PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座

PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像傳輸PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第1頁關(guān)鍵點PACS產(chǎn)生原因PACS系統(tǒng)組成醫(yī)學(xué)影像傳輸網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫視頻數(shù)據(jù)模型PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第2頁PACS產(chǎn)生原因伴隨醫(yī)院中成像設(shè)備尤其是數(shù)字化成像設(shè)備如CT、MRI等普及，醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)量急劇增加，二維數(shù)據(jù)甚至三維數(shù)據(jù)存放、傳送、共享與管理已提到議事日程。PACS就是圖像存檔與通信系統(tǒng)，這一術(shù)語始用于1981年夏，由邁阿密大學(xué)醫(yī)學(xué)院A.JDuerinckx提出。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第3頁醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)特點類型多規(guī)模大精度高增加快不失真標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)處理難約束復(fù)雜安全性可靠性一致性實時性分布性并行性預(yù)操作PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第4頁醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)規(guī)模CT：512×512×12bitsB超：512×512×8bitsMRI：256×256×12bitsDSA：512×512×8或1024×1024×8bits核醫(yī)學(xué)：128×128×16bits數(shù)字化X射線膠片：×2500×12bitsPACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第5頁傳統(tǒng)膠片缺點數(shù)據(jù)量大，占用醫(yī)院大量資源借還費時一張膠片只能供一人借用，不能多人同時共享不能進(jìn)行動態(tài)觀察不易對同一成像設(shè)備在不一樣時間所成像作前后比較；也不易對同一病人用不一樣裝置所成像作橫向比較PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第6頁技術(shù)進(jìn)步使PACS成為可能海量存放器件如光盤(包含可擦磁－光盤及WORM)大量生產(chǎn)，價格下降計算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)成熟，網(wǎng)絡(luò)速度提升圖像數(shù)據(jù)庫技術(shù)成熟高分辨力監(jiān)視器問世PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第7頁CD-RDVD-RPACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第8頁MOMODriverPACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第9頁磁盤陣列PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第10頁網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第11頁網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第12頁數(shù)據(jù)庫技術(shù)成熟PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第13頁醫(yī)用顯示器PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第14頁醫(yī)用顯示器PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第15頁PACS系統(tǒng)組成圖像獲取數(shù)據(jù)庫管理在線存放離線歸檔圖像顯示及處理與外部信息系統(tǒng)接口膠片打印高速局域網(wǎng)絡(luò)支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸廣域網(wǎng)絡(luò)PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第16頁PACS系統(tǒng)組成PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第17頁PACS結(jié)構(gòu)視頻采集工作站B超圖像采集工作站X光機(jī)顯示工作站1數(shù)據(jù)庫服務(wù)器千兆以太網(wǎng)交換機(jī)內(nèi)窺鏡顯示工作站3顯示工作站4顯示工作站n顯示工作站2光纜百兆以太網(wǎng)交換機(jī)CT圖像采集工作站視頻采集工作站路由器因特網(wǎng)PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第18頁PACS數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)程與相互關(guān)系PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第19頁采集計算機(jī)從成像設(shè)備采集圖像數(shù)據(jù)將不一樣成像設(shè)備制造商各種規(guī)格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合ACR-NEMA或DICOMPACS標(biāo)準(zhǔn)格式（數(shù)據(jù)頭格式、字節(jié)次序、矩陣尺寸等）將圖像傳給PACS控制器PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第20頁采集計算機(jī)接口分類互連網(wǎng)絡(luò)模式經(jīng)過TCP/IP將采集計算機(jī)與成像設(shè)備互連，應(yīng)用DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)，易于實現(xiàn)圖像傳送可由放射成像系統(tǒng)開啟操作（“推”）或由采集計算機(jī)開啟操作（“拉”）直接接口模式經(jīng)過一片接口卡實現(xiàn)，比如膠片掃描儀SCSI接口卡、B超視頻采集卡以及CT視頻采集卡連接簡單，數(shù)據(jù)吞吐速率快，但不適于作二次開發(fā)PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第21頁傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計考慮每個節(jié)點位置與功效兩節(jié)點間經(jīng)過信息頻度不一樣節(jié)點進(jìn)行傳輸所需