医学影像存储与传输系统PPT课件.ppt

医学影像存储与传医学影像存储与传输系统输系统实用医学信息学医学影像存储与传输系统医学影像存储与传输系统 南京中医药大学知识点介绍图像存档与通信系统，Picture Archiving andCommunicationSystem，简称PACS。本本节节将将介绍介绍 PACS概念。概念。随着医学图像技术的发展和PACS的出现，需要在同一终端上显示不同设备的图像，建立统一的图像显示和传输标准，即DICOM标准标准。本本节节还还将将介介绍绍PACS的的关关键键技技术术及及PACS系系统统结结构与功能。构与功能。8.1 PACS概念概念8.1.1PACS的定义的定义8.1.2与与PACS相关的医学图像知识相关的医学图像知识 8.1.3PACS的作用的作用 8.1.4PACS发展历史发展历史8.1.1PACS的定义的定义p138PACS是是为为医医学学图图像像的的存存储储、传传输输、检检索索、显显示示、打打印印而而设设计计的的信信息息管管理理系系统统。其其目目的的是是为了有效的管理和利用医学图像资源。为了有效的管理和利用医学图像资源。图像存档与通信系统，Picture Archiving andCommunicationSystem，简称PACS。PACS英文含义及中文定义？8.1.2与与PACS相关的医学图像知识相关的医学图像知识v总结医学诊断的发展历程，只有获得了精确反映病人状态的信息，才有可能做出正确的诊断；有了正确的诊断，才能制定正确的治疗方案，客观的评价治疗结果。v人体的信息可以用数值、曲线、图像等多种形式表示，但在大多数场合，图像所包含的信息量远远超过数值和曲线，所以，图像的应用越来越广泛。v医学图像成像和处理是专门的研究领域，内容丰富，这一节仅简述与PACS相关的医学图像知识，以帮助读者阅读理解本章内容。医学图像成像 v从显微镜到1895年的X线的发明，近100多年的历史证明，医学图像成像技术的每一重大进展都给医学诊断和治疗技术带来极大的改变和发展，医学图像的成像方式也不断增加，而计算机技术和数字图像处理技术的迅速发展和普及，则进一步扩大了医学图像的应用范围。v经由计算机的医学图像成像有多种方法，但它们之间的相似之处是先用某种能量通过人体，与人体相互作用后对该能量进行测量，然后用数学的方法估计出该能量与人体组织相互作用（吸收、衰减、核磁扰动等）的二维、三维分布，并产生图像。v由于人体生命现象特殊的复杂性和多样性，医学图像涉及从分子到人体（微观到宏观），从结构到功能，从静态到动态等多个领域和方式，目前的各种医学成像设备只能反映人体某一方面的信息，且对人体内大到组织、小到分子原子各有不同的灵敏度和分辨率，因而有着各自的适用范围和局限性。下面介绍几种主要的医学图像。光光的的发发现现者者伦伦琴琴X线图像及成像设备(1)X线图像：利用人体器官和组织对X线的衰减不同，透射的X线的强度也不同这一性质，检测出相应的二维能量分布，并进行可视化转换，从而可获取人体内部结构的图像。与常规胶片图像的形成过程相比，X线数字成像系统形成数字图像所需的X线剂量较少，能用较低的X线剂量得到清晰图像。可利用计算机图像处理技术对图像进行一系列处理，从而改善图像的清晰度和对比度等性能，挖掘更多的可视化诊断信息。v计算机X线摄影（computedradiography，CR)是X线平片数字化的比较成熟的技术。CR系统是使用可记录并由激光读出X线成像信息的成像板（imagingplate，IP）作为载体，经X线曝光及信息读出处理，形成数字式平片图像。v数字X线摄影(digitalradiography，DR）是在X线影像增强器电视系统的基础上，采用模/数转换器将模拟视频信号转换成数字信号后送入计算机系统中进行存储、分析、显示的技术。数字X线摄影包括硒鼓方式、直接数字X线摄影（direct digitalradiography，DDR）和电荷藕合器件（chargecoupleddevice，CCD）摄像机阵列方式等。v数字减影血管造影（DigitalSubtractionAngiography，DSA）是利用数字图像处理技术中的图像几何运算功能，将造影剂注入前后的数字化X线图像进行相减操作，获得两帧图像的差异部分被造影剂充盈的血管图像。目前DAS有时间减影（temporalsubtraction）、能 量 减 影（energy subtraction）、混 合 减 影（hybridSubtraction）和数字体层摄影减影（digitaltomographysubtraction）等类型。