醫(yī)學(xué)影像存檔與通訊系統(tǒng)的開發(fā)與初步應(yīng)用

摘要：目的：通過組建簡便醫(yī)學(xué)影像存檔與通訊系統(tǒng)(picture archiving and communication systems, PACS)實(shí)現(xiàn)影像診斷設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，診斷報(bào)告書寫計(jì)算機(jī)化、標(biāo)準(zhǔn)化。 方法：CT、MRI和Sun Advantage Windows（簡稱AW）2.0工作站連接成醫(yī)學(xué)數(shù)字影像傳輸（DICOM）網(wǎng)絡(luò)；DICOM服務(wù)器與各圖像瀏覽及診斷報(bào)告書寫終端連接成以太網(wǎng)（Ethernet）網(wǎng)絡(luò)；二者再通過集線器連接成PACS。Advantage Viewer Server/Client 1.01軟件分為服務(wù)器端和客戶端兩部分。結(jié)果：成功地實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化圖像在PACS內(nèi)的傳送、中心存儲(chǔ)、易機(jī)圖像處理、不同操作系統(tǒng)（UNIX和Windows NT）不同格式圖像（Adv和Dic）在DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)水平的相互兼容和圖像交流，以及診斷報(bào)告的書寫與共享打印等功能。結(jié)論：PACS提高了工作效率及管理水平，推動(dòng)了醫(yī)生工作模式的變革；方便了工作、科研和學(xué)習(xí)；提高了教學(xué)質(zhì)量。規(guī)范化、計(jì)算機(jī)化的診斷報(bào)告質(zhì)量優(yōu)于人工書寫報(bào)告。 

　　隨著信息時(shí)代的到來，數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化作業(yè)已經(jīng)進(jìn)入醫(yī)學(xué)影像界，并以奔騰之勢迅猛發(fā)展，伴隨著一些全新的數(shù)字化影像技術(shù)陸續(xù)應(yīng)用于臨床，如CT、MRI、數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）、正電子體層成像（positive electron tomography， PET）、計(jì)算機(jī)放射攝影（computed radiography， CR）及數(shù)字放射攝影（digital radiography，DR）等，醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化已逐步成為影像科室的必然發(fā)展趨勢,同時(shí)在客觀上要求醫(yī)學(xué)影像診斷報(bào)告書寫的計(jì)算機(jī)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。醫(yī)學(xué)影像存檔與通訊系統(tǒng)(picture archiving and communication systems, PACS)和醫(yī)學(xué)影像診斷報(bào)告系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生并得到了快速發(fā)展，使整個(gè)放射科發(fā)生著巨大變化，提高了影像學(xué)科在臨床醫(yī)學(xué)中的地位和作用。
概述
　　PACS是近年來隨著數(shù)字成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步而迅速發(fā)展起來的、旨在全面解決醫(yī)學(xué)圖像的獲取、顯示、存貯、傳送和管理的綜合系統(tǒng)［1-4］。PACS分為醫(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)庫管理及用于傳輸影像的局域或廣域網(wǎng)絡(luò)等5個(gè)單元［2，4］。
　　PACS是一個(gè)傳輸醫(yī)學(xué)圖像的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，協(xié)議是信息傳送的先決條件。醫(yī)學(xué)數(shù)字影像傳輸（DICOM）標(biāo)準(zhǔn)是第一個(gè)廣為接受的全球性醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信標(biāo)準(zhǔn)，它利用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP（transfer control protocol/internet protocol）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備之間直接聯(lián)網(wǎng)［3］。因此，PACS是數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的核心構(gòu)架，DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)則是保證PACS成為全開放式系統(tǒng)的重要的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。
