【文章內(nèi)容簡介】 3早期的數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)字圖像格式都是由各個(gè)設(shè)備生產(chǎn)廠商自己確定的專有格式，別人無法利用。這個(gè)問題極大地影響了 PACS 的發(fā)展，這引起廣大致力于醫(yī)學(xué)影像研究的學(xué)者、廠商和其他行業(yè)人士的重視。1982 年美國放射學(xué)會（ACR）和電器制造協(xié)會（NEMA）聯(lián)合組織了一個(gè)研究組，1985 年制定出了一套數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像的格式標(biāo)準(zhǔn)，簡稱 ACRNEMA 標(biāo)準(zhǔn)，隨后在 1988 年完成了 ACRNEMA [2]。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們認(rèn)識到僅有圖像格式標(biāo)準(zhǔn)還不夠，通訊標(biāo)準(zhǔn)在 PACS 中也起著非常重要的作用。隨即在 1993 年由 ACR 和NEMA 在 ACRNEMA 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，增加了通訊方面的規(guī)范，同時(shí)按照影像學(xué)檢查信息流特點(diǎn)的 ER 模型重新修改了圖像格式中部分信息的定義，制定了DICOM 標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被世界上主要的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備生產(chǎn)廠商接受，因此已經(jīng)成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，一些主要的醫(yī)療儀器公司，如GE、PHILIPS 、西門子、科達(dá)等，所生產(chǎn)的大型影像檢查設(shè)備都配有支持 DICOM標(biāo)準(zhǔn)的通訊模塊或工作站，也有許多專門制造影像系統(tǒng)的公司生產(chǎn)支持 DICOM 標(biāo)準(zhǔn)的影像處理、顯示、存儲系統(tǒng)。近年來，在每年的北美放射學(xué)大會上還專門提供DICOM 環(huán)境，組織各個(gè)廠商進(jìn)行影像設(shè)備的互聯(lián)。隨著應(yīng)用的不斷發(fā)展，DICOM 標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的更新，它所支持的醫(yī)學(xué)影像種類也不斷地增加，已經(jīng)從原來 ACRNEMA 標(biāo)準(zhǔn)只支持放射影像擴(kuò)展到支持內(nèi)窺鏡、病理等其他影像。也有學(xué)者在研究處理醫(yī)學(xué)圖形、聲音等信息，同時(shí)也有人研究DICOM 與其他醫(yī)學(xué)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)的溝通，如 HL7 等。人們已經(jīng)認(rèn)識到醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)應(yīng)該是醫(yī)院信息系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，PACS 應(yīng)該與其他系統(tǒng)相互溝通信息，形成一個(gè)醫(yī)院信息的整體。DCMTK(DICOMToolKit)是一套針對 DICOM 標(biāo)準(zhǔn)，由德國的 Kuratorium OFFlS .、HeahhcareInformation and Communication Systems、Escherweg 等機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)的面向軟件設(shè)計(jì)工程師的開源軟件開發(fā)包。它是現(xiàn)在主流的 DICOM 的開發(fā)包。它用 ANSIC 和 C++混合編程，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)圖像的顯示、傳輸、存儲和打印等功能，實(shí)現(xiàn)了 DICOM 標(biāo)準(zhǔn)的絕大部分功能。它完全以源代碼的形式呈現(xiàn)，包括config、 ofstd、dcmdata、dcmingle、dcmimage 、dcmjpeg、dcm 、dcmpstat、dcmsign 等多個(gè)程序包。可從網(wǎng)上輕松下載到 DCMTK 開發(fā)包。目前全世界有很多東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 1 章 緒論 4家醫(yī)院和企業(yè)都在使用它。后面文章將以 DCMTK 為工具來顯示 DICOM 圖像。 