PACS系統(tǒng)第一章課件

1、1PACS系統(tǒng)鄭少慧EMAIL:電話：135700526612課程性質(zhì)、主要內(nèi)容是醫(yī)藥信息類的一門專業(yè)課程主要包括：影像信息的特點(diǎn)影像信息的傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)影像的存儲(chǔ)、壓縮技術(shù)醫(yī)學(xué)影像的傳輸接口標(biāo)準(zhǔn)影像的檢索及數(shù)據(jù)挖掘3教學(xué)目標(biāo)對(duì)醫(yī)療行業(yè)信息系統(tǒng)有一個(gè)全面的初步了解；主要了解影像系統(tǒng)架構(gòu)，影像的存儲(chǔ)傳輸涉及的標(biāo)準(zhǔn)以及影像系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口；對(duì)本學(xué)科的主要內(nèi)容、課程體系及與相關(guān)學(xué)科之間的相互關(guān)系有一個(gè)系統(tǒng)的概括和準(zhǔn)確的把握；對(duì)自己掌握了本學(xué)科知識(shí)后，在醫(yī)療行業(yè)中應(yīng)發(fā)揮的作用、應(yīng)扮演的角色有一個(gè)起碼的認(rèn)知和定位。4上機(jī)安排及要求（18學(xué)時(shí)）上機(jī)：周三下午 ，6-8節(jié) 要求：按時(shí)上、下課，按學(xué)號(hào)坐，不

2、得隨意走動(dòng)；每次上機(jī)時(shí)帶實(shí)驗(yàn)報(bào)告本；下課關(guān)機(jī)，擺好凳子；保持機(jī)房衛(wèi)生。認(rèn)真、獨(dú)立、按時(shí)完成并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告（格式按要求完成）5實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等。 7聯(lián)系方式聯(lián)系電話的郵箱：8第一章 概述10第一章 概述什么是信息？信息的特征、分類及其組成。11一、 信息 人類生活離不開信息。烽火告急信鴿傳書結(jié)繩記事古代信息傳播技術(shù)12香農(nóng)：認(rèn)為信息是“用來(lái)消除不確定性的東西”，指的是有 新內(nèi)容或新知識(shí)的消息。維納：提出“信息就是信息，不是物質(zhì)，也不是能量”。信息的含義1415信息的傳播過程信息發(fā)出方用何載體以何途徑信息接收方接收

3、效果及作用（信源）（信息傳遞）（信宿）17什么是信息？信息是反映客觀世界中各種事物的特征和變化，并可以借助某種載體進(jìn)行傳遞的有用的知識(shí)。18信息與物質(zhì)和能量的關(guān)系物質(zhì)是信息存在基礎(chǔ)；能量是信息運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。信息可以傳遞、加工和處理；信息不能脫離媒體而存在；符號(hào)是信息的表現(xiàn)形式，信息是符號(hào)表現(xiàn)的內(nèi)容。 19從信息產(chǎn)生的領(lǐng)域 信息的表現(xiàn)形式按性質(zhì)的不同 物理信息：無(wú)生命信息生命信息社會(huì)信息消息資料知識(shí)語(yǔ)法語(yǔ)義語(yǔ)用信息分類20信息載體 攜帶信息的信號(hào)性質(zhì) 信息分類語(yǔ)音信息圖像信息文字信息光電信息電磁信息連續(xù)信息離散信息半連續(xù)信息21信息的普遍特征相對(duì)性事實(shí)性轉(zhuǎn)移性變換性動(dòng)態(tài)性時(shí)效性共享性可轉(zhuǎn)化性22信

4、息的基本特征任務(wù)：分析案例，探討信息的特征例1：衛(wèi)星電視呈現(xiàn)精彩節(jié)目。例2：銷售方案分享。例3：啤酒與尿布。例4：錯(cuò)過的象棋比賽。例5：赤壁之戰(zhàn)。 24（1）你對(duì)信息的理解是： （2）舉例說(shuō)明信息的特征。（3）搜集身邊的、生活中的常見問題、討論并了解人們是如何利用信息為生活、生產(chǎn)服務(wù)的。拓展練習(xí) 25信息的表達(dá)信息表達(dá)四要素信源:信息的發(fā)出者信宿:信息的接收者媒介:交流手段信息:交流對(duì)象信息是交流的核心，一般來(lái)說(shuō)它是由符號(hào)表征出來(lái)的，信息交流也可以說(shuō)是符號(hào)的交流。27信息的編碼什么是編碼？把一定的意義、信息轉(zhuǎn)換為代碼的過程，也就是按照一定規(guī)則排列起來(lái)的符號(hào)或信號(hào)序列。只有通過編碼，人類的思想才