　　1998年我院放射科與航衛(wèi)通用電氣醫(yī)療系統(tǒng)有限公司（GE Hangwei Medical Systems,簡稱GEHW）合作建成醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它以DICOM服務(wù)器為中心服務(wù)器，按照DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)字化影像設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行醫(yī)學(xué)數(shù)字化影像采集、傳輸、處理、中心存儲(chǔ)和管理。
材料與方法
一、系統(tǒng)環(huán)境
　�。ㄒ唬┯布�配置
　　1. DICOM服務(wù)器：戴爾（Dell） PowerEdge 2300服務(wù)器（奔騰Ⅱ400MHz CPU，128MB動(dòng)態(tài)內(nèi)存，9.0GB熱插拔SICI硬盤×2，NEC 24× SCSI CD-ROM，Yamaha 6×4×2 CD-RW×2，EtherExpress PRO/100+網(wǎng)卡；500W 不間斷電源（UPS）。
　　2. 數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像采集設(shè)備：螺旋CT：GE HiSpeed CT/i，DICOM 3.0接口；磁共振：GE Signa Horizon LX MRI，DICOM 3.0接口。
　　3. 醫(yī)學(xué)圖像顯示處理工作站：Sun Advantage Windows（簡稱AW）2.0，128MB 靜態(tài)內(nèi)存，20 in (1 in=2.54 cm)彩顯，1280×1024顯示分辨率，DICOM 3.0接口。
　　4. 激光膠片打印機(jī)：3M 怡敏信（Imation） 969 HQ Dual Printer 。
　　5. 醫(yī)學(xué)圖像瀏覽終端：7臺(tái)，奔騰Ⅱ350～400MHz / 奔騰 Ⅲ450MHz CPU，64～128MB內(nèi)存，8MB顯存，6GB～8.4GB硬盤，15 in～17 in顯示器，10Mbps 以太網(wǎng)（Ethernet）網(wǎng)卡，Ethernet接口。
　　6. 醫(yī)學(xué)影像診斷報(bào)告打印服務(wù)器：2臺(tái)圖像瀏覽終端兼作打印服務(wù)器。
　　7. 激光打印機(jī)：惠普（HP） LaserJet 6L Gold×2。
　　8. 集線器（HUB）：D-Link DE809TC，10Mbps。
　　9. 傳輸介質(zhì)：細(xì)纜（thinnet）；5類無屏蔽雙絞線（UTP）；光纖電纜。
　　10. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：星形總線拓?fù)洌╯tar bus topology）結(jié)構(gòu)。
　�。ǘ�）軟件
　　1. 操作系統(tǒng)：螺旋CT、MRI、AW工作站：UNIX；DICOM服務(wù)器：Windows NT 4.0 Server（英文版）；圖像瀏覽及診斷報(bào)告書寫終端：Windows NT 4.0 WorkStation（中文版）。
　　2. 網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議：標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP。
　　3. 網(wǎng)絡(luò)瀏覽器：Netscape Communicator 4.6。
　　4. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：Interbase Server/Client 5.1.1。
　　5. 醫(yī)學(xué)圖像瀏覽及影像診斷報(bào)告系統(tǒng)開發(fā)軟件：Borland C++ Builder 4.2。
　　6. 醫(yī)學(xué)圖像瀏覽終端：GEHW Advantage Viewer Server/Client 1.01。
　　7. 醫(yī)學(xué)影像診斷報(bào)告系統(tǒng)：GEHW醫(yī)療診斷報(bào)告1.0。
　　8. 刻錄機(jī)驅(qū)動(dòng)軟件：Gear 4.2。
　�。ㄈ�）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　螺旋CT、MRI和AW工作站按照DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)通過細(xì)纜連接到主干電纜（細(xì)纜）上形成總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的DICOM網(wǎng)絡(luò)；DICOM服務(wù)器與各圖像瀏覽及診斷報(bào)告書寫終端通過雙絞線以集線器（HUB）為中心連接成星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Ethernet網(wǎng)絡(luò)；二者再通過集線器連接成星形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的PACS。螺旋CT、MRI、AW工作站各自通過光纖電纜與激光膠片打印機(jī)相連，進(jìn)行共享打印。本PACS由如下各子系統(tǒng)構(gòu)成：

CT/I：GE Hispeed CT/I; AW 2.0: SUN Advantage Windows 2.0; MRI: GE Signa Horizon LX MRI; DICOM: digital imaging and communications in medicine; Ethernet 網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)絡(luò)；T-BNC：同軸電纜接插件T型連接器；terminator: 終結(jié)器；transceiver:收發(fā)器；UTP：無屏蔽雙絞線；thinnet coaxial cable：細(xì)同軸電纜