(2)X线CT图像vX线CT（ComputerizedTomography，CT）是以测定X射线在人体内的衰减系数为物理基础，采用投影图像重建的数学原理，经过计算机高速运算，求解出衰减系数数值在人体某断面上的二维分布矩阵，然后应用图像处理与显示技术将该二维分布矩阵转变为真实图像的灰度分布，从而实现建立断层图像的现代医学成像技术。概括地说，X线CT图像的本质是衰减系数成像。v与传统的X线检查手段相比，CT具有以下优点：能获得真正的断面图像，具有非常高的密度分辨率，可准确测量各组织的X线吸收衰减值，并通过各种计算进行定量分析。1影影像像成成像像图图螺旋螺旋CT v螺旋CT机是目前世界上最先进的CT设备之一，其扫描速度快，分辨率高，图像质量优。用快速螺旋扫描能在15秒左右检查完一个部位，能发现小于几毫米的病变，如小肝癌、垂体微腺瘤及小动脉瘤等。其功能全面，能进行全身各部检查，可行多种三维成像，如多层面重建、CT血管造影、器官表面重建及仿真肠道、气管、血管内窥镜检查。可进行实时透镜下的CT导引穿刺活检，使用快捷、方便、准确。通过网络信息，了解什么是螺旋CT，它有那些特点？医医学学影影像像成成像像操操作作(3)磁共振MRI图像v磁共振图像（MagneticResonanceImaging，MRI）系统通过对处在静磁场中的人体施加某种特定频率的射频脉冲，使人体组织中的氢原子受到激励而发生磁共振现象，当中止RF脉冲后，氢原子在驰豫过程中发射出射频信号而成像的。目前MRI成像技术的进一步研究仍主要集中在如何提高成像速度方面。另外，功能性MRI的出现进一步扩大了磁共振影像的临床应用范围。磁共振血管造影(MagneticResonanceAngiography，MRA)的研究也取得了重要进展，利用MRA可以发现血管的疾病，与三维显示技术相结合能够为诊断提供更多的可视化立体信息。磁共振波谱分析(MagneticResonanceSpectroscopy，MRS)亦是MRI技术研究的热门课题，借助MRS技术，有可能在获得病人解剖结构信息的同时又得到功能信息，将MRS与MRI进行图像融合,能够获得更多的有价值的诊断信息。(4)超声US图像v频率高于20000赫兹的声波称为超声波。超声成像(UltrasoundSystem,US)就是利用超声波在人体内部传播时组织密度不连续性形成的回波进行成像的技术。v依据波束扫描方式和显示技术的不同，超声图像可分为：A型显示、M型显示、断层图像的B型显示和多普勒D型显示等。v可能会给医学影像领域带来巨大影响的新的超声成像技术研究，是三维超声成像。三维超声影像具有图像立体感强、可以进行B超图像中无法完成的三维定量测量、能够缩短医生诊断所需的时间等特点，是一种极具发展前景的超声成像技术。(5)放射性核素图像v放射性核素成像技术是通过将放射性示踪药物引入人体内，使带有放射性核的示踪原子进入要成像的组织，然后测量放射性核素在人体内的分布来成像的一种技术。放射性核素成像技术能够反映人体内的生理生化过程，能够反映器官和组织的功能状态，可显示动态图像，是一种基本无损伤的诊断方法。v按照放射性核素种类的不同，放射性核素图像可以分为单光子发射成像(SinglePhotonEmissionTomography，SPECT)和 正 电 子 发 射 成 像(PositronEmissionTomography，PET)。因为SPECT和PET都是对从病人体内发射的射线成像，所以统称为ECT。预防肾结石复发的方法：预防肾结石复发的方法：肾结石有若干种类，一旦医师确认你的结石种类，改变生活习惯可以预防和减少结石的生长和发病。下列食物有助于减少复发的机会。肾结石有若干种类，一旦医师确认你的结石种类，改变生活习惯可以预防和减少结石的生长和发病。下列食物有助于减少复发的机会。多喝水多喝水不论你的结石属于哪一类，最重要的预防之道是提高水分的摄取量。水能稀释尿液，并防止高浓度的盐类及矿物质聚积成结石。合适的饮水量是达到一天排不论你的结石属于哪一类，最重要的预防之道是提高水分的摄取量。水能稀释尿液，并防止高浓度的盐类及矿物质聚积成结石。合适的饮水量是达到一天排2升的尿液，升的尿液，就算足够。如果你一整天都在烈日下工作，你需要喝就算足够。如果你一整天都在烈日下工作，你需要喝2加仑的水。加仑的水。防治肾结石，每天到底得喝多少水？