數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像處理存檔及傳輸技術(shù)(新).ppt

1、數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像處理、存檔及傳輸技術(shù),任課教師：陳煒,第一章 緒論,2020年7月28日,1.1 產(chǎn)生背景,醫(yī)學(xué)圖像在醫(yī)療診斷中的重要作用 人體內(nèi)部發(fā)生的病變需要借助醫(yī)學(xué)影像這種方式進行診斷 計算機技術(shù)的應(yīng)用對醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的促進 早期的醫(yī)學(xué)影像診斷模式：“熒光屏-膠片-燈箱-診斷”，由影像科室（放射科）對患者的醫(yī)學(xué)影像體征出具診斷結(jié)論后，再交由臨床治療醫(yī)師，由臨床醫(yī)師依據(jù)患者的醫(yī)學(xué)影像診斷結(jié)論結(jié)合患者的其他體征予以確診，并選擇具體的治療方案。 全新的醫(yī)學(xué)影像成像技術(shù)進入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域（超聲、CT、DSA、MRI等），提高了醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)的診斷水平，實現(xiàn)診斷信息的數(shù)字化。 計算機技術(shù)對傳統(tǒng)醫(yī)療領(lǐng)域產(chǎn)生的兩次巨

2、大沖擊：一是醫(yī)療信息系統(tǒng)的建立（極大地提高醫(yī)院信息管理能力）；二是新的醫(yī)學(xué)圖像成像獲取方式，特別是數(shù)字成像方式的引入。,2020年7月28日,只有以各種醫(yī)學(xué)影像和成像技術(shù)及系統(tǒng)為代表的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷、臨床治療、醫(yī)學(xué)研究手段的綜合運用才可能為患者的疾病治療提供愈益豐富、詳細而精確的信息和醫(yī)學(xué)影像資源，并進而提高醫(yī)學(xué)影像的復(fù)用價值和復(fù)用率。 醫(yī)學(xué)影像設(shè)備和信息的數(shù)字化及其所受的計算機處理，從根本上改變了醫(yī)學(xué)影像采集、顯示、存儲、交換方式和手段。,2020年7月28日,醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng) HIS（hospital information system）醫(yī)院信息系統(tǒng)：進行一般的信息管理，包括病人自身的描述信息

3、、社會保險信息、診斷及醫(yī)囑摘要信息等。 RIS（radiological information stystem）放射信息系統(tǒng)：主要用于醫(yī)院放射科室，含多種應(yīng)用功能模塊支持放射科室的任務(wù)管理，如膠片管理、過程調(diào)度、效益分析及統(tǒng)計、報告形成等。為了提高信息共享性并減少信息冗余，RIS還和HIS聯(lián)接，共享病人的基本信息。 醫(yī)院信息管理還有如護理信息系統(tǒng)NIS，臨床信息系統(tǒng)CIS等。,2020年7月28日,數(shù)字成像技術(shù) 早期的成像技術(shù)主要是通過物理或化學(xué)處理過程來完成的。 1972年第一臺計算機輔助X射線斷層照相掃描儀（CT）的引入臨床是醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的重大突破。這種計算機輔助X射線斷層成像及重構(gòu)技術(shù)

4、很快被用于其它成像系統(tǒng)，如單光子發(fā)射計算機輔助斷層成像（SPECT）、正電子發(fā)射斷層成像（PET）、核磁共振成像（MRI）等。 數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域又產(chǎn)生新的醫(yī)學(xué)診斷和成像技術(shù)。如超聲（US）、核醫(yī)學(xué)（NM）、數(shù)字減影（DSA）及數(shù)字熒光透視（DF）等。數(shù)字技術(shù)的引入和計算機微處理器性能的不斷提高，在促進醫(yī)學(xué)成像質(zhì)量提高的同時，更加方便了對患者病情的診斷和觀察。 計算機和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，帶來了醫(yī)學(xué)圖像數(shù)字化的變革；圖像處理技術(shù)的發(fā)展使得醫(yī)學(xué)圖像的后期處理和分析成為可能。如何更加有效地在醫(yī)院內(nèi)部和醫(yī)院之間共享醫(yī)學(xué)圖像信息，如何高效地處理、保存、管理和檢索高質(zhì)量的數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像，成為一個新的問題。

5、,2020年7月28日,經(jīng)由計算機的醫(yī)學(xué)圖像成像方法 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。 計算機在醫(yī)學(xué)圖像中的應(yīng)用 根據(jù)測量數(shù)據(jù)建立圖像 為提取圖像的最佳特征而重建圖像 顯示圖像 利用圖像處理技術(shù)提高圖像的質(zhì)量 存儲和檢索圖像,2020年7月28日,醫(yī)學(xué)影像技術(shù)發(fā)展歷程：從倫琴發(fā)現(xiàn)X光并由此拍出世界上第一張倫琴夫人手部的X線透視照片以來，醫(yī)學(xué)影像技術(shù)從無到有、從不完善到功能齊全、分類精細，經(jīng)歷了100多年的發(fā)展歷程。 1896年，德國西門子公司研制出世界上第一支X線球管，

6、20世紀(jì)一二十年代，出現(xiàn)常規(guī)X線機；到20世紀(jì)60年代中后期醫(yī)學(xué)影像技術(shù)已形成較完整的學(xué)科體系，稱為放射診斷或放射學(xué)。 1971年，第一臺CT掃描機誕生，開創(chuàng)了計算機人體斷層攝影技術(shù)。隨著CT在臨床上的廣泛應(yīng)用，其功能日趨完善，且種類越來越多。CT機是將電子技術(shù)、計算機技術(shù)和X線技術(shù)相結(jié)合的革命性產(chǎn)品，為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)奠定了基礎(chǔ)。 20世紀(jì)50至60年代超聲和放射性核素也相繼出現(xiàn)。,2020年7月28日,20世紀(jì)70年代末80年代初，超聲、放射性核素、MR-CT和數(shù)字影像設(shè)備與技術(shù)逐步興起。其中，磁共振成像MRI是目前最先進的影像檢查方法之一，是一門新興的無創(chuàng)性顯示人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影像診斷技

