医学信息学课件chapter6 PACS图像存储与传输系统

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图像存储和传输系统课件

三、数字化图像的压缩、存储和管理
短期存储（高速缓存），目的是确保高速系统响应
存
存量：MR、CT500Kbit/幅；胸片12Mbit/幅；DS期存储： (磁盘、光盘、各种记忆卡)
1.online
不需人工介入，系统自动处理
2.offline
需人工介入后系统才能自动处理
管理系统
数据库管理：影像属性；影像存储的位置、库结构；
DICOM 3.0
第一节 PACS发展的历程和现状
1970年代末CT、MR、DSA、CR、DR等数字化医学成像设备进入临床应用
数字化医学影像有易查找、易传输、省空间、省费用、可多拷贝、永久保存的优越特性
1970-1980年代计算机技术的高速发展及数字通讯技术的建立和发展
非标准阶段:1980年代初－1990年代初，点对点连接；特定公司的网络；视频采集的网络
硬拷贝输出（Hardcopy output)
与其他亚系统的集成 : 医院信息系统（HIS)
放射信息系统（RIS）
一、数字化图像的采集
PACS DICOM
RIS
DSA
TELE HIS
PACS的基本结构和组成
二、网络架构
•以太网、快速以太网等 •协议：TCP/IP；DICOM •网络分布：科学、合理 •传输介质：光纤
图像存储和传输系统
图像存储和传输系统
图像存储与传输系统（Picture Archiving and Communication System，PACS）——是以高速计算机为中心，对数字化医学影像数据流及其应用实施自动化管理的一套专业化网络系统。
医学数字影像通信标准（Digital Imaging and COmmunication in Medicine，DICOM）；

《医学影像学》第8版课件—图像存档和传输系统与信息放射学

工作流程
➢ 检查申请 ➢ 检查科室预约与安排 ➢ 图像调阅和报告书写 ➢ 报告归档和打印
二、信息放射学
（二）远程放射学
远程放射学：定义远程医学影像会诊网：定义远程医学影像会诊网架构
➢ 会诊申请站 ➢ 会诊管理中心 ➢ 会诊服务工作站
包括
基本功能
3. 图像显示子系统
包括
基本功能
（二）PACS的应用价值(软阅读模式)
1. 诊断方面
4. 教学方面应用
2. 管理方面
5. 科研方面
3. 成本方面
6. 质控方面
二、信息放射学
（一）放射信息系统（RIS）
定义组成部分
➢ 服务器 ➢ 工作站登记/分诊/预约工作站
技师工作站 Biblioteka 像工作站主任工作站集中打印工作站 ➢ 网络环境
《医学影像学》第8版课件—图像存档和传输系统与信息放射学
主讲人：XXX
一、图像存档和传输系统
（一）PACS的基本结构
定义 1. 数字获取子系统
基本组成部分
➢ 成像设备数字化X线成像、CT、MRI ➢ 获取接口医学数字成像和传输3.0标准
一、图像存档和传输系统
（一）PACS的基本机构
2. PACS控制器

PACS影像储存及传输系统简介.

PACS影像儲存及傳輸系統簡介系主任沈戊忠PACS(Pictures Archiving and Communication System)是一項新的科技，用於放射線部門各類影像的儲存及傳輸。

想想過去，所有X 光，CT、MRI、超音波都須洗成膠片，醫院內每一個地方(門診、急診、病房、放射科)都須要看，而片子只有一套，就須靠人工送來送去，非常耗時也容易遺失片子。

另外，這些X光片都很大張，累積起來變成很笨重又佔空間的檔案，保存起來也很傷腦筋。

拜電腦及網路科技的進步，這些醫學影像終於能夠數位化，予以儲存，以及網路傳輸，PACS如果做得好，就可以讓醫院進入無片化(filmless)的境界，不僅方便傳輸到全院各處，大家可同時看同一病人的影像，不用X光膠片，不用含銀藥水洗片，對環保也是一大功德。