防治肾结石，每天到底得喝多少水？一说到肾结石的防治，很多医生都会建议患者多饮水，多运动；那么防治肾结石，每天到底得喝多少水才够呢？这是很多人都在关心的问题。在此，中医五绝网的结石一说到肾结石的防治，很多医生都会建议患者多饮水，多运动；那么防治肾结石，每天到底得喝多少水才够呢？这是很多人都在关心的问题。在此，中医五绝网的结石病专家为您解答这个问题，防治肾结石，每天到底需要喝多少水。病专家为您解答这个问题，防治肾结石，每天到底需要喝多少水。在生命活动过程中，人体时时会产生这样那样的废物，这些废物必须不断地从体内排出，人体废物的主要排泄器官由肾脏、输尿管、膀胱、尿道组成。肾脏除了担任在生命活动过程中，人体时时会产生这样那样的废物，这些废物必须不断地从体内排出，人体废物的主要排泄器官由肾脏、输尿管、膀胱、尿道组成。肾脏除了担任“排污排污”任务外，还负责有益物质的吸收工作。肾脏每时每刻都有大量的血液流过，由肾小球负责任务外，还负责有益物质的吸收工作。肾脏每时每刻都有大量的血液流过，由肾小球负责“过滤过滤”，污物和杂质由它滤出来，污物和杂质由它滤出来，“合格合格”的血液则重新流回体内去。正的血液则重新流回体内去。正常人每天流经肾脏过滤的液体有常人每天流经肾脏过滤的液体有1800 毫升左右，可排出的尿液大约为毫升左右，可排出的尿液大约为1000 2000 毫升。肾脏因为要接触体内各种各样的物质，因而有可能患病，尤以肾炎和肾结石为多。毫升。肾脏因为要接触体内各种各样的物质，因而有可能患病，尤以肾炎和肾结石为多。日常生活中，喝水太少也是生长结石的因素之一，人体内的水分会随时随地从不同途径丧失，必须随时补充来保持平衡。在气候炎热的季节或大量运动、出汗后更应多日常生活中，喝水太少也是生长结石的因素之一，人体内的水分会随时随地从不同途径丧失，必须随时补充来保持平衡。在气候炎热的季节或大量运动、出汗后更应多饮水，避免尿液过分浓缩，防止尿中晶体沉积。饮水，避免尿液过分浓缩，防止尿中晶体沉积。所以，正常的饮水量一般控制在每天所以，正常的饮水量一般控制在每天2000 毫升左右为宜；但这个是按常规来说的，实际的饮水量，是按每个人的消耗所需而定的；简单的说，就是毫升左右为宜；但这个是按常规来说的，实际的饮水量，是按每个人的消耗所需而定的；简单的说，就是“能喝多少就喝多少能喝多少就喝多少”，不能用标准来衡量，也不要刻意去控制。，不能用标准来衡量，也不要刻意去控制。补充纤维素补充纤维素加食米糠，可以防止结石发生。加食米糠，可以防止结石发生。吃富含吃富含维生素维生素A的食物的食物维生素维生素A是维持尿道内膜健康所必要的物质，它也有助于阻碍结石复发。健康的成年人，一天需摄取是维持尿道内膜健康所必要的物质，它也有助于阻碍结石复发。健康的成年人，一天需摄取5，O00单位（单位（Iu）的维生素）的维生素A。一杯。一杯胡萝卜胡萝卜便能提供便能提供10，055Iu的维的维生素生素A。其他富含维生素。其他富含维生素A的食物尚有绿花椰菜、杏果、香瓜、的食物尚有绿花椰菜、杏果、香瓜、南瓜南瓜、牛肝。（维生素、牛肝。（维生素A在高剂量时有毒。故欲补充维生素在高剂量时有毒。故欲补充维生素A之前，应先经由医师同意。）之前，应先经由医师同意。）补充营养素补充营养素 全身性因素全身性因素新陈代谢紊乱 饮食与营养 长期卧床 生活环境 精神、性别、遗传因素 tp:/ 浏览免费 下载后可以编辑修改。http:/ 2(7)内窥镜图像v内窥镜是一种直接插入人体的腔管内进行实时观察表面形态的光学诊断装置。光纤内窥镜使用的纤维束有两种，一种是传递光源以照明视场的导光束；另一种是回传图像的传像束。v电子内窥镜的发明为内窥镜影像的临床应用提供了一种新的技术，具有轮廓清晰、可以定量测量等特点，三维立体内窥镜系统还可产生逼真的立体图像。普通三维内窥镜成像原理成像原理在电子镜的物镜后内置两个晶片，以秒的时序交替发送三维图像到液晶显示屏上，操作者带上偏光眼镜，就可以看到真实的三维图像。普通三维内窥镜是由柱状接力透镜内置在镜身当中，由于摄像系统尺寸大，无法内置镜身里，只能装在镜子后端。镜身内还需要带有导光束，镜子外径还要尽量做细，这样势必导致图像外径尺寸质量缺损。同时由于光学结构限制，左右镜片的光轴无法调校，无法调整光学平衡，这样的三维图像使操作者极易产生疲劳和眩晕。日本新兴光器制作所最新研制的三维内窥镜，内置于左右两个超小物镜后，光学信号由直接捕捉没有任何缺损，并且左右镜片光轴可调，彻底解决传统三维内窥镜的缺点，镜身更细，图像更清晰稳定。