7、術(shù)，問世以來得到迅猛發(fā)展。 20世紀(jì)80年代推出了數(shù)字減影血管造影（DSA）和計算機X線攝影（CR）成像設(shè)備和技術(shù)，其后又推出數(shù)字X線設(shè)備（DR）。 20世紀(jì)90年代推出更新、更強的核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備ECT，包括PET、SPECT等設(shè)備。 21世紀(jì)隨著信息技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)將獲得更快的發(fā)展。,2020年7月28日,1.2 PACS概念的提出和發(fā)展歷史,歷史回顧 上世紀(jì)70 年代開始有了 Digital Radiography 這個名詞。 CT、超聲波與核醫(yī)學(xué)等數(shù)字醫(yī)療影像模式在70 代問世。 80年代出現(xiàn)了核磁共振 (MRI)、CR和數(shù)字減影 (DSA)。

8、 80年代先出現(xiàn)數(shù)字放射系統(tǒng)（DRS）的概念，隨后有了 Digital Image Communication and Display (數(shù)字影像傳輸與顯示) 概念。 1982 年開了第一屆國際 PACS 研討會，明確了PACS的概念、作用和意義。,2020年7月28日,1983年美國陸軍開始了一個 teleradiology （遠程放射診斷系統(tǒng)）項目。 1985年美國陸軍研制成功 DIN-PACS。 1985 年華盛頓大學(xué)西雅圖分校 University of Washington (Seattle, WA) 和Georgetown 大學(xué) (Washington DC) 開始 PACS 研究

9、。 1995 年第一代商業(yè) PACS 產(chǎn)品問世。 DICOM 3.0 標(biāo)準(zhǔn)在1993 年定形 ，為PACS的商業(yè)化奠定基礎(chǔ)。,2020年7月28日,PACS的定義,PACS：醫(yī)學(xué)圖像存儲和傳輸系統(tǒng)。主要包含醫(yī)學(xué)圖像獲取、大容量數(shù)據(jù)存貯、圖像顯示和處理、數(shù)據(jù)庫管理及影像傳輸網(wǎng)絡(luò)等5個單元。 定義詳解 Picture是指醫(yī)療檢查中產(chǎn)生的各種影像信息。醫(yī)療影像在過去主要指CR、DR、MR、CT及DSA等檢查的放射科影像，但是現(xiàn)在已經(jīng)將影像的范圍擴大到心血管使用的動態(tài)影像，以及超聲、內(nèi)窺鏡檢查、關(guān)節(jié)鏡檢查、組織病理檢查、眼球檢查等等，包含了大部分在臨床上使用的影像。PACS可以保障醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生的影像質(zhì)

10、量或提供更高品質(zhì)的影像。,2020年7月28日,定義詳解2 Archiving是指將影像設(shè)備檢查產(chǎn)生的圖像及相關(guān)信息，以標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字方式獲得并進行儲存。儲存有存儲（ Archiving）和備份（Backup）兩重概念。儲存系統(tǒng)又以存儲設(shè)備、圖像獲取時間、訪問頻繁程度、儲存時間長短等為基礎(chǔ)分為在線（短期）、近線（中期）、離線（長期）幾種。 Archiving在產(chǎn)生醫(yī)療影像時，軟件上將自動或手動獲取影像數(shù)據(jù)，在在線儲存裝置上儲存，并可根據(jù)醫(yī)療人員的需要進行查詢（不需人工干預(yù)，可自動在工作站上進行）。影像資料查詢時間短。,2020年7月28日,定義詳解3 Backup技術(shù)是由技術(shù)人員或系統(tǒng)管理者將經(jīng)過

11、一定時間積累的影像數(shù)據(jù)集中，往中期或長期儲存設(shè)備上人為或自動復(fù)制。 Backup技術(shù)無法在工作站上對較早期的影像數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動查詢，必須由技術(shù)人員或管理者找出Backup儲存的影像后，往工作站導(dǎo)入。因此查詢時間較長。,2020年7月28日,定義詳解4 Communication是指通過網(wǎng)絡(luò)將患者基本信息、診斷信息、影像等資料進行傳輸調(diào)閱。為保證不同廠家、不同類型檢查設(shè)備可以在同一系統(tǒng)內(nèi)進行無障礙交流，醫(yī)療影像設(shè)備必須支持DICOM協(xié)議。不支持DICOM協(xié)議的設(shè)備，可通過計算機視頻采集卡（Video Capture Card）、網(wǎng)卡（Network Card）及DICOM專業(yè)轉(zhuǎn)換軟件構(gòu)成的DICO

12、M網(wǎng)關(guān)，將影像資料轉(zhuǎn)換為DICOM格式。 System是指PACS并非單臺醫(yī)療影像設(shè)備，而是各類硬件設(shè)備及軟件模塊用網(wǎng)絡(luò)進行連接形成的系統(tǒng)集群，是硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)及醫(yī)學(xué)設(shè)備的融合，是高層次的管理系統(tǒng)的集成。,2020年7月28日,PACS常與放射科信息系統(tǒng)（RADIOLOGY Information System，RIS）及醫(yī)院信息系統(tǒng)（Hospital Information System，HIS）連為一體。PACS雖然起源于放射學(xué)，但已經(jīng)應(yīng)用于大批量圖像和語言數(shù)據(jù)處理的任何科學(xué)領(lǐng)域。 PACS系統(tǒng)將計算機處理和現(xiàn)代通信技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像成像系統(tǒng)，將圖像變成數(shù)字圖像信息，以數(shù)據(jù)文件的形

13、式保存下來，并通過各種公用或?qū)Ｓ猛ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)在醫(yī)院各科室、醫(yī)療單位之間、地區(qū)或國家之間進行傳送。 PACS系統(tǒng)的發(fā)展和普及對放射醫(yī)學(xué)、影像醫(yī)學(xué)、數(shù)字圖像技術(shù)、計算機應(yīng)用、現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)和醫(yī)院信息系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展有重要的促進作用。,2020年7月28日,PACS發(fā)展過程,三個階段。 第一階段（80年代中期-90年代中期） 計算機自身性能有限，CPU主頻僅幾十兆，內(nèi)存只有64兆字節(jié)，而且價格昂貴。研究主要集中在如何用有限的計算機資源處理大容量的數(shù)字圖像，如用各種算法優(yōu)化、硬件加速等。而顯示技術(shù)也不能保證圖像顯示的一致性。因為沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同設(shè)備的圖像交換困難，DICOM標(biāo)準(zhǔn)開始出現(xiàn)。 這一時期的PA

