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PACS系统的DICOM概念及工作过程

时间:2020-07-23 来源: 点击:

(一)、DICOM的由来

DICOM是英文Digital Imaging Communications in Medicine 的缩写。从字面上来解释,第一,应用对象是数字化的医学图像,第二,也就是DICOM规范的核心是“通信”。综上所述,DICOM可以解释为“医学数字化图像通信/交流的共同规格”。
这个规格是如何产生的呢?我们可以回顾以下DICOM产生的历史。
在1982年,见于各种医疗影像设备间无法进行信息交流,American College of Radiology(ACR)National Electrical Manufactures Association (NEMA)这两个组织决定共同成立一个委员会称为ACR-NEMA,致力于制定医学影像设备间共同的通信/交流模范。于1985年和1988年发表了两套规范(ACR-NEMA 1.0 ACR-NEMA 2.0)。然而因为技术上的不成熟,这些规模并没有被广泛采用。但是这些努力吸引了GE等许多世界著名的医疗影像设备制造商的关注及加入。终于在1993年发表了一套统一的规范,正式命名为DICOM3.0规范。此规范一经公布立即被众多的厂商及机构采用。DICOM也吸纳各方人才,从不同专业角度添加DICOM的规范范畴和深度,逐渐演变称为今天的局面。
DICOM被采用情况来看,DICOM虽然是在美国产生、发展的,但已被欧洲各国、日本等发达国家和地区接受,并被列入国家标准。在我国,DICOM是唯一被接受的医疗影像国际规范。DICOM已经成为国际医疗影像设备的图像通信/交流的唯一规范。

(二)、为什么要采用DICOM

从医院的管理角度来说,参照欧美各国经验,如能由上而下在整个医院建立DICOM化的环境,再依据部门需要建立不同特色的子系统以适应科室需要,就能在医院形成统一的影像规模,做到医院添加新设备时“即插即用”。由于DICOM已经成为国际医疗影像设备图像通信/交流的唯一规范,采用DICOM标准是医院间及国际间医学影像交流的基础,例如实现远程会诊中的无损图像传输交流。同时,由于医院形成了统一的影像规范,可以对医学影像进行统一归档存储查询,实现无胶片化医院,节约大量的人力和资金,有效提升医院形象和等级。
从病人角度来看,有DICOM构架的医院可以大幅度缩短候诊时间,以往可能需要数次往返医院,现在只要一次就可完成就诊、照相、报告这几个过程。从医生角度而言,可以方便地获取DICOM资料库上的各种影像资料进行研究参考,同时可以快捷地获取急诊病人的影像,为抢救病人争得宝贵的时间。

(三)、DICOM的一些概念

1、 DICOM资料的结构
一个患者到医院就诊,为了判断他的病灶,医生需要指定不同的检查(例如:CT,MR,超声),每一项检查都需要由相对应的仪器完成,但仪器产生的是一系列的影像(例如CT产生一组10张,MR产生10张和20张各一组影像),这些影像和病人如何产生关联呢?在DICOM规格中,使用了相对应的资料结构来描述:定义出Patient,Study,Series.Image4个层次来储存上述例子。Patient中包含该病人的所有基本资料(姓名,性别,年龄等)和医生指定的检查Study;在Study中包含了检查种类(CT,MR, B超)和指定检查的Series;在Series中包含检查的技术条件(毫安,FOV,层厚等)和图像IMAGE。
2、DICOM的影像对象(IOD)
DICOM引用了近年信息科学的热门趋势——“目标导向”的概念来描述医学影像。传统的信息系统在处理图像时完全只注重资料本身的排列方式,而DICOM则不同,它将每一个影像包囊成为一个物件IOD(Information Object Definition)。每个IOD可以分为两大部分:像素数据(pixel Data),影像属性(Attribute)。像素数据是通过单纯描述图像上每一个图像点的值来组合成一个医学图像;而影像属性部分则包含了该图像所描述病人的资料信息,如:病人名称、检查日期、CT号、MR号、扫描条件、层厚等,甚至包含了医嘱信息。
3. DICOM的服务功能对象(SOP)
DICOM的影像对象(IOD)只是服务对象;那么对这个对象能完成什么相关服务则需要进一步定义。影像对象(IOD)如CT、MR、US、X-ray等,加上对之进行的服务,例如:Storage, Verificaticn,Query/Retrieve等,就组成了一个SOP(Service-Object Pair),这样一个对象加服务的SOP就组成了DICOM最基本的运作单元。例如某一设备支持MR Image Storage SOP Class,那就表示它可以存储MR图像。反之,若是一台CT要支持DICOM存储,则它必须支持CT Image Storage SOP Class。
4、SCU/SCP(Service Class User/Provider)
大家可能已经熟悉了计算机网络中常用Client/Server的概念,传统的非Client/Server结构就像推销员或直销的方式,是一对一的服务,而在Client/Server结构中计算机依据它所执行的功能分为两类:提供服务的一方称为Server,接受服务的一方称为Client。就像超市一样,所有的资料(商品)都是开放式的,接受服务的一方则像是上门的顾客(Client),如此一来, Server可以允许多个顾客同时提取所需资料,大大提高了效率,降低了成本。