5、能得以交流，信息才能從一個(gè)系統(tǒng)傳遞到另一個(gè)系統(tǒng)。28信息的編碼編碼的功能簡(jiǎn)化信息傳遞的形式；對(duì)信息單元的識(shí)別提供一個(gè)簡(jiǎn)單、清晰的代號(hào)，便于存儲(chǔ)、檢索；通過解碼或譯碼，把代碼還原成編碼前的信息。29初始編碼與二次編碼初始編碼：用語(yǔ)言文字及其他輔助性的非語(yǔ)言文字符號(hào)來(lái)表達(dá)一定思想內(nèi)容的過程。二次編碼：把信息轉(zhuǎn)換成適合在信道上傳輸?shù)男盘?hào)過程。涉及整個(gè)通信工程信道傳信率信宿接受信息量I(p)信源包含信息H(x)30通信系統(tǒng)基本概念信道容量：信道在單位時(shí)間內(nèi)所能傳遞的最大信息量。符號(hào)C傳信率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳遞的信息量。最佳碼：凡是能載荷一定的信息量，且碼字的平均長(zhǎng)度最短，可分離的變長(zhǎng)碼的碼元集合。31二次

6、編碼規(guī)則碼元盡可能少；采用最佳碼，提高傳輸有效性。能最大概率恢復(fù)原始符號(hào)序列。32什么是信息載體？信息是處理數(shù)據(jù)以后產(chǎn)生的結(jié)果，保存這些信息（數(shù)據(jù)），需要選擇可以儲(chǔ)存相應(yīng)信息的媒介，通常稱為信息載體。分為數(shù)字信息載體和模擬信息載體。33信息的傳遞信息的傳遞是體現(xiàn)信息本身時(shí)效性和信息價(jià)值的基本需求。人們往往需要及時(shí)獲得準(zhǔn)確的、有參考價(jià)值的異地信息，這就需要有一種安全而有效的傳輸方式來(lái)傳遞信息。34信息傳遞的原則不改變信息本身的內(nèi)容高效、快速、及時(shí)安全、保密35信息的傳遞有介質(zhì)傳遞無(wú)介質(zhì)傳遞：電報(bào)、旗語(yǔ)、烽火、面對(duì)面紙介質(zhì)磁介質(zhì)光介質(zhì)膠片和相紙36信息傳遞模式實(shí)物介質(zhì)傳遞模式：信函、U盤等有線傳遞

7、模式：有線電視等無(wú)線傳遞模式：衛(wèi)星、微波等?；旌蟼鬟f模式：實(shí)時(shí)信息傳遞：放療中的實(shí)時(shí)監(jiān)控。分時(shí)信息傳遞：?jiǎn)喂ねㄐ拍Ｊ桨腚p工通信模式全雙工通信模式37二、信息的計(jì)算機(jī)處理圖靈機(jī) -信息計(jì)算的硬件實(shí)現(xiàn)圖靈機(jī)的計(jì)算裝置：一條兩端可無(wú)限延長(zhǎng)的帶子，一個(gè)讀寫頭，一組控制指令。 b b 1 0 1 0 0 0 1 0 b b 狀態(tài)q1讀寫頭控制指令五元組指令集合：(qiSjSkR(LN)qn)38 圖靈機(jī)數(shù)值計(jì)算指令集q101Lq2q110Lq3q1bbNq4q200Lq2q211Lq2q2bbNq4q301Lq2q310Lq3q3bbNq4計(jì)算函數(shù)是：S(x)=x+1bb10100010bbq11q21