14、CS系統(tǒng)以單機為主，速度慢，功能單一，基本上沒有RIS (Radiology Information System),顯示質(zhì)量不高，人們普遍認為不可能用軟拷貝代替膠片。PACS顯然不能滿足臨床的需要。,2020年7月28日,第二階段（90年代中期-上世紀(jì)末） 計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是PC機性能的大大提高，使PACS用戶終端的速度和功能加強了。 而顯示技術(shù)的發(fā)展和顯示質(zhì)量控制軟件的出現(xiàn)，圖像顯示質(zhì)量基本達到讀片要求，PACS的診斷價值開始得到臨床的認可。應(yīng)診斷報告和信息保存的要求，RIS系統(tǒng)出現(xiàn)。 臨床的應(yīng)用使人們關(guān)注工作流的問題，即在檢查登記、圖像獲取、存儲、分發(fā)、診斷等等的步驟中P

15、ACS如何與RIS溝通，提高工作效率。,2020年7月28日,第三階段（上世紀(jì)末-現(xiàn)在） DICOM標(biāo)準(zhǔn)被廣泛接受，PACS、RIS開始與HIS全面整合，PACS被用于遠程診斷。顯示質(zhì)量控制軟件技術(shù)的進一步發(fā)展，新的顯示設(shè)備的出現(xiàn)，淡化了溫度、壽命對顯示器顯示質(zhì)量的影響。 PACS系統(tǒng)中引進臨床專用軟件，以利于輔助診斷和治療。 無膠片化的進程，促使人們開始研究PACS系統(tǒng)的安全性。,2020年7月28日,PACS發(fā)展三個時代 第一代：多采用封閉的集中式體系結(jié)構(gòu)，在小范圍內(nèi)實現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像文件的有效共享，但是各PACS所采用的信息格式各不相同，系統(tǒng)間相對孤立，無法進行數(shù)據(jù)交流。 第二代：開始遵從AC

16、R-NEMA和早期的DICOM標(biāo)準(zhǔn)，能夠直接從醫(yī)學(xué)成像設(shè)備采集圖像數(shù)據(jù)，并具備了初步的網(wǎng)絡(luò)通信能力。采用基于Client/Server的體系結(jié)構(gòu)，增強了PACS的互聯(lián)性和開放性，使系統(tǒng)逐步走向大型化。 第三代：特征為完全遵從醫(yī)學(xué)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，特別是DICOM標(biāo)準(zhǔn)和HL7標(biāo)準(zhǔn)，使得PACS內(nèi)部、各PACS之間以及PACS與HIS等其他醫(yī)療信息系統(tǒng)之間進行信息和數(shù)據(jù)的交換成為可能。同時新一代的PACS系統(tǒng)對醫(yī)學(xué)圖像的質(zhì)量和圖像處理及傳輸效率有了更高的要求。,2020年7月28日,1.3 PACS的研究和發(fā)展現(xiàn)狀,國外PACS建設(shè) 美國的PACS建設(shè)起步較早，目前已趨向于不同成像模式和所有醫(yī)院科室都使用

17、同一信息系統(tǒng)、共通的登錄界面、一致的用戶界面。其地域性醫(yī)療信息系統(tǒng)的整合和一體化進程均發(fā)展很快。如美國退伍軍人醫(yī)療保健系統(tǒng)的PACS建設(shè)包括了全國172家醫(yī)院和醫(yī)學(xué)中心及門診部，覆蓋人群2500萬，它有自己整體的HIS、RIS運作系統(tǒng)和所有病人的電子信息。,2020年7月28日,歐洲對PACS的關(guān)注和研究始于上世紀(jì)70年代后期。1980年以后英國、法國、德國等國先后著手PACS建設(shè)，但在當(dāng)時多為小型PACS，主要集中在單一科室，如放射科或核醫(yī)學(xué)科等。90年代初開始出現(xiàn)大型的PACS建設(shè)。在90年代后期上述這些國家均已有1020個PACS項目開始運轉(zhuǎn)。地域性的PACS也開始建設(shè)，如德國薩克森州，

18、其遠程醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)包括了7所大型醫(yī)學(xué)中心，以及許多其它醫(yī)療機構(gòu)和醫(yī)生診所，數(shù)字化影像和相關(guān)資料可在服務(wù)系統(tǒng)所涵蓋的醫(yī)院間進行傳輸和共享。,2020年7月28日,日本的PACS研究也起步較早，1982年召開第一屆PACS會議，第一套系統(tǒng)正式運行于1989年，至2002年就擁有1468套PACS。 韓國第一個全面的PACS系統(tǒng)建設(shè)始于1994年，同年成立PACS學(xué)會。1999年政府出臺對PACS建設(shè)實施補償?shù)恼撸蟠蟠龠M了PACS的發(fā)展。至2002年，已建成PACS并實現(xiàn)無片化的醫(yī)院在400床以上的大醫(yī)院中所占比例為37%。,2020年7月28日,我國的PACS建設(shè),我國的PACS建設(shè)起步較晚，

19、90年代中后期開始有少數(shù)醫(yī)院籌建小型或微小型PACS。19992001年間正式建設(shè)小型PACS的醫(yī)院不過10余家。 近年P(guān)ACS發(fā)展較快，但多數(shù)在建和使用的仍然是放射科范圍內(nèi)的小型PACS。2006年上海醫(yī)院的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，擁有RIS和PACS的醫(yī)院共為30家和18家，其中擁有全院PACS的僅有2家。 為建設(shè)符合國際標(biāo)準(zhǔn)的PACS體系，搭建、完善中國醫(yī)療行業(yè)與國際標(biāo)準(zhǔn)DICOM3和IHE、HL7等接軌的技術(shù)平臺，衛(wèi)生部在20032005承擔(dān)國家科技攻關(guān)項目“C-PACS”基礎(chǔ)上，提出C-PACS系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系技術(shù)草案，涉及C-PACS的遵從性、圖像處理、圖像質(zhì)量控制、工作流和數(shù)據(jù)接口、海量數(shù)據(jù)存

