构建PACS系统

构建PACS系统（精选7篇）

构建PACS系统 篇1

摘要：介绍和分析PACS系统概况、功能特点、构建应用等。实践证明PACS系统方便了影像资料的管理和传输, 提高了放射科的工作效率, 为临床一线提供及时的诊断依据, 更为医院进一步实现整体信息数字化管理打下了基础。

关键词：医学影像,PACS,数字化

1 PACS系统概述

1) PACS (Picture Archiving and Com m unication Sys te m) , 即医学影像的存储和传输系统, 它是放射学、影像医学、数字化图像技术、计算机技术及通信技术的结合。它将医学图像资料转化为计算机数字形式, 通过高速计算机设备及通讯网络, 完成对图像信息的采集、存储、管理、处理及传输等功能, 使得图像资料得以有效管理和充分利用。2) RIS (Radiology Information System) , 即放射科信息管理系统, 是放射科的登记、分诊、影像诊断报告以及放射科的各项信息查询、统计等工作的管理系统。RIS与PACS紧密相连, 构成医院数字医疗设备、影像及报告管理的解决方案。3) DICOM (Digital Imaging and Com m unication in Me dicine, 医学数字化影像及交流协议) , 其字面含义很清楚, 包括了医学的数字成像和通信两个方面。在DICOM标准中详细定义了影像及其相关信息的组成格式和交换方法, 利用这个标准, 人们可以在影像设备上建立一个接口来完成影像数据的输入/输出工作。随着技术的发展, DICOM3.0允许RIS数据库嵌入PACS当中, RIS实际上已经与PACS融合在一起了。PACS能够实现影像获取, 影像数字化归档存储, 影像查询、预取, 专业医学影像分析处理等功能。临床科室通过PACS与HIS (Hospital Information System, 医院信息系统) 的软件接口阅片取代传统的借片方式, 可以进行Web远程诊断等。计算机技术以及信息网络技术的快速发展, 为信息医院建设提供了便利的平台, 使医学影像网络建设即PACS成为现实。

2 PACS系统构建

2.1 标准化问题

随着多种数字化医疗设备在医院的普及, 各种影像设备, 如:CR、DR、CT、MR及激光胶片打印机等均配备有标准数字接口, 即国际认可的DICOM3.0。并且要明确DICOM接口开放的级别, 如有无接收、发送、打印及Worklist等功能。

2.2 获取及传输速度问题

检查所获取的图像, 在尽可能短的时间内通过高速网络系统传输到存储服务器及终端工作站。图像的存储关键在于服务器的容量与运行速度、网络系统的传输速度。计算机网络是PACS系统的重要组成部分, 负责将PACS中的图像采集、存储、显示以及医疗数据的管理等模块单元连为一体。PACS系统主要采用客户机及服务器模式组网, 网络的拓扑结构通常采用星型结构。

2.3 实现PACS与R IS、HIS的无缝融合

DICOM标准中没有提供病人文字信息方面的查询, 这些工作只能通过RIS、HIS来实现。因此, 只有将PACS无缝地融合到RIS、HIS中, PACS才有生命力。通过病人登记工作站将病人资料送到RIS服务器, 然后与PACS图像资料自动结合、自动管理。通过Worklist功能, 将患者的基本信息传输到各种医疗影像设备, 避免信息重复输入。

2.4 合理配置显示终端

显示终端一般可分为两种:一种是用于影像阅片诊断, 需要显示CR、DR、CT、MR等图像, 需采用遵循DICOM标准的高亮度高灰阶高分辨率的专业单色竖屏显示器;另一种则是用于书写诊断报告和一般性日常用途的电脑显示器。

2.5 图像的存储策略和归档管理

医学图像信息量大, 图像的存储是PACS中重要的方面。过去较多使用三级存储策略, 即在线存储、近线存储和离线存储。近年来随着计算机硬件技术的飞速发展, 磁盘正向着大容量低价格的方向发展, 因此以大容量磁盘阵列为核心的长期在线存储将是一个趋势。另外, 由于图像的信息量大, 为了便于存储和传输, 有必要对图像进行压缩处理。压缩算法有多种, 分无损型数据压缩和有损型数据压缩。同时, 还需要归档服务程序合理地对各种图像数据进行归档备份和恢复, 提高数据和应用系统的高可用性, 实现存储的自动化管理。

2.6 系统的安全性

为了提高服务器安全可靠性而常用集群方式, 由两台服务器, 一台主服务器, 一台备份服务器, 进行双机热备份。一旦一台服务器出现故障, 另一台服务器马上接管, 保证系统的不间断服务。

3 PACS系统应用

PACS的出现, 彻底改变了旧的医疗模式和传统的放射检查流程, 在各医院影像学临床工作中得到广泛运用, 具体功能和效果表现为:

3.1 预约登记系统

为准备影像检查的病人在此系统进行基本信息的录入, 对于在本院HIS系统中有记录的病人, 可通过病人的住院号或门诊号直接从HIS系统中调出该病人的基本信息。预约信息将自动传入设备中, 预约成功后, 相关影像设备显示病人信息, 即可对该病人实行相关检查。

3.2 放射科医生诊断系统

诊断医生可以对病人的电子影像进行放大/缩小、窗宽/窗位调整、单副/多副显示等, 并且对病人进行影像诊断写出诊断报告。该系统为医生提供标准的诊断报告格式, 医生可以针对不同的疾病, 方便快捷地书写规范的诊断报告, 并做到对不同要求进行方便的个性化支持。

3.3 临床医生浏览系统

临床科室的医生可通过该系统直接查阅病人的任何影像、诊断报告、基本信息等资料, 但不能进行修改删除操作。

3.4 科室统计及管理系统

可统计个人、科室、单机任一时间段的工作量、经济效益、检查阳性率、诊断符合率, 并打印报表。系统管理员可通过该系统进行基础数据维护、操作人员授权管理、组群管理、系统功能设置等操作。

