式可獲取原始的影像數(shù)據(jù)，可保證影像與相關(guān)信息的完整性。 AE Title 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 AE Title，當(dāng)然這些 DICOM 服務(wù)也可以對(duì)應(yīng)同一個(gè) AE Title。AE Title 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、窺鏡等） ，使用 PACSGate DICOM網(wǎng)關(guān)進(jìn)行

34、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程中的質(zhì)量要求。2.3 PACS 簡介 醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System， 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)與通訊技術(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,通過高速計(jì)算機(jī)設(shè)備與通信網(wǎng)絡(luò),完成對(duì)圖像信息的采集、儲(chǔ)存、管理、處理5

35、。PACS 系統(tǒng)在物理結(jié)構(gòu)上采用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將不同類型的計(jì)算機(jī)連接起來，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)庫和歸檔管理） 、以與圖像顯示工作站。圖2.2為 PACS 系統(tǒng)的組成與數(shù)據(jù)流。HIS/RIS成像系統(tǒng)圖像采集計(jì)算機(jī)DICOM服務(wù)器圖像顯示圖 2.2 PACS 系統(tǒng)的組成與數(shù)據(jù)流Fig.2.2 Composition and data stream of PACS system 8 / 672.4 PACS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與

36、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。 在書寫診斷報(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 2.3 PACS 和 HIS、RIS 關(guān)系Fig. 2.3 The relation between PACS and HIS,PACS and RIS 如圖 2.3 所示，做影像檢查時(shí)，病人的、年齡、ID 等信息從 HIS 和 RIS 中傳輸?shù)?PA

37、CS，并通過 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)診或者曾有過影像檢查的病人，隨著病人信息的到來，PACS 能夠?qū)㈤L期保存的圖象檢索調(diào)出，傳輸?shù)綍鴮憟?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 的簡介、PACS 和 HIS、RIS 之間的關(guān)系。 9 / 67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

38、兩條聯(lián)通光纖專線連接。當(dāng)前，醫(yī)院已經(jīng)上線運(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)院的總體要求以與 PACS 自身的規(guī)律性，并充分考慮到 PACS 系統(tǒng)的工作流程與數(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 DIOCM 3.0 國際標(biāo)準(zhǔn)，并符合衛(wèi)生部醫(yī)院信息系統(tǒng)基本功能規(guī)要求，同時(shí)按照 ISO900

39、1 國際質(zhì)量管理體系進(jìn)行開發(fā)與系統(tǒng)實(shí)施。按照 Integrating the Healthcare Enterprise（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 能夠充分滿足放射科的業(yè)務(wù)需求與應(yīng)用，并滿足臨床應(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)影像以與診斷等綜合信息，滿足醫(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)

40、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，保證用戶在系統(tǒng)中的投資與實(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)用軟件與用戶界面的整體設(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、開放的與符合國際標(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)具有國際先進(jìn)水平。 10 /

41、 67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。考慮到醫(yī)院未來發(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)器以與存儲(chǔ)系統(tǒng)，未來新購置設(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 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)院影像診療過程數(shù)字

42、化、網(wǎng)絡(luò)化、信息共享化、無膠片化；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)，通過總體規(guī)劃建設(shè)、分步實(shí)施項(xiàng)目，遵從國際、國與行業(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)，以優(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)院工作帶來如下有點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)醫(yī)院影像診療過程效率提高 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：工作方式從原來的單機(jī)

43、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的“片庫手工查詢”模式轉(zhuǎn)為“精確比對(duì)查詢”模式，實(shí)現(xiàn) 15 秒調(diào)閱數(shù)字對(duì)比影像；診斷報(bào)告輸出從原來的“手工重復(fù)”模式轉(zhuǎn)為“電子模版”模式；會(huì)診模式從原來的“專家集中”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)告從原來的“人工傳遞”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙绘I調(diào)閱”瞬時(shí)查看模式。第一期實(shí)現(xiàn)全部影像數(shù)據(jù)與診斷數(shù)據(jù)兩年在線存儲(chǔ)，未來可平滑升級(jí)存儲(chǔ)； 11 / 67調(diào)閱患者在線靜態(tài)影像數(shù)據(jù)時(shí)間（第一幅任何圖像）小于等于 2 秒；調(diào)閱患

