PACS系统及其在医疗、教学及科研中的应用

岳江红++++张林明+++++柳瑞++++刘灿丽++++徐勇辉++++孙勇

摘要：PACS 是现代影像诊断的模式和潮流，它可以全面解决医学图像的获取、显示、处理、存储、传输和管理等方面的问题，使得图像资料得以有效管理和充分利用，是实现数字化医院的关键。本文就对PACS及其在国内的应用作一综述。

1.概术

PACS系统（Picture Archiving and Communication System， PACS），即影像存档与传输系统，PACS是随着数字成像技术、计算机技术和网络技术的不断进步而迅速发展起来的。主要应用于医院的数字医疗设备如X光机、CT、MR、US、DSA、SPECT、PET、病理及各种内镜等设备所产生的数字化医学图像资料的采集、存储、管理、处理及传输等，是一个技术含量高、实践性强的高技术复杂系统。它实现了影像资源共享，是建设数字化医院的关键，极大地方便了医疗、教学、科研工作，提高了影像诊断的水平与效率[1-3]。

2.发展史

Huang报道，1981年迈阿密大学医学院Duer-inckx首先提出PACS这一术语[4]，1982年第一届国际APCS会议和研讨会召开，标志着PACS研究和发展正式开始，PACS的发展大致分为三个阶段：第一阶段是20世纪80一90年代中期，是APCS初始阶段，主要是小型的系统；第二阶段是20世纪90年代中后期至2000年，由于DICOM3.0标准形成，1995年后出现大型PACS；第三阶段是2000年至今APCS从数字化医院建设向数字化医院集团发展，成为医院建设重要组成部分[5]。

3.组成及分类

PACS的基本结构包括影像采集设备、数据处理系统、数据存储设备、传输网络、图像显示设备等[6]。它已经从简单的几台放射影像设备之间的图像存储与通信，扩展至医院所有影像设备乃至不同医院影像之间的相互操作，大致可分为四类：几台放射设备的联网称为Mini PACS （微型PACS）；放射科内所有影像设备的联网Radiology PACS （放射科PACS）；全院整体化PACS，实现全院影像资源的共享，称为Hospital PACS；PACS的未来将是区域PACS，组建本地区、跨地区广域网的PACS网络，实现全社会医学影像的网络化[7]。

4.功能

4.1影像采集

影像采集系统是整个 PACS 的基础，它从医学影象设备中直接获取或通过胶片扫描来获取患者的影像数据。由于PACS需要与医院所有的影像设备连接，必须要有统一的通讯标准来保证不同厂家的影像设备能够互连，所以必须制定遵循图像通讯接口和数据储存格式的标准。1982年美国放射学会（ACR） 和电器制造协会（NE-MA） 联合组织了一个研究组（ACR-NEMA数字成像及通信标准委员会），研究如何制定一套统一的通讯标准来保证不同厂家的影像设备能够信息互连。经协商一致后，制定出了一套数字化医学影像的格式标准

即ACR-NEMA1.0标准，随后在1988年完成了ACR-NEMA2.0，1993年发布3.0版本正式命名为DICOM3.0（Digital Imaging and Communications in Medicine： 医疗数字成像和通信）。DICOM标准3.0的应用范围不仅包括CT、MRI、DSA、SPECT、超声、数字化X线影像（CR、DR、FPD）等，还包括内镜图像、病理学图像等。它覆盖了医学影像的采集、归档、通信、显示及检索等所有信息交换的协议，提供了应用于网络环境OSI和TCP/IP的服务支持， 规范了医学影像设备制造厂商的影像标准，简化了医学影像信息交换的实现手段，推动了PACS的研究与发展，使得与其他医学应用系统如HIS等的集成成为可能。

4.2存储和管理检查所产生的图像数据

医学影像数据存储存在数据量大、保存时间长、数据类型复杂、 需要对存储数据高效率访问和获取需求等特点。 在PACS 的实际应用中，医学影像数据的存储问题一直是 PACS必须面对的难点问题，也是PACS系统最重要的功能之一，储存量和再现影像的质量决定了PACS系统的有效性。

存储系统需要大容量的存储设备，目前使用的主要存储及其管理设备包括： 服务器、硬盘、磁带、光盘等[6]。PACS数据按存储按数据在线情况不同分为在线、近线 、和离线三级图像存储模式。目前PACS厂家都在推行在线和备份两级储存。备份是对日积月累的影像数据进行存储，即上述离线存储模式，除了承担如常的备份工作还担负着灾难恢复的作用[4]。为减少存储容量，还要对数据进行压缩。目前公认的影像压缩技术有JPEG和MPEG等，压缩方案一般分有损压缩和无损压缩两种。