研 究 意 義數(shù)字化醫(yī)院的建立，將會使中國目前“以收費(fèi)為中心” 的醫(yī)院信息系統(tǒng)走向“以病人為中心” 的臨床信息系統(tǒng)，而醫(yī)院則會轉(zhuǎn)變?yōu)楣芾聿∪诵枰姆?wù)模式。同理，PACS 系統(tǒng)的建立，促進(jìn)數(shù)字化醫(yī)院環(huán)境的形成，提高義務(wù)人員的工作效率，降低成本，從根本上提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量和提升競爭力,PACS 可實(shí)現(xiàn)診斷信息與圖像的在線安全存儲與備份，醫(yī)生可以在工作站上觀察任意時(shí)間、任意患者的診斷信息與圖像資料，實(shí)現(xiàn)影像資源共享，方便患者信息查詢，大大提高了工作效率。因?yàn)槊總€(gè)患者每次到醫(yī)院就診，都有唯一的 HISID 號，且不同的檢查都有唯一的影像編號。將所有的檢查信息統(tǒng)一存儲，所以醫(yī)生在診斷過程中可隨時(shí)調(diào)閱患者以前的影像資料并作對比分析和診療觀察，從而提高了影像診斷率。另外，通過診斷信息，還可以根據(jù)病種做分類查詢，統(tǒng)計(jì)陽性率，提高病理查詢效率，使醫(yī)院管理者的管理工作更為方便。 文 章 內(nèi) 容 安 排第 1 章：全文的緒論。對課題產(chǎn)生的背景、研究意義、所做的主要工作和全文組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了概括性說明。第 2 章：首先介紹醫(yī)院 PACS 系統(tǒng)相關(guān)的理論知識，包括HIS、RIS 、DICOM 、和 PACS 等。其次介紹了 PACS 和 HIS、RIS 之間的關(guān)系。第 3 章：針對課題進(jìn)行了系統(tǒng)需求分析。第 4 章：針對課題進(jìn)行了系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第 5 章：這一章是本文的重點(diǎn)。介紹醫(yī)院 PACS 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，包括 PACS 系統(tǒng)環(huán)境搭建、各個(gè)工作站的實(shí)現(xiàn)。著重講述 DICOM 影像讀取、顯示、轉(zhuǎn)換和編輯。第 6 章：PACS 系統(tǒng)測試。第 7 章： 對該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，提出下一步的改進(jìn)研究方向和展望。東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2 章 相關(guān)技術(shù)介紹 5第 2 章 相關(guān)技術(shù)介紹計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了數(shù)字化及信息共時(shí)代的人們對醫(yī)院的數(shù)字化、信息化程度會有越來越高的要求。以網(wǎng)絡(luò)通信為基礎(chǔ)，將所有的醫(yī)療信息整合在一起，已成為現(xiàn)代醫(yī)院的發(fā)展趨勢。HIS、RIS、LIS、CIS 、PACS 等概念和系統(tǒng)的出現(xiàn)，為醫(yī)院提供了可行的數(shù)字化解決方案。 醫(yī) 院 信 息 系 統(tǒng) 醫(yī)院信息系統(tǒng) HIS (Hospital Information System) ，按照學(xué)術(shù)界公認(rèn)的MorrisF. Collen 所給的定義，應(yīng)該是：利用電子計(jì)算機(jī)和通訊設(shè)備， 為醫(yī)院所屬各部門提供病人診療信息( Patient Care Information) 和行政管理信息（Administration Information)的收集(Collect)、存儲(Store) 、處理(Process) 、提取(Retrieve)和數(shù)據(jù)交換(Communicate) 的能力并滿足所有用戶 ( Authorized Users)的功能需求 [3]。醫(yī)院信息系統(tǒng) HIS 被業(yè)界公認(rèn)為是迄今為止世界上現(xiàn)存的企業(yè)信息系統(tǒng)中最復(fù)雜的一類?；究蚣苣Ｊ绞遣捎糜?jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，把醫(yī)院的醫(yī)療信息、業(yè)務(wù)信息進(jìn)行管理，進(jìn)而在有條件的情況下，開發(fā)管理決策支持和醫(yī)療決策支持系統(tǒng)，幫助醫(yī)院管理者和醫(yī)務(wù)人員作出決策咨詢。醫(yī)院信息系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了對醫(yī)院各個(gè)部門的信息收集、傳輸、加工、保存和維護(hù)?？梢詫Υ罅康尼t(yī)院業(yè)務(wù)層的工作信息進(jìn)行有效的處理。完成日?；踞t(yī)療信息、經(jīng)濟(jì)信息和物質(zhì)信息的統(tǒng)計(jì)和分析，并能夠提供迅速變化的信息，為醫(yī)院管理層提供及時(shí)的輔助決策信息。