建立PACS的先決條件─影像要數位化(digitalization)。

平時，CT、MRI、數位化血管攝影(DSA)以及數位化特殊造影，其影像都已數位化，只要機器符合DICOM III傳輸標準，很快就可連接並送上PACS。

X光的數位化─一般X光片要數位化則須藉著二種工具：(一)Computerized Radiography,CR。

利用原來的X光機，照相螢光板換成數位板，並經CR讀出數位化影像，再傳到PACS。

(二)Digitalized Radiography, DR。

比CR方便之處，就是照相螢光板於照完相後，直接產生數位化影像，並直接傳到PACS，不必用手拿去給CR數位化。

DR更方便，但價錢昂貴。

目前附設醫院有六部CR，一部DR。

PACS網路由於醫學診斷影像檔案非常大，為確保傳輸速度，醫院最好重新舖新的網路系統。

但是PACS系統與醫院資訊系統(Hospital information system，HIS)又必須時時相通，才能結合HIS資料，利用HIS資料。

PACS工作站PACS工作站包含放射科醫師打報告要用的電腦及高階螢幕，以及門診、急診、病房醫師要看的電腦及螢幕。

医学图像存储与传输系统 ppt课件

ppt课件
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２、PACS与其他系统的信息交换问题
• 医院信息系统是一个整体，我们建立PACS的主要目的也是为医生提供医疗、教学和科研所需要的信息。医生在看检查图像的同时，也非常需要了解检查报告、病人的病历等其他信息。因此，将PACS与医院其他信息系统结合是非常重要的。
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• 国外一些发达国家在处理这个问题时遇到了很大的麻烦。一方面由于欧美等发达国家原来已经建立了基于大型机的集中式医院管理信息系统，这在技术上与现在的图形工作站系统连接存在一定难度。另一方面由于在早期系统设计时并未考虑到要与这些新的系统交换信息，在整体规划上没有一个统一的信息交换标准，造成了各个系统之间连接难题。 • 一些医院为了解决这个问题，或采取在医生面前放置多台设备的方法，或专门设计一些接口供系 19 统之间进行信息交换和同步。 ppt课件
ppt课件
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• ４、图像压缩技术医学图像数据量之大是惊人的，建立PACS中的许多技术困难都与之有关，象图像的存储、传输、显示等。如何能够对医学图像进行压缩，是多年来图像处理技术中的一个重点研究的问题。随着计算机多媒体技术的发展，已经制定了许多图像压缩的标准算法，如静态图像的JPEG标准，动态图像的MPEG1、MPEG2、MPEG4算法等。这些算法在娱乐、游戏、INTERNET上得到了广泛的应用。
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• 医院应该加强信息系统建设的统一规划。医学影像系统管理的是医院信息中
的一个重要部分，由于其数据量巨大，对计算机系统、网络系统和存储等都带来了许多问题。因此，产生了许多应用技术，如图像的预取技术、图像压缩技术等。然而，作为医院信息系统中的一部分，图像信息与其他信息能够很好融合和连接是PACS建设中一个不能忽视的问题。各个医院通过做好统一规划，避免 PACS与医院其他系统出现信息交换问题。

PACS基础知识ppt课件

位素）显色来确定组织细胞内抗原（多肽和蛋白质），对其进行定位、定性及定量的研究，称为免疫组织化学技术(或免疫细胞化学技术）。
病理科业务流程图
PACS发展现状
院内：
移动应用。高性能计算跨系统平台。窄带宽下瘦客户端应用。
远程会诊区域PACS 区域医疗
传统的数据传输型PACS已经不能满足时代发展的需要
PACS
医学影像归档与通信系统
一、PACS综述
PACS综述
PACS的全称是医学影像存档与通信系统（Picture Archiving
&Communication System），是随着数字成像技术、计算机技术、通讯技术、网络技术进步而迅速发展起来的一个进行医学影像显示、存储、传送和管
PACS （Picture Archiving and Communication Systems）
谢谢
变革医疗健康之路
Change Healthcare Way
网关（采集/扫描）
PACS系统遵循的标准
医学数字成像和通讯标准DICOM
Health Level Seven（HL7） ---健康水平7
Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) IHE（医用信息系统集成）是一项推进整合现代医疗
保健机构信息系统的倡议。
Picture
医学影像（影像设备）
Archiving
存储/归档（服务器/存
储）Communication网络通讯（网络/
交换机）
Systems
系统工程（PC）
PACS系统的构成
影像设备（放射设备/超声/内镜/显微镜/牙片机….）

