PACS系统功能实现及计算机在生物医学的应用

2024-10-29 百科知识版权反馈

【摘要】：图4.9和图4.10是一款典型的PACS软件功能配置图。

4.3　PACS系统的功能实现

PACS主要由图像的收集、存档、显示以及传输网络等部分构成。非数字化图像可从收集系统分别利用摄像管读取装置、电耦合器读取装置或激光读取装置来完成信号转换，经传输网络送至档案库（光盘库）来存档；光盘库根据临床的不同需要和优先的程度将图像送至显示系统，如图4.5所示。

4.3.1　医疗影像输入系统

除了CT，超声波，MR，DSA，CR等产生的数字化影像可直接输入PACS以外，大量的常规X线片和血管造影等特殊检查的影像不能直接输入PACS，必须经过信号转换器，变成数字化信号后方能存入PACS。

目前，常用的医疗影像输入主要有3类，分别是：摄像管读取医疗影像方式、电荷耦合器件读取医疗影像方式和激光读取医疗影像方式，如图4.6所示。

①摄像管读取医疗影像方式摄像管读取医疗影像方式与一般的摄像过程相似，由摄像机摄取后，经A/D转换器（模拟信号或直接信号/数字化信号）转换成为数字化信号，输入PACS。该方式所构成系统的优点是价格低、简便易行，缺点是图像质量欠佳。

②电荷耦合器件读取医疗影像方式电荷耦合器件是以荧光灯作为光源，光透过胶片后，将一排光感受器接收到的光信号转换成为电信号，再由A/D转换器转换成数字化信号，然后输入PACS。

电荷耦合器件读取医疗影像方式所构成系统的特点是具有读取文字原稿的光源程度，有利于一并读取综合性PACS的文字与图像，从而达到对文字信息和图像信息的系统管理，但因为是一条线一条线地读取，比较费时，图像质量中等。

③激光读取医疗影像方式激光读取原理有些类似CR的读取系统，使用光源为可视的氦氖激光，通过多面体旋转式反光镜对X线片进行扫描。同时，由快速多路自动跟踪接收器将接收到的光信号转变为电信号。然后再由A/D转换器转换成数字化信号并输入PACS。该方式所构成系统的特点是速度快（比CCD系统快2～3倍）、精确度高、信息感受范围广，但价格也最昂贵。

图4.6　医疗影像读取转换系统模式

4.3.2　医疗影像传输系统

医疗图像通信，相对于PAGS其他环节而言，是一个能更直接利用现代通信和计算机技术来实现自己目标的环节。影像的传输是影像检索和再处理必不可少的过程。对传输系统最关键的要求是传输速度和单位时间内的传输量（信息流量），传输系统是目前限制PACS大范围应用的因素之一。

从计算机通信技术的角度来看，目前传输系统只涉及到互连七层模型中的表示层、应用层等高层协议。其他的下层协议只是具体应用的问题。

传输类型因传输的目的不同而分为：

①微型PACS方式该方式用于放射科内部，是将图像信息以电信号的形式通过电话线完成图像信息传送的电话线传输方式，如图4.7所示。

②小型PACS方式该方式用于医院内科室之间，是将数字化图像信息转换成光信号，通过光导纤维完成图像传输的光导通信，如图4.8所示。

图4.7　微型PACS系统

图4.8　小型PACS系统

③中型PACS的和通过中域网络的方式用于市内各医院间的中型PACS和通过中域网络的方式，是将数字化图像信息转换成微波信号，以微波形式传输，并能在通过中域网络同时与PACS的局域网和全网相连，完成图像信息的远程传输。(www.chuimin.cn)

4.3.3　医疗影像存储系统

储存医疗影像数据的存储库系统，是PACS最重要部分之一。有效储存量（随时可以使用的储存量）和再现影像的质量决定PACS的有效性。

存储库系统主要包括：档案库、数据库、光盘库和传输网络。存储库系统通过传输网络与计算机和显示终端或打印机相连。计算机从不同的X线成像设备或CT，MR等设备获取需要的图像，送至存储库，在光盘库存档后再送至显示系统。

①档案库存储库系统的档案库多用4个中央处理系统、3个小型计算机系统接口数据总线和3个网络接口同时将图像送至不同数据总线和网络。档案库除具有图像存档的功能外，还控制着整个PACS中从计算机到不同显示系统或打印系统的图像传送。

②数据库数据库的主要工作为图像检索，可随时检索经PACS输入的图像信息，并可复制数据库的数据，保证系统出现故障或磁盘损坏情况下数据的完整性。

③光盘库用能一次写多次读的WORM光盘作为主要的存储媒介，可同时完成图像信息的存档和检索。

4.3.4　医疗图像输出

医疗图像输出包括显示和打印（硬输出）。图像显示技术除了完成胶片模拟图像和各种模式的数字图像等软拷贝显示任务之外，还要承担图像后期处理的任务，例如压缩与解压、窗口/层位的选择和控制、变焦、全景，乃至三维图像的重构等，并且要求使用上的简便、快速。

医疗图像的打印输出一般是通过打印机或数字输片机来完成的。

4.3.5　PACS系统软件功能

PACS系统软件所能完成的工作主要有图像采集、存档处理（压缩解压等）、检索（数据库检索）、分类编辑和盘片管理。图4.9和图4.10是一款典型的PACS软件功能配置图。

①图像采集模块计算机从不同的X线成像设备收集需要的图像，经A/D转换器转换成数字形式（CT，DSA，CR，MR本来即是数字图像，无需转换），重新整理后经计算机传输网络传送到档案库，档案库可以接收多个计算机同时收集的图像信息。

②图像存档处理模块存档是将从计算机获得的图像先暂存在磁盘系统，当某病人住在医院就医时，其图像在磁盘系统暂时存储，而当病人出院或转院，档案库即将暂存的图像转到光盘或WORM光盘长期存储，一旦图像被送到光盘后，档案库就会立即通知计算机，该系统即可清除在磁盘中暂存的图像并同时完成磁盘空间的重新格式化。

③分类编辑病人可能在不同的时间接受各种不同的检查，每一种检查包括许多项目。通过分类编辑，删去无意义的图像信息，以避免不必要的存储，并将文字说明与相应的图像信息一并输入到光盘存档，作为长期备份。

图4.9　PACS软件功能配置（1）

图4.10　PACS软件功能配置（2）

④PACS光盘接口档案中的光盘利用多个光驱动装置同时完成光盘的图像检索，然后经计算机接口将已检索的数据从光盘库传送到档案库，根据检索要求的先后，档案库通知相应的显示系统满足检索的需要。使用者还可在不同的显示系统启动检索功能，索取需要的图像信息，包括病人的姓名、性别、年龄、图像编号及病例资料等。

⑤盘片管理程序盘片管理程序管理着WORM磁盘存储空间图像的保留与否，随时为临床参考或病人复诊提供需要的图像，以减少磁盘的更换次数，也可缩短查找图像的时间。

PACS系统功能实现及计算机在生物医学的应用

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