3.5 光盘存档系统

将系统中存储的图像数据刻入光盘中, 实现图像原始数据的永久保存。刻录光盘由服务中心保存一份作为备用, 各专业科室保留一份与本专业有关的资料盘, 以备随时调阅。

4 总结

PACS系统的建立, 其目的在于促进数字化医院环境的形成, 提高医生的工作效率, 降低成本, 从根本上提高医疗服务质量, 提升医院的竞争力。PACS可实现诊断信息与图像的在线安全存储与备份, 医生可以在工作站上观察患者的诊断信息与图像资料, 实现影像资源共享。另外, 通过诊断信息, 还可以根据病种做分类查询, 统计阳性率, 提高病例查询效率, 使科研工作更为方便。数字化医院将由数字化医疗设备、计算机网络平台和医院业务软件组成的综合信息系统所支持, 实现各科室、各部门信息的实时共享。PACS系统的建立和使用, 充分体现了数字化医疗的重要性, 而数字化管理正是医院未来的发展方向。

参考文献

[1]蒋红兵.医院PACS系统的建设及效益评估[J].医疗设备信息, 2005.

[2]熊新.面向服务架构的PACS系统集成[J].第四军医大学学报, 2008.

构建PACS系统 篇2

医学影像存档与通讯系统 (Picture Archiving and Communication System, PACS) 的快速发展, 解决了医院影像无胶片存储的问题, 使得放射科医生可以通过影像工作站进行无胶片影像阅读和报告书写, 临床科室医生也可以通过PACS进行病人影像的调阅[1]。

随着影像检查设备的发展, 使得影像检查信息量激增。在临床工作中, 海量的医学影像数据, 一方面通过PACS/RIS为临床提供更丰富、更及时的影像信息;另一方面, 也使服务器、网络负荷、临床医生的阅片负担越来越重[2]。而病人在进行复诊、转院检查等情况下, 仍然希望医院能够提供具有携带方便、观看直接的传统 (实物) 胶片。由于这些需要, 仍然会产生大量的传统胶片, 而传统的胶片打印和管理方式势必产生一系列问题: (1) 医院要付出大量的人力物力进行胶片的打印、核对、分发等烦琐的手工处理工作; (2) 实物胶片不易保存、容易损坏。如果病人的胶片损坏、丢失或者出现医疗纠纷, 医院难以提供与原胶片携带相同影像信息的胶片。质控中心也无法对胶片的打印质量进行测评; (3) 部分病人 (特别是急诊阴性病人) 可能会放弃获取胶片, 这将使得胶片的浪费和保管成本增加。

即使不再产生传统胶片, 由于PACS自身的特点和现代医疗影像设备的发展, 也会出现一些实际问题: (1) 医疗影像信息量巨大, 临床医生调阅病人信息时需要查看近百幅相关图片, 加大了临床医生工作量、检查效率变低、诊断准确率下降; (2) 临床医生反复调阅成百上千幅影像信息, 也增加了PACS服务器的负担, 使得系统面临各种风险, 网络稳定性降低。

为了解决以上问题, 我院着手建立电子胶片系统, 电子胶片是指经胶片打印技师 (或医生) 处理完成的 (已排版、已调整窗宽窗位) 、需打印给病人的实物胶片的电子版。电子胶片系统使得上述困扰有了切实的改进。

2 系统需求

(1) 实现院内影像信息无片化。在医院内, 临床医生可以通过PACS终端进行电子胶片调阅, 方式如同观看传统影像胶片。同PACS调阅病人全部影像相比可以大大减少服务器负担, 减少网络拥堵;同时减少临床医生阅片量, 提高工作效率和检查准确性。

(2) 实现胶片按需打印。在病人取影像诊断报告时, 可根据病人实际需求, 将电子胶片进行打印输出, 减少不必要的打印, 杜绝无人认领胶片的现象。

(3) 实现胶片系统管理。实现对胶片的打印过程进行监控、记录和管理, 杜绝漏片和人情片的出现。并可以保存与实际胶片效果一致的电子胶片, 以备病人补片。

(4) 节约医院运行成本。放射科避免了无效的胶片消耗, 窗口不再出现胶片废弃、积压, 节省了支出成本, 创造了直接的经济效益, 是节能环保的举措之一[3,4]。

3 系统架构

基于电子胶片的PACS系统由设备后处理打印工作站、排版打印模块、虚拟胶片打印服务器、手工匹配模块、打印功能等模块组成, 见图1。

(1) 设备后处理打印工作站与虚拟胶片打印服务器 ( (1) ) 。虚拟胶片打印服务器 (SCU) 截获设备后处理打印工作站 (SCP) 传入的胶片。两者间通过DICOM标准协议进行通信。

(2) 排版打印模块与虚拟胶片打印服务器 ( (2) ) 。排版打印模块把经排版后的胶片信息保存入虚拟胶片打印服务器的数据库中, 把入库到PACS中的电子胶片信息注册到虚拟胶片打印服务器。

(3) 排版打印模块与PACS ( (3) ) 。排版打印模块从PACS中获取待打印图像, 通过DICOM标准通信协议从PACS获取图像。经排版打印模块排版后的胶片形成电子胶片后并入库到PACS中。

(4) 虚拟胶片打印服务器与手工匹配模块 ( (4) ) 。手工匹配模块从虚拟胶片打印服务数据库中获取匹配失败的胶片信息。

(5) 手工匹配模块与PACS ( (5) ) 。经手工匹配后的胶片形成电子胶片后入库到PACS中。

(6) 虚拟胶片打印服务器与PACS ( (6) ) 。虚拟胶片打印服务器把经匹配后形成的电子胶片入库到PACS中。

(7) 虚拟胶片打印服务器与打印功能模块 ( (7) ) 。打印功能模块从虚拟胶片打印服务器数据库中获取胶片排版格式及胶片注册信息。

(8) 打印功能模块与PACS ( (8) ) 。打印功能模块从PACS获取电子胶片及原始图像。

(9) RIS、自助机与打印功能模块 ( (9) ) 。RIS驱动打印功能模块实现按需打印或集中打印。自助机驱动打印功能模块实现自助打印。

(10) 打印功能模块、排版打印模块与胶片打印机 ( (10) ) 。支持DICOM的服务类Print SCU/SCP, 这样可以虚拟为1台DICOM打印机接收打印的图像, 同时还可以将图像发送到DICOM打印机去打印[5]。