8、q20q20q20q21q20q21q2bq439馮諾依曼型計(jì)算機(jī)馮諾依曼機(jī)的特征計(jì)算機(jī)應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成；計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制來(lái)表示指令和數(shù)據(jù)；采用存儲(chǔ)程序方式，計(jì)算機(jī)能自動(dòng)逐條取出指令并執(zhí)行程序。40信息處理的算法實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法程序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)類型和組織形式的描述。算法：對(duì)一類問題求解的方法。41三、影像信息系統(tǒng)什么是信息系統(tǒng)？什么是影像信息系統(tǒng)（PACS系統(tǒng)）？硬件和軟件是信息處理平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)是信息處理的延伸。42什么是信息系統(tǒng)？信息系統(tǒng)是人類在生產(chǎn)活動(dòng)中進(jìn)行信息交流，在這過程中產(chǎn)生的。信息系統(tǒng)是由人、信息處理硬件、軟件、數(shù)據(jù)資源等組成的有機(jī)整體

9、。包含信息處理系統(tǒng)和信息傳輸系統(tǒng)43Hardware信息系統(tǒng)構(gòu)成圖UserDataHardwareSoftware問答人機(jī)44信息系統(tǒng)類型作業(yè)信息系統(tǒng) （TPS）管理信息系統(tǒng) （MIS）決策支持信息系統(tǒng) （DSS）專家系統(tǒng) （ES）45醫(yī)療信息系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上的層次6.研究和開發(fā)5.治療和控制4.診斷和決策3.處理和自動(dòng)化2.存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)1.數(shù)據(jù)交換與傳輸應(yīng)用越復(fù)雜人參與程度越高46醫(yī)療信息系統(tǒng)組成醫(yī)院職能醫(yī)院構(gòu)成醫(yī)療信息系統(tǒng)是醫(yī)學(xué)信息在醫(yī)院應(yīng)用的成功案例醫(yī)療和護(hù)理醫(yī)療事務(wù)經(jīng)營(yíng)管理醫(yī)院信息管理醫(yī)護(hù)人員患者醫(yī)療資源采集傳輸處理存儲(chǔ)47醫(yī)療信息系統(tǒng)組成什么是醫(yī)院信息系統(tǒng)？醫(yī)院信息系統(tǒng)（

10、Hospital Information System, HIS）利用計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等現(xiàn)代化手段，對(duì)醫(yī)院及其所屬各部門的人、物、財(cái)進(jìn)行綜合管理，對(duì)在醫(yī)療活動(dòng)各階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理、提取、傳輸、匯總、加工成各種信息，從而為醫(yī)院的整體運(yùn)行提供全面的自動(dòng)化的管理及各種服務(wù)的信息系統(tǒng)。48醫(yī)院的信息分類管理信息：在醫(yī)療過程中進(jìn)行工作聯(lián)絡(luò)、資源調(diào)配、質(zhì)量管理、工作量統(tǒng)計(jì)、信息溝通等所需要信息，這些信息并不反映病人的具體治療情況，不記錄在醫(yī)療文件中。醫(yī)療信息：醫(yī)療過程的記錄。49醫(yī)院管理信息病人情況和醫(yī)療數(shù)、質(zhì)量信息。衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)信息。物資管理信息。醫(yī)院管理基礎(chǔ)信息。50醫(yī)院醫(yī)療

11、信息醫(yī)囑、處方信息。檢查和化驗(yàn)信息。手術(shù)和治療信息。護(hù)理信息。51醫(yī)院信息八個(gè)特點(diǎn)醫(yī)學(xué)信息的數(shù)據(jù)量大，復(fù)雜性高；醫(yī)學(xué)信息的應(yīng)用面廣，影響大；醫(yī)學(xué)信息的標(biāo)準(zhǔn)化程度低；醫(yī)學(xué)信息處理難度大；醫(yī)學(xué)信息私密性強(qiáng)；醫(yī)學(xué)信息連續(xù)性、時(shí)效性顯著；醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)市場(chǎng)化、商品化產(chǎn)品少；醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)難度大、周期長(zhǎng)、投入多、維護(hù)難。521、 PACS系統(tǒng)概述 什么是PACS?醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)通常稱為醫(yī)學(xué)影像計(jì)算機(jī)存檔與傳輸系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System 簡(jiǎn)稱PACS），是醫(yī)院信息系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，是使用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行數(shù)字化處理的系統(tǒng)