醫(yī)院信息系統(tǒng)的運(yùn)用，是醫(yī)院科學(xué)管理和醫(yī)療服務(wù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。20 世紀(jì) 80 年代 HIS 架構(gòu)由集中式系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)展到分散式體系結(jié)構(gòu)。上世紀(jì)90 年代之后，國內(nèi)外開始研究優(yōu)良的 HIS 體系結(jié)構(gòu)—可組合式系統(tǒng)，即 C/S 架構(gòu)。它優(yōu)越性在于極高性能、集中式數(shù)據(jù)管理、擴(kuò)充升級方便靈活和加速系統(tǒng)的開發(fā)。目前國外進(jìn)入了新一代醫(yī)院信息系統(tǒng)的體系架構(gòu)，但是國內(nèi)發(fā)展較滯后，沒有完整統(tǒng)一的、符合國情的新一代 HIS 體系架構(gòu)。東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2 章 相關(guān)技術(shù)介紹 6 DICOM 簡 介DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine)是醫(yī)學(xué)圖像和相關(guān)數(shù)字信息在計(jì)算機(jī)之間通信的一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它的產(chǎn)生使各國各個(gè)不同工廠生產(chǎn)診斷和治療設(shè)備時(shí)有了一個(gè)可以遵循的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，必須采用此標(biāo)準(zhǔn)或提供該標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通信接口。醫(yī)學(xué)影像設(shè)備只有采用 標(biāo)準(zhǔn)，其圖像數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)接口才能被存儲與傳輸于目前世界上通用的國際聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，并能高速地傳輸圖像文字表格數(shù)據(jù)與動態(tài)圖像以及聲音，通行無阻地在國際聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)上顯示出來?？梢赃@樣說，任何醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，只有符合 ，才能為醫(yī)院接受，否則被醫(yī)療事業(yè)摒棄 [4]。圖 DICOM 文件格式 DICOM file format如圖 所示，DICOM 文件格式一般由一個(gè) DICOM 文件頭和一個(gè) DICOM 數(shù)據(jù)集合組成。在 DICOM 文件中最基本的單元是數(shù)據(jù)元素(Record 或Data Element)。DICOM 數(shù)據(jù)集合就是由 DICOM 數(shù)據(jù)元素按照一定的順序排列組成的。DICOM 數(shù)據(jù)元素由四個(gè)部分組成: Record Length、Key Length、Key (DICOM File Name)、Value (DICOM File Content)。DICOM 文件頭(Header，DICOM File Meta Information)包含了標(biāo)識數(shù)據(jù)集合的相關(guān)信息。每個(gè)DICOM 文件都必須包括該文件頭。文件頭的最開始是文件前言，它由 128 個(gè) 00H 字節(jié)組成，接下來是 DICOM 前綴，它是一個(gè)長度為 4 字節(jié)的字符串“DICM”，可以根據(jù)該值來判斷一個(gè)文件是不是 DICOM 文件。文件頭中還包括其它一些非常有用的信息，如文件的傳輸格式、生成該文件的應(yīng)用程序等等。DICOM 文件主要組成部分就是數(shù)據(jù)集合。這不僅包括醫(yī)學(xué)圖像，還包括許多和醫(yī)學(xué)圖像有關(guān)的信息，如病人姓名、圖像大小等。DICOM 數(shù)據(jù)集合是由 DICOM數(shù)據(jù)元素按照指定的順序依次排列組成的。對于 DICOM 文件，一般采用顯式傳東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2 章 相關(guān)技術(shù)介紹 7輸，數(shù)據(jù)元素按標(biāo)簽從小到大順序排列，即 DICOM PS 規(guī)定的 Explicit VR Little Endian Transfer Syntax。 