　　1． 數(shù)字化圖像采集子系統(tǒng)：從螺旋CT、MRI等數(shù)字化影像設(shè)備直接產(chǎn)生和輸出高分辨率數(shù)字化原始圖像至DICOM服務(wù)器，供中心存儲(chǔ)、打印、瀏覽及后處理。
　　2． 數(shù)字化圖像回傳子系統(tǒng)：將中心存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)回傳給螺旋CT、MRI等數(shù)字影像設(shè)備，供打印、對比參考及后處理（三維重建等）。
　　3． 醫(yī)學(xué)圖像處理子系統(tǒng)：在AW工作站及各圖像瀏覽及診斷報(bào)告書寫終端上進(jìn)行調(diào)節(jié)窗寬/窗位、單幅/多幅顯示、局域/全圖放大、定量測量（CT值、距離、角度、面積）、連續(xù)播放和各種圖像標(biāo)注等。
　　4． 醫(yī)學(xué)影像診斷報(bào)告書寫子系統(tǒng)：書寫規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)影像診斷報(bào)告。
　　5． 圖像中心存儲(chǔ)子系統(tǒng)：圖像短期內(nèi)（5～7天）保存在DICOM服務(wù)器的硬盤中，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)累積到一定數(shù)量（650MB）時(shí)，將其刻錄到CD-R（compact disk-recordable，刻錄盤）盤片上作為長期存儲(chǔ)。
二、醫(yī)學(xué)圖像瀏覽及影像診斷報(bào)告系統(tǒng)
　　醫(yī)學(xué)圖像瀏覽及影像診斷報(bào)告系統(tǒng)使用的軟件包是由航衛(wèi)通用電氣醫(yī)療系統(tǒng)有限公司（簡稱GEHW）提供的Advantage Viewer Server/Client 1.01。該軟件以Windows NT Server/Workstation 4.0為操作平臺(tái)，分為服務(wù)器端和客戶端兩部分：服務(wù)器端軟件負(fù)責(zé)完成醫(yī)學(xué)圖像的傳輸、中心存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫管理等任務(wù)；客戶端軟件具有醫(yī)學(xué)圖像瀏覽和影像診斷報(bào)告書寫功能。
　　服務(wù)器端軟件包括圖像瀏覽、圖像管理、光盤數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)設(shè)置4個(gè)模塊。(1)圖像瀏覽模塊具有簡單的圖像瀏覽功能；(2)圖像管理模塊包括存儲(chǔ)、刪除、圖像輸出等子模塊，在這些子模塊中通過以患者姓名、年齡、性別、CT號(hào)、檢查序號(hào)、檢查類型、檢查日期等為關(guān)鍵詞在DICOM服務(wù)器硬盤、光盤上查詢所需圖像并進(jìn)行相關(guān)處理；(3)光盤數(shù)據(jù)庫模塊儲(chǔ)存有每張光盤圖像檢索信息以備查詢；(4)系統(tǒng)設(shè)置模塊管理各輸入輸出設(shè)備的IP地址等。
　　醫(yī)學(xué)圖像瀏覽軟件具有強(qiáng)大的圖像處理功能，可以通過網(wǎng)絡(luò)從DICOM服務(wù)器硬盤、光盤上調(diào)閱所需圖像，并進(jìn)行圖像瀏覽和后處理。它包括窗寬窗位、圖像、幾何、網(wǎng)絡(luò)、顯示格式、連續(xù)播放等功能模塊：(1)窗寬窗位模塊通過預(yù)定義、用戶自定義及精確設(shè)定窗寬窗位，使圖像得到最佳顯示，另外還可以通過鼠標(biāo)左鍵進(jìn)行調(diào)節(jié)；(2)圖像功能模塊可以對圖像進(jìn)行放縮（1～300倍）、濾波、對比度（-100～100）、旋轉(zhuǎn)（0～360°）、三原色（RGB）色彩處理；(3)幾何功能模塊可以將圖像垂直或水平翻轉(zhuǎn)、加網(wǎng)格、負(fù)片處理、定量測量（CT值、距離、面積、角度）及標(biāo)注等。經(jīng)過后處理的圖像可以直接輸出至診斷報(bào)告系統(tǒng)或以不同文件格式存盤以供制作幻燈片。
　　醫(yī)學(xué)影像診斷報(bào)告系統(tǒng)軟件鑲嵌于醫(yī)學(xué)圖像瀏覽軟件內(nèi)，可以在瀏覽圖像后直接書寫診斷報(bào)告。醫(yī)療診斷報(bào)告主窗體上的輸入項(xiàng)如姓名、性別、年齡、CT號(hào)、檢查序號(hào)及檢查日期可直接從數(shù)據(jù)庫獲取，報(bào)告日期由系統(tǒng)自動(dòng)生成，科別、報(bào)告模板等項(xiàng)通過下拉菜單選擇。檢查所見、印象兩項(xiàng)可直接從診斷支持庫提取正�；虺Ｒ姴　⒍喟l(fā)病的檢查所見、印象，直接或經(jīng)局部修改后形成診斷報(bào)告主體。程序提供了撤消、剪切、復(fù)制、粘貼、清除、全選、字體等編輯功能。該軟件可輸出4種格式的診斷報(bào)告，其中可包含1～2幅典型圖例。用戶可通過1個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵字段檢索和調(diào)閱診斷報(bào)告。
結(jié)果