費用通信可靠性要求及所需吞吐量網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信線路容量詳細(xì)選擇低速10Mbps以太網(wǎng)中速100MbpsFDDI高速（>155Mbps）ATM網(wǎng)PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第22頁存檔服務(wù)器圖像接收、暫存、發(fā)送、存檔（分項）檢驗編組盤片管理、與RIS及HIS接口PACS數(shù)據(jù)庫更新圖像檢索、預(yù)取PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第23頁存檔服務(wù)器PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第24頁顯示工作站功效病案準(zhǔn)備病案選擇圖像整理文件編制病案介紹分類一級診療診療工作站，分辨率為2.5K×2K值班醫(yī)生和會議用工作站，分辨率為1K×1K醫(yī)生桌面工作站，分辨率為512×512高分辨率硬拷貝打印工作站PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第25頁顯示工作站PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第26頁顯示工作站PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第27頁顯示工作站PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第28頁PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第29頁PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第30頁PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第31頁PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第32頁PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第33頁PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第34頁PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第35頁醫(yī)學(xué)影像傳輸網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)快速以太網(wǎng)FDDIGbit以太網(wǎng)IP網(wǎng)InternetIntranetPACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第36頁網(wǎng)絡(luò)協(xié)議PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第37頁網(wǎng)絡(luò)層QoS保障機(jī)制集成服務(wù)模型：經(jīng)過資源預(yù)留實現(xiàn)保障。實施控制負(fù)載服務(wù)和可保障服務(wù)。資源預(yù)留RSVP：由接收方開啟資源預(yù)留。當(dāng)需要服務(wù)時，發(fā)送方向接收方發(fā)送Path多播分組，說明所要求服務(wù)類型及業(yè)務(wù)流特點。接收方按逆向路徑返回Reserve消息，給出接收方要求服務(wù)質(zhì)量。沿途路由器假如能夠接收，就預(yù)留帶寬和緩存，并統(tǒng)計流狀態(tài)。不然就匯報故障。建立好預(yù)留資源路徑后開始傳送數(shù)據(jù)。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第38頁網(wǎng)絡(luò)層QoS保障機(jī)制集成服務(wù)模型實現(xiàn)：路徑上全部路由器必須都支持。假如不能都支持，就只進(jìn)行控制負(fù)載服務(wù)。RSVP協(xié)議實施。接納控制例程在各結(jié)點調(diào)用。分類器按服務(wù)類型對分組分類。分組調(diào)度按QoS要求進(jìn)行調(diào)度。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第39頁網(wǎng)絡(luò)層QoS保障機(jī)制區(qū)分服務(wù)：利用服務(wù)類型域中優(yōu)先權(quán)、D、T、R設(shè)置區(qū)分服務(wù)類型，確定傳輸方式。需要與ISP協(xié)商取得服務(wù)水平協(xié)定SLA。SLA能夠是靜態(tài)，也能夠是動態(tài)。實現(xiàn)比集成服務(wù)簡單，服務(wù)種類有限，路由器處理較簡單。加速轉(zhuǎn)發(fā)確保轉(zhuǎn)發(fā)PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第40頁網(wǎng)絡(luò)層QoS保障機(jī)制多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS：提供由標(biāo)簽交換路徑LSP組成有效隧道機(jī)制。在分組前面加標(biāo)簽，使路由基于標(biāo)簽而不是基于目標(biāo)地址。標(biāo)簽為內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)表中路由索引。所以查找路由變成了查表操作，加緊了轉(zhuǎn)發(fā)速度而且能夠在沿途保留必要資源。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第41頁網(wǎng)絡(luò)層QoS保障機(jī)制流量工程：從防止擁塞角度處理QoS保障問題。提升設(shè)備利用有效性?；诩s束路由：路由器選擇最有可能滿足QoS要求路徑。不但考慮滿足QoS要求，而且考慮負(fù)載均衡要求。需要路由器間動態(tài)交換狀態(tài)信息。最正確路由約束條件不能太多。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第42頁端到端QoS保障QoS規(guī)范：申明傳輸所需要服務(wù)質(zhì)量。QoS參數(shù)：分確定性描述和統(tǒng)計性描述。每個層次參數(shù)不一樣。應(yīng)用層：影像分辨率、幀率、同時質(zhì)量等。傳輸層：比特率、流內(nèi)河流間同時容限等。網(wǎng)絡(luò)層：比特率、時延、抖動、錯誤率等。QoS管理策略：當(dāng)約定服務(wù)質(zhì)量得不到確保時，QoS自適應(yīng)性能。經(jīng)過降低一些條件或提醒可利用條件，進(jìn)行調(diào)整。服務(wù)費用：緩解資源爭奪。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第43頁端到端QoS保障QoS預(yù)備機(jī)制QoS映射：將應(yīng)用層QoS規(guī)范自動映射到下面各層次，推導(dǎo)各個層次QoS參數(shù)，使各層次進(jìn)行對應(yīng)資源配置和管理。有可能雙向映射。低層影響高層設(shè)置。QoS協(xié)商：按參數(shù)和資源分配進(jìn)行雙方協(xié)商。接納測試：測試協(xié)商結(jié)果能否滿足QoS要求。主要是共享資源調(diào)度、緩存可分配、帶寬。