即使长时间的外科手术，医生也不会产生疲劳感。在微创手术中一直使用二维图像内窥镜，医生们迫切需要图像自然、逼真的三维内窥镜，一些厂家曾尝试生产三维图像内窥镜，但是医生在操作过程中都会产生视觉疲劳和眩晕感。新兴光器制作所最新研制的三维立体内窥镜，是世界上第一台镜身前端内置双的三维立体内窥镜，最细内窥镜外径mm，可使用mm的套管，图像清晰、自然、逼真，医生在操作过程中不会产生任何不适感。(8)显微图像v显微图像一般是指利用显微镜光学系统获得的关于细胞、组织切片的二维影像。目前处理和分析显微图像的主要工具是图像分析仪，它应用数字图像处理技术、计算机技术和形态计量学方法，实现对细胞、组织的定量分析，并可进行三维重组和动态显示。2、数字图像精度数字图像是用许多各种明暗度的小点构成阵列矩阵，以显示图像。小点称为像素，其明暗强度则称为该点的灰度。灰度是将被测参量强度的模拟量转变为数字量，如X光的透过人体后的强度。这个模拟量从0（全部吸收）到最大值（最高的X光强度）被分成许多相等的间隔。间隔的数目越多，不同X光强度的细节在图像中保存的就越多，若以8位二进制表示，就有256级，转化到图像显示上，可以理解为就是图像中每一点的亮度值，也称为灰度级L。灰度级有一个范围，称为灰度范围Lmin,Lmax，在实际应用中，可以把灰度范围映射到区间(0，L）上，其中0认为是黑，L认为是白，0到L之间是由黑到白的灰度浓淡级。由此可见，数字图像就是在空间上和亮度上都数字化了的图像。空间分辨力是指矩阵象素的数目（NxN，N是矩阵中行、列象素的数目），灰度分辨力是指灰度变化范围，即Lmax。一幅数字图像的容量以其在计算机存储的字节数表示，1个字节(byte)是8位二进制(bite)，可表示0255个数。一幅灰度分辨力8位（二进制1个字节，256个灰度级），空间分辨力为512象素X512象素的图像，约需0.25M字节的存储容量。医学成像系统产生的数字图像精度，受成像方法的技术限制，X线图像精度较高，通常在1024X1024X10bit以上，而CT、MRI等是计算机扫描的重建图像，精度通常在512X512X8bit以上。图象处理与分析v图像处理和分析是指用一系列方法去获取、校正、增强、变换、压缩可视图像的技术，其目的是提高信息的相对量，如增强图像中的某些部分或提取某些特征，以便提取信息。(1)图像恢复：(2)图像增强：(3)边缘检测(4)图像分割：(5)图像测量：(6)图像压缩：(7)图像配准与融合：(8)三维成像：(1)图像恢复：目的是要改进图像质量，将图像中的干扰信息去除。在图像获取时，许多因素会导致图像质量下降。如CT扫描时病人的呼吸、心跳等，不仅造成图像模糊，甚至产生伪像。用变换、滤波等算法可以去除干扰。(2)图像增强：按应用需求对图形进行处理，以加强信息提取。图像增强技术主要包括：对比度处理、基于灰度直方图的变换处理、图像减影和平均、空间滤波、频域增强和伪彩色处理等。(3)边缘检测：边缘是图像中具有不同平均灰度的两个区域之间的边界，边缘检测是利用边缘反映局部灰度变化这一特性直接将边缘找出来。从数学的角度而言对图像的灰度特性进行微分运算，就可以检测图像边缘象素点处的不连续程度，从而实现对边缘的检测。(4)图像分割：图像分割是指把一幅图像分成各具特性（灰度、颜色、纹理）的区域并提取出感兴趣的目标（单个区域、多个区域或三维结构）。图像分割是图像分析和计算机视觉低层次处理中最基本和最重要的研究内容，是成功地进行下一步图像分析和理解的关键技术。可以说，图像分割结果的质量直接影响以后进行的分析和理解的质量。(5)图像测量：测量图像的几何特征（面积、形状、圆周等）、强度特征（灰度分布：均值、标准差）、颜色特征（颜色、颜色分布）、纹理特征（细微结构：定量地表示小距离内灰度值的变化）。(6)图像压缩：图像压缩是用某种特定的算法将原图像的数据进行压缩，获得与原图像尽量逼真的图像，使存储占用的空间减少，传输速度加快。而解压缩算法可以近似或完全恢复原来的图像。(7)图像配准与融合：配准指寻找两幅图像数据集之间的几何变换关系，将两幅图像的坐标空间转换到同一个标准空间的过程。模板配准是把标准图形（模板）放在图像中，观察其相关性，如脑外科手术时手术器械与病人手术部位的配准。体视化配准是指来自不同设备的图像之间的配准，或同一设备不同断层图像之间的配准。