44、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；系統(tǒng)一年系統(tǒng)宕機(jī)不超過一次，故障恢復(fù)時(shí)間小于等于 4 小時(shí)。3實(shí)現(xiàn)醫(yī)院影像診斷過程中各類信息的全面科學(xué)管理，提高醫(yī)院管理效率與管理水平：查詢?nèi)甑幕颊咴\斷信息時(shí)間小于等于 5 秒；查詢超過三年的患者診斷信息時(shí)間小于等于 7 秒；統(tǒng)計(jì)三年的診療信息時(shí)間小于等于 15 秒； 統(tǒng)計(jì)超過三年的診療信息時(shí)間小于等于 30 秒； 生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表時(shí)間小于等于 5 秒。4通過完善的系統(tǒng)接口功能，實(shí)現(xiàn)與醫(yī)院 HIS 進(jìn)行無縫連接，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院信息系統(tǒng)、工作流程的高效整合：檢查申請(qǐng)單從原來的“人工傳遞”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙绘I調(diào)閱”瞬時(shí)查看模式；醫(yī)生查看報(bào)告從原來的“

45、人工傳遞”模式轉(zhuǎn)為“一鍵調(diào)閱”瞬時(shí)查看模式；醫(yī)生查看報(bào)告從原來的“膠片輸出傳遞”模式轉(zhuǎn)為“數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳遞”模式；醫(yī)生調(diào)閱放射科在線靜態(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)國家醫(yī)改的號(hào)召，規(guī)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：（1）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；（2）逐漸實(shí)現(xiàn)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像信息無膠片化、無紙化與自動(dòng)化運(yùn)行與管理；構(gòu)建各個(gè)影

46、像學(xué)科圖像與文本信息整合，實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一 ID、統(tǒng)一界面與統(tǒng)一索引下涵 12 / 67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；（3）通過與 HIS 與電子病歷系統(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)化放射科室部工作流程，實(shí)現(xiàn)診斷報(bào)告模版化、規(guī)化，報(bào)告集中管理打??；提高工作效率并減少人工操作可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤；（4）提供多種影像調(diào)閱模式，實(shí)現(xiàn)放射科、門診、住院與部分相關(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；（5）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)影像診療的無膠片化、無紙化作業(yè)；（6

47、）實(shí)現(xiàn)科室用戶權(quán)限管理、病人報(bào)告等各種信息全面、實(shí)時(shí)、客觀統(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；（7）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)按照國家相應(yīng)法律法規(guī)進(jìn)行長期備份保留。實(shí)現(xiàn)醫(yī)院部影像資料與相關(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)；（8）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)與安全備份，在線數(shù)據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)災(zāi)難性故障時(shí)，可提供與時(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

48、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?（1）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。 13 / 67按照 DICOM 或非 DICOM 影像設(shè)備進(jìn)行分類，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

49、線成像系統(tǒng)、計(jì)算機(jī) X 線成像系統(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 射線斷層掃描系統(tǒng)、彩色多普勒超聲診斷儀和鏡成像系統(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）為滿足對(duì) P

50、ACS 影像、報(bào)告訪問，淘汰落后的工作站，新購置影像報(bào)告工作站PC、影像采集卡和醫(yī)用專業(yè)顯示器，也稱豎屏。從 CPU、存、存儲(chǔ)容量和操作系統(tǒng)，以與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 線若干，腳踏板若干；(5)Oracle 客戶端；(6)醫(yī)用專業(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； 14 / 67(2)對(duì)圖像進(jìn)行相應(yīng)的

