醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)中PACS系統(tǒng)的設(shè)計分析
1.引言
隨著信息時代的到來，為了更好的滿足廣大人民群眾日益增漲的醫(yī)療服務(wù)需求。醫(yī)院管理者都開始尋求新的突破——醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)：利用先進(jìn)的計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將患者的診療信息、衛(wèi)生經(jīng)濟信息與醫(yī)院管理信息等各類信息進(jìn)行最有效的收集、存儲、傳輸、整合，并實現(xiàn)各類業(yè)務(wù)流程的最優(yōu)化和信息利用的最大化。醫(yī)院數(shù)字化是一種基于現(xiàn)代信息技術(shù)的全新的醫(yī)療服務(wù)和醫(yī)院管理模式，是現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的必然趨勢。
在醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)中，占到醫(yī)院信息量80%的圖片信息的存儲與傳輸是最大的問題。20世紀(jì)70年代末期，有人首次提出了數(shù)字放射診斷學(xué)、數(shù)字圖像通信和顯示等概念，形成PACS的基本雛形。20世紀(jì)80年代，人們已明確表述了PACS概念和功能。PACS（picture archiving and communication system），即圖像存檔與傳輸系統(tǒng)，是以醫(yī)學(xué)影像獲取、顯示、處理、貯存、傳輸和管理為目的的綜合性規(guī)劃方案及系統(tǒng)，是信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的具體表現(xiàn)，是整個醫(yī)院數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。
隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，隨著CT、MRI、DSA、CR、DR等數(shù)字化影像診斷設(shè)備的運用，PACS系統(tǒng)的建立已是必然的發(fā)展趨勢。
2. PACS的優(yōu)勢
2.1快速、便捷的傳輸流程
傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像傳輸大部分是以膠片作為傳輸介質(zhì)，患者需要等待膠片出來，影像科醫(yī)生再看片出診斷報告，然后患者將膠片和報告轉(zhuǎn)到臨床醫(yī)生手上才能做出治療方案，耗時長，過程煩瑣。而在PACS系統(tǒng)上，患者完成檢查后無須等待，可直接到臨床醫(yī)生處；而數(shù)字影像信息立刻傳到影像科報告工作站，醫(yī)生完成報告后，千兆網(wǎng)絡(luò)能快速將患者的檢查資料（診斷報告和影像信息）傳輸?shù)脚R床醫(yī)生工作站。PACS還能提供膠片打印和患者醫(yī)學(xué)影像信息拷貝，方便患者轉(zhuǎn)院或其他用途。
2.2豐富準(zhǔn)確的醫(yī)學(xué)影像處理
PACS還具有豐富的影像數(shù)據(jù)后處理功能。○1窗寬窗位的預(yù)設(shè)和連續(xù)調(diào)整、正負(fù)像旋轉(zhuǎn)、直方圖均衡、圖像平滑處理、邊緣增強以及長度、角度、面積測量、以坐標(biāo)方式顯示CT值； ○2無級縮放和放大功能； ○3 多幅圖像同屏顯示可自定義顯示矩陣；○4支持圖像黑白反轉(zhuǎn)、偽彩色顯示； ○5支持雙屏顯示和豎屏顯示模式； ○6同一屏幕可分格顯示患者的不同影像； ○7自動將患者病理報告的文字信息和影像信息組合打印輸出，可選擇黑白輸出或彩色輸出模板，形成美觀規(guī)范的病歷報告； ○8多用途的影像查詢和調(diào)閱（可根據(jù)患者姓名、住院號、檢查號、ID號、檢查科室、檢查醫(yī)生、影像設(shè)備等多種條件查詢）。
2.3管理與存檔的優(yōu)勢
自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來， 醫(yī)學(xué)影像診斷已成為輔助醫(yī)生診治的必不可少的重要工具，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種醫(yī)學(xué)成像技術(shù)不斷應(yīng)用使得醫(yī)學(xué)影像資料越來越多，如何管理好這大量的影像資料已成為目前醫(yī)院信息管理中一項重要的任務(wù)。PACS系統(tǒng)不僅能夠可以解決目前大量醫(yī)學(xué)影像資料膠片存放空間不足的問題，同時還可以解決以往膠片由人工管理而造成的遺失、逾期歸還等問題。
3. PACS系統(tǒng)的效益分析
PACS系統(tǒng)的建立將產(chǎn)生巨大的社會效益的經(jīng)濟效益。PACS的應(yīng)用，可使醫(yī)療信息資源達(dá)到充分共享，進(jìn)一步優(yōu)化醫(yī)院和影像科的工作流程，提升醫(yī)院和科室的管理水平，提高醫(yī)療品質(zhì)和醫(yī)療效率，改善服務(wù)質(zhì)量，使病人的診治更為便捷，降低醫(yī)院運行成本。
應(yīng)用PACS后，通過網(wǎng)絡(luò)在線和離線存儲影像可以大大減少儲存空間，可節(jié)約大量的膠片、顯定影液、洗片機、膠片打印機等，同時可減少相關(guān)膠片傳送和存檔管理人員。根據(jù)其他醫(yī)院的經(jīng)驗，應(yīng)用PACS后，由于減少了中間人工環(huán)節(jié)，可使放射科工作效率提高約40%，使檢查費用較使用傳統(tǒng)膠片減低25%。其中包括人員的費用、空間占用及膠片處理的費用。
