醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)中PACS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析
1.引言
隨著信息時(shí)代的到來(lái)，為了更好的滿(mǎn)足廣大人民群眾日益增漲的醫(yī)療服務(wù)需求。醫(yī)院管理者都開(kāi)始尋求新的突破——醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)：利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將患者的診療信息、衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)信息與醫(yī)院管理信息等各類(lèi)信息進(jìn)行最有效的收集、存儲(chǔ)、傳輸、整合，并實(shí)現(xiàn)各類(lèi)業(yè)務(wù)流程的最優(yōu)化和信息利用的最大化。醫(yī)院數(shù)字化是一種基于現(xiàn)代信息技術(shù)的全新的醫(yī)療服務(wù)和醫(yī)院管理模式，是現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的必然趨勢(shì)。
在醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)中，占到醫(yī)院信息量80%的圖片信息的存儲(chǔ)與傳輸是最大的問(wèn)題。20世紀(jì)70年代末期，有人首次提出了數(shù)字放射診斷學(xué)、數(shù)字圖像通信和顯示等概念，形成PACS的基本雛形。20世紀(jì)80年代，人們已明確表述了PACS概念和功能。PACS（picture archiving and communication system），即圖像存檔與傳輸系統(tǒng)，是以醫(yī)學(xué)影像獲取、顯示、處理、貯存、傳輸和管理為目的的綜合性規(guī)劃方案及系統(tǒng)，是信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的具體表現(xiàn)，是整個(gè)醫(yī)院數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。
隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，隨著CT、MRI、DSA、CR、DR等數(shù)字化影像診斷設(shè)備的運(yùn)用，PACS系統(tǒng)的建立已是必然的發(fā)展趨勢(shì)。
2. PACS的優(yōu)勢(shì)
2.1快速、便捷的傳輸流程
傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像傳輸大部分是以膠片作為傳輸介質(zhì)，患者需要等待膠片出來(lái)，影像科醫(yī)生再看片出診斷報(bào)告，然后患者將膠片和報(bào)告轉(zhuǎn)到臨床醫(yī)生手上才能做出治療方案，耗時(shí)長(zhǎng)，過(guò)程煩瑣。而在PACS系統(tǒng)上，患者完成檢查后無(wú)須等待，可直接到臨床醫(yī)生處；而數(shù)字影像信息立刻傳到影像科報(bào)告工作站，醫(yī)生完成報(bào)告后，千兆網(wǎng)絡(luò)能快速將患者的檢查資料（診斷報(bào)告和影像信息）傳輸?shù)脚R床醫(yī)生工作站。PACS還能提供膠片打印和患者醫(yī)學(xué)影像信息拷貝，方便患者轉(zhuǎn)院或其他用途。
2.2豐富準(zhǔn)確的醫(yī)學(xué)影像處理
PACS還具有豐富的影像數(shù)據(jù)后處理功能。○1窗寬窗位的預(yù)設(shè)和連續(xù)調(diào)整、正負(fù)像旋轉(zhuǎn)、直方圖均衡、圖像平滑處理、邊緣增強(qiáng)以及長(zhǎng)度、角度、面積測(cè)量、以坐標(biāo)方式顯示CT值； ○2無(wú)級(jí)縮放和放大功能； ○3 多幅圖像同屏顯示可自定義顯示矩陣；○4支持圖像黑白反轉(zhuǎn)、偽彩色顯示； ○5支持雙屏顯示和豎屏顯示模式； ○6同一屏幕可分格顯示患者的不同影像； ○7自動(dòng)將患者病理報(bào)告的文字信息和影像信息組合打印輸出，可選擇黑白輸出或彩色輸出模板，形成美觀規(guī)范的病歷報(bào)告； ○8多用途的影像查詢(xún)和調(diào)閱（可根據(jù)患者姓名、住院號(hào)、檢查號(hào)、ID號(hào)、檢查科室、檢查醫(yī)生、影像設(shè)備等多種條件查詢(xún)）。
2.3管理與存檔的優(yōu)勢(shì)
