隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、通信技術(shù)的成熟，以及數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備的快速發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像歸檔與通信系統(tǒng)已經(jīng)成為醫(yī)院信息化的必備系統(tǒng)之一，功能已從影像的歸檔與通信發(fā)展到服務(wù)與協(xié)同，影像數(shù)據(jù)也成為醫(yī)療大數(shù)據(jù)的組成部分。
醫(yī)學(xué)影像歸檔與通信系統(tǒng)（picture archiving and communication systems，PACS）是應(yīng)用于醫(yī)院的數(shù)字醫(yī)療設(shè)備，如CT、MR（磁共振）、US（超聲成像）、X線、DSA（數(shù)字減影）、CR（計(jì)算機(jī)成像）、ECT等設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像信息的采集、存儲(chǔ)、管理、診斷、信息處理的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。它集醫(yī)學(xué)圖像獲取、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、圖像顯示和處理、數(shù)據(jù)庫管理及用于傳輸影像的局域或廣域網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)為一體，大大降低了醫(yī)生對(duì)傳統(tǒng)硬拷貝技術(shù)的依賴，達(dá)到更高效低價(jià)的觀察存儲(chǔ)管理回溯和傳送醫(yī)學(xué)影像的效果。PACS 技術(shù)是進(jìn)行全數(shù)字化影像診斷及管理的重要基礎(chǔ)。PACS的業(yè)務(wù)工作流程相對(duì)整個(gè)醫(yī)院其他業(yè)務(wù)流程較為簡(jiǎn)單，但技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大。PACS 的基本框架包括影像設(shè)備接口、存儲(chǔ)設(shè)備、計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)、顯示器等。集成的軟件系統(tǒng)用來實(shí)現(xiàn)通訊、數(shù)據(jù)庫管理、存儲(chǔ)管理、任務(wù)隊(duì)列管理、錯(cuò)誤處理以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等功能。在物理結(jié)構(gòu)上采用各種網(wǎng)絡(luò)將不同類型的設(shè)備連接起來，包括醫(yī)學(xué)成像設(shè)備、圖像采集計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫和歸檔管理服務(wù)器以及圖像顯示工作站等。
PACS在中國起源于20世紀(jì)90年代初，當(dāng)時(shí)全國的醫(yī)院信息化剛剛起步，影像設(shè)備數(shù)字化水平低。經(jīng)過20年的發(fā)展，醫(yī)院信息化投入和技術(shù)水平飛速發(fā)展。PACS 在各醫(yī)院的建設(shè)應(yīng)用差別很大。根據(jù)一套PACS連接覆蓋的廣度將PACS進(jìn)行如下分類。（一）基于廣域網(wǎng)的PACS系統(tǒng)基于廣域網(wǎng)的PACS系統(tǒng)是最大型的PACS系統(tǒng)，多用于不同醫(yī)院之間實(shí)現(xiàn)PACS信息數(shù)據(jù)的相互共享以及醫(yī)療資源共享，也可以認(rèn)為是不同或相同PACS之間通過廣域網(wǎng)以及中間件或HL7等國際標(biāo)準(zhǔn)而建立起的超大型PACS系統(tǒng)。此類PACS系統(tǒng)的應(yīng)用目前在世界，尤其是國內(nèi)并不多見，但相信會(huì)成為PACS系統(tǒng)的發(fā)展方向，從而實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的高度信息、資源共享。因?yàn)榇祟怭ACS系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境為互聯(lián)網(wǎng)，因此系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全問題尤為重要，如何通過現(xiàn)代高科技技術(shù)保證數(shù)據(jù)安全將成為今后PACS研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。全院PACS（full PACS）是采用模塊化結(jié)構(gòu)、開放性架構(gòu)，連接全院影像設(shè)備、診斷科室和臨床科室，是規(guī)模大、復(fù)雜度高、信息共享要求高的PACS。全院PACS需要連接全院所有影像設(shè)備，并與醫(yī)院的HIS、RIS等信息系統(tǒng)做到數(shù)據(jù)和流程上的緊密融合，并能提供遠(yuǎn)程放射學(xué)服務(wù)。醫(yī)院無膠片化后，一般需要部署高端的存儲(chǔ)設(shè)備，并制訂完善的存儲(chǔ)及備份方案，對(duì)全院網(wǎng)絡(luò)的性能要求也比較高。因此全院PACS的投資和實(shí)施難度大，但其相對(duì)的效益也是最大的。實(shí)施全院PACS后，可以實(shí)現(xiàn)真正取消膠片的要求，直接節(jié)約醫(yī)院成本，同時(shí)各類影像數(shù)據(jù)能夠在全院范圍內(nèi)流通，直接提高影像的使用效率和應(yīng)用面，實(shí)現(xiàn)真正意義的大影像，對(duì)醫(yī)院的臨床以及教學(xué)科研工作都有很大程度的促進(jìn)。Mini-PACS是運(yùn)行在某個(gè)檢查科室內(nèi)部的PACS，同樣要包括申請(qǐng)預(yù)約、DICOM網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)庫、診斷工作站、服務(wù)器以及管理工作站、報(bào)告工作站等。Mini-PACS一般不與醫(yī)院的HIS相連，所有數(shù)據(jù)和工作流都是在診斷科室內(nèi)部流轉(zhuǎn)，可以說是一種自給自足的PACS。現(xiàn)在許多醫(yī)院的PACS都是從放射科或其他診斷科室的Mini-PACS開始，然后再到全院PACS。因此也就出現(xiàn)了如何將Mini-PACS的已有數(shù)據(jù)順暢無誤的轉(zhuǎn)入全院PACS中等一系列問題。如Mini-PACS與全院PACS是同一個(gè)廠商的，相對(duì)容易。但如果不是，就需要雙方協(xié)商接口或是開放數(shù)據(jù)庫權(quán)限。因此，醫(yī)院在對(duì)Mini-PACS或全院PACS進(jìn)行選型時(shí)，應(yīng)考慮到這些后續(xù)問題，否則會(huì)造成病例信息丟失或是信息匹配錯(cuò)誤等重大問題，降低數(shù)據(jù)的延續(xù)性，形成信息孤島。