4 系统设计

基于电子胶片的PACS系统的核心模块是虚拟胶片打印服务器, 它是一个可提供胶片打印服务功能并产生电子胶片的软件系统, 可以替代真实的胶片相机来与胶片打印工作站进行通信, 并将胶片打印工作站打印的胶片以磁盘文件的形式保存到PACS系统中。虚拟胶片打印服务器由Print SCP模块、打印转发模块、本地磁盘存储、胶片识别模块以及DB模块组成。“手工匹配模块”则是作为虚拟胶片打印服务器的一个补充模块而存在, 用来对那些胶片识别模块没能识别出的胶片进行手工匹配, 见图2。虚拟胶片打印服务器各组成模块详述如下。

4.1 Print SCP模块

DICOM Print SCP模块相当于一个虚拟DICOM相机, 它接收并存储各个设备的打印工作站输出的打印胶片任务[6,7]。Print SCP模块会将接收到的数字胶片像素数据保存为一个文件, 存储在本地, 供胶片识别模块进行相关处理, 逻辑流程, 见图3。

4.2 打印转发模块

本模块把由Print SCP模块接收到的打印请求转发给真实的DICOM相机。之所以要转发DICOM打印请求给DICOM相机, 是因为目前医院的现有流程需要打印出物理胶片, 如果没有此模块, 将会引起放射科工作人员在打印胶片的时候既要向虚拟胶片打印服务器发送打印请求又要向真实DICOM相机发送打印请求, 这无疑带来了不便。而通过转发模块, 可以把工作站发送给虚拟胶片打印服务器的打印请求通过此模块转发一份给DICOM相机, 减轻技师的工作同时不影响医院现有的打印流程[8]。

4.3 胶片识别模块

本模块是一个独立的线程, 本线程在虚拟胶片打印服务器启动时开始, 在服务器退出时结束。模块使用OCR识别引擎做为胶片文字识别的工具。模块的重点是正确识别出胶片上的病人条码号和影像号, 并以这两个号作为查询条件到PACS系统中查询病人某次检查的基本信息 (如病人姓名、生日、性别、检查ID等信息) , 将这些信息写入由Print SCP模块保存的胶片像素数据中, 形成电子胶片 (DICOM文件) , 并保存到PACS系统中, 逻辑流程, 见图4。

4.4 DB模块

本模块主要是提供虚拟胶片打印服务器与数据库的接口函数, 用来向数据库中记录识别成功与识别失败的胶片信息。其中, 识别失败的胶片信息将会被手动匹配模块调用。

4.5 手动匹配模块

本模块是一个独立的可执行程序, 可在任意与虚拟胶片打印服务器联通 (网络联通) 的客户端上运行。主要用于手工处理虚拟胶片打印服务器识别病人条码号和影像号失败的胶片, 可以通过与用户交互的方式实现对识别失败的胶片进行手工匹配并入库电子胶片, 逻辑流程, 见图5。

5 结论

放射科PACS系统转向以电子胶片为基础的PACS系统是随着放射科信息化而产生的现实需求, 通过上文的需求分析与系统设计, 成功编程完成了医院电子胶片打印系统。通过不断调试OCR识别方式, CT截获识别率已到达95%, 而DR、RF等识别率较低的检查建议使用手动匹配模式来产生电子胶片, 临床对于胶片的调阅速度也显著得到提高。下一步会进行与自助机的接口调试, 以期实现自助打印, 按费用限制补片次数, 进一步为医疗信息化的发展做努力。

摘要：本文论述了PACS系统的不足以及基于电子胶片的PACS系统的构建, 分析了系统的整体架构, 详细描述了电子胶片系统中核心模块虚拟胶片打印机的设计内容, 从而实现了医院PACS系统应用的优化转型。

关键词：电子胶片,PACS,虚拟胶片打印机,医院信息系统

参考文献

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[2]樊树峰, 黄金标, 李政, 等.关键影像标注和电子胶片在临床工作中的应用[J].生物医学工程学进展, 2009, 30 (3) :163-168.

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[4]贾斌.医学影像按需打印系统关键技术研究[D].广州:华南理工大学, 2013.

[5]王志康, 娄海芳, 孙建忠.“DICOM电子胶片”在医院影像信息化中的应用[J], 中国医疗设备, 2012, 27 (2) :41-43.

[6]王小冬.DICOM自助胶片打印系统的设计与实现[J].中国医疗器械杂志, 2013, 37 (5) :345-347.

[7]梁梁, 王湘云, 林家瑞.全自动DICOM影像打印工作流的设计与实现[J].中国医疗器械杂志, 2003, (6) :400-404.