對于醫(yī)院影像中心的 CT、MR、CR 、DR 等支持 DICOM Storage SCU 的設(shè)備，可通過在設(shè)備上設(shè)定 DICOM 技術(shù)參數(shù)（例如： AE Title (Application Entity Title)，IP Address， Port ）直接接入 PACS 系統(tǒng)，將其影像傳輸至服務(wù)器及存儲系統(tǒng)進(jìn)行集中存儲管理。通過 DICOM Storage 方式可獲取原始的影像數(shù)據(jù)，可保證影像及相關(guān)信息的完整性。 AE Title 是配置影像檢查設(shè)備 DICOM 服務(wù)（Worklist、Storage、Print 等）必不可少的參數(shù)之一。對于某一臺影像檢查設(shè)備，其各個(gè) DICOM 服務(wù)可以對應(yīng)不同的 AE Title，當(dāng)然這些 DICOM 服務(wù)也可以對應(yīng)同一個(gè) AE Title。AE Title 是一個(gè)字符串，在整個(gè) PACS 系統(tǒng)中必須是唯一的。對于醫(yī)院影像中心的非 DICOM 設(shè)備（超聲、內(nèi)窺鏡等） ，使用 PACSGate DICOM 網(wǎng)關(guān)進(jìn)行影像采集，PACSGate 將采集的影像轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn) DICOM 影像并與病人信息進(jìn)行整合后歸檔到 PACS 服務(wù)器。只要采集設(shè)備采集分辨率高于原始圖像分辨率，就可保證獲取圖像在診斷過程中的質(zhì)量要求。 PACS 簡 介 醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System， PACS）：全面解決醫(yī)學(xué)圖像的采集、顯示、存貯、傳送和管理的綜合系統(tǒng)。既醫(yī)學(xué)圖像存儲與通信系統(tǒng),它是放射科、影像醫(yī)學(xué)、數(shù)字化圖像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通訊技術(shù)的結(jié)合。他將數(shù)字資料轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)數(shù)字型式,通過高速計(jì)算機(jī)設(shè)備及通信網(wǎng)絡(luò),完成對圖像信息的采集、儲存、管理、處理 [5]。PACS 系統(tǒng)在物理結(jié)構(gòu)上采用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將不同類型的計(jì)算機(jī)連接起來，包括醫(yī)學(xué)成像設(shè)備、圖像采集計(jì)算機(jī)、DICOM 服務(wù)器（包括數(shù)據(jù)庫和歸檔管理） 、以及圖像顯示工作站。 PACS 系統(tǒng)的組成及數(shù)據(jù)流。H I S / R I S成像系統(tǒng)圖像采集計(jì)算機(jī)D I C O M服務(wù)器圖像顯示東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2 章 相關(guān)技術(shù)介紹 8圖 PACS 系統(tǒng)的組成及數(shù)據(jù)流 Composition and data stream of PACS system PACS 和 HIS、 RIS 之 間 的 關(guān) 系PACS 和 HIS、RIS 之間有大量的數(shù)據(jù) HIS 和 RIS 保存著病人的人口學(xué)信息和臨床資料數(shù)據(jù)，也保存和傳遞病人的圖形及圖象資料。PACS 主要保存病人的圖象數(shù)據(jù)，也使用 HIS 和 RIS 中已有的病人信息，從 HIS 和 RIS 中直接獲得可避免重復(fù)輸入，減少錯(cuò)誤發(fā)生，因此減輕醫(yī)生的工作量。 在書寫診斷報(bào)告或復(fù)查時(shí)，工作站在顯示病人圖象的同時(shí)，還能顯示 HIS和 RIS 中病人的各種臨床記錄；臨床醫(yī)生也可以在 HIS 中看到病人的檢查圖象，達(dá)到信息共享。 圖 PACS 和 HIS、RIS 關(guān)系Fig. The relation between PACS and HIS,PACS and RIS 如圖 所示，做影像檢查時(shí)，病人的姓名、年齡、ID 等信息從 HIS 和 RIS中傳輸?shù)?PACS，并通過 worklist 進(jìn)程顯示；病人檢查完成后，圖像和診斷報(bào)告（reports）隨即傳回到 HIS 和 RIS，臨床醫(yī)生能立即看到。臨床醫(yī)生的工作站也有圖像分析處理功能。對于復(fù)診或者曾有過影像檢查的病人，隨著病人信息的到來，PACS 能夠?qū)㈤L期保存的圖象檢索調(diào)出，傳輸?shù)綍鴮憟?bào)告的工作站，便于對患者病情的前后對照 [6]。 本 章 小 結(jié)本章介紹了與醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)（PACS）相關(guān)的技術(shù)，包