自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來(lái)， 醫(yī)學(xué)影像診斷已成為輔助醫(yī)生診治的必不可少的重要工具，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種醫(yī)學(xué)成像技術(shù)不斷應(yīng)用使得醫(yī)學(xué)影像資料越來(lái)越多，如何管理好這大量的影像資料已成為目前醫(yī)院信息管理中一項(xiàng)重要的任務(wù)。PACS系統(tǒng)不僅能夠可以解決目前大量醫(yī)學(xué)影像資料膠片存放空間不足的問(wèn)題，同時(shí)還可以解決以往膠片由人工管理而造成的遺失、逾期歸還等問(wèn)題。
3. PACS系統(tǒng)的效益分析
PACS系統(tǒng)的建立將產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益的經(jīng)濟(jì)效益。PACS的應(yīng)用，可使醫(yī)療信息資源達(dá)到充分共享，進(jìn)一步優(yōu)化醫(yī)院和影像科的工作流程，提升醫(yī)院和科室的管理水平，提高醫(yī)療品質(zhì)和醫(yī)療效率，改善服務(wù)質(zhì)量，使病人的診治更為便捷，降低醫(yī)院運(yùn)行成本。
應(yīng)用PACS后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在線和離線存儲(chǔ)影像可以大大減少儲(chǔ)存空間，可節(jié)約大量的膠片、顯定影液、洗片機(jī)、膠片打印機(jī)等，同時(shí)可減少相關(guān)膠片傳送和存檔管理人員。根據(jù)其他醫(yī)院的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用PACS后，由于減少了中間人工環(huán)節(jié)，可使放射科工作效率提高約40%，使檢查費(fèi)用較使用傳統(tǒng)膠片減低25%。其中包括人員的費(fèi)用、空間占用及膠片處理的費(fèi)用。
應(yīng)用PACS后，臨床醫(yī)生可在診治現(xiàn)場(chǎng)快速調(diào)閱患者的醫(yī)學(xué)影像信息，即刻可以作出治療方案，滿(mǎn)足了患者及時(shí)診療的要求（這對(duì)急需處理的危重患者尤為重要），避免了醫(yī)患沖突的發(fā)生。
PACS可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)，可及時(shí)方便的組織各地的醫(yī)療專(zhuān)家會(huì)診，使得診療效率和水平大幅提高，極大地方便了邊遠(yuǎn)地區(qū)的疑難雜證患者，緩解了醫(yī)療資源嚴(yán)重不足和分配不合理的矛盾。
PACS建成后，各種醫(yī)學(xué)影像信息能及時(shí)進(jìn)入PACS網(wǎng)絡(luò)（如CR、DR、CT、DSA、MRI、超聲、核醫(yī)學(xué)、內(nèi)鏡、病理、介入等），使得患者和個(gè)醫(yī)學(xué)部門(mén)及時(shí)了解和利用這些信息，解決診療中的各種問(wèn)題。
PACS能協(xié)助制訂各種臨床綜合治療計(jì)劃。在影像設(shè)備與治療設(shè)備之間需要傳輸大量的數(shù)字化影響和數(shù)據(jù)，在病灶定位，如影像導(dǎo)航設(shè)備、伽馬刀、外照射治療計(jì)劃系統(tǒng)等，PACS能提供格式統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)DICOM圖像數(shù)據(jù)，及提供完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足成像設(shè)備和治療設(shè)備之間的大量數(shù)據(jù)傳輸。
PACS可幫助提高醫(yī)院管理水平和更好的滿(mǎn)足臨床科研教學(xué)的需要。通過(guò)PACS檢索、搜集、綜合及復(fù)制所需的影像資料以供臨床總結(jié)、教學(xué)之用，極大的便利了臨床科研和教學(xué)，也有利于醫(yī)院長(zhǎng)期全面的保存、了解掌握患者的各種信息，同時(shí)提高醫(yī)院的管理水平和醫(yī)療服務(wù)水平。
4. PACS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
