1. 为什么说医学影像在现代医疗活动中的作用越来越重要?答:随着医学影像学的发展,以前很多认为是功能性疾病的,后来都发现有器质性病变,而器质性病变往往会在影像学上表现出来,所以影像在疾病的诊断上具有举足轻重的作用;另外,仪器的发展,如海扶刀、γ刀、X刀、电子加速器等,可以利用影像数据生成三维计划,从而进行三维适形,提高效果和减少的副作用。所以说医学影像在现代医疗活动中的作用越来越重要了。2. 什么是PACS 系统?答:影像存档与传输系统(Picture Archiving Communication System, PACS),一般指的是医学影像系统。医学图像诊断在现代医疗活动中占有相当大的比重。借助可视化技术的不断发展,现代医学已越来越离不开医学影像信息,在临床诊断、医学科研等方面正发挥着极其重要的作用。现代医学影像的快速发展,各种数字化医学影像设备的出现极大地方便了医生的诊断。医学图像信息是多样化的,如B超扫描图像、彩多普勒超声图像、核磁共振(MRI)图像、CT图像、X线透视图像、ECT图像、各种电子内窥镜图像、显微镜下病理切片图像 等。
PACS图像存储与传输系统,是应用于现代化医院的各种数字医疗设备所产生的数字化医学图像信息的采集、存储、诊断、输出、管理、查询、信息处理的综合应用系统。PACS是实现医学图像信息管理的重要条件,它把医学图像从采集、显示、储存、交换和输出进行数字化处理,其发展趋势是最终实现图像的储存和传送,在节省存储空间、胶片、显影剂和套药的同时,实现高效化的管理。
PACS系统对医学图像和信息进行计算机智能化处理后,可使图像诊断摒弃传统的肉眼观察和主观判断;可以对图像的像素点进行分析、计算、处理,得出相关的完整数据,为医学诊断提供更客观的信息。最新的计算机技术不但可以提供形态图像,还可以提供功能图像,使医学图像诊断技术走向更深层次。
另外,仪器的发展,如海扶刀、γ刀、X刀、电子加速器等,可以利用影像数据生成三维计划,从而进行三维适形,提高效果和减少的副作用。
一个PACS系统,主要包括的内容是图像采集、传输存储、影像处理等方面的处理:
l 图像采集:
图像采集是本系统的"根",是系统能够正常运行的基本点。只有采集到图像后,才能进行
后续的显示、处理等工作,采集的图像质量决定了系统的是否可用以及是否具有实际意义。
医学影像的图像格式很多,有彩的,比如彩超和ECT等,和黑白的,比如CT/MR。彩影像可以是24BIT的,也可以是32BIT的。黑白图像可以是8BIT的,10BIT,12BIT的,还有14和16BIT的。不同的影像格式中还可能存在着多重压缩算法。因此医学影像格式是很复杂的。
影像的采集方式也有多重,纯数字采集、视频采集和胶片扫描。如果将纯数字采集分成DICOM和非标的,则有四种方式。
① DICOM采集:
② 非标的数字采集:
③ 视频采集:
④ 胶片扫描:
l 传输和存储
影像设备和PACS系统之间的传递使用DICOM标准。PACS系统内部出于效率和安全的原因,可能不再使用标准的DICOM和DICOM Storage,而是使用自己的内部协议和格式。这
并不影像DICOM兼容性,因为在PACS对外通讯的界面上,仍然使用DICOM。这就如同各国使用自己的货币,而做国际贸易时都使用国际货币结算一样。
PACS系统使用数据库管理病人信息。每个病人可以有多次检查,每次检查可能有多个序列,每个序列多幅图像。PACS数据库的逻辑简单,但数据量很大。通常PACS系统都使用数据库管理病人信息,而使用文件系统管理图像资料。存储在硬盘上的图像可以使用的格式为:TIF、TGA、GIF、PCX、BMP、AVI、MPEG、JPEG、DICOM。图像压缩方法很多,但医学图像必须保证图像能完全还原为原图式样!也就是说,必须为无失真压缩(或称无损压缩,相对于有失真压缩)!目前几种实用标准为ISO(国际标准化组织)和ITU(国际电信联盟)制定的如下三种:JPEG、H.261以及MPEG等。
医学影像的数据量通常很大,常规一次CT扫描为10MB量级,而X光机的胸片可以到20MB,心血管造影的图像可达80MB以上。存储与管理影像为PACS系统的一个重要功能,实现这一功能的成本占系统总成本的20~60%.小型的PACS可以用几百GB的服务器来存储图像,并用光盘刻录机来将图像永久保存。大中型的PACS则用不同类型的存储设备来实现不同的要求:
近线存储:用于存储随时使用的图像,如住院病人的图像和用作诊断参考的图像。该类设
备常用硬盘阵列来实现,通常存储能力为几百GB到几十TB。要求能容纳医院在30-100天左右产生的图像;
远线存储:用于存储不常用的图像。通常指的是磁带库和光盘库之类容量很大、速度相对较慢的设备,容量常为几TB以上;