20、儲、PACS系統(tǒng)安全和技術(shù)壁壘等。,2020年7月28日,1.4 PACS的基本構(gòu)成和關(guān)鍵技術(shù),PACS是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下集各種醫(yī)療成像設(shè)備、眾多應(yīng)用功能和海量數(shù)據(jù)存儲于一身的大型應(yīng)用系統(tǒng)，其系統(tǒng)控制功能和存儲結(jié)構(gòu)的良好設(shè)計可有效提高系統(tǒng)的使用效率，而圖像處理軟件和應(yīng)用功能模塊的設(shè)計可提高系統(tǒng)的實用性。,2020年7月28日,醫(yī)院信息系統(tǒng)HIS,放射信息系統(tǒng)RIS,HL7接口,數(shù)據(jù)流控制器,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,圖像存檔系統(tǒng),圖像獲取 接口,成像 設(shè)備,圖像緩存,圖像顯示 工作站,圖像 預(yù)處理器,圖像獲取子系統(tǒng),PACS控制器,圖像顯示子系統(tǒng),圖：PACS基本構(gòu)成,2020年7月28日,一、PACS基本構(gòu)成

21、,圖像獲取子系統(tǒng)：包括成像設(shè)備和圖像獲取接口。 成像設(shè)備：如X射線、CT、MRI、超聲等 圖像獲取接口：圖像獲取主要從各種成像設(shè)備上獲取圖像數(shù)據(jù)以及相關(guān)的文字信息（患者信息、圖像采集參數(shù)、有關(guān)的圖像處理等）。 困難：部分醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的信息輸出為膠片，需要將膠片轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像；不同企業(yè)生產(chǎn)的成像設(shè)備不符合DICOM標(biāo)準(zhǔn)，需要通過圖像采集工作站實現(xiàn)成像計算機與PACS的隔離，將從成像設(shè)備獲取的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PACS標(biāo)準(zhǔn)格式后，送往PACS控制器。,2020年7月28日,圖：不同影像獲取方式,2020年7月28日,PACS控制器（也可稱PACS服務(wù)器集群）：三個主要組件為數(shù)據(jù)流控制器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)

22、器、圖像存檔系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)流控制器：PACS系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的控制單元，對圖像數(shù)據(jù)進行智能化管理； 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：為已存檔的文本文件與圖像文件建立索引，提供查詢服務(wù)，可通過HL7接口與HIS、RIS進行數(shù)據(jù)交換； 存檔系統(tǒng)：負責(zé)大容量的圖像存儲，由不同時間跨度的存儲設(shè)備構(gòu)成，使用多種存儲介質(zhì)。,2020年7月28日,PACS控制器基本功能：從圖像獲取接口得到圖像，提取圖像文件中的文本描述信息；更新網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫；存檔圖像文件；對數(shù)據(jù)流進行控制；使數(shù)據(jù)在適當(dāng)?shù)臅r間發(fā)往要求的顯示系統(tǒng)；自動從存檔系統(tǒng)中獲取必要的對照信息；執(zhí)行從顯示工作站或其他控制器發(fā)出的文檔讀寫操作。,2020年7月28日,圖像顯示子系統(tǒng)：包

23、括顯示預(yù)處理器、顯示工作站緩存以及顯示工作站。 顯示預(yù)處理器：依照圖像顯示子系統(tǒng)中顯示工作站的特性參數(shù)，將從PACS控制器獲取的圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，使其適合在本顯示系統(tǒng)中進行顯示；或者根據(jù)操作者的指令，進行各種圖像處理和特征參數(shù)計算，并將處理結(jié)果通過顯示子系統(tǒng)呈現(xiàn)給觀測者。 顯示工作站緩存：用于存儲近期的圖像數(shù)據(jù)，包括預(yù)處理前后的圖像數(shù)據(jù)。 顯示工作站：是顯示子系統(tǒng)的核心，可單獨構(gòu)成顯示子系統(tǒng)；是通向PACS環(huán)境的窗口，可充分利用整個PACS的資源，并提供一個良好的用戶操作界面。,2020年7月28日,圖像顯示子系統(tǒng)一般包括完成不同功能的多種軟件包，如通信組件、數(shù)據(jù)庫、顯示組件、資源管理組件及

24、圖像處理組件等。 基本功能：從PACS控制器獲取信息；提供PACS數(shù)據(jù)庫查詢接口；數(shù)據(jù)庫查詢結(jié)果顯示；圖像組織；圖像增強處理；圖像測量和標(biāo)注；文檔編輯和報告生成。,2020年7月28日,PACS服務(wù)器集群：包括PACS的服務(wù)器組、存儲服務(wù)器組、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器組、調(diào)度服務(wù)器組。 服務(wù)器組：PACS的核心。負責(zé)接收影像檢查設(shè)備傳來的DICOM3格式的影像數(shù)據(jù)并存儲，完成醫(yī)學(xué)圖像信息與病人信息的關(guān)聯(lián)，借助數(shù)據(jù)庫對影像信息進行管理，提供影像數(shù)據(jù)的查詢和發(fā)送。 存儲服務(wù)器組：負責(zé)磁盤陣列和磁帶庫中影像文件按時間順序進行管理。 轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器：負責(zé)將由醫(yī)學(xué)影像檢查設(shè)備傳送來的圖像，按檢查登記表中的診斷工作站地址將

25、圖像轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的診斷工作站，提供診斷醫(yī)師讀片和寫診斷報告；依分發(fā)登記表中記錄的地址，將圖像分發(fā)到相應(yīng)的分發(fā)工作站，供臨床醫(yī)師閱片并查看診斷報告。 調(diào)度服務(wù)器：負責(zé)對接收到的醫(yī)學(xué)影像圖像文件請求進行應(yīng)答。 另外，作為一個應(yīng)用系統(tǒng)，PACS還有非DICOM3格式的圖像文件轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)、影像采集工作站、影像診斷工作站、影像瀏覽工作站等。,2020年7月28日,二、PACS的軟件功能結(jié)構(gòu),從應(yīng)用功能的角度，PACS系統(tǒng)組成： 圖像服務(wù)器、熱備份服務(wù)器、HIS服務(wù)器 圖像采集點、醫(yī)生工作站 醫(yī)院內(nèi)部局域網(wǎng)、連接Internet接口 PACS中數(shù)據(jù)構(gòu)成： 醫(yī)學(xué)圖像的輔助病案信息（文本文件）：包括病人基本信息、