PACS系统概述课件

份)
PACS系统网络拓扑图
• 1983 年美国陆军开始了一个 teleradiology （远程放射诊断系统）项目。
• 1985 年美国陆军开研制功 DIN-PACS。
• 1985 年华盛顿大学西雅图分校 University of Washington (Seattle, WA) 和 Georgetown 大学 (Washington DC) 开始 PACS 研究。
–储存可用磁带、磁盘、光盘和各种记忆卡片 –压缩方法多用间值与哈佛曼符号压缩法，影像信
息压缩1/5～1/10，仍可保持原有图像质量
HIS/RIS登记工作站
PACS示意图
DICOM影像采集
非DICOM 影像采集
扫描采集
病人信息、DICOM影像海量储存中心
影像浏览工作站
医生诊断工作站
远程工作站
PACS系统硬件网络图
（1)图像信息的获取：
– CT、MRI、DSA、CR、DR及ECT等数字化图像信息可直接输入。
– X光、B超、内镜等非数字化图像需经信号转换器转换成数字化图像信息才能输入。
(2)图像信息的2.远程可用：
①公用电话线 ②光导通信 ③微波通信
(3)图像信息的储存与压缩
• 定义了用于信息传递、交换的服务类与命令集，以及消息的标准响应；
• 详述了唯一标识各类信息对象的技术； • 提供了应用干网络环境（OSI或TCP/IP）的服务
支持。
DICOM标准的组成部分 • 目前DICOM标准（指DICOM3.0）由十
四部分组成。
– 介绍与概览 – 遵循声明 – 信息对象定义 – 服务类细则 – 数据结构与编码 – 数据字典
• 1995 年第一代商业 PACS 产品问世

图像存储和传输系统(PACS)

知识回顾 Knowledge Review
图像存储和传输系统（ PACS ）
南方医院王勇
• PACS是存放和传输图像的设备，不是成像装置。
一、基本原理
• PACS是以计算机为中心，由ห้องสมุดไป่ตู้图像信息的获取、传输、存档和处理等部分组成。
（一）图像信息的获取
• 三种主要读取转换系统： • 1、摄像管读取系统 • 2、电荷藕荷器件读取系统 • 3、激光读取系统
• A、电信号、微波、模拟信号； • B、电信号、光信号、微波； • C、电信号、光信号、模拟信号； • D、模拟信号、光信号、微波； • E、电信号、直接信号、模拟信号。
• 2、PACS系统是一计算机为中心，它由图像信息的哪几部分组成？
• A、获取； • B、传输； • C、存档； • D、复制； • E、处理。
（二）图像信息的传输
• 1、传输类型 • 2、传输方法： • 公用电话线、光导通信、微波通信。 • 3、几种影响传输速度的主要因素： • 终端与接口数量、传输类型、传输
方法。
（三）图像信息的储存与压缩
（四）、图像信息的处理
• 检索 • 编辑 • 再处理
二、PACS的临床应用和展望
复习题
• 1、PACS系统摄影信息传输的媒介有哪几种？