我院PACS的构建与应用 篇3

1 PACS建设的必要性

(1)无胶片化管理的需要。随着时间的增长,我院医学影像科各个部门如DR、CR等存放胶片日益增多,管理和查找都要花费大量的人力和物力。胶片的多次查找、借出等,丢失率会达到10%左右;保存日久的胶片也会逐渐变质,使影像质量不断下降。大量胶片及冲洗药水的费用消耗巨大;存放和冲洗胶片需要大量空间。

(2)临床诊断的需要。以胶片形式存在的影像,一方面在对急需诊治的危重病例作紧急处理时,快速查找和及时递送图像胶片时困难较大,在作远程会诊时,递送更为困难;另一方面,目前的CT、MRI的数字图像一般有12bit灰度级,但在制成胶片时是在调定窗宽窗位的条件下打印成像的,这必定会带来图像信息的丢失,即4096级灰度变换到256级,而且在不调整窗宽窗位的情况下,难以发现一些病症。

(3)效益提高的需要。PACS的建立对于医生,图像随时可取,对比病人历史影像资料以及参考病历,可辅助准确诊断;通过数字影像处理,可提高诊断水平及质量。对于医院,可优化业务流程,提高工作效率,实现病人信息数据的长期安全可靠存储,快速查询、调阅病人资料,减少医患纠纷;节省打印和存放管理胶片等相关费用,产生更好的经济与社会效益。对于院领导,可及时准确的掌握工作量、收费、曝光量、阳性率等统计数据,为领导做出正确决策提供了准确的数据依据[1,2]。

2 PACS系统的构成和应用

2.1 PACS系统的构成

我院PACS建设的主要目标是为了满足日益增长的医疗业务的急迫需求,适应医院未来的建设和发展,结合医院实际情况,建设符合医院需求的全院级的影像归档及通信系统[3]。本系统将影像设备联入医院网络,采用数据库/服务/应用三层架构设计,C/S模式和B/S模式混合的结构模式,集成影像采集、病人诊断和检查、临床Web浏览工作站等系统,改善医疗诊断质量,规范诊断报告体系,形成流畅的信息检索及工作流程环境,全院共享图像信息,实现医院影像数字化[4,5]。

2011年5月由医院领导牵头,在网络中心,医学工程科、医学影像科和临床医生的共同参与配合下,我院PACS项目开始启动,8月PACS一期项目正式上线运行。

2.2 PACS应用效果

2.2.1 提高影像诊疗效率和工作质量

实现医院HIS和PACS紧密融合高度统一。对现有系统中的硬件进行合理的规划和利用,影像设备(DICOM与非DICOM)的影像信息(静态与动态图像)的采集与数字化转换,实现图文报告,充分利用网络传输功能,减少检查诊断过程的人工环节[6]。图像采用无损压缩技术,保证由PACS打印出的图像硬拷贝不低于原设备打印输出的硬拷贝质量。我院影像设备接入PACS系统的统计情况,见表1。

通常,医生可以忍受的图像检索和存取等待时间在10 s以内,因此PACS要求宽带宽网络。我院网络主要是光纤和双绞线组成的局域网,为满足图像数据传输的需要,主干由ATM光纤组成,其传输带宽大大增加,实现影像科千兆网络到桌面。影像科室调阅患者在线静态影像数据时间(第一幅任何图像)≤2 s;临床医生工作站调阅浏览近期图像数据(2年内)≤3 s,调阅浏览远期图像数据(2年以上)≤5 s。

2.2.2 实现患者数据长期可靠存储与科学有效管理

我院PACS系统基于Linux平台运行,对影像设备及工作站发来的图像进行自动归档存储,支持图像及文字信息长期保存及访问、海量数据管理,建立了包括全院临床科室和门诊科室在内的影像信息共享系统,选择IBM DS 3200磁盘存储柜,插入12块IBM 600G 3.5"15000rpm SAS硬盘,做RAID5组成磁盘阵列,设计在线存储24个月,近线存储12个月。采用数据库与影像数据分离存储的方式,定时自动备份和数据迁移等的多级安全存储措施[7,8]。

PACS服务器应用了IBM X3650 M3集群系统。当集群中的某个节点由于软件或硬件原因发生故障时,集群系统可以把PACS业务等资源切换到健康的节点上,使整个系统能连续不间断的对外提供服务,从而为我院的关键业务提供了可靠的保障,达到了系统的高可用性和可靠性。

2.2.3 构建高效的HIS和工作流程

实现我院PACS与HIS的无缝集成。申请、报告等病人医疗文字信息的相互传递;病人费用信息的生成汇总;临床科室与检查科室、检查科室之间的影像信息共享。不同地点、不同工作站的医技人员及时获得所需资料,缩短了空间距离的传递和交换的时间,医生可以在病人检查完成后的第一时间获取病历信息和影像资料,即时进行诊断或手术处理等。影像科医生以C/S模式,能够调取不同检查和不同成像方式的影像互相参考对比,充分利用影像信息进行诊断,如图像工作站可同时显示一个病人的MRI和CT图像。

临床医生工作站基于Web方式,影像检查报告查一键调阅,瞬时查看。临床科室医生可在工作站计算机上通过浏览器调阅影像和诊断报告并进行影像的调整和测量,进一步提供了医生深入分析已有图像的能力。

3 结论

我院通过PACS一期项目的建设,实现了用户影像诊疗过程的数字化、网络化、无胶片化;对医院影像设备进行了整合,建立了标准的影像资料和病人资料存储管理系统,为医院计划2013年实施的PACS二期扩建项目,将进行超声、内窥镜、核医学、心电、病理等科室的PACS建设,构建院级影像系统奠定了基础。建设了既遵从国际及行业标准,同时又符合医院实际情况的数字化影像系统,优化了医院业务流程,提高了诊疗质量,更好的体现“以患者为中心”的服务宗旨,以改进医疗服务质量为核心的指导思想,为人民群众提供优质、高效、安全、便捷的医疗服务。

参考文献

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[2]王经天,王艳玲,张达伟,等.医学影像PACS网络系统的临床应用及意义[J].中国现代医生,2010,(30):91,143.

[3]王志平,狄幸波,郑劼.构建满足医院自身需要的PACS存储系统[J].医疗装备,2008,21(9):5-7.

[4]曹明干,叶昌印.WEB PACS系统的架构研究[J].医院管理论坛,2011,28(7):61-62.

[5]顾韵斌.PACS系统的构建与应用[J].科技风,2010,(10):243.

[6]李传东,王武.放射科影像设备与我院PACS系统的连接[J].医院数字化,2011,26(4):36-38.

