医院PACS 系统发展趋势研究

◆吕国义

责任编辑:姚 涛

1 背景介绍

医学影像存储与传输系统(Picture Archiving and Communication System，PACS，以下简称PACS)主要由计算机、网络设备、存储器以及软件组成。它是医学影像学、临床医学、数字化图像处理技术、计算机技术及网络通讯技术结合的产物［1］。我国PACS 系统研究与应用起步较晚，发展相对缓慢［2］。直 到1996年，PACS 系统才逐步进入实施阶段［3］。1999年，上海市第一人民医院引进了荷兰罗根公司生产的PACS 系统。近年来，PACS 系统已经在国内医院广泛使用，覆盖了放射科、窥镜科、病理科和超声科等科室，实现了医院内部影像资源共享，为构建数字化与现代化医院提供了保障［5］。

在临床实践中，PACS 系统分为医疗图像信息存储与传输模块、整理与分析模块。PACS 系统可为医生提供患者多次的检查结果，便于影像对比和临床诊断，为患者节约了大量的求诊等待时间。另外，数字化的存储方式可以有效减少胶片的使用量和管理，方便随时调阅，也利于开展影像学教学工作［6］。

2 存在问题

2.1 存储问题

目前，患者和家属对医生诊断的正确率要求越来越高，而医生的诊断依据就包含PACS 系统存储的影像资料，因此这就要求影像资料具有较高的清晰度，这也必然导致图像大小倍增。一幅普通CT 图像约150MB，保守估计一家三甲医院一天的存储量就达50～100G，一年的存储量则高 达1～20T［7］。而医院又必须对每天患者检查产生的海量数据进行长期存储，如此一来传统的医学影像存储架构便很难满足PACS 系统发展的需求。除此之外，由于不同的PACS 系统软件厂商所使用的操作系统、存储结构和数据库不同，也阻碍了各医院间的信息资源共享［8］。

2.2 标准化问题

目前，国内医疗领域系统的开发标准不统一，不同公司开发的产品操作系统、数据库、开发结构各不相同。导致目前各医院应用的PACS 系统标准化程度不一，系统在一家医院内部运行不会有什么问题，但是当医院之间联网或共享时就会出现问题，且系统之间不具备互操作性。此外，在传输协议方面，国内普遍采用DICOM3.0 传输协议进行影像传输，尚不具备DICOM 接口标准开发能力，底层模块均须从国外购入，不具备知识产权，当接口标准升级更新时，设备就会出现兼容性问题［9］。总的来说，国内对于PACS系统基础核心开发能力不强，软硬件产品异构现象较普遍，产品的兼容性较差。

2.3 安全问题

目前，国内医院应用的PACS系统，基本上没有安装防病毒软件［10］。存储的影像数据中本身就包含大量的病毒，拥有授权的终端被反复感染，造成PACS 系统十分脆弱，这意味着整个PACS 系统有随时瘫痪的可能。一旦PACS系统瘫痪，由于缺少数据备份、存储冗余等防范措施，其存储的大量影像数据极有可能永久丢失，无法恢复。

2.4 需求差异

不同的工作人员对PACS 系统的需求不一。管理人员从成本效益角度考虑希望PACS 系统尽可能的节约成本，且影像资料整理方便。放射科或影像科的工作人员则注重影像阅读和处理功能，并能为教学与研究提供支持。临床医生希望PACS 系统能随时查看医疗影像报告并与其它系统互联互通。除此之外，由于国内大量医疗影像设备是从国外购买，系统在开发与应用过程中存在文化差异，需要员工花费大量时间去适应。

2.5 网络限制

由于PACS 系统多以局域网形式在单个或几个医院间运行［11］，真正基于互联网的PACS 系统少之又少。目前的PACS 系统只能根据已有的固定IP 地址在区域范围内实现影像的传输整理与分析，且大部分采用C/S 网络结构，即客户机与服务器结构，虽然该结构采用开放模式，但需要根据不同的操作系统开发出不同版本，加之目前PACS系统更新换代速度快，用户规模大，从长远角度考虑这样的运作机制制约了PACS 的应用与普及。

3 新技术的应用

近年来，不管是国家政策的推动还是大众需求的转变，医疗卫生信息化得到了长足的发展。更为先进的图像压缩技术使得系统存储空间激增，数据备份恢复保障了系统安全与稳定性。此外，移动终端与物联网、互联网等的应用让PACS 系统运作更加灵活，而云计算与云存储技术可以实现异构存储设备整合，实现实现区域范围内存储共享等。

3.1 云计算与云存储

云计算是一种新兴的解决IT基础设施、系统平台以及软件前期成本的较好方案，可让客户集中于自身项目，免于考虑更多细节。云存储是在云计算内涵上发展衍生出的新的存储方式，是指通过集群应用、网格技术以及分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的系统平台［12］。从本质上看，云存储并不是具体提供存储功能的设备，而是由大量存储工具与服务器组成的集合，即集群应用，是分布式文件系统等发挥作用的关键所在。可见，云存储的运作特点与PACS 系统的整体存储需求十分吻合，可以满足PACS 系统对存储的要求。

应用云存储技术的PACS 系统具有以下优势，一是便于数据长期存储，因为系统的存储容量几乎没有限制，不用再担心PACS 系统的存储扩容问题;二是通过设置生命周期策略，为访问频率较高的数据提供高性能服务，为大量非活动数据提供廉价的海量存储空间，并针对过期数据提供退出策略，实现高效与成本的平衡;三是在云计算终端可将存储数据分级，为不同的用户提供分级阅读服务，也可为数据提供相应的安全保护。另外，结合云技术的PACS 系统，可以整合所有不同类型的存储设备，实现区域内存储信息的统一管理。