(四)、DICOM的工作过程

首先通信起始的设定。在我们日常生活中两个人在通电话时,一定会先以“喂”、 “喂”、“请问你找哪位”、“我找xxx”这类话来作为正式交流的开始,同样,两台计算机在正式开始通信前要有类似的信息交换才能进行正式沟通。DICOM的整体范畴是非常庞大的,目前没有哪一个系统可以支持所有的DICOM服务,每一台设备都是只针对他们最需要的部分提供支持。例如:某台CT提供CT Image Storage(SCU)这一SOP服务,则该CT仅可发送DICOM图像供SCP存储。在这种情况下,两台计算机如要从这庞大的DICOM规格中挑选出一条两者都能接受的通信方式,必须进过起始信息的交换来完成。例如A系统想要以DICOM方式和B系统通信,则它必须要发出一个起始信息,其中包含以下内容:
1、A系统本身所能支持的SOP有哪些;
2、针对每个支持的SOP, A系统必须要说明它是如何编码(压缩)这些资料的(Transfer Syntax);
3、在SCU/SCP的角色扮演上,A系统可以扮演什么角色。B系统接受到这些初始信息后,就已经掌握了A系统到底能支持DICOM的哪些部分,将这些资料和B系统本身支持的部分作对照后,就能整理出两系统共同的SOP和Transfer Syntax,再将所有对应部分包装成一个信息回应给A系统,以后两者能根据相通的部分来进行信息交换。通信起始设定完成后,A设备和B设备之间传送信息就非常方便了。假设A设备是一台医学影像仪器,在完成一次检查后,必须将图像送到影响服务器B方,其简单流程如下:
① A仪器将图像X包囊成DICOMIOD,再加上所需的Storage Service部分,封装为网路通信信息,经网络向影像服务器B发出服务申请:“请将图像X存于你的系统上”。
②影响服务器B收到信息后,解开封包,先判读命令部分,再将影像X读出,并将它存入硬盘中。
③影像服务器B完成存储动作后,必须发回一个回应的信息,告诉A方所需要的服务已经完成,A方收到信息后才算完成整个通信流程。
 