如病人头部某一个体素既有对X线的吸收属性（X线图像），也有组织质子密度的属性（MRI图像），还有代谢物浓度的属性（MRS图像）等等，这些原本统一的属性被分散到各个图像上，配准就是要形成一个新的图像（二维或三维），含有各种属性，即病人的计算机仿真模型。融合则是将各种图像配准并构成一个统一的数据集。外科手术导航系统中就有病人、手术器械和病人的计算机仿真模型之间的配准和融合。图像配准与图像融合各是什么含义？(8)三维成像：以前，二维医学断层图像获得以后，医生对序列断层图像依次观察和分析，在头脑中构建目标的三维图像以及目标与周围组织之间的空间关系。利用图像三维重建和显示技术可以将扫描所获得的断层图像数据用计算机重新构建解剖结构的三维图像，在医学诊断、外科手术、和放射治疗计划设计等方面有着极具临床价值的应用。医医学学影影像像成成像像设设备备8.1.3PACS的作用的作用 PACS系统是利用计算机信息技术，将不同型号、类别、地点的设备产生的图像，在统一的数字图像格式标准下，进行存储，按用户需求检索、调阅，用户可以在自己的终端上对图像作各种处理，辅助诊断和治疗。图像保存的传统介质采用的是胶片、照片或纸张等，其缺点是成本高，效率低；保存场地需不断增加，保管不易；需防蛀、霉变、丢失；图像复制、传递不便，历史图像检索困难。PACS彻底改变了传统的图像保存和传递方式，数字图像保存在磁盘、磁带、光盘上，占地小，成本低，保存时间长。利用计算机信息技术可以高速、高效的检索、复制、传递图像，真正实现了医学图像信息资源的共享。图像的跨科室、医院、地区流动，减少了等待检查结果的时间，方便了医生检索相关图像，有利于迅速诊断和治疗，无损、高效的图像传输，提高了远程会诊的质量。计算机强大的图像处理功能，可以在读片终端上对图像做各种处理，进行更细致的观察，具有更多的图像显示方式：三维重建、虚拟内窥镜、图像融合等等，提供了更多的信息。将人类在利用医学图像诊断和治疗上的知识积累，转变为计算机软件，使医学图像诊断治疗技术走向更深的层次。在图像信息越来越多的今天，让计算机成为图像的第一读者，也将成为可能。8.1.4PACS发展历史发展历史从PACS的技术发展来看，可分为三个阶段第一阶段（80年代中期-90年代中期）第二阶段（90年代中期-上世纪末）第三阶段（上世纪末-现在）第一阶段（80年代中期-90年代中期）L计算机自身性能有限，CPU主频仅几十兆，内存只有64兆字节，而且价格昂贵。研究主要集中在如何用有限的计算机资源处理大容量的数字图像，如用各种算法优化、硬件加速等。而显示技术也不能保证图像显示的一致性。因为没有统一的标准，不同设备的图像交换困难，DICOM标准开始出现。L这一时期的PACS系统以单机为主，速度慢，功能单一，基本上没有RIS(RadiologyInformationSystem),显示质量不高，人们普遍认为不可能用软拷贝代替胶片。PACS显然不能满足临床的需要。第二阶段（90年代中期-上世纪末）K计算机技术、网络技术的发展，特别是PC机性能的大大提高，使PACS用户终端的速度和功能加强了。K而显示技术的发展和显示质量控制软件的出现，图像显示质量基本达到读片要求，PACS的诊断价值开始得到临床的认可。应诊断报告和信息保存的要求，RIS系统出现。K临床的应用使人们关注工作流的问题，即在检查登记、图像获取、存储、分发、诊断等等的步骤中PACS如何与RIS沟通，提高工作效率。第三阶段（上世纪末-现在）JDICOM标准被广泛接受，PACS、RIS开始与HIS全面整合，PACS被用于远程诊断。显示质量控制软件技术的进一步发展，新的显示设备的出现，淡化了温度、寿命对显示器显示质量的影响。JPACS系统中引进临床专用软件，以利于辅助诊断和治疗。J无胶片化的进程，促使人们开始研究PACS系统的安全性。8.2 DICOM标准标准早期的医学图像设备所产生的图像格式是由生产厂商各自定义的，无统一标准并相互保密。随着医学图像技术的发展和PACS的出现，需要在同一终端上显示不同设备的图像，建立统一的图像显示和传输标准。8.2.1 DICOM标准定义标准定义8.2.2 DICOM 标准内容标准内容。8.2.1DICOM标准定义标准定义医学数字成像和通信标准(DigitalImagingandCommunicationinMedicine，DICOM)是由美国放射学院（AmericanCollegeofRadiology，ACR）和美国国家电器制造学会（National ElectricalManufacturersAssociation，NEMA）组成的联合委员会，于1982年开始研制，并逐渐完善和发展所形成的医学数字图像及传输标准。