顧名思義，單機(jī)工作站是運(yùn)行于單機(jī)平臺(tái)的非網(wǎng)絡(luò)版PACS工作站。它一般具有DICOM網(wǎng)關(guān)、本地?cái)?shù)據(jù)庫、診斷和圖文報(bào)告功能。優(yōu)點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)單、價(jià)格較低，比較適用于一些較小的基層醫(yī)院以及部分特殊情況，如查體中心等。但由于單機(jī)工作站的所有數(shù)據(jù)和影像都是存在本地，不能為遠(yuǎn)端使用，所以其數(shù)據(jù)共享性較差，數(shù)據(jù)的在線時(shí)長(zhǎng)也受到較大限制，往往會(huì)形成信息孤島。盡管這樣，單機(jī)工作站的設(shè)計(jì)思想還是有其一定的可取性。 如對(duì)于PACS視頻影像子系統(tǒng)來說，一般都是一臺(tái)工作站連接一臺(tái)設(shè)備（如顯微鏡、超聲等），為了保證醫(yī)生在網(wǎng)絡(luò)連接不通暢或其他網(wǎng)絡(luò)傳輸受限的情況下仍然能繼續(xù)工作，如果PACS視頻影像子系統(tǒng)能提供本地和遠(yuǎn)程兩種數(shù)據(jù)連接方式，那么就可以實(shí)現(xiàn)上述需求。
PACS系統(tǒng)是多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，包括：圖像顯示儀器（如陰極射線管）的性能是決定PACS性能的重要因素。醫(yī)學(xué)圖像顯示也是醫(yī)學(xué)成像鏈中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，需要為醫(yī)生診斷提供足夠的圖像細(xì)節(jié)來輔助醫(yī)生作出正確的判斷。考慮這些圖像對(duì)整個(gè)診斷圖像應(yīng)用的重要性，應(yīng)當(dāng)首先確保這些不同的電子顯示儀器不會(huì)損害所顯示的圖像質(zhì)量。在當(dāng)前的顯示技術(shù)水平的支持下，通過PACS工作站讀片已經(jīng)不存在問題。在普通工作站上，只要使用普通的顯示器就能夠讀到清晰的圖像，輔助診斷的進(jìn)行。當(dāng)對(duì)一些專業(yè)科室或特殊要求的圖像時(shí)，如乳腺、DR診斷科室、骨?？频?，可以使用不同類型的專業(yè)圖像顯示器來提供醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像的細(xì)節(jié)識(shí)別。醫(yī)院影像數(shù)據(jù)量占據(jù)了醫(yī)院信息化后數(shù)據(jù)量的絕大部分，是海量數(shù)據(jù)量，基本是以文件形式存儲(chǔ)。因此文件存儲(chǔ)介質(zhì)的容量、密度和速度影響PACS的圖像存儲(chǔ)性能。隨著IT技術(shù)的快速發(fā)展，廉價(jià)、性優(yōu)、大容量的存儲(chǔ)介質(zhì)和數(shù)據(jù)管理、處理技術(shù)的快速發(fā)展，將會(huì)隨著數(shù)據(jù)量的增加而不斷滿足應(yīng)用需求。由于計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)，成像設(shè)備和生產(chǎn)廠家的不同，使得圖像格式、傳輸方式千差萬別，很難實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)信息的共享。為了解決這個(gè)問題，國際上規(guī)定了一系列醫(yī)學(xué)電子數(shù)據(jù)的交換標(biāo)準(zhǔn)。目前正在使用的用于實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)信息共享的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)主要有HL7（health level seven）數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)和醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信標(biāo)準(zhǔn)DICOM（digital imaging communication in medicine）。PACS系統(tǒng)將DICOM作為圖像文件標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于符合DICOM3.0的數(shù)字圖像，可以直接與采集計(jì)算機(jī)相連。對(duì)于膠片這類非數(shù)字圖像，一種方法是使用專用膠片掃描儀將硬膠片掃描轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像；另一種則用攝像頭以幀捕捉的方式將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，這種方法也適用于從醫(yī)療設(shè)備的監(jiān)視器輸出獲得的數(shù)字圖像。（四）圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)圖像數(shù)據(jù)傳輸速度和圖像存儲(chǔ)容量取決于圖像數(shù)據(jù)壓縮比。圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)包括有損和無損壓縮。為了保證診斷的準(zhǔn)確性，一般采用近無損壓縮技術(shù)使靜止圖像質(zhì)量在視覺上無變化。研究表明，5~6:1的壓縮率為近無損壓縮。DICOM3.0中規(guī)定了靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，還沒有規(guī)定動(dòng)態(tài)數(shù)字視頻圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于動(dòng)態(tài)數(shù)字視頻圖像可采用有損壓縮，包括MPEG-4和運(yùn)動(dòng)JPEG，但需要通過實(shí)驗(yàn)研究來選擇合適的壓縮率。PACS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)主要完成圖像從獲取設(shè)備到PACS存儲(chǔ)，然后到顯示工作站的傳送。在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時(shí)要運(yùn)用不同的通信技術(shù)以適應(yīng)各種計(jì)算和處理需要，目標(biāo)是給臨床提供最佳的圖像獲取和顯示。數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中要考慮以下5個(gè)因素：①通信速度；②通信標(biāo)準(zhǔn)；③容錯(cuò)性；④安全性；⑤網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用。