图像存档和传输系统与信息放射学_PPT课件

图像存档和传输系统与信息放射学
❖ 信息数字化是当今影像诊断的发展趋势 ❖ 传统X线检查仍然是临床必备的诊断手段 ❖ 但尚存在检查图像的数字化问题
（一）影像数字化的意义
❖ 有助于影像质量和诊断水平的提高 ❖ 可明显降低投照剂量，减少废片率 ❖ 有助于影像的处理、贮存和传输 ❖ 也是最终实现无胶片放射科的前提
PACS构建的目的
解决以上的缺陷提高工作效率降低医疗成本
保证和提高医疗质量
PACS的基本组成
计算机、通讯网络、存储介质、图像数据获取和显示、图像数据压缩标准化协议专用软件和系统集成
五、PACS的临床应用
丰富的图像处理功能，方便地进行影像学诊断（即：软读片）
数字影像可提供比普通胶片更大的灰度分辨率，这对影像诊断的帮助是极大的
PACS的基本知识及相关概念
PACS（Picture Archiving and Communication System）图像的存储与传输系统。是以医学影像领域数字化、网络化、信息化的趋势为要求；以数字成像技术、计算机技术和网络技术为基础；以全面解决医学影像获取、显示、处理、存储、传输和管理为目的的综合性规划方案及系统，是医院整体数字化、网络化的一个重要解决部分。
Standard
Single Monitor
PACS应用举例
MR
Xray
CT
RDaiadgWnoosrktiscTM
Laser printer
RDaiadgWnoosrktiscTM
ICU/ER
Ward
RW Standard D.M.
RW Standard S.M.
对原始图像进行加工和处理（图像的分割、融合、重建）

医学图像存档与通信系统(PACS)课件

二、医学图像成像回顾（1）
人体生命现象特殊的复杂性和多样性，医学图像涉及
从分子到人体（微观到宏观），从结构到功能，从静态到动态等多个领域和方式
医学成像设备的局限性
各种医学成像设备只能反映人体某一方面的信息
对人体内大到组织、小到分子原子各有不同的灵敏度和分辨率适用范围和局限性
二、医学图像成像回顾（7）
2.X-CT图像（ Computerized Tomography ， CT ）是以测定 X 射线
在人体内的衰减系数为物理基础，采用投影图像重建的数学原理，经过计算机高速运算，求解出衰减系数数值在人体某断面上的二维分布矩阵，然后应用图像处理与显示技术将该二维分布矩阵转变为真实图像的灰度分布，实现建立断层图像的现代医学成像技术。 X线CT图像的本质是衰减系数成像。
第八章医学图像存档与通信系统（PACS）
医学影像PACS系统主要内容
一、医学影像PACS系统概述二、医学图像成像回顾三、PACS的作用四、医学影像系统的发展历史概况五、PACS 建设目标六、PACS的相关标准七、PACS的组成及功能八、PACS的效益和实施基本条件九、PACS类型及特征十、PACS系统管理结构模式十一、PACS目前存在的问题十二、PACS的发展趋势
与传统的X线检查手段相比， CT具有以下优点：能获得真正的断面图像具有非常高的密度分辨率可准确测量各组织的X线吸收衰减值通过各种计算进行定量分析
二、医学图像成像回顾（8）
二、医学图像成像回顾（4）
计算机X线摄影（computed radiography，CR)是X线平片数
字化比较成熟的技术。 CR系统是使用可记录并由激光读出X 线成像信息的成像板（imaging plate ，IP）作为载体，经X线曝光及信息读出处理，形成数字式平片图像。