其目的是为推动在不同设备、型号或生产厂家之间的、开放式的医疗数字影像的传输与交换，促使PACS的发展并和其他各种医院信息系统的整合，允许所产生的信息能广泛地经由不同的设备来访问。DICOM标准的中英文含义各是什么？该 标 准 于 1985年 公 布 1.0版（ACR-NEMAV1.0）,1988年公布2.0版（ACR-NEMAV2.0），1989年因增加与HIS/RIS联接的内容而改名为DICOM。随着技术和应用的发展，DICOM标准也在不断扩充和更新，现在已公布的DICOM3.0版，内容从只提供点对点的通信标准，扩充到开放式系统互 联 OSI(Open System InterConnection)以 及TCP/IP（Transmission Control Protocol/InternetProtocol）等计算机网络的工业标准，从只支持放射图像到支持内窥镜、病理等其他图像。8.2.1DICOM标准内容标准内容第1部分给出了标准的设计原则。第2部分介绍了DICOM标准的一致性概念。第3部分描述了信息对象的定义方法。第4部分服务类的说明。第5部分数据结构及语意。第6部分数据字典。第7部分消息(message)交换。第8部分消息交换的网络通讯支持。第9部分说明DICOM如何支持点对点消息通信的服务和协议。第10、11、12部分定义了DICOM文件的存储方式。第13部分DICOM打印管理的点对点通信支持。第14部分说明了灰度图像的标准显示功能。第1部分给出了标准的设计原则，定义了标准中使用的一些术语，对标准的其它部分作了简要概述。第2部分介绍了DICOM标准的一致性概念，如何制订并描述DICOM产品。包括选择什么样的信 息 对 象(information object)、服 务 类(service class)以 及 消 息 传 递（massagetransfer）等。一致性是指遵守DICOM标准的设备能够互相连接、互相操作的能力。第3部分描述了信息对象的定义方法，对数字医学图像存储和通信方面的信息对象提供了抽象的定义。第4部分服务类的说明。服务类可简单地理解为DICOM提供的命令或提供给应用程序使用的内部调用函数。第5部分数据结构及语意。描述怎样对信息对象和服务类进行构造和编码。第6部分数据字典。这样在DICOM设备之间进行消息交换时，消息中的内容具有明确的无歧义的编号和意义，可以相互理解和解释。第7部分消息(message)交换。消息是两个符合DICOM标准的应用实体(applicationentity，AE)之间进行通讯的基本单元。该部分定义了DICOM命令的结构(该命令若结合相关数据即组成子一个DICOM消息)，同时也定义了在医学图像环境中的应用实体用于交换消息的协议握手(associationnegotiation)方式。第8部分消息交换的网络通讯支持。说明了在网络环境下的通讯服务和支持DICOM应用、进行消息交换的上层协议。第9部分说明DICOM如何支持点对点消息通信的服务和协议。第10、11、12部分定义了DICOM文件的存储方式，包括可移动存储介质、DICOM文件集、文件存储格式等。第13部分DICOM打印管理的点对点通信支持。第14部分说明了灰度图像的标准显示功能。现在，越来越多的医疗设备厂商宣布支持DICOM标准，遵从DICOM标准生产的设备，可以方便地与其他设备和系统进行通信和交换产生的图像。而PACS系统以DICOM标准为基础，才能具有更好的开放性和扩展性。8.3PACS的关键技术的关键技术PACS因其处理的对象是图像而非文本，用户要求快速的调阅和高质量的显示图像，因而在技术关注和应用上有它的特殊之处。如要求用现有的显示设备和技术显示高质量的图像，在短时间内传输大量的数据，以最小的占用量存储海量数据并能快速地检索和读取。8.3.1 数字图像传输数字图像传输8.3.2数字图像显示数字图像显示 8.3.3数字图像存储数字图像存储 PACS有那三方面的关键技术？8.3.1 数字图像传输数字图像传输 4-1有调查表明，用户对调阅图像速度的要求是，近期图像（3-6月）调阅时间小于10s，远期图像调阅 时 间 小 于 100s。图 像 数 据 量 大，一 幅2048204812bit的CR图像有5M，一个MRI检查序列可能有几千幅图像。