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医院数字化建设中PACS系统的设计分析
1.引言
随着信息时代的到来，为了更好的满足广大人民群众日益增涨的医疗服务需求。医院管理者都开始寻求新的突破——医院数字化建设：利用先进的计算机及网络技术将患者的诊疗信息、卫生经济信息与医院管理信息等各类信息进行最有效的收集、存储、传输、整合，并实现各类业务流程的最优化和信息利用的最大化。医院数字化是一种基于现代信息技术的全新的医疗服务和医院管理模式，是现代医疗发展的必然趋势。
在医院数字化建设中，占到医院信息量80%的图片信息的存储与传输是最大的问题。20世纪70年代末期，有人首次提出了数字放射诊断学、数字图像通信和显示等概念，形成PACS的基本雏形。20世纪80年代，人们已明确表述了PACS概念和功能。PACS（picture archiving and communication system），即图像存档与传输系统，是以医学影像获取、显示、处理、贮存、传输和管理为目的的综合性规划方案及系统，是信息技术在医学领域应用的具体表现，是整个医院数字化、网络化建设的重要环节。
随着计算机及网络技术的飞速发展，随着CT、MRI、DSA、CR、DR等数字化影像诊断设备的运用，PACS系统的建立已是必然的发展趋势。
2. PACS的优势
2.1快速、便捷的传输流程
传统的医学影像传输大部分是以胶片作为传输介质，患者需要等待胶片出来，影像科医生再看片出诊断报告，然后患者将胶片和报告转到临床医生手上才能做出治疗方案，耗时长，过程烦琐。而在PACS系统上，患者完成检查后无须等待，可直接到临床医生处；而数字影像信息立刻传到影像科报告工作站，医生完成报告后，千兆网络能快速将患者的检查资料（诊断报告和影像信息）传输到临床医生工作站。PACS还能提供胶片打印和患者医学影像信息拷贝，方便患者转院或其他用途。
2.2丰富准确的医学影像处理
PACS还具有丰富的影像数据后处理功能。○1窗宽窗位的预设和连续调整、正负像旋转、直方图均衡、图像平滑处理、边缘增强以及长度、角度、面积测量、以坐标方式显示CT值； ○2无级缩放和放大功能； ○3 多幅图像同屏显示可自定义显示矩阵；○4支持图像黑白反转、伪彩色显示； ○5支持双屏显示和竖屏显示模式； ○6同一屏幕可分格显示患者的不同影像； ○7自动将患者病理报告的文字信息和影像信息组合打印输出，可选择黑白输出或彩色输出模板，形成美观规范的病历报告； ○8多用途的影像查询和调阅（可根据患者姓名、住院号、检查号、ID号、检查科室、检查医生、影像设备等多种条件查询）。
2.3管理与存档的优势
自1895年伦琴发现X射线以来， 医学影像诊断已成为辅助医生诊治的必不可少的重要工具，随着科学技术的飞速发展，各种医学成像技术不断应用使得医学影像资料越来越多，如何管理好这大量的影像资料已成为目前医院信息管理中一项重要的任务。PACS系统不仅能够可以解决目前大量医学影像资料胶片存放空间不足的问题，同时还可以解决以往胶片由人工管理而造成的遗失、逾期归还等问题。
3. PACS系统的效益分析
PACS系统的建立将产生巨大的社会效益的经济效益。PACS的应用，可使医疗信息资源达到充分共享，进一步优化医院和影像科的工作流程，提升医院和科室的管理水平，提高医疗品质和医疗效率，改善服务质量，使病人的诊治更为便捷，降低医院运行成本。
应用PACS后，通过网络在线和离线存储影像可以大大减少储存空间，可节约大量的胶片、显定影液、洗片机、胶片打印机等，同时可减少相关胶片传送和存档管理人员。根据其他医院的经验，应用PACS后，由于减少了中间人工环节，可使放射科工作效率提高约40%，使检查费用较使用传统胶片减低25%。其中包括人员的费用、空间占用及胶片处理的费用。