○1、高起點(diǎn)的總體規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)從小到大，分期到位的原則。○2、界面友好，操作方便，界面及操作應(yīng)符合當(dāng)前一般計(jì)算機(jī)大眾化軟件的界面及操作習(xí)慣。 ○3、符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，圖像格式要符合DICOM標(biāo)準(zhǔn)，便于交流和共享。○4、自動(dòng)備份，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的安全存檔。○5、安全性好、可靠性高 、穩(wěn)定性強(qiáng)。○6、擴(kuò)展性好，準(zhǔn)備將來(lái)融合到HIS 。
5.PACS系統(tǒng)的架構(gòu)
PACS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的核心是PACS服務(wù)器組的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須充分滿(mǎn)足醫(yī)院數(shù)字化影像信息的特點(diǎn)。我院一天的影像數(shù)據(jù)量約3G，一年約1.2T，長(zhǎng)期保存按十年計(jì)算，約需要12T的存儲(chǔ)空間。而影像數(shù)據(jù)傳輸調(diào)用頻率很高：正在檢查患者的影像數(shù)據(jù)必須快速傳輸?shù)皆\斷工作站和相關(guān)的臨床工作站，患者以前和本次在院檢查影像會(huì)被醫(yī)生頻繁調(diào)用、查看，出院或轉(zhuǎn)院的患者可能要求打印或拷貝影像資料。
針對(duì)上述情況，可采用層次化的影像存儲(chǔ)，一般地，將當(dāng)天和一個(gè)星期內(nèi)的患者的影像資料存儲(chǔ)在工作站（一級(jí)存儲(chǔ)），將在院患者和檢查時(shí)間小于三個(gè)月的患者影像資料存儲(chǔ)在存取速度快的磁盤(pán)陣列（二級(jí)存儲(chǔ)），而其他的影像資料則存儲(chǔ)在存取較慢、大容量、價(jià)格低的光盤(pán)庫(kù)（三級(jí)存儲(chǔ)）。SUN結(jié)構(gòu)下的層次化存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)由主服務(wù)器、備用服務(wù)器、磁盤(pán)陣列、光纖交換機(jī)、光盤(pán)庫(kù)等組成，如圖。其中主服務(wù)器上安裝有PACS存儲(chǔ)服務(wù)、PACS調(diào)度服務(wù)、PACS轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。服務(wù)器應(yīng)采用冗余存儲(chǔ)技術(shù)以避免磁盤(pán)損壞造成數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)還應(yīng)具有光盤(pán)歸檔后自動(dòng)清除硬盤(pán)相應(yīng)的占用空間的功能。PACS工作站接入帶寬最好在100M以上，PACS服務(wù)器最低亦應(yīng)該在100M以上，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和用戶(hù)要求，可提供1000M的接入帶寬。考慮到PACS系統(tǒng)需要高帶寬、低延時(shí)的網(wǎng)絡(luò)傳輸特性，也為了將來(lái)維護(hù)和管理的方便建議使用1000M骨干交換機(jī)100M接入交換機(jī)，從而使PACS工作站與服務(wù)器有最好的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。中心交換機(jī)應(yīng)該滿(mǎn)足如下性能：假設(shè)信息點(diǎn)為44個(gè)，信息點(diǎn)接入速度為100M，全雙工，中心交換機(jī)的交換能力應(yīng)該為44X100X2=8.8G，接入交換機(jī)也同樣應(yīng)該滿(mǎn)足上述要求，要求每個(gè)端口都必須支持線速交換。而對(duì)于跨網(wǎng)和跨交換機(jī)的Web View方式，網(wǎng)絡(luò)交換能力應(yīng)該滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)大量的影像數(shù)據(jù)流量。根據(jù)醫(yī)生一般的工作習(xí)慣，一次觀看一張CR（10M），設(shè)定用戶(hù)等待時(shí)間為2秒，同時(shí)訪問(wèn)數(shù)為10用戶(hù)，則（10MX8X10）/2=400M,即使用Web View接入交換機(jī)與中心交換機(jī)的連路能力必須大于400M。
PACS架構(gòu)圖（圖1）
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