[7]张华,苗其云,商军锋,等.我院及东营地区医院PACS建设与解决方案[J].中国医疗设备,2012,27(6):59-61.

PACS系统在医疗系统中的应用 篇4

PACS系统是高科技时代提高人力, 自然资源使用效率的一种体现, 现在医院主要负责人树立了医院工作一定要符合信息化大趋势和以病人为中心的观念, 医院的特点是先进设备多, 而成本最高的大多都是影像设备, 将近30%固定资产是影像设备, 因此其在医疗方面起的作用特别大。而由于设备种类多, 设备交流存在问题, 设备之间信息资源共享以及标准化要求非常迫切。近年来在设备不断增加的同时, 医院管理与科室的流程也已经发生了重大的转变, 医院在客观上形成了以设备为中心的组。因为设备之间有很大的互补性, 所以不同组出的报告很有可能报告结果不同。这客观上迫切需要不同组与科室之间互相共享相关信息, 系统连接起来能够通过网络看不同影像。PACS系统正式在这种背景下产生和发展起来的。

PACS真正的技术在于接口技术和存储技术。在存储方面技术都已经比较成熟:大容量分级存储, 预提取机制。但是在接口技术方面, 由于接口标准日新月异, 接口技术也不断发展。在接口方面主要有一下几种:

(1) 模拟接口使用视频采集卡采集的, 转换为dicom接口识别的信号, 或者使用原始采集下来的图, 适用于病理内镜等的设备, 这一类设备没dicom口, 要用专门的设备将影像转换为DICOM标准后再接入PACS, 对于旧型号的CT、MR, 一般需要增加专用升级模块来实现, 使用这种方法图像的质量有保证, 数据的完整性也较好, 但价格通常较高。

(2) 网络接口影像设备联网即利用网卡, 通过网络协议访问文件, 例如心电的设备hl7输出的心电波形, 通过网络解码的得到图像。

(3) DICOM接口一种国际标准的接口, 一般都是放射科的大型设备CT、MR、DR、CR等等都有DICOM接口, 符合DICOM标准的影像设备可以相互通信, 并可与其他网络通信设备互连;但DICOM网络通讯有缺乏安全认证的缺点, 所以只适用于局域网中。DICOM存储和通讯中的影像可以按约定的方式进行压缩, 但不是所有的PACS系统都支持这些压缩, 所以大部分DICOM存储和通讯中的影像数据都是完全展开的, 占据很大的空间。

由于PACS涉及到图像处理, 需要考虑执行效率较高的语言, 使用C++或C#会提高代码的执行速度, 另外, 开发过程中C++或C#关于PACS相关模块, 有大量源代码可供参考。另外, PACS实施过程, 会遇到某些非标设备, 需要做接口开发使用C++更方便。

Pacs系统对医院的节能环保做出的贡献有:

(1) 系统操作性好:采用全中文界面, 容易掌握;可以同时使用鼠标、键盘操作, 简单方便;培训周期短。报告系统具有随时形成模板的功能, 大大地方便了报告的书写和规范化, 便于今后的科研和教学工作的开展。

(2) 系统安全性好:系统采用分组权限管理, 兼顾安全性和灵活性。既有利于临床应用, 又考虑到影像科室资料的保密性和完整性。

(3) 诊断终端软件功能完善、强大, 不仅能够完成CT值的测试等DICOM图像的基本数据, 并具有对非DICOM图像进行黑白对比的调整等功能。可同时查阅同一病人或不同病人的不同检查的影像及结果, 方便医生进行比较诊断。

(4) 可输入DICOM图像以及非DICOM图像, 大大地方便了一些旧设备的数字化, 加快了医院数字化的进程, 很好地适应不同档次的影像设备。

(5) PACS系统结合主服务器及存储局域网实现海量存储, 能够保证医院全部病人几年的影像在PACS上处于在线状态, 大大缩短系统查询老病人的时间。

PACS系统能够有效地提高各级医生使用医疗影像的效率, 对手术病人的术前准备、临床诊断以及医生的科研教学非常有帮助;通过加强系统管理力度以及在符合医疗法规的前提下, 可以逐步做到减少出胶片的数量, 从而降低出胶片所耗费的大量人工和财力, 实现较好的经济效益;通过使用电子存档不存在胶片老化和原始信息损失问题, 提高了医疗影像的持续运行它将为医院带来更多的效益。

参考文献

[1]邱峰, 田捷, 曹捷.PACS系统综述.中国医学影像技术2000, (16) 1.

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[3]杜崇禧, 王向东, 宋维, 徐成.牛汝朴数字化影像工作站的开发与使用价值.实用医学影像杂志, 2003 (6) .

[4]崔现成高会军张林医PACS影像工作站综述.医疗装备, 2007, 20 (8) .

全院级PACS系统的建设 篇5

我院于2006 年建立起一套以影像科室业务为中心, 能满足当时业务需要的科室级PACS, 随着计算机技术的发展和医院信息化管理的迫切需求, 该系统的局限性日益凸显, 并且设备工作年限较长导致故障频发甚至数据丢失, 医院决定对PACS进行一次彻底的升级改造, 实现全院级PACS的目标。

此次PACS升级的重点主要有以下3 方面内容:

(1) 重新设计并替换原有的系统存储架构。在保证相关科室对影像数据调阅和处理的业务需求同时, 延长影像数据的在线时间, 并建立数据备份及恢复机制以保证数据安全。

(2) 对影像科室内部局域网络进行升级, 提升链路带宽并融入医院信息系统 (HIS) 内网, 整合信息孤岛。

(3) PACS与HIS有机融合, 优化诊疗业务流程, 使得临床科室及患者能够享有PACS带来的便利, 实现全院级PACS的建立。

1 系统架构设计

构建全院级PACS系统, 首先需要一个全院级的服务器和存储解决方案, 同科室级PACS相比, 需要对服务器和存储系统进行改造。

1.1 前置服务器

对于全院级PACS来说, 面向科室的前置服务器是必不可少的, 在临床科室进行影像资料调阅时, 前置服务器起到分担PACS主服务器压力、可调阅影像资料质控管理及保证调阅稳定运行的几大作用。前置服务器本身不需要进行图像处理、发布等高压力工作, 所以在硬件配置上无需选择非常高性能的服务器, 但由于本身又需要存储一段时间内的可调阅图像, 所以在存储空间及性能上具有一定的要求。

