医学影像信息技术

本书是根据医院放射科对影像技术人员的职业标准，结合医学影像经验丰富的教师和临床经验丰富的专家按照案例编写。全书共分三篇，根据项目化实训课程分为十个项目编写。体现临床职业教育特色，适应临床放射科现代化信息技术的发展，适合医药院校影像专业师生参考使用。

第一篇医学影像信息技术认知
第一节医学影像信息技术的发展
第二节PACS系统及其应用
一、PACS系统发展
二、PACS系统临床应用
三、PACS系统结构
四、PACS系统功能
第二篇医学影像信息技术操作
项目一放射科登记
一、放射科登记岗位规范
二、放射科登记典型工作任务
三、放射科登记工作质量标准
项目二患者影像采集
一、影像采集岗位规范
二、影像采集典型工作任务
三、影像采集工作质量标准
项目三医学图像存储与传输
一、图像存储及传输岗位规范
二、图像存储与传输典型工作任务
三、图像存储与传输工作质量标准
项目四医学图像浏览
一、图像浏览岗位规范
二、图像浏览典型工作任务
三、图像浏览工作质量标准
项目五医学图像质量评价
一、图像质量评价岗位规范
二、图像质量评价典型工作任务
三、图像质量评价工作质量标准
项目六医学图像基本处理
一、图像基本处理岗位规范
二、图像基本处理典型工作任务
三、图像基本处理工作质量标准
项目七医学图像增强处理
一、图像增强处理岗位规范
二、图像增强处理典型工作任务
三、图像增强处理工作质量标准
项目八医学图像三维重建
一、图像三维重建岗位规范
二、图像三维重建典型工作任务
三、图像三维重建工作质量标准
项目九诊断报告书写
一、诊断报告书写岗位规范
二、诊断报告书写典型工作任务
三、诊断报告书写工作质量标准
项目十医学图像打印
一、医学图像打印岗位规范
二、医学图像打印典型工作任务
三、医学图像打印工作质量标准
项目十一PACS系统设置
一、PACS系统设置岗位规范
二、PACS系统设置典型工作任务
三、PACS系统设置工作质量标准
第三篇医学影像信息技术训练
实训一DR胸部检查的信息技术应用训练
实训二DR四肢检查的信息技术应用训练
实训三CT腹部检查的信息技术应用训练
实训四CT头颅检查的信息技术应用训练
实训五CT胸部检查的信息技术应用训练
实训六磁共振头颅检查的信息技术应用训练
实训七磁共振脊柱检查的信息技术应用训练

    靠前篇 医学影像信息技术认知

    靠前节 医学影像信息技术的发展

    随着医学影像技术的不断发展，医学影像设备在现代医疗活动中的地位日益突出，凭借可视化技术的应用，医学图像在临床诊断、医学科研等方面发挥着越来越重要的作用。医学图像信息是多样化的，如数字 X线影像、磁共振影像、医学超声影像及各种电子内镜图像、显微镜下病理切片图像等，科学技术人员正在不断努力，寻求更清晰、更有诊断价值的高质量医学图像。靠前医院在过去数十年间，引进了大批进口的优选医学影像设备，对提高诊断水平和加强对医院等级管理起到了重要的积极作用。

    目前，医学影像设备伴随电子计算机技术，特别是多媒体技术的飞速发展，使医学图像的存储和传输成为可能，大容量的硬盘、图像信息的压缩技术、可读写光盘的应用，使医学图像可以大量存储。DICOM 3.0标准的制定使医学图像及各种数字信息在医疗设备和不同显示终端间的传输有了统一的标准，医院放射科与其他临床科室可以通过互联网技术的应用，进行医学图像信息的远程传输，实现信息共享和异地会诊。

    PACS系统作为医学图像信息传输与存储平台，是保障医学图像信息管理的重要条件，从而实现医学图像从采集、显示、储存、交换到输出的数字化处理流程，即医学图像的储存和传送。PACS系统在医院放射科发挥着越来越重要的作用，但 PACS系统的技术操作如果受到忽视，则会降低数据库应用的性能及可靠性、稳定性，从而影响医学影像信息技术的应用效果。

    数字图像处理技术以当前计算机技术发展为基础，整合图像分割技术、图像融合技术、图像配准技术、三维重建等数字图像处理技术，实现对画面更加真实的展示，大幅提升了相关病症的，达到精准治疗的目的。此外，在计算机智能化处理技术应用的基础上，使医学图像诊断在传统的肉眼观察和主观判断的同时，借助信息技术，对图像的信息进行分析、计算、处理，得出相关的诊断数据，呈现出被检体的组织结构及病症信息。昀新的计算机技术不但可以提供形态图像，还可以提供功能图像，使医学图像诊断技术走向更深层次。