應(yīng)用PACS后，臨床醫(yī)生可在診治現(xiàn)場快速調(diào)閱患者的醫(yī)學(xué)影像信息，即刻可以作出治療方案，滿足了患者及時診療的要求（這對急需處理的危重患者尤為重要），避免了醫(yī)患沖突的發(fā)生。
PACS可實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)，可及時方便的組織各地的醫(yī)療專家會診，使得診療效率和水平大幅提高，極大地方便了邊遠(yuǎn)地區(qū)的疑難雜證患者，緩解了醫(yī)療資源嚴(yán)重不足和分配不合理的矛盾。
PACS建成后，各種醫(yī)學(xué)影像信息能及時進(jìn)入PACS網(wǎng)絡(luò)（如CR、DR、CT、DSA、MRI、超聲、核醫(yī)學(xué)、內(nèi)鏡、病理、介入等），使得患者和個醫(yī)學(xué)部門及時了解和利用這些信息，解決診療中的各種問題。
PACS能協(xié)助制訂各種臨床綜合治療計劃。在影像設(shè)備與治療設(shè)備之間需要傳輸大量的數(shù)字化影響和數(shù)據(jù)，在病灶定位，如影像導(dǎo)航設(shè)備、伽馬刀、外照射治療計劃系統(tǒng)等，PACS能提供格式統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)DICOM圖像數(shù)據(jù)，及提供完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來滿足成像設(shè)備和治療設(shè)備之間的大量數(shù)據(jù)傳輸。
PACS可幫助提高醫(yī)院管理水平和更好的滿足臨床科研教學(xué)的需要。通過PACS檢索、搜集、綜合及復(fù)制所需的影像資料以供臨床總結(jié)、教學(xué)之用，極大的便利了臨床科研和教學(xué)，也有利于醫(yī)院長期全面的保存、了解掌握患者的各種信息，同時提高醫(yī)院的管理水平和醫(yī)療服務(wù)水平。
4. PACS系統(tǒng)的設(shè)計原則
○1、高起點的總體規(guī)劃，實現(xiàn)從小到大，分期到位的原則�！�2、界面友好，操作方便，界面及操作應(yīng)符合當(dāng)前一般計算機大眾化軟件的界面及操作習(xí)慣。 ○3、符合國際標(biāo)準(zhǔn)，圖像格式要符合DICOM標(biāo)準(zhǔn)，便于交流和共享�！�4、自動備份，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的安全存檔�！�5、安全性好、可靠性高 、穩(wěn)定性強�！�6、擴展性好，準(zhǔn)備將來融合到HIS 。
5.PACS系統(tǒng)的架構(gòu)
PACS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的核心是PACS服務(wù)器組的結(jié)構(gòu)。設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須充分滿足醫(yī)院數(shù)字化影像信息的特點。我院一天的影像數(shù)據(jù)量約3G，一年約1.2T，長期保存按十年計算，約需要12T的存儲空間。而影像數(shù)據(jù)傳輸調(diào)用頻率很高：正在檢查患者的影像數(shù)據(jù)必須快速傳輸?shù)皆\斷工作站和相關(guān)的臨床工作站，患者以前和本次在院檢查影像會被醫(yī)生頻繁調(diào)用、查看，出院或轉(zhuǎn)院的患者可能要求打印或拷貝影像資料。
針對上述情況，可采用層次化的影像存儲，一般地，將當(dāng)天和一個星期內(nèi)的患者的影像資料存儲在工作站（一級存儲），將在院患者和檢查時間小于三個月的患者影像資料存儲在存取速度快的磁盤陣列（二級存儲），而其他的影像資料則存儲在存取較慢、大容量、價格低的光盤庫（三級存儲）。SUN結(jié)構(gòu)下的層次化存儲結(jié)構(gòu)由主服務(wù)器、備用服務(wù)器、磁盤陣列、光纖交換機、光盤庫等組成，如圖。其中主服務(wù)器上安裝有PACS存儲服務(wù)、PACS調(diào)度服務(wù)、PACS轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。服務(wù)器應(yīng)采用冗余存儲技術(shù)以避免磁盤損壞造成數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)還應(yīng)具有光盤歸檔后自動清除硬盤相應(yīng)的占用空間的功能。PACS工作站接入帶寬最好在100M以上，PACS服務(wù)器最低亦應(yīng)該在100M以上，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和用戶要求，可提供1000M的接入帶寬�？紤]到PACS系統(tǒng)需要高帶寬、低延時的網(wǎng)絡(luò)傳輸特性，也為了將來維護(hù)和管理的方便建議使用1000M骨干交換機100M接入交換機，從而使PACS工作站與服務(wù)器有最好的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。中心交換機應(yīng)該滿足如下性能：假設(shè)信息點為44個，信息點接入速度為100M，全雙工，中心交換機的交換能力應(yīng)該為44X100X2=8.8G，接入交換機也同樣應(yīng)該滿足上述要求，要求每個端口都必須支持線速交換。而對于跨網(wǎng)和跨交換機的Web View方式，網(wǎng)絡(luò)交換能力應(yīng)該滿足網(wǎng)絡(luò)大量的影像數(shù)據(jù)流量。根據(jù)醫(yī)生一般的工作習(xí)慣，一次觀看一張CR（10M），設(shè)定用戶等待時間為2秒，同時訪問數(shù)為10用戶，則（10MX8X10）/2=400M,即使用Web View接入交換機與中心交換機的連路能力必須大于400M。
PACS架構(gòu)圖（圖1）
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