26、醫(yī)生信息、診斷分析信息等。 醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)（圖像文件）：所有類型的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。,2020年7月28日,PACS的關(guān)鍵技術(shù),PACS體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計 數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像獲取技術(shù) 醫(yī)學(xué)圖像的大容量存儲技術(shù) 遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) PACS的數(shù)據(jù)庫技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) PACS中的數(shù)字圖像處理技術(shù)及顯示技術(shù) 醫(yī)學(xué)圖像壓縮技術(shù),2020年7月28日,三、PACS的主要功能應(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（大容量數(shù)據(jù)存儲） 用 DICOM 3.0 將醫(yī)院各科室臨床主治醫(yī)師、放射科醫(yī)師和專科醫(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

27、。 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書寫、打印診斷報告。 膠片打印。,2020年7月28日,四、PACS系統(tǒng)的指標(biāo)評價,性能：是專業(yè)性和臨床診斷的評價。評價系統(tǒng)中連接的專業(yè)診斷工作站是否能有效地幫助醫(yī)生提高診斷水平。 穩(wěn)定性及持續(xù)運營時間：評價系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。由于PACS應(yīng)用在醫(yī)院這個特殊環(huán)境，此項指標(biāo)是衡量系統(tǒng)性能的重要依據(jù)，有數(shù)據(jù)庫和硬件投資決定。 連通性：評價系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備之間的通信能力，信息是否實現(xiàn)有效共享。,2020年7月28日,開放性：評價系統(tǒng)與HIS、RIS或Internet等的連接能力。 伸縮性：評價系統(tǒng)是否能夠根據(jù)不同醫(yī)院的實際情況，在基本

28、功能保證的基礎(chǔ)上，建設(shè)規(guī)?？梢赃m當(dāng)調(diào)整。 可持續(xù)發(fā)展性：評價系統(tǒng)建設(shè)時，是否為后續(xù)發(fā)展預(yù)留足夠的擴展空間。,2020年7月28日,傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)圖像保存和處理方式存在的問題,保存膠片需要很大的存放空間。為了提高膠片的利用價值，影像科不得不建立片庫來貯存數(shù)量龐大的膠片，這就是所謂的“歸檔”或“存檔”，即對膠片的管理。管理難度與數(shù)量同步增長，耗費大量財力、物力、空間。 常規(guī)X線攝影沿用膠片-增感屏系統(tǒng)，成像后由膠片記錄，需暗室沖洗，在顯影、定影、沖洗、烘干、歸檔等環(huán)節(jié)上要耗費大量的人力和財力。,2020年7月28日,膠片庫手工管理效率低，資料的查詢速度慢，圖像的傳遞需要大量時間，效率低，不能滿足臨床需

29、要，如遇急診問題就更嚴(yán)重。且容易把膠片歸錯檔，使資料的查找和利用效率更低。 傳統(tǒng)X線膠片除了不便于儲存和傳輸，更談不上實時或快速異地會診，不便實現(xiàn)多人共享。 膠片的丟失、片損和變質(zhì)所引起的信息丟失也是一個難以解決的問題，即使一個管理制度十分完善的醫(yī)院，由于借出、會診等，膠片的丟失也不可避免。給資料的再次利用和科研工作帶來極大的不便。 把CT、MRI等圖像硬拷貝到膠片上，保留的只是操作醫(yī)師認為有用的信息，圖像無法后處理，固定的窗寬、窗位已經(jīng)丟失了大部分原始信息,2020年7月28日,PACS系統(tǒng)的優(yōu)點,快速、方便地在臨床、急診科室隨時調(diào)閱膠片圖像進行讀片與診斷，提高了工作效率，避免了膠片在傳遞過

30、程中丟失，成為醫(yī)院現(xiàn)代化的管理手段。 開展復(fù)合影像診斷、開展多學(xué)科會診，克服時間和地域上的限制，使醫(yī)護人員能為各類患者提供及時的診斷、治療和護理。 系統(tǒng)提供了窗寬窗位調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)測量、剪裁等影像后處理功能，醫(yī)療人員可獲得更多的病變信息；提供對大量圖像的有效管理、快速準(zhǔn)確的檢索手段，使圖像容易傳遞和交流。,2020年7月28日,通過網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，發(fā)揮醫(yī)院的教學(xué)支持作用，從而在整體上提高醫(yī)院的診斷質(zhì)量、效率和教學(xué)、科研水平。加強了醫(yī)院間的數(shù)據(jù)交換和信息共享，在行業(yè)中相互學(xué)習(xí)提高。 極大地改變了傳統(tǒng)影像科與其他科室的關(guān)系，它的大范圍運用必將對放射學(xué)實踐產(chǎn)生極其深刻的影響，促進更加專業(yè)化的發(fā)展，迫

31、使行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)更為激烈的競爭。 節(jié)約了膠片開支及其管理費用，從而進入無膠片時代。 在醫(yī)療服務(wù)的社會需求不斷增長的今天，上述優(yōu)越性最終將有利于提高醫(yī)療質(zhì)量、縮短患者在醫(yī)院的滯留時間，從而為醫(yī)院和患者帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。,2020年7月28日,PACS的缺點,臨床使用的診斷顯示器分辨率不夠時，會影響影像的顯示效果和診斷。 長時間停電等因素造成的整體系統(tǒng)不能運行時，會帶來醫(yī)院業(yè)務(wù)的不便（需自備電源）。 醫(yī)院如未采用國際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)PACS系統(tǒng)，將影響醫(yī)療體系的信息共享。 初期投資費用較大，且存在后期完善再投資的問題。 影像資料的安全問題，需建立預(yù)防災(zāi)害對策（地震、水災(zāi)、火災(zāi)等）。,2020年7月

32、28日,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),2020年7月28日,五、PACS的必要性,提高影像診斷質(zhì)量的需要 無膠片管理的需要 醫(yī)學(xué)科研和臨床治療的需要 醫(yī)院競爭的需要,2020年7月28日,PACS直接經(jīng)濟效益,一家中、大型醫(yī)院每年的膠片費用為幾十至幾百萬元。 以醫(yī)院的CT檢查為例： 假如每天的病人例數(shù)為30人，每個病人醫(yī)院保留1.5張膠片，每張膠片費用約為20元。 使用膠片每天費用： 30 * 20 *1.5=900元 若每張膠片12幅影像，每幅影像1024KB，每天影像存儲量最多為30*1.5*12*1024= 0.56GB，CD-ROM光盤（0.6