3.2 移动互联技术

“移动+互联网”是近年来医疗卫生信息领域关注的焦点。随着移动互联技术的发展，PACS 系统从最初设备单独运作发展到几台设备互操作再到整个科室设备共享，实现了整个系统的互联互通。一方面，基于宽带光纤的Internet 网络和GSM、GPRS、CDMA 等信息传输技术的不断完善［13］，满足了影像传输系统的传输速率要求，实现了科室乃至医院的医疗网络全覆盖，且保证了网络的稳定性与安全性。另一方面，随着智能移动终端(智能手机、ipad、医疗推车等)的普及，其在医疗领域已经开始被广泛运用，尤其在PACS 领域的应用，可以实现PACS 系统的高效、灵活、智能运作［14］。从运作机制上看，移动互联技术将医疗影像传输存储系统与智能移动终端结合，在线上实现病人医疗影像资料的查阅、传输与反馈。如专家会诊过程中，部分不能到场专家可以通过移动智能终端接收医疗影像并做出诊断。

除此之外，区域协同医疗平台也是国家卫生信息化关注重点，应用在公有云平台上的PACS 系统。通过公有云平台，放射科和临床科室专家可以随时、随地阅读患者上传到云端的影像数据，即时给出有效的诊疗方案。

4 PACS 系统的发展趋势

随着对PACS 系统研究的不断深入，医生对其依赖性不断加大。当前PACS 已成为影像医学界研究的重点。

4.1 系统功能模块化

在发展过程中，PACS 系统功能模块化越发显现。PACS 功能核心模块大体可以分为:(1)登记/预约/分诊模块;(2)影像采集模块;(3)影像诊断/报告模块;(4)影像储存/备份管理模块;(5)智能化医学影像管理模块。大体流程为各门急诊科室线上登记病人信息，提出电子申请，放射科收到申请后安排分诊工作，并利用CT、MR、CR、DR 等设备采集患者影像信息并存储和备份。同时分诊医师根据影像信息完成审核报告，最后报告结果返回HIS 系统供申请科室调阅。整个系统是在智能化医学影像管理模块下运行，该模块具有用户管理、权限设置、病案浏览、数据查询等功能，可满足用户各方面需求。

4.2 医学影像教学

传统的医学影像教学工作大都采用“医学影像胶片+幻灯片”的模式，医学影像胶片数量有限，其短缺的教学资源影响了教学质量。同时，将具有教学典型意义的影像资料从DICOM 格式转化成JPG 格式录入幻灯片需要花费大量人力与时间，且JPG 图片清晰程度不高，无法进行宽窗调节等。通过建立基于PACS 系统的教学平台，改革了传统教学模式，提高了学生自主学习能力，且通过系统教学平台学生可以查阅影像资料，确保了影像实习教学内容的丰富性和实用性［15］。

4.3 区域平台共享

从PACS 系统发展过程不难看出，随着PACS 系统功能覆盖区域的逐渐扩大，以及院内系统之间的逐步完善，影像资料在区域内的协同共享成为可能。目前，国内PACS 系统主要集中于科室之间、医院部门之间的协同，而医院之间的协同尚未建立。构建PACS 区域共享平台可以实现医院间资源共享，医生可以快捷获取病人的医学检验［16］。除此之外，区域协同也促进医院间技术交流，提高医生工作效率。

5 小结

伴随着云存储、移动互联等新兴技术的发展，PACS 系统将朝着更加安全、稳定、易用、开放以及便于共享的方向发展，而数据互通信息接口的统一，以及区域信息平台的建立将会使PACS 系统在院内、院间乃至区域内医疗机构间内合作互联成为可能。

［1］孙利君.PACS 系统的发展趋势［J］.科技资讯，2006(3):187-189.

［2］张学谦.PACS 系统应用和前景概述［J］.医疗前沿，2013(6):44-45.

［3］钱 凯.PACS 系统的现状与发展［J］.医疗装备，2011(4):23-24.

［4］汤 伟，刘 涛.PACS 系统建设效益及其现状分析［J］.科技广场，2014(7):106-108.

［5］国志义，郑维民，刘纯岩.PACS 的发展方向与前景［J］.吉林医学，2006，49(5):546-547.

［6］陈 响，李海云.PACS 关键技术及应用［J］.医疗设备信息，2007，22(3):63-64，25.

［7］满 晰.PACS 系统的构建及临床应用［J］.基层医学论坛，2009(5):161-162.

［8］李清福，周 汛，陈 实.地级市医院PACS 建设［J］.中国医学影像学杂志，2009，17(14):313-315.

［9］陆家扬，张基永，吴丽丽.国内PACS 发展的状况与趋势［J］.医疗设备，2013，26(8):24-25.

［10］门肾力，催现成.PACS 系统综述［J］.医疗设备，2009，22(10):40-41.

［11］路 阳.PACS 系统的应用现状与未来发展分析［J］.电子技术与软件工程，2014，20(2):100.

［12］吴艳艳，唐 源，李 霞.医院PACS 云存储系统建设［J］.医院管理论坛，2014，31(11):59-61.

［13］Philip de Chazal，Branko G.Celler.Selecting a neural network structure for ECG diagnosis［J］.Processing of the 20th annual international conference of the IEEE engineering in medicine and biology society，1998，20:1422-1425.

［14］王程鹏，翟晓娟，刘 伟.应用智能手机实现医学影像无线发布与远程诊断的初步研究［J］.中国医疗器械杂志，2008，32(3):212-214.

［15］姜慧杰，李大庆，郝雪佳，等.PACS 系统在医学影像学实习教学中的应用探讨［J］.中国医学教育技术，2013，27(5):565-567.

［16］常志鹏，卞 良.区域性PACS 共享信息平台的设计与研究［J］.黑龙江科技信息，2015(21):145.