 
一、PACS系统有哪些效益?
医院的中心工作是临床服务。医学影像设备是资金投入的重中之重,它们产生的影像是临床诊断的主要依据。纯数字的PACS系统,可以显著提高影像保存的质量,使之更好地服务于临床。节省影像科室的存档胶片,具有显著的经济效益。从登记到出诊断报告,从胶片借阅到统计查询,使科室的管理效率和人员素质得到提高。医学影像信息占医院信息量的90%以上,PACS为全院的信息管理系统打下基础。
二、有了配套工作站以后还需要PACS吗? 一般的影像设备配备的工作站主要应用于影像的分析和处理,通常不具备长期存档,书写诊 断报告,统计和网络服务等管理功能,而PACS产品主要面向管理,所以并不冲突。
三、有了磁光盘(MO)以后还需要PACS吗? MO存储影像有以下几个问题,因而不适于作长期的存档。长期的存档还是要用PACS。缺少集中检索。通常需要查阅很多盘,才能找到需要的影像。数据结构不公开,通常离开了特定的设备就无法浏览影像。当设备正在使用中,暂时无法查看。如果设备被淘汰,影像将永久的和全部的不可查看。磁光介质的稳定性差,不易长期保存。
 四、PACS系统一定要带有三维图像处理吗? 三维图像处理用于医学影像分析,PACS主要面向存档和相关的管理,所以两者的应用目的完全不同。PACS至少应该带有简单的两维图像处理,以方便图像的查找和观看。开发医学三维图像处理功能是一件难度很大的工作,投入的资金大,周期长,市场面也不如PACS宽。一般PACS厂商去搞划不来。目前国外的高性能三维处理工作站价格已跌至20万人民币以下,国产的医用三维图像处理软件面临很大的压力,能够生存下来的不会有很多家。
 五、胶片扫描将被淘汰? X光胶片扫描存档是一项在硬件和时间上投入很大的工作。一个专业化的黑白监视器要好几万元人民币,专业化的扫描仪也要好几万。扫描的时间很长,图像的尺寸很大。要保证图像的医学价值,对电脑和网络的要求就很高,就目前的技术水平讲,如果一个放射科每天的胶片都要扫描存档,除了浪费时间外,没有什么经济效益和管理效率,除非是以牺牲图像的医学价值为代价。影像的数字化和网络化是发展方向,随着DR的价格下降和推广,普通X光影像的存档和传输将有更好的性能/价格方案。
 六、影像管理将向"集中"和"在线"方向 一个病人的多种影像信息是一稣澹还苁荂T还是B超。如果这些信息始终分散在很多科室,检索的成本就会居高不下。“集中”是“在线”的基础。进行信息查询的人会感觉到,查询很久以前的信息,除了比查询很近的信息所用的时间长一些外,没有其他区别,似乎所有的信息都始终在系统中处于READY状态。以目前的计算机技术,实现这种功能不是难事。“集中”和“在线”需要先进的管理方法,以及很大的资金投入。以PACS本地为主的存储方法将是一个不可避免的过渡阶段(也许这个阶段很长)。
七、评价PACS系统"好坏"的粗略原则是什么? 高质量地保存数字影像。关于影像的保存有三个指标,影像质量,借阅的方便程度和相应资金的投入。先进的PACS,应该是资金投入下降,影像质量和借阅的方便程度上升。庸俗的PACS是投入资金上升,影像的质量和借阅性能也上升(这谁都会)。糟糕的PACS是投入了资金,影像质量没提高,或者图像的查找和浏览十分困难。对其他系统的开放性和兼容性。PACS对PACS,PACS对HIS的衔接是趋势,如果到那时发现自己的PACS还需要厂商开发许多东西,投入很大力量才可以和它们联接,那么这个PACS也就没有价值了。这种投资的效益必然很差。可以组成一个实用的工作环境。据本人的调查,超过50%的PACS科室很少使用其PACS(50%很保守)。原因是用起来后发现,该PACS没有给管理带来方便,反而增添了很多额外工作。这种不实用投资肯定是白费的。
八、是不是PACS系统都要有DICOM? 在国内,具有DICOM接口的影像设备不是很多(虽然越来越多),很多情况下连接它们的PACS不需要DICOM。这也是PACS。千万不要以为,如果我的机器没有DICOM接口就不能搞PACS,但是,即便你没有用DICOM接口,也要注意厂商起码应该可以提供和DICOM通讯的模块,或者确信他们具有这种能力,以便保证您投资的长期有效性。
 九、 有DICOM的PACS一定是先进的PACS吗? 如果您在买电视机的时候,推销员使劲向您介绍他的电视机怎样符合安全用电标准,您会因此认为此品牌的电视机非常好吗?DICOM是PACS系统之间、PACS和影像设备之间通讯的一种标准,DICOM是PACS长河中的一条小溪,是PACS最起码的资源,它不能作为评介PACS先进与否的标准。
十、PACS该不该包括登记和报告系统? 严格地讲,登记和报告系统是RIS的事情,不关PACS的事。但是过于严格地区分功能没有实际意义。只要可以方便地组成一个可查询的、可统计的信息网,切实减轻管理压力,就是可行的方案。PACS包含登记和报告系统是必然的。
二、十一、HIS厂商是否都要做PACS? HIS是PACS的超集,比PACS广阔和复杂得多,它们有着不同的重点,也有着十分不同的技术需求。如果把PACS比作轮胎,HIS就是整车。整车厂研究整车的技术,轮胎厂研究轮胎的技术。虽然都是车上的东西,但是专业不同,没有必要搞成大而全。目前世界上最著名的轮胎似乎都不是最著名的汽车制造厂生产的。
十二、RIS/PACS网络是遥远的事情吗? RIS/PACS网络看似比医院的信息管理网络还要遥远,但是因为面向的对象窄,规则固定,从客户到客户的差异小,所以应该比HIS来得容易和快速。手机当年刚刚上市的时候,价格高,服务项目有少。但是短短的几年,手机已经成为百姓生活中的必须品。成本的下降,服务的提高,将促进PACS迅速的推广。 历史终将证明,PACS的普及速度会超过HIS,并为HIS打下基础。
 十三、国产PACS和国外PACS差在哪里? PACS在国外开发比较早,从开始就按照各种标准走,技术水平比国内PACS产品要高很多。国外PACS产品在面向管理方面做得比较好,比如高质量地保存影像,方便和功能强大的档案查询,复杂的图像后处理功能,和HL7通讯的接口,较好地支持“集中”和“在线”管理等。但是对设备的连接上,通常只支持到DICOM。对于非DICOM设备,采用第三方提供的软件连接,通过这些软件转换成DICOM。(国外这样的软件很多)。国内PACS也有一些特色,比如连接独特的影像设备,实用的登记和诊断报告等。另外在软件系统本身的界面美观性和充分可定制性,操作方便性,功能的稳定性和可扩展性,在线帮助的完成性,维护的难易性等方面也存在着相当的差距。这是公司之间实力差距的体现,需要相当长的时间才可以弥合。

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