33、5 GB，每片10元） 使用光盤每天的費用： 5*0.56 /0.65 =4.3元 則每天節(jié)?。?00-4.3=895.7元 895.7/900 =99%,2020年7月28日,PACS潛在經(jīng)濟效益,加快了醫(yī)學(xué)影像的傳輸速度。 大大減少醫(yī)生做出診斷的時間，能夠大大提高醫(yī)院收容處理病人的能力。 擴大醫(yī)院的影響力。 實現(xiàn)醫(yī)院影像管理的數(shù)字化、無膠片化，電子病例和電子影像的傳遞，遠程醫(yī)療服務(wù)，從而提升醫(yī)院的整體競爭力。,第2章 數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像及其獲取,2020年7月28日,一、相關(guān)的醫(yī)學(xué)圖像知識,總結(jié)醫(yī)學(xué)診斷的發(fā)展歷程，只有獲得了精確反映病人狀態(tài)的信息，才有可能做出正確的診斷；有了正確的診斷，才能制定

34、正確的治療方案，客觀的評價治療結(jié)果。 人體的信息可以用數(shù)值、曲線、圖像等多種形式表示，但在大多數(shù)場合，圖像所包含的信息量遠遠超過數(shù)值和曲線，所以，圖像的應(yīng)用越來越廣泛。,2020年7月28日,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。,2020年7月28日,經(jīng)由計算機的醫(yī)學(xué)圖像成像方法,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

35、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。,2020年7月28日,計算機在醫(yī)學(xué)圖像中的應(yīng)用 根據(jù)測量數(shù)據(jù)建立圖像 為提取圖像的最佳特征而重建圖像 顯示圖像 利用圖像處理技術(shù)提高圖像的質(zhì)量 存儲和檢索圖像,2020年7月28日,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。,2020年7月28日, 光 的 發(fā) 明 者 倫 琴,2020年

36、7月28日,X線圖像及成像設(shè)備,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?？衫糜嬎銠C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。,2020年7月28日,傳統(tǒng)X線攝影,X線對人體組織穿透性的差異是X線醫(yī)學(xué)影像學(xué)的基礎(chǔ)。 X線照射到膠片，由于穿透人體后的強度分布不同，使膠片上的鹵化銀的感光度發(fā)生差異，經(jīng)顯影后產(chǎn)生一定的黑化度，

37、顯示出人體不同密度的影像。,2020年7月28日,CR,計算機X線攝影（computed radiography，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（imaging plate ，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。,2020年7月28日,CR的關(guān)鍵部件-成像板是實現(xiàn)模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息的載體，可重復(fù)使用。 CR系統(tǒng)的X線攝影劑量比常規(guī)X線攝影在一定程度上有所降低，減少對患者的輻射損傷，而且延長了X線球管的壽命。 CR靈敏度高，影像的線性度、層次表現(xiàn)好。數(shù)據(jù)量大，具有多種后處理功能。 CR是非專用機型可與常

38、規(guī)的X線攝影設(shè)備匹配使用。 適用于復(fù)雜部位和體位的X線攝影 ，使用靈活。,2020年7月28日,DR,數(shù)字X線攝影(digital radiography，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（direct digital radiography，DDR）和電荷藕合器件（charge coupled device，CCD）攝像機陣列方式等。關(guān)鍵部件平板探測器（FPD）可直接數(shù)字化X線成像。,2020年7月28日,DR的特點 X線直接轉(zhuǎn)換，成像環(huán)節(jié)少 圖像分辨

39、率（時間、空間）較CR高 專機專用，費用較高 較適用于透視與點片攝影及各種造影檢查,2020年7月28日,DSA,數(shù)字減影血管造影（Digital Subtraction Angiography，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（temporal subtraction）、能量減影（energy subtraction）、混合減影（hybrid Subtraction）和數(shù)字體層攝影減影（digital tomography subtraction）等類型。,2

40、020年7月28日,X線CT圖像（Computerized Tomography，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,2020年7月28日,螺旋CT機是目前世界上最先進的CT設(shè)備之一，

41、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。,2020年7月28日,磁共振圖像,磁共振圖像（Magnetic Resonance Imaging，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MR

42、I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。 磁共振血管造影(Magnetic Resonance Angiography，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。 磁共振波譜分析(Magnetic Resonance Spectroscopy，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。,2020年7月28日,超聲US圖

43、像,頻率高于20000赫茲的聲波稱為超聲波。超聲成像(Ultrasound System,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)。,2020年7月28日,超聲設(shè)備工作原理： 超聲波由壓電晶體將電能轉(zhuǎn)化為聲能，頻率為210MHZ，比可聽聲波（最大20KHZ）高很多。 通過發(fā)出的脈沖聲波，測量反射回聲的能量和到達的時間，主要是測定超聲波源和反射體之間的距離。當(dāng)回聲被適當(dāng)顯示時，即可獲得研究區(qū)域的解剖圖像。 超聲波成像：利用超聲波在人體內(nèi)部傳播時組織密度不連續(xù)形成的回波進行成像的技術(shù)。,2020年7月28日,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： 一

44、維A超 二維B超、M型超聲 多普勒超聲（D型超聲） 三維超聲（四維超聲）,2020年7月28日,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)。,2020年7月28日,三維超聲圖像：,2020年7月28日,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

45、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(Single Photon Emission Tomography，SPECT)和正電子發(fā)射成像(Positron Emission Tomography，PET)。 因為SPECT和PET都是對從病人體內(nèi)發(fā)射的射線成像，所以統(tǒng)稱為ECT。,2020年7月28日,放射性核素圖像,2020年7月28日,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?，送入計算機進行成像。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

46、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。,2020年7月28日,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。,2020年7月28日,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

47、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。,2020年7月28日,二、數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像及其特點,模擬圖像和數(shù)字圖像 模擬圖像就是人們在日常生活中接觸到的各類圖像，如傳統(tǒng)光學(xué)照相機所拍的照片、早期醫(yī)學(xué)X光攝影、病理圖像、心電圖等圖形圖像，以及眼睛所看到的一切景物圖像等，它們都是由各種表達連續(xù)變化的色彩、亮度（灰度）的模擬信息組成的圖像。 數(shù)字圖像是指存儲在計算機中的一組數(shù)字信息的集合，這些數(shù)字通過計算機處理后能夠再現(xiàn)的圖像。數(shù)字圖像信息往往是通過掃描儀、數(shù)碼照相機、數(shù)字醫(yī)療設(shè)備等技術(shù)手段采集或轉(zhuǎn)換后生成的數(shù)字圖像信息，這些數(shù)字圖像信息是由離散的像素