高速的宽带网络、高性能的服务器和PC机有利于图像传输，但不断增长的接入信息点数和用户调阅需求，会很快消耗这些硬件资源，而硬件的升级需要投资的增加。因此，PACS寻求其他方法予以改进。8.3.1 数字图像传输数字图像传输 4-2图像压缩可减少存储空间，加快传输速度。但要根据实际情况合理地选用适当的算法。评价压缩与解压缩技术的好坏，一是在压缩和解压缩的过程中尽量不损失信息，即无损压缩；二是压缩或解压缩的速度，即压缩或解压缩过程所需的时间；三是压缩比，即压缩前后图像数据量的大小之比，如3：1、10：1，15：1。显然，压缩比越大越好。不幸的是，随着压缩比的增加，通常压缩或解压缩的时间也增加。有时，为了速度和压缩比的要求，不得不损失一点信息。例如，对图像质量要求高的应用，如诊断终端，选择无损压缩，而只需浏览图像的应用，则选择有损压缩。分布存储是指在PACS系统中将图像数据分数据库、分服务器、分网络存储，以改善图像调阅速度。据调查，90%以上的调阅需求是对近期图像的，将近期图像与远期图像分开存储，能满足大部分的需求。在医院里，门急诊对调阅速度的要求显然高于住院，因此也有PACS系统将门急诊图像与住院图像分布存储。8.3.1 数字图像传输数字图像传输 4-38.3.1 数字图像传输数字图像传输 4-4后台调阅是为解决一次调阅大量图像而设计的。对要调阅一个有几千幅图像的检查的情况，在第一组图像调入本地时，即可开始显示和处理，同时后台仍继续调阅。用户还可以标记重要的图像，下次重复调阅时可以选择只调阅标记过的图像。这样，大大减少了用户的等待时间，也可减轻网络负担。预约调阅是指在病人入院，或挂号后，PACS系统自动将该病人的历史图像从远期存储处调到近期存储处。或者是复诊病人的图像产生后，PCAS自动将其传送到调阅初诊图像的用户终端上。8.3.2数字图像显示数字图像显示 7-1电子读片的效果取决于多个因素：数字化的方式、设备种类、病变种类、显示器的质量（亮度、空间分辨率、密度分辨率）、图像压缩的方式、诊断医生使用电子读片系统的熟练程度、显示方式的灵活性等等。有很多的因素可以影响对医学图像质量的评价。一般而言，可将影响医学图像评价结果的因素划分为与设备和介质有关的客观因素，以及与人的视觉系统特性有关的主观因素。事实上，对医学图像质量的评价是在这些因素综合作用下获得的。PACS关注的是在不同特性设备、不同使用寿命的条件下，如何保持显示图像的一致性。来自图像的数字信号可以被精确地和有目的地测量、描述、传送和重建。然而，信号的可视化解释依赖于显示图像时所用的不同特性的系统。因此，由相同信号产生的图像在不同的显示设备下可能会有完全不同的可视化表现、信息和特征。直接关系到使用者对图像的最终感受，进而对图像理解和疾病诊断产生重大影响。8.3.2数字图像显示数字图像显示7-28.3.2数字图像显示数字图像显示7-2通过软拷贝方式显示的医学图像，是由一个个分离的不同亮度的点组成的。人眼在不同亮度条件下对图像的分辨能力不同，或者说眼睛区分不同亮度的能力在表达图像处理结果时是有差异的。定义当前的平均亮度为系统的亮度适应级，以这个亮度适应级为中心划定一个不大的区间，此区间就是视觉系统在某一时刻所能感受到的主观亮度范围。传统X线图像的观片灯具有照度大且亮度均匀的特点，非常符合人的视觉系统亮度区分特性要求。8.3.2数字图像显示数字图像显示7-3因为人类对灰阶差的感知具有高度的非线性。一定对比灵敏度下背景亮度越高，恰能分辨的亮度差也就越大，即显示器的亮度越高，人可分辨的灰阶也越多。但是亮度过高，空间分辨率会降低。因此面向不同的应用，需要对分辨率、背景亮度及绝对亮度差等指标做出权衡选择。例如，显示非移位骨折等场合要求分辨细节的能力要强，而分辨亮度细微改变的能力对检测肺小结等软组织微小差别则显得特别重要。为了达到最佳显示效果，DICOM标准根据Barten模型定义了一个灰阶标准显示函数（感知线性化）。DICOM所定义的存在于数字图像值和显示亮度之间的关系是基于人类对于较大范围亮度的理解而产生的模型和测量标准，而并非基于任何一种图像显示设备或是任何一种图像格式的形态特征描述，它也不依赖于用户的个人喜好。DICOM标准使用了人类的视觉系统的Barten模型来处理图像数据，达到视觉一致性的目的。图像显示器应当按照此函数对亮度曲线进行校正。试验证明，经过DICOM灰阶标准显示函数校正的显示器，效果明显好于没有经过校正的显示器。对于PACS系统使用的显示器，需要经过测试和调节确定最佳亮度。