应用PACS后，临床医生可在诊治现场快速调阅患者的医学影像信息，即刻可以作出治疗方案，满足了患者及时诊疗的要求（这对急需处理的危重患者尤为重要），避免了医患冲突的发生。
PACS可实现远程医疗服务，可及时方便的组织各地的医疗专家会诊，使得诊疗效率和水平大幅提高，极大地方便了边远地区的疑难杂证患者，缓解了医疗资源严重不足和分配不合理的矛盾。
PACS建成后，各种医学影像信息能及时进入PACS网络（如CR、DR、CT、DSA、MRI、超声、核医学、内镜、病理、介入等），使得患者和个医学部门及时了解和利用这些信息，解决诊疗中的各种问题。
PACS能协助制订各种临床综合治疗计划。在影像设备与治疗设备之间需要传输大量的数字化影响和数据，在病灶定位，如影像导航设备、伽马刀、外照射治疗计划系统等，PACS能提供格式统一的标准DICOM图像数据，及提供完善的网络系统来满足成像设备和治疗设备之间的大量数据传输。
PACS可帮助提高医院管理水平和更好的满足临床科研教学的需要。通过PACS检索、搜集、综合及复制所需的影像资料以供临床总结、教学之用，极大的便利了临床科研和教学，也有利于医院长期全面的保存、了解掌握患者的各种信息，同时提高医院的管理水平和医疗服务水平。
4. PACS系统的设计原则
○1、高起点的总体规划，实现从小到大，分期到位的原则。○2、界面友好，操作方便，界面及操作应符合当前一般计算机大众化软件的界面及操作习惯。 ○3、符合国际标准，图像格式要符合DICOM标准，便于交流和共享。○4、自动备份，实现海量数据的安全存档。○5、安全性好、可靠性高 、稳定性强。○6、扩展性好，准备将来融合到HIS 。
5.PACS系统的架构
PACS系统结构的核心是PACS服务器组的结构。设计系统结构必须充分满足医院数字化影像信息的特点。我院一天的影像数据量约3G，一年约1.2T，长期保存按十年计算，约需要12T的存储空间。而影像数据传输调用频率很高：正在检查患者的影像数据必须快速传输到诊断工作站和相关的临床工作站，患者以前和本次在院检查影像会被医生频繁调用、查看，出院或转院的患者可能要求打印或拷贝影像资料。
针对上述情况，可采用层次化的影像存储，一般地，将当天和一个星期内的患者的影像资料存储在工作站（一级存储），将在院患者和检查时间小于三个月的患者影像资料存储在存取速度快的磁盘阵列（二级存储），而其他的影像资料则存储在存取较慢、大容量、价格低的光盘库（三级存储）。SUN结构下的层次化存储结构由主服务器、备用服务器、磁盘阵列、光纤交换机、光盘库等组成，如图。其中主服务器上安装有PACS存储服务、PACS调度服务、PACS转发服务。服务器应采用冗余存储技术以避免磁盘损坏造成数据丢失，系统还应具有光盘归档后自动清除硬盘相应的占用空间的功能。PACS工作站接入带宽最好在100M以上，PACS服务器最低亦应该在100M以上，根据网络规模和用户要求，可提供1000M的接入带宽。考虑到PACS系统需要高带宽、低延时的网络传输特性，也为了将来维护和管理的方便建议使用1000M骨干交换机100M接入交换机，从而使PACS工作站与服务器有最好的网络传输性能。中心交换机应该满足如下性能：假设信息点为44个，信息点接入速度为100M，全双工，中心交换机的交换能力应该为44X100X2=8.8G，接入交换机也同样应该满足上述要求，要求每个端口都必须支持线速交换。而对于跨网和跨交换机的Web View方式，网络交换能力应该满足网络大量的影像数据流量。根据医生一般的工作习惯，一次观看一张CR（10M），设定用户等待时间为2秒，同时访问数为10用户，则（10MX8X10）/2=400M,即使用Web View接入交换机与中心交换机的连路能力必须大于400M。
PACS架构图（图1）
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