48、點矩陣組成的二維數(shù)組表示的計算機信息的集合。如數(shù)碼相機照片、CT、MRI、DSA等醫(yī)學(xué)影像都是數(shù)字圖像。,2020年7月28日,模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像的過程 將各種模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像的過程就稱為圖像數(shù)字化，而這一過程也是數(shù)字圖像處理技術(shù)的基礎(chǔ)。 對模擬圖像進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換主要包括兩個環(huán)節(jié)：即對二維模擬圖像進行采樣處理和對每個抽樣后的區(qū)間進行幅度上的灰度(階)量化處理。,2020年7月28日,采樣：采樣處理的具體做法是，首先將一幅模擬圖像以一定的寬度（即采樣間距）分別在水平和垂直方向上將圖像分割形成M行*N列的類似坐標(biāo)紙上的細小區(qū)域。每個被轉(zhuǎn)化成離散的采樣點的級小區(qū)域稱作圖像元素（簡稱像素）。

49、采樣分割的越精細，產(chǎn)生的像素點就越多，則數(shù)字圖像就越清晰。采樣處理的結(jié)果將產(chǎn)生一個對應(yīng)模擬圖像的每行有M個像素點，每列有N 個像素點組成的離散的像素點陣。整幅圖像將產(chǎn)生MN個像素點。,2020年7月28日,模擬圖像,采樣,量化,白：0,黑：255,灰階,2020年7月28日,量化：量化處理就是把抽樣后的每一個像素點的亮度值逐點真實的采集并記錄相應(yīng)的表示該點明暗程度的灰度值。 對于灰度圖像，量化抽樣的像素點，記錄反映對應(yīng)該像素點的亮度明暗值，量化值用0255的整數(shù)值來表示灰度值。每個像素用一個字節(jié)來儲存，即8Bit，量化后的灰度值即反映了對應(yīng)像素點的亮度明暗值。 如果是彩色模擬圖像將其抽樣和量化

50、后將產(chǎn)生RGB三個顏色分量（或稱為顏色通道）的24 位二進制數(shù)存儲的彩色數(shù)字圖像，三者共同決定了像素的亮度和色彩，通常每個像素點的取值范圍是在0 到255 之間，0表示相應(yīng)的基色在該像素中沒有，而255 則代表相應(yīng)的基色在該像素中取得最大值。,2020年7月28日,更高精細級別的采樣與量化處理將產(chǎn)生幾乎接近模擬圖像的高清晰的數(shù)字圖像，如現(xiàn)在的數(shù)字醫(yī)學(xué)X圖像在存儲量化后已達到每個像素點用12Bit來表示，其灰度多達04096個級別。對所有的像素都完成上述轉(zhuǎn)化后，圖像就被表示成一個整數(shù)矩陣。經(jīng)過數(shù)字化處理后，得到的數(shù)字矩陣就被作為計算機處理的對象。,2020年7月28日,經(jīng)過采樣、量化后，一幅模擬

51、圖像就會離散成為MN個字節(jié)的適用于電子計算機處理的數(shù)字圖像。在圖像數(shù)字化過程中把原來連續(xù)變化的模擬圖像信息變成離散的數(shù)字圖像信息，即在數(shù)字化過程中會帶來一定的信息誤差，但由于人的眼睛對于空間分辨率都是有限的，因此只要恰當(dāng)?shù)剡x取采樣間隔與量化的灰度級數(shù)，提高圖像的采樣精度，增加像素點和灰階級數(shù)，上述誤差（像素點間距的誤差）是可忽略不計的。,2020年7月28日,通常用“分辨率” 描述數(shù)字圖像的特性： 一般分辨率表示圖像垂直與水平方向的像素點的數(shù)量。通常用每英寸的像素點數(shù)dpi（dotper inch）多少來衡量數(shù)字圖像的清晰度。數(shù)字化圖像中，分辨率越高，圖像越清晰，所產(chǎn)生的圖像文件也就越大，在圖

52、像處理工作中所需的內(nèi)存和CPU處理時間也就越多。一個分辨率相同的圖像，如果圖像尺寸不同，它的文件大小也不同，尺寸越大所保存的文件也就越大。 醫(yī)學(xué)成像的分辨率分為空間、密度、時間三種。,2020年7月28日,空間分辨率：為圖像中相距很近的兩個高對比度的物體細節(jié)分辨的能力。常用的計量單位是單位距離內(nèi)多少線對，即Lp/mm?？臻g分辨率與圖像矩陣的大小相關(guān)，它與單位面積內(nèi)含有的像素的數(shù)量成正比，又稱高對比分辨率。決定數(shù)字成像空間分辨率的因素，主要是矩陣和像素，構(gòu)成圖像的矩陣越大，像素數(shù)量就越多，像素的點間距就越小，圖像的分辨率就越高，圖像顯示的細節(jié)和層次就越清晰。反之，矩陣小，像素的點距增大，圖像分辨

53、率就要降低。,2020年7月28日,密度分辨率（灰度或灰階分辨率）：為圖像中可辨認的密度差別的最小極限，即對細微密度差別的分辨能力。以單位圖像幅度上包含的灰度級別，也就是亮度層次的多少來計算。每個像素的灰度級一般圖像為8bit，高精度圖像為12或16bit。 時間分辨率：也稱動態(tài)分辨率，在醫(yī)學(xué)影像中指設(shè)備旋轉(zhuǎn)360度所需的時間。時間分辨率越高，所需掃描成像的時間越短，產(chǎn)生圖像運動偽影的幾率越少，圖像質(zhì)量越高。目前醫(yī)學(xué)影像設(shè)備中（如多排螺旋CT），許多已能實現(xiàn)亞秒時間分辨率。,2020年7月28日,數(shù)字化影像的精度等級： 診斷依據(jù)：反映原始圖像精度 醫(yī)療中參考：可進行一定壓縮 教學(xué)：可進行較大幅