12、，主要解決醫(yī)學(xué)影像的采集和數(shù)字化，圖像的存儲(chǔ)和管理，數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像的高速傳輸，圖像的數(shù)字化處理和重現(xiàn)，圖像信息與其它信息的集成五個(gè)方面的問題。53 1）醫(yī)學(xué)影像被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷。 19世紀(jì)末，德國(guó)物理學(xué)家倫琴（Wilhelm Conard Rntgen）發(fā)現(xiàn)X線，形成X線診斷學(xué)（X-ray diagnosis）。 20世紀(jì)5060年代，超聲和核素（同位素）掃描應(yīng)用于人體檢查，出現(xiàn)了超聲成像（ultrasonography,USG）和-閃爍成像（-scintigraphy）。20世紀(jì)70年代，CT、DSA20世紀(jì)80年代初，MRI投入臨床；ECT、PET問世； 2、PACS產(chǎn)生背景醫(yī)療設(shè)備發(fā)

13、展54 2）介入治療促進(jìn)了醫(yī)學(xué)影像的發(fā)展。 20世紀(jì)中期，介入放射興起20世紀(jì)90年代，DR應(yīng)用于臨床 2、PACS產(chǎn)生背景醫(yī)療技術(shù)發(fā)展55 2、PACS產(chǎn)生背景醫(yī)療用戶需求類型多規(guī)模大精度高增長(zhǎng)快不失真標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)處理難約束復(fù)雜安全性可靠性一致性實(shí)時(shí)性分布性并行性預(yù)操作3)、醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的特點(diǎn)562、PACS產(chǎn)生背景醫(yī)療用戶需求CT：51251212 bitsB超：5125128 bitsMRI：25625612 bitsDSA：5125128 或 102410248 bits核醫(yī)學(xué)：12812816 bits數(shù)字化X射線膠片：2000250012bits4)、醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)規(guī)模572、PACS產(chǎn)生

14、背景醫(yī)療用戶需求數(shù)據(jù)量大，占用醫(yī)院大量資源借還費(fèi)時(shí)一張膠片只能供一人借用，不能多人同時(shí)共享不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察不易對(duì)同一成像設(shè)備在不同時(shí)間所成的像作前后比較；也不易對(duì)同一病人用不同裝置所成的像作橫向比較5)、傳統(tǒng)膠片的缺點(diǎn)582、PACS產(chǎn)生背景電子技術(shù)發(fā)展海量存儲(chǔ)器件如光盤(包括可擦磁光盤及WORM)大量生產(chǎn)，價(jià)格下降計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)成熟，網(wǎng)絡(luò)速度提高圖像數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)成熟高分辨力監(jiān)視器問世6)、技術(shù)的進(jìn)步使PACS成為可能59CD-RDVD-R60MOMO Driver61磁盤陣列62網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟63網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟64數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的成熟65醫(yī)用顯示器66醫(yī)用顯示器67需求和實(shí)力是雙重原動(dòng)力 膠片磁

15、帶不便于保存、調(diào)閱，甚至?xí)z失計(jì)算機(jī)技術(shù)pacs？節(jié)約時(shí)間節(jié)約成本683、PACS的發(fā)展現(xiàn)狀PACS發(fā)展三階段第一階段：PACS概念提出第二階段：發(fā)展階段第三階段：完善階段693、PACS的發(fā)展現(xiàn)狀第一階段：PACS概念的提出。建立PACS的兩個(gè)主要因素：數(shù)字化影像設(shè)備，如CT設(shè)備等的產(chǎn)生使得醫(yī)學(xué)影像能夠直接從檢查設(shè)備中獲取；計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得大容量數(shù)字信息的存儲(chǔ)、通訊和顯示都能夠?qū)崿F(xiàn)。703、PACS的發(fā)展現(xiàn)狀第二階段：發(fā)展階段。到90年代中期，計(jì)算機(jī)圖形工作站的產(chǎn)生和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，圖片顯示質(zhì)量達(dá)到臨床要求。進(jìn)入90年代后期，微機(jī)性能的迅速提高，網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，使得PACS的整體價(jià)