    医学影像信息技术的发展，在 PACS系统应用和图像处理技术方面，给放射技术人员的工作内容和工作质量提出了新的要求，掌握推荐的信息技术知识和实际操作能力，可为提高工作质量奠定良好的基础。

    第二节 PACS系统及其应用

    一、PACS系统发展

    PACS（picture archiving and communication system，医学图像存储与传输系统）的概念提出于 20世纪 80年代初。PACS想法的建立主要是由两个主要因素引起的：一是数字化影像设备，如 CT设备等数字化影像设备的出现使得医学影像能够直接从检查设备中获取；二是计算机技术的应用，使得大容量数字信息的存储、通信和显示都能够实现。

    20世纪80年代初期，在基于大型计算机的医院管理信息系统应用基础上，欧美等发达国家已经基本从研究阶段转向实施阶段，在20世纪80年代中期研究工作就逐步转向为医疗服务的系统，如临床信息系统、PACS系统等方面。在欧洲、日本和美国等相继建立起研究PACS的实验室和实验系统。随着技术的发展，到20世纪90年代初期已经陆续建立起一些实用的PACS。

    20世纪80年代中后期，所研究的医学影像系统主要采用的是专用设备，整个系统的价格很好昂贵。到 20世纪 90年代中期，计算机图形工作站的产生和网络通信技术的发展，使得 PACS的整体价格有所下降。进入 20世纪 90年代后期，微机性能迅速提高，网络高速发展，使得 PACS可以建立在一个能被较多医院接受的水平上。

    1982年美国放射学会（ACR）和电器制造协会（NEMA）联合组织了一个研究组，1985年制定出了一套数字化医学影像的格式标准，即 ACR-NEMA 1.0标准，随后在 1988年完成了ACR-NEMA 2.0标准。

    随着网络技术的发展，人们认识到仅有图像格式标准还不够，通信标准在PACS中也起着很好重要的作用。随即在1993年由ACR和NEMA在ACR-NEMA 2.0标准的基础上，增加了通信方面的规范，同时按照影像学检查信息流特点的 E-R模型重新修改了图像格式中部分信息的定义，制定了DICOM 3.0标准。这个标准已经被世界上主要的医学影像设备生产厂商接受，因此已经成为事实上的工业标准。

    目前，多数医疗仪器公司，如GE、PHILIPS、西门子、柯达等，所生产的大型影像检查设备都配有支持 DICOM标准的通信模块或工作站，也有许多专门制造影像系统的公司生产支持 DICOM标准的影像处理、显示、存储系统。PACS系统的发展主要体现在以下七个方面。

    1．提高系统互连性如采用 ACR-NEMA/DICOM标准。

    2．提高整个系统的智能化和协同处理能力如通用信息处理模型研究。

    3．建立医学信息库包括医学图像数据库管理和服务器结构、高性能图像分析工作站、基于内容的医学图像检索、分布式计算及图像和记录的真实性验证等。

    4．提高系统负载能力采用高速网络、大容量存储设备、多级存储算法、数据压缩算法及快速计算。

    5．简化系统维护使用图形化计算机辅助软件工程工具，包括处理模型和系统设计。

    6．提高系统可靠性如中心系统监视和修复软件。

    7．提高临床可操作性有效开展临床质量控制。

    二、PACS系统临床应用

    PACS是指以 DICOM 3.0靠前标准设计，以高性能服务器、网络及存储设备为硬件支持平台，以大型关系型数据库作为数据和图像的存储管理工具，以医疗影像的采集、传输、存储和诊断为核心，集影像采集传输与存储管理、影像诊断查询与报告管理、综合信息管理等综合应用于一体的综合应用系统，主要任务就是把医院影像科日常产生的各种医学影像通过DICOM 3.0靠前标准接口以数字化的方式进行存储和传输。

    HIS（hospital information system，医院信息系统）是指覆盖医院所有业务和业务全过程

    的信息管理系统，是指利用计算机软硬件技术、网络通信技术等现代化手段，对医院及其所属各部门的人流、物流、财流进行综合管理，对在医疗活动各阶段产生的数据进行采集、储存、处理、提取、传输、汇总、加工生成各种信息，从而为医院的整体运行提供全面的、自动化的管理及各种服务的信息系统。PACS所管理的医学图像也是医院产生的信息，医院在使用 PACS管理的图像的同时，也需要 HIS系统管理的其他信息，所以 PACS应当具有与 HIS的互操作性或可集成性。

    RIS（radiology information system，放射科信息管理系统）是指以放射科的登记、分诊、影像诊断报告及放射科的各项信息查询、统计等基于流程管理的信息系统。RIS是优化医院放射科工作流程管理的软件系统，一个典型的流程包括登记预约、就诊、采集影像、出片、报告、审核、发片等环节。配合医学分类和检索、放射物资管理、影像设备管理和科室信息报表等外围模块，实现了患者在整个流程中的质量控制和实地跟踪、差错统计，为医患纠纷的举证倒置提供依据，从而使得放射科的管理进入到清晰的数字化管理阶段。