54、度的有損壓縮,2020年7月28日,數(shù)字圖像精度（參見P13表2.1） 醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)字圖像精度，受成像方法的技術(shù)限制。 X線投影圖像精度：1024*1024*10bit以上 計算機掃描重建圖像：512*512*8bit以上 數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像特點：兩高一大（高分辨率、高精度（高灰階值）、大數(shù)據(jù)量）。,2020年7月28日,常見醫(yī)學(xué)影像信息容量,名 稱 一幅圖像容量 每次圖像數(shù) 總?cè)萘?MRI 25625612(16) 60 8MB CT 51251212(16) 40 20MB 數(shù)字X片 2048204812 2 16MB,2020年7月28日,三、數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的標(biāo)準(zhǔn),為了使醫(yī)學(xué)圖像信息在不

55、同的設(shè)備和系統(tǒng)之間進行信息傳輸、交互和共享，必須制定通信接口和數(shù)據(jù)存儲格式的標(biāo)準(zhǔn)。 HL7：主要是各種醫(yī)療信息系統(tǒng)之間的各項電子資料的標(biāo)準(zhǔn)。重點是規(guī)定了關(guān)鍵文本信息在醫(yī)療信息系統(tǒng)（如HIS、RIS、PACS）間交換的數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議。,2020年7月28日,DICOM：數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的標(biāo)準(zhǔn)格式和通信協(xié)議，是醫(yī)學(xué)圖像和PACS必須遵循的標(biāo)準(zhǔn)。主要目標(biāo)是為了在各種醫(yī)療成像設(shè)備產(chǎn)品之間提供一致性接口，使設(shè)備實現(xiàn)互操作。 醫(yī)學(xué)圖像信息模型：要將不同來源的圖像數(shù)據(jù)集成在一個單一的環(huán)境中，必須有一個通用的信息模型來承載圖像數(shù)據(jù)；按病人身體檢查的流程和特點，構(gòu)建了四個層次。（參見P15） 醫(yī)學(xué)圖像類型：針對

56、不同成像設(shè)備定義了不同類型的圖像信息對象（IO），包括特定類型成像設(shè)備的詳細信息；針對采自視頻和膠片方式的圖像定義了專門的圖像信息對象。,2020年7月28日,四、數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取,數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像獲取是數(shù)據(jù)輸入到PACS中的第一步和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 數(shù)字圖像采集設(shè)備要求具備下列特性： 很容易集成到日常的臨床應(yīng)用環(huán)境中； 設(shè)備具有高可靠性和容錯性 具有簡單直觀的用戶操作接口及較高的執(zhí)行效率。,2020年7月28日,常見的圖像采集設(shè)備,圖像采集設(shè)備的主要作用是采集并量化原始的的模擬圖像數(shù)據(jù)，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字圖像保存。計算機在接收到圖像的數(shù)字信息后，將其讀入計算機的內(nèi)存儲區(qū)中。 圖像采集設(shè)備主要涉及成像及

57、模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)。 常用的圖像采集設(shè)備有攝像機、圖像采集卡、圖像掃描儀、數(shù)碼相機等。,2020年7月28日,圖像數(shù)據(jù)采集及輸入系統(tǒng),影像采集系統(tǒng)構(gòu)成了醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像進入PACS的一個電子入口，醫(yī)學(xué)數(shù)字影像源主要包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備與數(shù)字化成像設(shè)備兩大類。其中模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備是指能夠?qū)⒛M影像轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像的一類裝置或設(shè)備。 影像數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上進行無障礙傳輸?shù)幕A(chǔ)是遵循DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn)。,2020年7月28日,數(shù)據(jù)獲取來源： 支持DICOM3.0的設(shè)備（CR、DR、CT、MRI、PET、DSA等）。 非DICOM3.0格式影像數(shù)據(jù) 模擬影像數(shù)據(jù),2020年7月28日,圖：不同影像獲取方式,2020年

58、7月28日,放射科檢查中，包括顱骨、胸部、乳房、腹部和骨骼等器官的大部分檢查結(jié)果會保存在X線膠片上，對膠片信息通常采用激光數(shù)字化儀、CCD數(shù)字化儀等設(shè)備將圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字格式以便進一步處理。,2020年7月28日,由于膠片數(shù)字化過程時間長，效率低，因此還有一種更為簡單便捷的數(shù)字化方法視頻掃描技術(shù)。主要通過電視攝像機掃描X線膠片，并對獲得的視頻信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換從而得到數(shù)字化圖像，其特點是獲取圖像的速度快，操作簡單，價格便宜，但圖像質(zhì)量一般。,2020年7月28日,圖像采集是PACS系統(tǒng)的“根”，是系統(tǒng)能夠正常運行的基本點。只有采集到圖像后，才能進行后續(xù)的顯示、處理等工作，采集的圖像質(zhì)量決定PACS

59、系統(tǒng)是否可用以及是否具有實際意義。 圖像的采集可分為兩種類型： 靜態(tài)圖像，主要是單幀圖片，例如腹部超聲發(fā)現(xiàn)的結(jié)石圖像。 動態(tài)圖像，為一段或多段連續(xù)的圖像系列，如心臟超聲可以采集一個或多個心動周期的圖像。根據(jù)超聲儀器的特點，決定了其圖像采集的方式，目前大體有兩種方式：數(shù)字圖像以及視頻圖像的采集。,2020年7月28日,數(shù)字圖像采集 數(shù)字圖像直接通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)圖像采集。以超聲儀器為例，該方式的前提：一是超聲儀器為數(shù)字化超聲儀，二是其圖像支持國際醫(yī)學(xué)圖像標(biāo)準(zhǔn)DICOM標(biāo)準(zhǔn)，三是開發(fā)支持對應(yīng)格式的圖像存貯、顯示等軟件。該方式實現(xiàn)起來比較簡單，只要超聲儀通過網(wǎng)絡(luò)與圖像存貯設(shè)備例如圖像存貯工作站連接即可。該方式要求超聲儀器本身支持DICOM標(biāo)準(zhǔn)。,2020年7月28日,視頻圖像采集 視頻圖像的采集是將超聲儀器輸出的視頻信號通過計算機轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。具體是通過圖像采集卡將超聲儀器的圖像采集到工作站，然后保存到存貯設(shè)備中。,2020年7月28日,DICOM網(wǎng)關(guān)（Gateway）：是將不支持DICOM標(biāo)準(zhǔn)的影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成支持DICOM標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)的裝備，它主要是在PC系列中配