16、格有所下降。713、PACS的發(fā)展現(xiàn)狀第三階段：20世紀(jì)末至今，完善階段。制定標(biāo)準(zhǔn)：DICOM;與其他醫(yī)學(xué)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)的溝通，如HL7 完善性應(yīng)用遠(yuǎn)程診斷無(wú)膠片化安全性研究724、PACS 的組成與工作流程圖像采集圖像顯示PACS控制73PACS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)74PACS結(jié)構(gòu)視頻采集工作站B超圖像采集工作站X光機(jī)顯示工作站1數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器千兆以太網(wǎng)交 換 機(jī)內(nèi)窺鏡顯示工作站3顯示工作站4顯示工作站n顯示工作站2光纜百兆以太網(wǎng)交 換 機(jī)CT圖像采集工作站視頻采集工作站路由器因特網(wǎng)754、PACS 的組成與工作流程圖像采集系統(tǒng)從成像設(shè)備采集圖像數(shù)據(jù)將不同成像設(shè)備制造商各種規(guī)格的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合ACR-NEM

17、A或DICOM的PACS標(biāo)準(zhǔn)格式（數(shù)據(jù)頭格式、字節(jié)順序、矩陣尺寸等）將圖像傳給PACS控制器76采集計(jì)算機(jī)接口的分類互連網(wǎng)絡(luò)模式采用TCP/IP和 DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)，易于實(shí)現(xiàn)；圖像傳送可由放射成像系統(tǒng)啟動(dòng)操作（“推”）或由采集計(jì)算機(jī)啟動(dòng)操作（“拉”）直接接口模式通過一片接口卡實(shí)現(xiàn)，如膠片掃描儀的SCSI接口卡、B超的視頻采集卡以及CT的視頻采集卡；連接簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)吞吐速率快，但不適于作二次開發(fā)。77PACS控制器數(shù)據(jù)流控制數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器圖像存檔系統(tǒng)大容量的圖像存儲(chǔ)在線近線離線4、PACS 的組成與工作流程78PACS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的進(jìn)程與相互關(guān)系 79存檔服務(wù)器圖像接收、暫存、發(fā)送、存檔（分項(xiàng)）

18、檢查編組盤片管理、與RIS及HIS接口PACS數(shù)據(jù)庫(kù)更新圖像檢索、預(yù)取80存檔服務(wù)器81圖像顯示和處理系統(tǒng)圖像處理工作站根據(jù)指令進(jìn)行必要的圖像處理和特征參數(shù)計(jì)算圖像顯示工作站顯示預(yù)處理前后的圖像4、PACS 的組成與工作流程8283848586顯示和處理系統(tǒng)功能從PACS控制器獲取信息提供PACS數(shù)據(jù)庫(kù)查詢接口查詢結(jié)果顯示圖像組織圖像增強(qiáng)處理圖像測(cè)量和標(biāo)注文檔編輯和報(bào)告生成4、PACS 的組成與工作流程874、PACS 的組成與工作流程PACS 的工作流程為：影像設(shè)備產(chǎn)生被檢者的診斷圖像及相關(guān)信息；傳輸網(wǎng)絡(luò)（如局域網(wǎng)）把圖像傳送到數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行存儲(chǔ)；通過自動(dòng)路由或預(yù)提取，將圖像自動(dòng)送達(dá)指定工作站，以備查詢或檢索。88PACS工作流程895、 PACS 的類型一、按結(jié)構(gòu)形式分類90按規(guī)模大小與應(yīng)用功能分類小型PACS ：應(yīng)用范圍：影像科；功能：影像設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)間圖像傳輸及處理存儲(chǔ)中型PACS：應(yīng)用范圍： 醫(yī)院內(nèi)部；功能：院內(nèi)多系統(tǒng)融合。大型PACS ：應(yīng)用范圍：各個(gè)醫(yī)院的PACS 之間聯(lián)網(wǎng)；功能：影像信息共享。916、PACS軟件結(jié)構(gòu)從應(yīng)用功能分析軟件結(jié)構(gòu)927、PACS的相關(guān)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)圖像獲取壓縮和傳輸數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)圖像處理及顯示技術(shù)938、使用PACS的目的 提高資源利用率和降低醫(yī)療診斷及治療成本。提高影像科室工作效率及提高醫(yī)療質(zhì)量。應(yīng)用PACS可