資源預(yù)留/分配：伴隨協(xié)商和測試進(jìn)行。預(yù)留方式有WildcardFilter,FixedFilter,DynamicFilter。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第44頁端到端QoS保障QoS控制機(jī)制流調(diào)度：在主機(jī)、路由結(jié)點傳送分組策略。如公平隊列、抖動等。流整形：流量平滑。如漏桶算法、令牌桶算法。流監(jiān)管：對用戶（源）在通信過程中是否恪守約定QoS規(guī)范監(jiān)測。流量控制：流同時：PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第45頁端到端QoS保障QoS管理機(jī)制：QoS監(jiān)測：服務(wù)提供者是否信守約定QoS契約?？蛇x項。QoS維護(hù)：將監(jiān)測到QoS與期望QoS比較，向系統(tǒng)匯報結(jié)果，進(jìn)行資源調(diào)整。QoS縮放：服務(wù)水平按實際情況調(diào)整。端到端重新協(xié)商：進(jìn)行資源再分配。QoS過濾：當(dāng)QoS失敗時，經(jīng)過丟幀，確保高優(yōu)先級分組傳輸。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第46頁醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫視頻數(shù)據(jù)庫層次結(jié)構(gòu)：媒體支持層：對視頻原始信息進(jìn)行分段及識別等操作。數(shù)據(jù)模型層：邏輯存放向物理存放映射。視頻用戶接口層：完成用戶對視頻信息查詢描述和查詢結(jié)果表現(xiàn)。用戶用戶接口層數(shù)據(jù)模型層媒體支持層PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第47頁醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫框架用戶界面超文本導(dǎo)航多媒體查詢媒體編輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義視頻對象合成信息文本DBMS影像DBMS視頻DBMS文本統(tǒng)計影像統(tǒng)計視頻統(tǒng)計交互層管理層數(shù)據(jù)合成層邏輯管理子層物理管理子層PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第48頁醫(yī)學(xué)影像內(nèi)容屬性顏色：常由顏色直方圖表示，反應(yīng)像素在彩色空間分布情況。區(qū)域直方圖。紋理：局部區(qū)域內(nèi)展現(xiàn)不規(guī)則性，但在整體上表現(xiàn)出規(guī)律性。對象特征：關(guān)鍵對象特征，如大小、位置、形狀等。邊緣特征：邊緣組成集合，能夠抽象地表示影像內(nèi)容如輪廓、相對位置關(guān)系等。視頻對象：由一系列靜止圖像組成，基本組成單元為幀。內(nèi)容屬性是關(guān)鍵性幀在內(nèi)容上顯現(xiàn)出來特征。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第49頁醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫影像內(nèi)容屬性提取：手工方式自動方式混合方式PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第50頁視頻數(shù)據(jù)模型支持多層視頻結(jié)構(gòu)抽象支持時空關(guān)系支持視頻解釋視頻數(shù)據(jù)獨立性PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第51頁時間描述類模型時間線模型時間線模型時間Petri網(wǎng)模型時間層次模型時間關(guān)系模型基于時態(tài)區(qū)間模型PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第52頁代數(shù)視頻數(shù)據(jù)模型基本特點：支持嵌套視頻結(jié)構(gòu)單元可表示視頻段時間組成定義了視頻段表現(xiàn)特征提供了與邏輯視頻段相關(guān)內(nèi)容信息提供了基于內(nèi)容、結(jié)構(gòu)及空間信息存取PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第53頁視頻代數(shù)Creation（創(chuàng)建）：由原始視頻定義視頻表示式結(jié)構(gòu)。Composition（合成）：定義子結(jié)點之間時間關(guān)系。Presentation（表現(xiàn)）：為所包含子結(jié)點定義空間布局。Description（描述）：把內(nèi)容屬性與代數(shù)視頻結(jié)點聯(lián)絡(luò)起來。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第54頁視頻查詢代數(shù)正則集合運算：AND，OR，MINUS時態(tài)集合運算：tAND,tOR,tMINUS過濾運算：tREDUCE合成運算：Decompose,MapToComposition,MapToStream瀏覽運算：ANNOT,STRUCTPACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第55頁視頻數(shù)據(jù)索引對視頻內(nèi)容進(jìn)行索引過程就是對視頻和元數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化過程。定義：給定一條視頻數(shù)據(jù)V和一個視頻數(shù)據(jù)模型Vap，用數(shù)據(jù)V實體化模型Vap過程稱為視頻索引。基于內(nèi)容檢索(ContentBasedRetrieval)：依據(jù)媒體和媒體對象內(nèi)容語義及上下文聯(lián)絡(luò)進(jìn)行檢索。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第56頁視頻索引分類基于注釋索引(Annotation-basedIndexing)：對視頻模型中定性特征建立索引。高級索引?；谔卣魉饕?Feature-basedIndexing)：對視頻模型中定量特征建立索引。低級索引?；谔囟I(lǐng)域索引(Domain-specificIndexing)：專門針對某個應(yīng)用領(lǐng)域建立索引。普通有固有模式。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第57頁視頻數(shù)據(jù)查詢基于內(nèi)容視頻檢索特點：從視頻數(shù)據(jù)中提取信息線索是一個近似匹配大型數(shù)據(jù)庫快速檢索PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第58頁視頻數(shù)據(jù)查詢和檢索過程初始查詢說明相同性匹配按相同度大小排列返回給用戶特征調(diào)整逐步縮小查詢范圍，直到取得滿意結(jié)果。PACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第59頁PACS拓?fù)鋵嵗齈ACS系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的傳輸專家講座第60頁PACS