    一般意义上讲，RIS是单指影像科的信息系统，PACS是全院的影像存储与传输系统。因为影像科是医学影像的主要组成部分，所以RIS是PACS的重要组成部分。从功能上讲，RIS主要包括患者的登记、诊断、阅片和书写报告等内容，而PACS更多专注于图像的采集、存储和调阅。

    医学图像相关的信息化系统，即HIS、RIS、PACS的关系，如图1-2-1所示。

    图 1-2-1医院信息化系统框图

    三、PACS系统结构

    PACS系统把日常产生的各种医学影像（包括磁共振、CT、超声、各种 X光机、各种红外仪、显微仪等设备产生的图像）通过各种接口（模拟、DICOM、网络）以数字化的方式海量保存起来，当需要的时候在一定的授权下能够很快调回使用，同时增加一些辅助诊断管理功能。它在各种影像设备间传输数据和组织存储数据具有重要作用。

    PACS系统主要包括图像采集系统、图像传输系统、图像存储系统和图像显示系统四部分组成，如图 1-2-2所示。其中，图像采集系统是指用于采集被检体信息的医学影像设备，包括 X线设备、磁共振设备、超声设备和核医学设备等；图像传输系统是指用于传输图像的网络平台，包括光缆、交换机、路由器等软硬件服务平台；图像存储系统是指用于图像存储的设备，包括服务器、硬盘、光盘等存储媒介；图像显示系统是指用于显示图像信息的终端，包括面向放射科技术人员、医生和其他群体的显示终端。

    图1-2-2 PACS系统结构

    四、PACS系统功能

    (一) 检查信息登记

    医院放射科前台登记工作站录入患者基本信息及检查申请信息，也可通过检索 HIS系统（如果存在 HIS，并与 PACS/RIS融合）进行患者信息自动录入，并对患者进行分诊登记、复诊登记、申请单扫描、申请单打印、分诊安排等工作。

    患者信息一经录入，其他工作站可直接从 PACS系统主数据库中自动调用，无需重新手动录入；具有WorkList服务的医疗影像设备可直接由服务器提取相关患者基本信息列表，不具备 WorkList功能影像设备通过医疗影像设备操作台输入患者信息资料或通过分诊台提取登记信息。

    (二) 医学图像采集

    通过影像设备获取具有临床诊断价值的医学图像，指图像采集工作站从成像设备获取图像数据，将图像数据转换成DICOM标准的格式，并将其送往PACS控制器。根据采集的图像性质不同，可分为静止图像和运动图像两种。其中，动态医学图像（如超声心动图和血管造影）包括一系列随时间变化的图像，通常采用帧捕捉的方式将其转换成数字图像，而静止图像可以分为三类。

    1．符合DICOM 3.0的数字化数据，可以直接与采集计算机相连。

    2．非标准的数字化数据，设计者必须获得设备生产厂商关于数据结构和接口协议的详细说明，才能设计应用软件，从设备的串行口或并行口读取非标准数据，并转换为标准化数据。

    3．非数字化数据（如胶片、视频图像等），一种方法是使用专用扫描仪直接得到数字图像，另一种则用摄像头获得模拟输出，然后用帧捕捉的方式将其转换成数字图像，这种方法也适用于从医疗设备的监视器输出获得的数字图像。

    (三) 图像存储与传输

    图像要进行高效的存储和传输，需要进行图像的处理，即图像预处理和图像压缩。图像数据压缩技术包括有损和无损压缩。

    1．无损压缩能实现由压缩图像到原始图像的接近恢复，因此也称为可逆压缩。其特点是在压缩过程中不会丢失重要信息，但压缩比小，一般在2～3倍。

    2．有损压缩不能实现由压缩图像到原始图像的接近恢复，压缩过程不可逆。其出发点是以图像部分损失为代价换取高压缩比，得到视觉上可以接受的图像。能得到较高的压缩比，一般在10～50倍或更高。

    图像处理之后，通过数字通信设备进行传输，在数字通信网络设计中要考虑以下五个因素：通信速度、通信标准、容错性、安全性及网络建设和维护费用。根据通信速度的不同，可以分三类，即低速（小于 10Mb/s）以太网（Ethernet）；中速（100Mb/s）光纤分布数据接口（FDDI）；高速（不小于 155Mb/s）异步传输模式（ATM）。

    通过数字通信系统，医学图像进入存储管理系统。系统能够实现对短期、中期和长期图像存档数据的分级管理。系统设计中的两个核心问题是数据完整性和系统效率。数据完整性是指PACS系统从成像设备获得的图像数据不能被丢失，系统效率是指要缩短显示工作站对图像数据的访问时间。

    PACS存档系统是PACS系统的核心，主要由四部分构成：存档服务器、数据库系统、