8.3.2数字图像显示数字图像显示7-4v从某种意义上讲，数字化医学图像系统所使用的显示器将片盒、相机、洗片机和观片灯等诸多功能集于一身，针对CRT显示的结构，对显示质量的影响包括：显示卡和连接线的特性、几何失真、聚焦性能、散射特性、亮度一致性、灰度范围的动态响应、象素点大小、DICOM校正等等，这些技术指标的优劣直接影响诊断结果。如亮度若不均匀会在屏幕的中心区亮，四周暗，聚焦、散射特性不佳会使图像不够清晰，形状发生畸变。应特别注意的是有些性能会随着使用寿命的增加而下降，如亮度、灰度范围的动态响应。v图8-1显示器校正8.3.2数字图像显示数字图像显示7-5v在PACS的发展进程中，显示设备也在不断改进。从CRT显示器发展到LCD液晶显示器，从分辨率只有640X480，亮度100-220cd/m2，到分辨率达2048X2560，亮度450cd/m2，而液晶显示器可达500-1000cd/m2。现代专业医学图像显示器更是配有专用显示卡、显示器校正工具和软件包，使显示器在整个使用过程中最大限度地保持特性一致。v美国放射学院（AmericanCollegeofRadiology，ACR）将不同的数字化医学图像划分为高矩阵图像（largematriximage），如CR、DR等影像；低矩阵图像（smallmatriximage），如CT、MRI、DSA、US等，并对其必要的图像分辨率各自作了明确的规范：高矩阵图像要求提供10241024X10bit分辨率(也称1KX1K)，低矩阵图像要求提供512X5128bit分辨率。8.3.2数字图像显示数字图像显示7-68.3.2数字图像显示数字图像显示7-7v国外有学者进行过大量的X线胶片阅片与CRT显示器软拷贝阅片的对比实验研究，研究结果指出，观察气胸和肺间质异常或骨骼的细微裂纹，需要分辨率为4K4K12bit的图像显示器；而要在乳房片上发现微钙化病灶簇或对比度低的乳腺肿瘤则要求高达6K6K12bit的数字显示点阵，而这是目前任何一种显示器都达不到的。因此，在实现包括X线图像在内的医学图像的数字化之前，充分了解临床上对数字图像质量的要求，根据图像种类和经济能力来综合考虑，进而合理地选择专业图像显示器显得十分必要。8.3.3数字图像存储数字图像存储1一家医院一天的图像数据总量至少几个G，医疗资料安全长期保存的要求使PACS系统的存储方案设计非常重要，高可靠性、超大容量和低成本的图像存储方式是追求的目标。为了平衡投资与应用之间的关系，PACS系统的图像存储通常都分层次存储，如按图像产生时间分为在线、近线、离线三类。SCSI磁盘或磁盘阵列存取速度快，但目前容量有限（数百个G），用于存储在线图像。近线图像多采用光盘库、磁带库、NAS和SAN。网络接入存储（Network-AttachedStorage，简称NAS）和存储区域网络（StorageAreaNetwork，简称SAN）在价格方面，光盘库和磁带库具有明显优势，并且光盘库和磁带库有一定的扩展性，如DVD光盘单碟容量已近1TB，一个光盘库可容纳600张光盘。但在性能方面，光盘库和磁带库由于其中包含了机械转换机构，当对库中存储的图像进行调用时，数据的传输和读取速度必然会受到影响。为此，目前光盘库和磁带库多与磁盘阵列配合使用，由光盘库或磁带库作为主存储设备，磁盘阵列作为高速缓存，以此来提高光盘库或磁带库存储系统的性能。另一方面，当库中的光盘或磁带用完后换入新的光盘或磁带，换到库外的介质上的图像数据就变成了离线图像。显然，这部分图像数据的调用效率更低。8.3.3数字图像存储数字图像存储2v应该说，存储的技术水平发展对PACS存储方案的设计和选择有很大的影响。早期的PACS，因磁盘容量小价格昂贵，近线多用光盘或磁带的方法存储，影响存储速度，如光盘库即使是多台并发读取，其速率也只有数十M/S。但随着技术的发展，近线存储又出现了新的方式。8.3.3数字图像存储数字图像存储3vNAS是NetworkAttachedStorage的简称，即网络直接连接存储。NAS是一种特殊的专用数据存储服务器，内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功能。NAS通过传统IP网络接口与网络直接相连，是一种即插即用的网络设备，各个用户端通过网络可共享数据访问。NAS为用户提供了易于安装、易于使用和管理、可靠性高和可扩展性好的网络存储解决方案。8.3.3数字图像存储数字图像存储48.3.3数