　　在上述PACS的硬件設(shè)備安裝、組網(wǎng)完成后，在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接（TCP/IP）和DICOM水平傳輸這2個(gè)層次上，對PACS進(jìn)行整體調(diào)試，成功地實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化圖像在PACS內(nèi)的傳送、中心存儲(chǔ)、易機(jī)圖像處理、不同操作系統(tǒng)（UNIX和Windows NT）不同格式圖像（Adv和Dic）在DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)水平的相互兼容和影像交流，以及PACS內(nèi)影像診斷報(bào)告的書寫、共享、打印等功能。1999年初PACS正式用于我科的CT及MRI室，顯著提高了科室的工作效率及管理水平。
討論
　　數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)了醫(yī)生工作模式的變革：要求醫(yī)生逐漸習(xí)慣于在顯示器的熒光屏上觀看醫(yī)學(xué)圖像；通過計(jì)算機(jī)檢索和調(diào)閱醫(yī)學(xué)圖像，并且調(diào)節(jié)窗寬窗位；通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)獲取所需的醫(yī)學(xué)圖像及診斷報(bào)告等相關(guān)信息。
　　一、傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)圖像處理方式存在的問題
　　（1）保存膠片需要很大的存放空間。（2）在顯影、定影、沖洗、烘干、歸檔等環(huán)節(jié)上要耗費(fèi)大量的人力和財(cái)力。（3）膠片庫手工管理效率低，查詢慢且容易把膠片歸錯(cuò)檔。（4）數(shù)年后由于膠片的老化使其上的圖像變得模糊不清，給再次查閱和科研工作帶來極大的不便。（5）把CT、MRI等圖像硬拷貝到膠片上，固定的窗寬、窗位已經(jīng)丟失了大部分原始信息，保留的只是操作醫(yī)師認(rèn)為有用的信息，圖像無法后處理，丟失了對病人復(fù)診和其他醫(yī)師認(rèn)為是有用的診斷信息。
　　二、PACS在影像學(xué)科中的應(yīng)用價(jià)值
　�。�1）利用PACS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在CT、MRI等影像科室之間能快速傳送圖像及相關(guān)資料，做到資源共享，方便醫(yī)師調(diào)用、會(huì)診以及進(jìn)行影像學(xué)對比研究，更有利于患者得到最高的診斷治療效益。（2）PACS采用了大容量可記錄光盤（CD-R）存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了部分無膠片化，減少了膠片使用量和管理，減少了激光相機(jī)和洗片機(jī)的磨損，降低了顯定影液的消耗，節(jié)省了膠片存放所需的空間，降低了經(jīng)營成本。（3）避免了照片的借調(diào)手續(xù)和照片的丟失與錯(cuò)放，完善了醫(yī)學(xué)圖像資料的管理，提高了工作效率。（4）可在不同地方同時(shí)調(diào)閱不同時(shí)期和不同成像手段的多幅圖像，并可進(jìn)行圖像的再處理，以便于對照和比較，為從事醫(yī)學(xué)影像學(xué)工作的醫(yī)務(wù)人員和科研人員提供方便的工作、科研和學(xué)習(xí)的條件。（5）有利于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。運(yùn)用PACS可無損失地儲(chǔ)存圖像資料，待日后調(diào)閱發(fā)現(xiàn)有價(jià)值且符合教學(xué)內(nèi)容要求的圖像，標(biāo)上中英文注釋，利用PowerPoint軟件制作成教學(xué)幻燈片，采用大屏幕多媒體投影儀示教。
　　規(guī)范的醫(yī)學(xué)影像診斷報(bào)告書寫功能，可打印出圖文并茂的影像診斷報(bào)告。
　　三、診斷報(bào)告規(guī)范化、計(jì)算機(jī)化
　�。�1）基本項(xiàng)目要求規(guī)范化。診斷報(bào)告中反映病情的一般項(xiàng)目齊全，備查項(xiàng)目比較完整。（2）報(bào)告的專業(yè)術(shù)語規(guī)范化。內(nèi)容表述清楚，主次分明，先描述陽性征象，后描述陰性征象，先描述主要病變，后描述次要病變，描述部分與結(jié)論一致。（3）基本格式規(guī)范化。先一般項(xiàng)目，再描述圖像情況，然后作結(jié)論表述，最后還有做其他進(jìn)一步檢查的建議。
　　醫(yī)學(xué)影像診斷報(bào)告系統(tǒng)與人工書寫相比較具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)：（1）醫(yī)學(xué)影像診斷報(bào)告書寫系統(tǒng)可以更加完整地保存各種影像診斷數(shù)據(jù)資料，避免重復(fù)性勞動(dòng)。（2）報(bào)告格式規(guī)范，字跡清楚，克服了手工書寫報(bào)告字跡潦草的缺陷［5］。（3）可打印出圖文并茂的影像診斷報(bào)告。（4）患者查詢及科研病例的統(tǒng)計(jì)分析快捷。
　　PACS為放射學(xué)與計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的科學(xué)，單靠放射學(xué)家或計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)專家單方力量很難完成設(shè)計(jì)及使用任務(wù)，因此多方合作極為重要。
 

作者：不詳 

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