4.3影像传输

在PACS系统中，传输系统是关键，它对数字化影像信息的输入、输出、检索和处理起着桥梁的作用。它的构建需要的基础设施主要包括计算机系统和网络结构。计算机系统又包括有数据通讯、网络软件、网络设备、广域网和局域网。网络结构由四个主要部分构成：DICOM服务器、数据库、光盘库和通讯网络。传输的规模可以是科室内部、科室之间，未来的发展方向主要是区域性PACS及远程放射学[6]。

4.4图像显示和处理

这是医生接触和使用最多的功能。在显示工作站上的软件能满足医生最常用的功能，包括查詢数据库中的图像记录，显示图像并且对图像进行一些后处理，调节图像的窗宽窗位，调节亮度、黑白度、对比度、翻转等， 也可以测量病灶的长度、面积、CT 值等，并对图像进行三维重建、多平面重建、最大密度投影重建等，医生还能在工作站上写出诊断报告、注释等文本信息。

5.PACS与HIS、RIS的融合

RIS（Radiology information system），即放射学信息系统，包括患者基本资料的登记、报告的书写与审核、疾病的分类和信息查询等功能。将PACS和RIS实现无缝联结，即影像学图像与RIS功能融为一体，在同一屏幕中调用，具有信息丰富、检索方便、资源共享的特点。endprint

HIS（Hospital Information System），即医院信息系统，是由以下四个部分组成的，分别是： 医院管理信息系统、临床信息系统、医学影像存档和通信系统、办公自动化系统。PACS各单元的通信采用DICOM标准，与HIS数据交换采用HL7标准，而PACS与HIS及RIS的集成和数据流程由IHE技术规范来决定。IHE在DICOM和HL7标准基础上，定义和规定了PACS与不同医学信息系统之间进行信息交换和数据流程接口与操作，使患者影像资料从产生到应用各个环节的数据和工作流程实现标准化，从而保证患者就医质量和图像信息的完整性。PACS与RIS和HIS的融合程度已成为衡量功能强大与否的重要标准。

6. PACS在放射科检查流程中的应用

原有放射检查流程是临床医生开具手写检查申请单，患者拿着申请单先到放射科进行划价， 再去交费处缴费，然后到放射科登记室进行预约，再根据预约时间到检查室进行检查，最后等待检查结果。而放射科医生需完成图像采集、打印胶片、写出诊断报告、打印报告及胶片与报告的整理、分发等。

PACS/RIS 上线并与 HIS 集成后，医生利用临床医生工作站直接开具电子放射检查申请单，患者可直接拿着申请单到放射科进行预约，做完检查后可自主打印胶片；放射科医生可利用相关软件（图像后处理、模板）准确、高效的写出诊断报告；临床医生能第一时间看到病人的图片及报告，并完成诊断报告的打印。

PACS系统与HIS、RIS系统结合以后，医院有关科室均可共享关于医学影像学检查的图像信息，也为远程会诊、电子病历、电子处方等的实施提供强大的数据和信息支持，这样既提高了它的的利用率，使临床科室、门诊、医技等部门的诊断、治疗等效率也跟着显著提高，有不可估量的医疗效益和社会效益[8]。

7. PACS在科室管理、统计方面的应用

科室领导通过PACS/RIS 可对以往和现在的工作进行全面的统计和管理，包括报告的质控、图像的处理和调阅、科室人员工作量情况、科室经济核算效益情况、对全科患者情况的总体了解与医疗质量的控制等，为科室领导高效快捷地统筹管理科室工作提供了有力的保障，为医院大型设备的采购提供了数据支持。另外还可以统计阳性率、设备检查量、检查部位统计、医生工作量，也可与诊断报告、患者信息相连，统计在某一段时间内符合条件的某种疾病的人数或不同患者人群的发病率等。精确、明晰的数据方便了科室领导对检查、设备、人员的全面管理。