(医学课件)PACS系统简述PPT幻灯片

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• 目前，一些主要的医疗仪器公司，如GE、PHILIPS、西门子等，所生产的大型影像检查设备都配有支持DICOM 标准的通讯模块或工作站，也有许多专门制造影像系统的公司生产支持DICOM标准的影像处理、显示、存储系统。
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三、PACS产生原因
1、PACS产生之前，图像存储的介质是？
2、有何优缺点？
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实施 PACS Leabharlann 前的工作流程共需12个步骤
其中两次较长等待时间，冲洗胶片和临床借片。
用设备的操作平台进行
打印操作，占用设备的工作时间，遇设备较忙时，无法及时打印。
专门人员管理的手工存储过程，有胶片丢失的可能。
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实施 PACS 以后的工作流程
• 减少至5个步骤 • 其中仅在检查过程和放射科医生诊断
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（1)图像信息的获取：
– CT、MRI、DSA、CR、DR及ECT等数字化图像信息可直接输入。
– X光、B超、内镜等非数字化图像需经信号转换器转换成数字化图像信息才能输入。
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(2)图像信息的传输方法
1.以局域为主：光纤和双绞线 2.远程可用：
①公用电话线 ②光导通信 ③微波通信
(3)图像信息的储存与压缩
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胶片存储的缺点
1.借还费时据统计，在住院的头3～4天内要借还10次左右，其余的住院时间内平均借还4次，出院的第一年内尚要借还3次。对于教学医院，胶片的借还更是频繁。这样不仅浪费了大量时间、人力、而且多次借还还容易造成混乱和丢失。据统计，无法找到的胶片约占胶片总数的10％。 2.一张胶片只能供一人借用，不能多人同时共享通常由放射科医生负责放射科的事务，他们总希望将胶片集中在放射科，而临床医生则希望把胶片分散在病房或急诊室里，特别是放在危重病房里，整形外科医师更希望胶片放在唾手可得之处，以便更好地了解骨折情况。