离线存储:用于存储要永久保存的资料,如存放于光盘,磁带等。这一类型的存储资料通常要通过人工操作才能进入PACS系统,如将光盘装入计算机。其存储容量理论上讲是无限止的。
l 图像显示和处理:
一个PACS系统必须能够显示各种影像,彩的黑白的,静态的和动态的。应该可以调整显示的分格,并可以单独对每幅图像进行处理。图像处理主要包括图像窗宽窗位调整、放大缩小、增强、锐度调整、翻转旋转、标注、开窗以及漫游等,图像面积、周长、灰度等的测量,还有重建技术(如矢冠状面图像、三维重建、伪彩等)、统计技术等。
3. 图像采集的方式有那几种?请简述其实现原理。
答:① DICOM采集:数字图像直接通过网络实现图像采集,传递和接受影像的双方都采
用DICOM标准。这种方式不论是采集影像的质量和管理的方便性上都很好。比较老的影像设备通常不支持该标准,比较新的设备上DICOM通常是单独购买的选项。在欧洲的一些国家,新售出的影像设备都必须配有DICOM3.0接口,已经成为法律。相信我们国家兼容DICOM的影像设备也会逐渐普及起来;
② 非标的数字采集:对于某些没有DICOM接口的影像设备,如果其所使用的主机系统是标准的和开放的,那么可以在操作系统一级建立软件联系,通过破解图像格式和建立标准的FTP通讯获得影像。这类影像设备的量很大。比如GE、Siemens、Philips、Elscint等公司的大型影像设备。对于不同公司的不同机型,要采用不同的解决自控温伴热带方案,所以必须对医学影像设备本身十分熟悉,并且付出比较大的研究和开发代价;
③ 视频采集:技术成熟,价格低廉,适用于所有影像设备。但影像质量差,操作复杂,对于CT/MR/DSA等高档设备几乎不再使用。但对于很老的设备只能采集这种方法;
④ 胶片扫描:专门用于将已由的胶片转化成数字化的影像。由于其设备昂贵,增加了管理难度,产生的影像过大而质量并没有提高,所以通常用于处理存档。除此以外,这种技术已经很少使用了。
4. 请简述两种影像设备的成像原理。
答:① ECT:通过口服或注射,使放射性元素进入到人体,由于不同的组织,对这种物质的吸收和分布是不同,通过扫描检测放射性物质衰变发出的超滤膜清洗γ射线的强度,再通过计算机运算,生成图像,就可以展现放射性元素在人体内的分布,从而确定病变的部位。
② DSA:首先获取X线影像,再通过数字减影,重点突出血管的分布及形状,可以看到造影剂在血管内运动的情况,从而诊断心血管方面的疾病。
5火油草. 医院为何要上PACS系统(PACS系统可以给医院带来那些好处)?
答:①的需要:诸如B超、DSA、数字X光机等需要动态、静态的观察、保存、疗效判断和影像再现。基于医学影像定位和引导的设备和导航设备的大量出现,也促使在成像设备与设备之间需要传输图像的电子数据。目前的设备如伽玛刀、基于加速器的X刀、适形放疗、外照射计划系统、神经外科的影像导航设备、计算机集成诊疗系统等,都使用CT、MRI、DSA、PET等一种或多种成像设备所获的精确影像数据,来作为病灶位置定位、三维重建、组织吸收系数矫正、剂量计算以及器械引导的依据。在无网络统一管理和统一数据格式的情况下,存在着扫描仪、磁光盘、点对点网络等重复建设的
浪费。
②诊断的需要:目前分辨率、清晰度低,失真度大直接影响精确判别病症。以胶片形式存在的图像,一方面在对急需诊治的危重病例作紧急处理时,快速查和及时递送图像胶片困难较大,特别是约请外院和异地专家会诊,递送更为困难;另一方面目前的CT/MRI数字图像一般有0-4095个灰度级,但在制成胶片时是在调定窗宽和窗位的条件下打印成像的,这必定带来图像信息的丢失,即0-4095变换到0-255,而且不可调整窗宽和窗位,以致无法分辨。如果不进行窗宽和窗位调整,就难以发现的一些病症
③医学科研的需要:医学科研需要对静态图像和实时的动态影像来互相参照比较,定义各种病症的影像统计特性、定量分析。
④影像管理的需要:随着时间增长,各医院所存胶片日益增多,其保存、管理、查都要花去大量人力与物力。变质的影像质量下降;影响复诊的再读性。
PACS系统可以给医院带来那些好处有:
a. 防止发生胶片丢失;
b. 缩短放射科影像和会诊报告时的需要时间;
c. 避免由于图像质量问题需重复拍片;
d. 不同地方的医生要同时使用同一病人的影像;
e. 可建立整个医院(甚至区域)范围内完全的电子病案;
f. 节约胶片和药水的费用;
g. 节约存放胶片所需空间的费用;
h. 为远程医疗提供远程影像学服务;
i. 提供使更多医生网络化协同工作的能力;
j. 强化管理,规范医生的行为,减少差错的发生。
6. 为什么说在以前上PACS系统代价比较高昂(PACS系统的实现技术瓶颈在那些方面)?