51、處理，以滿足臨床醫(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 HIS 系統(tǒng)基礎(chǔ)上的臺(tái)式機(jī)，軟件只需要安裝PACS 客戶端軟件。 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，以與所有影像科室的用戶進(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、說明文

52、檔；(8)實(shí)施項(xiàng)目方提供培訓(xùn)。硬件需求包括服務(wù)器與 42U 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜、光纖交換機(jī)和大容量高性能磁盤陣列，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)器圖形用戶界面（Graphical User Interface，簡稱 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，以與客戶端工作站軟件。3.2.2 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分析對(duì)于大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)?PACS 系統(tǒng)來說，網(wǎng)絡(luò)無疑是一個(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)

53、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 15 / 67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绊懹跋衽總鬏數(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，滿足目前使用，但是會(huì)在兩年達(dá)到飽和，到時(shí)候會(huì)給醫(yī)院信息系統(tǒng)帶來不小的壓力。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

54、.1 服務(wù)器分級(jí)體系中的網(wǎng)絡(luò)流量控制圖Fig.3.1Server classification system of network traffic control chart通過服務(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；(5)放射

55、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。 16 / 67市場上有 dell 和 hp 等多家知名服務(wù)廠家，是當(dāng)前市場上最節(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)展的眼光來看，中小型機(jī)仍然是未來選取的對(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)。圖像與病人的相關(guān)信息從圖像采集工作站、HIS 和 RIS 系統(tǒng)送往 PACS 服

56、務(wù)器，又稱 DICOM 服務(wù)器、中心服務(wù)器、中心 PAS（PACS Archive server） 。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 3.2 PACS 系統(tǒng)服務(wù)器群3.2The PACS server cluster system(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)送過來的醫(yī)學(xué)圖像；(3)提取接受圖像的相關(guān)文字信息；(4)配

57、置圖像設(shè)備、采集工作站的通信方式，包括 ip、AE 名和 Port NO.；(5)通過網(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)； 17 / 67(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、RIS 服務(wù)模塊與 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)庫管理，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信管理；提供全部RIS、超聲、鏡和病理系統(tǒng)的文

58、本信息存儲(chǔ)與檢索服務(wù)，提供全部影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和檢索服務(wù)，提供長期歷史影像數(shù)據(jù)的訪問服務(wù)；在接收到來自各個(gè)檢查科室前置服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)后，負(fù)責(zé)向臨床服務(wù)器發(fā)送影像與報(bào)告數(shù)據(jù)；當(dāng)各個(gè)子網(wǎng)的圖像訪問終端試圖調(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、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)來的原始圖像，同時(shí)向子網(wǎng)終端客戶提供近期圖像訪問服務(wù)以減輕主服務(wù)器訪問壓力，進(jìn)行系統(tǒng)負(fù)

59、載均衡，形成多級(jí)訪問機(jī)制，提高系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、可靠性和訪問速度。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提供病人原始圖像與文字報(bào)告訪問服務(wù)以減輕主服務(wù)器訪問壓力，進(jìn)行系統(tǒng)負(fù)載均衡，形成多級(jí)訪問機(jī)制，提高系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、可靠性和訪問速度。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

60、障。目前本院還未架設(shè) PACS Web 服務(wù)器系統(tǒng)。部署 PACS Web 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或配置較低的臨床終端客戶提供病人原始或壓縮圖像與文字報(bào)告訪問服務(wù)，客戶端以瀏覽器方式運(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)通過數(shù)據(jù)庫實(shí)體化視圖方式保持與中心 18 / 67服務(wù)器的數(shù)據(jù)同步，可以達(dá)到減輕主服務(wù)器訪問壓力，形成多級(jí)訪問機(jī)制，提高系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、可靠性和訪問速度的目的。PACS 中的存儲(chǔ)歸檔系統(tǒng)（Archiving Manager）不是簡單的影像存儲(chǔ)，還包括影像與其相關(guān)信息的定位、傳送和存儲(chǔ)規(guī)劃等功能。PACS 具備圖像與相關(guān)