我院在前置服务器的选择上添加了1 台主流配置的X86 架构PC服务器, 除作为系统安装的内置RAID0 磁盘阵列以外, 该服务器还添加了4 块容量为600GB的SAS硬盘组成RAID10 阵列, 可用图像数据交换空间达到1TB, 并且RAID10 阵列提供了一定的数据安全及存储性能, 同时服务器仍有6 块空余硬盘扩展槽位, 可随今后存储空间需求的增加进行灵活扩充。

1.2 PACS服务器

PACS服务器是整个PACS的大脑, 所有影像资料的处理、图文报告的发布等都需要通过PACS服务器的处理。现代医疗设备对服务器的中央处理器及内存提出了更高的要求, 并且为了保证医院诊疗业务不受影像检查中断的影响, PACS服务器需要24 h不间断运行, 容灾备份服务器成为必须实现的条件之一。

我院PACS服务器的选择在设计时, 原计划采用4 台中等性能服务器, 其中2 台作为PACS图像服务服务器, 2台作为RIS报告发布服务器, 每组各自建立冗余备份机制, 通过考证研究, 结合应用对硬件系统要求, 本着节约预算及降低整体系统功耗等综合考虑, 最终选定由2 台高性能小型机组成, 将RIS报告发布及PACS图像服务进行平台整合。该机型每台各自配备了4 路6 核处理器及96GB的内存, 并且建立了双机冗余备份机制, 平时主服务器承担系统业务处理工作, 备服务器资源闲置但定期与主服务器进行后台同步, 以保证2 台服务器各项配置的一致性。当主服务器出现故障或无法工作的情况时, 系统业务将切换至备份服务器, 前端放射科及临床科室工作站无需进行任何操作即可继续正常的诊疗和检查业务。

1.3 存储系统

如果说服务器是PACS的大脑, 那么存储就是系统的心脏, 影像资料的保存及传输工作都由存储设备来完成。目前单次检查数字化影像资料动辄几十兆甚至上百兆字节, 今后技术更加先进的仪器设备占用的存储空间也会更大, 存储空间的大小及可扩展性就成为了存储系统设计时的首要考虑因素。随着存储空间的增大, 海量的数据也就意味着数据安全变得更加重要, 如果出现因设备故障造成数据丢失, 不仅恢复难度较大, 并且会影响整个PACS的正常业务, 因此必须建立一套具有本地冗余、异地备份的分级存储系统。

我院存储系统由2 台一体化存储设备组成, 通过2 台SAN交换机与PACS服务器链接, 并采用设备原厂技术在2台存储之间建立实时存储镜像, 实现设备与链路双冗余机制。一级在线存储为主存储柜内10+1 (热备盘) 块300GB高速SAS盘组成, 建立RAID5 磁盘阵列, 容量大小为2.4TB, 主要存储一年内影像资料数据;二级近线存储由两组扩展柜内各14+2 (热备盘) 块1TB普速SAS磁盘组成, 建立RAID5 磁盘阵列, 容量总大小为22.4TB, 主要存储历史影像资料数据。根据现有设备数据分析, 该存储空间可满足约10 年内数据增长需求, 根据需要还可添加扩展柜增加空间, 基本可以保证在设备设计使用年限内投资利用率最大化。另外原有旧PACS服务器及存储将重新配置优化, 并在异地建立备份存储空间, 主要保存重要病例影像资料, 进一步提高影像资料的数据安全。升级后的PACS架构, 见图1。

2 网络环境设计

网络是HIS的经络, 不同于其他信息系统, PACS通过网络传输的主要是大容量的影像数据文件, 随着影像设备的技术发展, 为了满足容量日益增长的影像数据传输, 目前影像科室桌面级网络接入已经从百兆向千兆过渡, 很多医院PACS建立之初, 没有计划或考虑与医院信息网络融合的问题, 甚至建立时医院还没有建设完善的信息系统网络, 因此PACS成为一个独立于医院、仅覆盖影像科室内部的局域网络, 成为信息孤岛。目前独立的科室级PACS与医院信息网络融合主要有2 种方式:1 PACS网络保持独立, 与HIS建立网络通道, 网络边界设置安全设备, 内部自行维护管理;2 PACS网络融入HIS网络, 医院进行统一部署及管理。

从PACS自身的安全性来讲, 第1 种方案最为可靠, 系统本身不易受系统外部的影响甚至是攻击行为, 但是从医院信息化统一建设及全院级PACS业务顺利开展角度分析, 无疑是第2 种方案更能适应当前需求及未来的发展, 同时在节约网络边界安全预算的同时, 避免了数据交互易受网络通道传输瓶颈影响等缺陷, 不过在这里需要提到一点, 网络融合前可能会由于PACS网络内部与HIS网络IP划分规则不一致, 需要更改影像设备的网络IP地址, 目前大部分影像设备调试配置的权限并不提供给用户, 设备IP的更改基本无法由医院自行完成, 申请售后工程师上门服务可能会产生一定的服务费用。

为配合全院级PACS建设, PACS网络主要进行了以下改造:

(1) 影像设备涉及科室的网络重新改造或查漏补缺, 确保现有设备及工作站接入的同时留存备份及扩展信息点。

(2) 替换原放射科百兆交换机为千兆交换机, 实现千兆级桌面接入, 尽可能减少大容量影像数据传输存在网络带宽瓶颈, 并通过双路冗余光纤接入HIS内网。

(3) 在三层架构的HIS网络IP规划中单独为PACS划分独立VLAN, 统一为工作站及设备分配IP地址。

通过网络环境的升级改造, 我院不仅顺利实现了PACS网络与HIS网络的融合, 并且利用三层网络技术特性减少其他业务VLAN对PACS的VLAN的影响, 同时网络的统一管理及接入带宽的提升使得影像数据传输更加高速稳定。

3 实际应用考证研究

我院早在2008 年HIS平台上线完成后, 便与PACS建立了数据库接口, 实现PACS提取HIS病人基本信息及影像诊断报告回传HIS临床工作站等功能, 进行了PACS与HIS的初步融合。全院级PACS的建立主要目的是为了实现医院内影像信息的数字化共享以及与HIS的深度融合, 而在硬件平台搭建完成后, 通过临床医学影像调阅软件的部署, 医生不仅可在临床工作站浏览患者影像报告, 还可调阅相关的数字化影像, 并且可对图像进行一定的测量分析工作。调阅完成后, 患者影像信息仍在PACS中保存, 在今后复诊、科研等工作中可以随时调阅。

临床医生站调阅影像报告及数字化影像, 见图2~3。

我院下一步将为试点科室配备医用专业竖屏, 使数字化影像调阅的效果最佳化, 并将逐步推广至全院临床科室。随着计算机设备的高速发展和技术成本的逐渐降低, 曾经只有专用影像工作站才具备的数字影像二维、三维重建等图像处理功能也许也将在临床工作站中实现。

4 结果与讨论

全院级PACS的建立实现了诊疗过程的“无纸化”及“无片化”, 不仅节省医院运营成本, 简化了患者就诊流程, 并且提高了临床的诊疗效率及医院内患者信息共享和利用的程度。不过, 目前全院级PACS的使用还处在较初级阶段, 系统的利用度还有待更进一步的发掘, 同时也存在配置维护经费保障、数据安全管理防范、存储压力逐渐增大等问题。但正如PACS的发展, 全院级PACS的建设也是一个循序渐进的过程, 医院信息化建设没有终点, 始终是个不断满足患者及业务部门的需求, 不断化解建设过程中的难题, 不断提出更新、更高目标的过程。

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[7]相海泉.全院级PACS消除"信息孤岛"[J].中国信息界 (e医疗) , 2013, (9) :10-11.

PACS系统存储扩容方案的研究 篇6

我院于2005年5月成功应用医学影像管理信息系统(PACS/RIS)。并于医院信息系统实现了连接,成为医院信息化建设的组成部分。

设计之初,根据影像设备的工作效率及使用情况,我们预留了4年~5年的存储空间,并考虑系统安全选择了两台IBM-X346服务器进行双机热备,共有4TB的硬盘空间。由于医院的迅速发展,新设备的增加,病人流通量的快速递增,医院现有的STPACS服务器的存储空间已经无法满足需求。

表1是医院3个月的设备工作效率以及病人数量统计情况。按目前医院病人流通量统计,每天的图象存储量大小在6GB~7GB之间。一年的时间里(按340天),医院影像科的图象存储容量为2TB~2.4TB左右。并且医院的病人量正在逐渐递增。医院在发展中还会应用更为高端的影像主机,例如引进了64排双源CT,每做一个病人可产生10G的图像。而服务器的存储容量仅为4T,已不适应医院迅速的发展。

2 PACS存储扩容方案

我们经查阅资料并综合其他医院的做法,提出了如下三套解决方案。

2.1 增加磁盘阵列

在现有的PACS服务器IBM-X346上增加一个光纤模块,通过光纤模块在IBM-DS4300磁盘阵列上扩展一个4TB容量的磁盘阵列柜,扩展磁盘阵列柜后病人图像能够在服务器上在线存储更长的时间,大大节省科室和临床医生调阅图像的时间,提高工作效率。

本方案优点是病人图像在线存储时间长,科室和临床医生调阅图像速度快,提高工作效率。加上医院原有的4TB磁盘阵列,按照目前医院病人的流通量统计,可以保证病人数据在线存储2年。并且根据医院的发展,病人量的增加,磁盘阵列可以继续扩展。

2.2 增加光盘库

增加一个5.2TB容量的光盘库,增加一台安装有ST-PACS系统光盘库自动备份服务的服务器,可以对ST-PACS系统中,早期的病人数据进行自动备份。目前医院安装了两台服务器,用于双机热备。而光盘库不支持双机热备,只能接在一台服务器上使用,如果接在主服务器上,当主服务器出现故障,ST-PACS服务切换到备用服务器上时,光盘库无法进行备份。并且进行光盘库备份的时候会占用ST-PACS系统的资源,影响医生的正常工作。而增加一台配置较低的专用于光盘库备份的服务器,则可以很好地解决这个问题。无论ST-PACS服务在主服务器上运行还是在备用服务器上运行,都不会影响光盘库的备份工作。因为光盘库的备份工作是在专用的备份服务器上进行,通过网络和ST-PACS服务器连接进行数据的备份,所占用ST-PACS服务器的资源仅相当于一台ST-PACS终端所需要的资源,这样在进行数据备份的时候不会影响医生的工作,而且还会扩大图像近线备份的容量,可以让科室查询到更久远的信息。并且用于存储的介质——光盘体积小,成本低,保存时间长,安全性高,数据交换方便。