答:①PACS数据和HIS数据量大小的对比分析
l 一个病人就诊的全文本信息最多大致是几十K
l 一个病人就诊的影像信息大致为几百K到几百M
由于数据量相差几个数量级,PACS的应用就受到多方面的限制。
②存储容量
过去由于存储设备的容量小、价格高,限制了PACS的应用。
③运算速度
影像处理需要大量的数学运算,过去由于PC机的CPU的运算速度比较慢,往往用RISC的机器,价格昂贵,限制了PACS的应用。
④网络传输速度
影像数据量大,过去由于网络的传输速度比较慢,限制了PACS的应用。
⑤图像处理技术
由于图像处理算法比较复杂,过去由于处理能力的限制,无法使用一些运算量大的算法,限制了PACS的应用。
⑥图像显示设备
由于放射图像的分辨率高,显示器要用到高分辨率的显示器,而高分辨率的灰阶显示器价格昂贵,限制了PACS的应用。
7. 医院有那些设备需要连接到PACS系统中 ?
答:①DICOM 设备,如:CT,MR,ECT,CR,DR,DSA等,都可以直接通过DICOM
协议连接到PACS中。
②非DICOM设备,如:超声,内镜,病理,X光,部分ECT 一般通过视频采集的方式进行图像采集,然后存储到PACS系统中。
③还有一些设备,属于可以转型的,如X光机,可以改造成CR,然后通过DICOM连接到PACS中。有些旧款的CT机,可以通过向厂家增加购买DICOM模块的方式,来实现DICOM通讯。
④设备:如电子加速器、γ刀、X刀、近距离放射仪、海扶刀、手术导航设备等,从PACS中获取影像数据,作为病灶位置定位、三维重建、组织吸收系数矫正、剂量计算以及器械引导的依据。
8. PACS系统有那些特殊设备 ?
答:①视频采集卡
②医用显示器
③胶片扫描仪
④胶片打印机(激光相机)
9. 什么是RIS系统 ?
答:放射科信息管理系统,是放射科的登记、分诊、影像诊断报告以及放射科的各项信息查询、统计等工作的管理系统,RIS系统与PACS系统紧密相连,构成医院数字医疗设备、影像及报告管理的解决方案。
由于特殊原因,如过去超高功率石墨电极PACS是一个独立的系统,没有与HIS连接,无法获取病人的基本资料和费用信息,所以把RIS系统独立出来,并由开发PACS系统的公司进行了研发。其实它是起PACS与HIS之间连接桥梁的作用的,可以把RIS归到PACS或HIS的医技工作站中。
10. PACS系统为何要和HIS系统连接 ?
答:①在使用医生工作站以后,影像报告临床医生可以直接调阅;
②临床医生可以直接调阅病人的各类影像作进一步参考;
③从HIS中将病人信息传到PACS,减少信息的重复录入,提高信息的共享程度;
④影像医技部门可以进行补充医嘱和费用信息等;
⑤构成病人完整的电子病历;
11. PACS系统和HIS系统连接的方式有那几种?
答:①HL7;
优点是标准化程度高,在不同的公司之间集成时,接口设计比较规范,容易调试。缺点是接口复杂,工作量大,运行效率较低。
②动态库(函数);
优点是运行效率较高,在两家公司之间集成时,接口设计比较方便。缺点是接口不通用,和不同公司连接时,还得重新设计接口。
③数据库共享(中间表);
优点是数据存取效率高,在两家公司之间集成时,接口设计比较方便。缺点安全性差,并且容易造成数据结构的泄漏,对知识产权的保护有影响。
④直接访问;
优点是数据存取效率高,缺点是接口不通用,和不同公司连接时,还得重新设计接口,安全性最差,数据结构是开放的,对知识产权的保护不利。
⑤一体化设计。
优点是在数据结构、界面、流程上达到高度统一,是一体化电子病历的核心技术方案,数据高度共享,在管理和技术支持上比较方便,降低医院建立和扩充信息管理系统的成本,缺点是对公司的技术水平和研发能力要求很高,如果一家公司的技术力量或研发能力不足,不一定能同时把PACS和HIS都做得很好。
12. 一个医院提出要上PACS系统我们应该怎么作手调查?
答:医院要上PACS,公司要做好如下几方面的调查:
1) 是否已经上HIS?是哪家公司的产品?版本是多少?
2) 现有的网络通信系统的情况,包括网络拓扑结构、通信介质、交换设备等。
3) 有哪些设备要与PACS连接?设备与PACS连接的接口方式有哪些?
4) 与PACS相连的科室有哪些?科室仪器分布如何?
5) 影像科室的工作人员有哪些?职称和技术水平如何?职责如何?
6) 医院各类人员对PACS的认识怎么样?要求达到什么效果?
7) 医院的门诊量、住院人数有多少?医院年收入有多少?
8) 目前X光照片、CT、MRI、B超、电子内窥镜、显微图像等有多少人次?接菜
9) 医院在信息化方面是如何规划的?在HIS、PACS、LIS方面的预算大约是多少?
10) 医院在大型仪器(10万RMB电极臂以上)上的投资计划是什么?
11) 医院在PACS的投资效益如何评价?