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图像存储与传输系统
Picture Archiving and Comuniations System， PACS
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X线图像及成像设备
利用人体器官和组织对X线的衰减不同，透射的X 线的强度也不同这一性质，检测出相应的二维能量分布，并进行可视化转换，从而可获取人体内部结构的图像。
1895年，Ｘ光的发现者伦琴， 1901年获诺奖
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计算机X线摄影（computed radiography，CR)
计算机X线摄影（CR) 利用激活荧光体，荧光体含有收集器，收集入射的X射线激活的电子构成潜影，并由激光读出成像信息，形成数字式平片图像。
与常规胶片图像的形成过程相比，CR所需的X线剂量较少，能用较低的X线剂量得到清晰图像。
系统根据正常异常组织区域的热辐射差，得出细胞新陈代谢相对强度分布图，即功能影像图，用于对浅表部位肿瘤、乳腺癌及皮肤伤痛等疾病的诊断。
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内窥镜图像
内窥镜是一种直接插入人体的腔管内进行实时观察表面形态的光学诊断装置。光纤内窥镜使用的纤维束有两种，一种是传递光源以照明视场的导光束；另一种是回传图像的传像束。
X线CT图像是以测定X射线在人体内的衰减系数为物理基础，采用投影图像重建的数学原理，经过计算机高速运算，求解出衰减系数数值在人体某断面上的二维分布矩阵，然后将该二维分布矩阵转变为真实图像的灰度分布，从而实现建立断层图像的现代医学成像技术。概括地说，X线CT图像的本质是衰减系数成像。
优点：能获得真正的断面图像，具有非常高的密度分辨率，可准确测量各组织的X线吸收衰减值，并通过各种计算进行定量分析。
电子内窥镜的发明为内窥镜影像的临床应用提供了一种新的技术，具有轮廓清晰、可以定量测量等特点，三维立体内窥镜系统还可产生逼真的立体图像。
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胶囊内窥镜(Biblioteka apsule endoscopy)
•胶囊内窥镜由七部分组成，透明外壳、光源、成像元件、传感器、电池、发射和接收模块组成。
•图像、温度、pH值等传感器检测部件检测消化道内信息，该信息经过信号处理部件的处理经无线发射部件发送至体外。
16排、32排、64排。“排”是指CT 扫描机探测器的阵列数，一般排数越多，探测器宽度越宽，一次扫描完成的宽度越大
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CR 、DR、 DSA和X机都是平面X线成像，X 光机是胶片，CR采用ip板，DR是直接数字成像。 CT是断层扫描，可重构三维图像。
体表->体内平面->立体伦琴对科学做出的伟大贡献，1901年被授
数字X线摄影包括硒鼓方式、直接数字X线摄影（direct digital radiography，DDR）和电荷藕合器件（ charge coupled device，CCD）摄像机阵列方式等。
肺癌DR片
数字减影血管造影（ Digital Subtraction 7
Angiography，DSA)
OCT是近年迅速发展起来的一种光学诊断技术，可进行活体眼组织显微结构的非接触式、非侵入性断层成像。
工作原理与超声非常相似，只是它使用的是光，而非超声波。
用在视网膜检查，尤其是黄斑活体解剖结构的检测、眼底疾病定位和定性等方面
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放射性核素图像
放射性核素成像技术是通过将放射性示踪药物引入人体内，使带有放射性核的示踪原子进入要成像的组织，然后测量放射性核素在人体内的分布来成像的一种技术。放射性核素成像技术能够反映人体内的生理生化过程，能够反映器官和组织的功能状态，可显示动态图像，是一种基本无损伤的诊断方法。
予诺贝尔物理学奖。伦琴成为诺贝尔奖设立后的第一位获奖者。
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超声US图像
频率高于2万赫兹的声波称为超声波。超声成像就是利用超声波在人体内部传播时组织密度不连续性形成的回波进行成像的技术。
依据波束扫描方式和显示技术的不同，超声图像可分为：A型显示、M型显示、断层图像的B型显示和多普勒D型显示等。
可利用计算机图像处理技术对图像进行一系列处理，从而改善图像的清晰度和对比度等性能，挖掘更多的可视化诊断信息。
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数字X线摄影（ digital radiography，DR)
数字X线摄影（DR）是在X线影像增强器－电视系统的基础上，采用模/数转换器将模拟视频信号转换成数字信号后送入计算机系统中进行存储、分析、显示的技术。
•体外接收机接受信号，经过体外处理单元的处理，在终端显示出来
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显微图像
显微图像是指利用显微镜光学系统获得的关于细胞、组织切片的二维影像。
应用数字图像处理技术、计算机技术和形态计量学方法，实现对细胞、组织的定量分析，并可进行三维重组和动态显示。
癌细胞核分裂
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眼科光学相干断层扫描OCT
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螺旋CT机是目前世界上最先进的CT 设备之一，其扫描速度快，分辨率高，图像质量优。用快速螺旋扫描能在15秒左右检查完一个部位，能发现小于几毫米的病变，如垂体微腺瘤及小动脉瘤等。
功能全面，能进行全身各部检查，可行多种三维成像，如CT血管造影、器官表面重建及仿真肠道、气管、血管内窥镜检查。可进行实时透镜下的CT导引穿刺活检。
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三维超声成像。具有强图像立体感.分为静态三维成像和动态三维成像，动态三维成像由于把时间的因素加进去，用整体显像法重建感兴趣区域
准确实时活动的三维图像（又称四维）。
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医用红外图像
人体是天然热辐射源，利用红外线探测器检测人体热源深度及热辐射值，并将其转变为电信号，送入计算机进行成像。红外图像用来诊断与温度有关的疾病。
按照放射性核素种类的不同，可以分为单光子发射成像 (Single Photon Emission Tomography ， SPECT) 和正电子发射成像 (Positron Emission Tomography，PET)。因为SPECT和PET都是对从病人体内发射的γ射线成像，所以统称为ECT。
数字减影血管造影（DSA）是利用数字图像处理技术中的图像几何运算功能，将造影剂注入前后的数字化X线图像进行相减操作，获得两帧图像的差异部分—被造影剂充盈的血管图像。
DSA类型时间减影、能量减影、混合减影、数字体层摄影减影等。
应用
脑血管瘤及血管畸形的检查介入手术基础辅助技术
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X线CT图像（Computerized Tomography，CT）