8. PACS在教学中的应用

近年来，医学影像学采用多媒体授课逐渐成为主流，但是多媒体授课使用的图片具有图像分辨率低，单个病例图像数量少，无图像后处理功能等缺陷，严重影响多媒体教学效果。

PACS系统的应用方便了教师制作多媒体课件，实现电教化读片，使得教师能够充分利用各种网上病例资料，可予以归类、整理，对有教学价值的影像资料还可以进行标记，学生们容易接受，极大地提高了阅片实习课的效率和效果；实习时学生可直接在与 PACS 连接的电脑终端上进行操作，学生可以对图像进行调节及后处理，使得病例图片以最优质、最完整、最清晰的形式展现在同学面前，即使学生人数较多，也不会影响教学质量，极大地改变了以往见习课胶片多媒体带教的沉闷、单调，提高了学生学习的积极性。

PACS 系统作为当代影像技术的产物存储了海量的高质量的医学图像和相关的临床资料，它解决了传统教学的弊端，丰富了教学内容，拓展了教学资源并及时让师生共享。近年来国内外医学教育工作者已将 PACS 技术广泛应用于影像医学教学中，PACS 系统必将在医学影像学临床与教学工作中发挥愈来愈大的作用。

9.PACS在科研中的应用

使用PACS系统前做科研时，收集患者信息的工作很繁杂，经常需要用相机拍下教学片后再进行后期制作，图片库的数量非常大，不易查找，费时费力。而在使用PACS系统后将不会有这种问题，因为PACS可以做到资源共享，所有影像资料都会在PACS里面，在诊断报告终端的工作站可以对图像进行后处理，从而有利于提高诊断水平和科研学术交流。

10.PACS的优势

传统医学影像资料的存储和管理方式中存在着许多的问题如：存储占有大量空间、管理效率低、借阅手续复杂、图像的传输速度慢、不能及时或快速地进行异地会诊、不便实现多人共享等。PACS与传统的医学影像资料的存储和管理相比有很大的优势：首先，对患者来说，减少等候时间，可以参考多次检查结果，提供更快更好的诊断和治疗，可以避免在不同医院间看病带来多次重复检查。其次，对临床医生来讲，可以免去繁琐的借、还照片手续，提供更快、更有效获取病人信息的途径，检索出同一患者不同时期、不同医院的所有影像资料以供参考；还可以开展各科室和多学科的远程会诊，克服时间和地域上的限制，使医护人员能够为各类患者提供及时的诊断、治疗和护理，从而促使临床诊断率及治疗及时性大大提高。

再次，对于影像科医生方面PCSA 落实了数字成像技术，图像质量优良，后处理功能完善，强化了诊断质量；信息查询快捷，图像管理集中，几秒钟便获得检查数据，可以和多种图像如超声、核磁、CT、DSA等图像可以直接参考对比，提高了工作效率。最后，对医院和影像科室而言，减少物料（纸张，胶片等）成本及管理成本，为医院提供资源积累，简化影像科医生的工作流程，有助于提升整个医院的诊断水平，从而为医院和患者带来显著的经济效益和社会效益[9]。

11.展望

我国PACS应用虽然起步较晚，但发展迅速近10年来，PACS得到国内外各大小医院广泛认可，并投入使用[10]，但是尚处在相对落后的局面，普及和推广程度还远远不够。PACS最早用于医院影像放射科，近年来随着技术的不断发展，PACS已不再是仅仅用于几台放射影像设备之间的图像存储和通信，而是逐渐发展成为涵括医院所有影像设备甚至与其他医院影像设备之间的相互操作。未来的PACS将逐渐发展为区域性PACS，形成一个兼容本地区和跨地区广域网的PACS网络，实现全社会医学影像的网络化。

参考文献：

[1]廖金红. PACS的发展和展望[J]. 医疗装备，2012，03：16-17.

[2]唐令胜. PACS的应用及其优势[J]. 中国医药指南，2012，28：347-348.

[3]曹厚德. PACS的进展及应用展望[J]. 放射学实践，2003，06：452-453.

[4]崔现成，高会生，张林医. PACS影像工作站綜述[J]. 医疗装备，2007，08：25-27.

[5]张学谦. PACS系统应用和前景概述[J]. 中国药物经济学，2013，06：44-45.

[6]陈承军. PACS的构成及发展应用[J]. 青岛医药卫生，2011，04：311-312.

[7]门肾力，崔现成. PACS系统综述[J]. 医疗装备，2009，10：40-41.

[8]秦广生. PACS系统在医学影像学中的发展和应用[J]. 中国现代药物应用，2011，10：135-136.

[9]李升，邵国良. PACS应用现状与研究进展[J]. 中国现代医生，2010，34：8-9.

[10]林曰增. PACS：数字化、无胶片化影像新纪元[J]. 临床放射学杂志，2002，06：478-480.endprint