2.3 增加智能磁带库

增加一个3.2T容量的磁带库,增加一台安装有ST-PACS系统的磁带库自动备份服务的服务器,可以对ST-PACS系统中,早期的病人数据进行自动备份。磁带库同样不支持双机热备,只能接在一台服务器上使用,如果接在主服务器上,当主服务器出现故障,ST-PACS服务切换到备用服务器上时,磁带库无法进行备份。并且进行磁带库备份的时候会占用ST-PACS系统的资源,影响医生的正常工作。也需要增加一台配置较低的专用于磁带库备份的服务器。无论ST-PACS服务在主服务器上运行还是在备用服务器上运行,都不会影响磁带库的备份工作。因为磁带库的备份工作是在专用的备份服务器上进行,通过网络和ST-PACS服务器连接进行数据的备份,所占用ST-PACS服务器的资源仅相当于一台ST-PACS终端所需要的资源,这样在进行数据备份的时候不会影响医生的工作,而且还会扩大图像近线备份的容量,可以让科室查询到更久远的信息。智能磁带库的投资成本较低,存储容量非常大,是目前大多数医院选用的近线或离线存储方式。

2.4 三种方案的比较

(见表2)

3 结论

以上的三种扩容方案,技术上都比较成熟。医院在建设PACS系统时要一切从医院实际需求出发,因地制宜付诸实践。根据需求和财力,可以选择一种方案,也可以选择多种方案。经过调研和论证,才能使PACS系统的建设和应用取得成功。

参考文献

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[4]杨伟锋.PACS系统的存储技术研究与实现[J].小型微型计算机系统,2006(6):17-21.

构建PACS系统 篇7

对于医院信息化建设来说,系统的安全性和高可用性是至关重要的方面[1]。安全性主要是指数据的安全性。数据冗余可在出现设备故障、操作失误、灾害等因素时,将数据丢失的可能性降到最低。高可用性则指系统不中断地提供应用,在上述灾害等因素影响下,最大程度保障系统的全部应用能力,临床业务不受影响。为此,在我院实施RIS/PACS系统时,设计并实现了基于主备机房异地冗余的架构。

后台服务器的架构设计分为:(1)PACS系统;(2)RIS系统。

1 PACS系统架构设计

我院的PACS是一个多模块的系统,整个系统由Sybase数据库服务器、影像存储服务器、中间件服务器、DICOM应用服务器、临床Web服务器等构成。在这些模块的设计上,Sybase数据库服务器是集中式的,而影像存储服务器、中间件服务器、DICOM应用服务器和临床Web服务器是分布式的。分布式模块本身具有异地冗余的能力,所以要解决的问题,主要是Sybase数据库服务器。在Sybase数据库服务器的异地冗余上,我们采用了Sybase本身具有的数据复制功能来同步数据。采用OpenSwitch组件提供客户端的访问。数据复制可以实时将生产库的SQL语句复制到备份库并执行,从而保持两个库数据的一致性。OpenSwitch类似于在客户端和数据库之间做了一个中间转发模块,所有客户端跟数据库的连接先跟OpenSwitch建立连接,OpenSwitch再将连接导向对应的数据库服务器。OpenSwitch跟数据库的连接可以在两台服务器之间切换,客户端连接也不会中断。数据复制功能监控Sybase服务器的状态,当前生产数据库发生故障,会将备份库提升为生产库,并且通知OpenSwitch将所有客户连接导向新的生产库。这个机制实现了客户端访问的不间断性。

实现了数据库的数据同步和状态切换问题后,其次要解决的就是影像存储服务器的冗余问题。影像存储服务器是专门负责存储影像文件的大容量存储服务器。为此,我院配置了两台影像存储服务器。在PACS中,影像存储服务器会在数据库中注册,应用系统可以查询数据库找到可用的影像存储服务器。所以当配置两个或以上的影像存储服务器时,这些服务器本身就具有了冗余的性质。

另外要解决的是应用服务器的高可用性和负载均衡[2~4],包括中间件服务器、DICOM应用服务器和临床Web服务器。为此我院采用了F5公司提供的BIGIP应用层交换机。该交换机可以对同一组应用建立一个虚拟服务器,每个虚拟服务器对应多个实际的服务器,这些服务器可以并发提供服务,也可以根据优先级形成主备关系。为了实现整个系统的冗余,我院配置了2台OpenSwitch服务器、2台中间件服务器、4台DICOM应用服务器和2台临床Web服务器。在两台F5上各建立了4个虚拟服务器:OpenSwitch虚拟服务器、中间件虚拟服务器、DICOM虚拟服务器和临床Web虚拟服务器。这样,整个PACS系统的全部子系统都形成了冗余,任何单台服务器的故障将不会影响客户的使用,对前端的使用者来说甚至不会有任何的感觉。

PACS系统的架构如图1所示。实线和虚线分别表示切换前后服务器之间的连接状态。

2 RIS系统架构设计

RIS系统使用MYSQL作为数据库平台,利用了MYSQL 5.0具有的数据复制功能。该功能实现是在生产库和备份库之间复制SQL语句并执行,从而保证两个库的数据一致性。除了数据库之外,RIS系统还产生一些文件数据,包括扫描的申请单、生成报告的文件。在文件的同步上,采用了Linux文件系统的rsync程序,设定1h间隔的自动任务来执行rsync,实现文件系统之间的增量同步。

对于RIS主服务器和备份服务器之间的自动切换,使用LifeKeeper集群软件实现。该软件可以将浮动IP和应用程序在两台服务器之间切换。客户端通过浮动IP来连接服务器。在正常时,浮动IP和应用程序加载在主服务器上,一旦LifeKeeper检测到主服务器不可用,会马上将浮动IP加载到备份服务器上并且启动应用程序。为了防止因网络原因而导致LifeKeeper对服务器状态的判断出现错误,在两台服务器之间设置了两条完全独立的通信路径,只有两台通信路径全部中断,才认为服务器已经不可用并且发生切换。

RIS系统的架构如图2所示。

3 总结

综上所述,在我院RIS/PACS方案设计和实施过程中,设计了完全冗余的系统架构[5~7]。这个架构具有很高的安全性和高可用性,任何单台服务器的故障都不影响前端的应用。当出现机房电源、网络或其他意外情况而不可用的时候,备份机房的系统仍然具有全部的应用能力。这样的方案保证了医院业务的可用性和数据的安全性,为医院信息化建设向更高层次发展做出了有益的探索。

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