［医学图象信息系统三要素
-－－-质量 速度 投资评估］
上海第二医科大学附属瑞金医院计算机中心 姚志洪 索仲良 200025
摘要
医学图像信息系统（PACS）已成为医院信息系统（HIS）和远程医疗不可缺少的重要组成部分。医学图象是疾病诊断的重要依据，并直接影响诊断的正确性。数字医学图象的质量是医学图象信息系统第一要素，图象的传输是医院信息网络通信的瓶颈，而正确的投资评估是推广应用PACS的关键。在HIS 的设计和实施过程中，必须充分考虑PACS的各种需求，统一规划，统一设计。
关键字
医学图像 PACS 医院信息系统 HIS
一、概述
近年来随着数字成像技术、计算机技术和网络技术的进步医学图象信息系统得到了迅速的发展，PACS ( Picture Archiving and Communication Systems, 医学影像存档与通信系统 )是其中的重要组成部分，它旨在解决医学图像的获取、显示、存贮、传送和管理等问题。虽然目前在国内尚未见一套完整的PACS，并存在着这样和那样的问题，但它始终是医学图象信息化的标志。因而PACS一直是医学图象专家和临床医师所关心的热点，而且已引起医疗卫生部门、医学研究单位和计算机公司的高度重视。PACS已成为HIS（Hospital Information System，医院信息系统）和远程医疗不可缺少的重要组成部分。
医学图像信息系统是利用人体内不同器官和组织对X射线, 超声波和光线的散射、透射、反射和吸收的不同特性而发展起来的一种医学图像技术。它为对人体骨骼，内脏器官疾病和损伤进行诊断、定位提供了有效的手段。迄今为止，医学图像成像和处理技术已经经历了整整一个世纪的发展过程。在其前期的发展中，尽管医学图像的分辨率、清晰度和诊断技术有了显著的改进和提高，多种新的医学图像成像和造影术（例如核医学的放射性元素示踪造影、超声波探查和内窥镜技术）相继问世，但以胶片为主的医学图像采集、显示、储存和传输技术并无突破性进展，在国内医院中仍占主导地位。信息时代的到来，从根本上克服了传统医学图像系统中所成在的问题，开辟了医学图像信息系统发展的新里程。崭新的医学图像成像技术和系统为医学诊断、临床治疗以及医学研究提供了精确的医学图像信息,并进而提高了医学图像资源的使用价值和使用效率。医学图像信息数字化及其计算机处理技术从根本上改变了传统的医学图像采集、显示、存储和传输的模式，为逐步实现胶片数字化，建立无胶片医学图像系统创造了条件。一种以计算机技术和网络技术为基础的医学图像存储和通信系统应运而生。
二．医学图象信息系统的定义和框架
到目前为止，医学图像信息系统尚无统一严格的定义, 但从其名称来看是一种医学图像存储和通信系统。它是将数字电子学技术、计算机技术和网络技术应用于医学图像数字化、储存和通信，使医学图像资源得到充分的利用。医学图像信息系统以数字形式保存图像信息，医院各科室、城市、国家以至全世界各医疗机构可通过计算机局部网、电话网和Internet 等远程通信网络实时传输医学图像信息。医学图像信息系统打破了时间上和地域上的限制，使得各类医护人员能为病人提供及时和高质量的诊断、治疗和护理。由于计算机软硬件技术、多媒体技术和通信技术的高速发展以及医学社会需求的不断增长，医学图像信息系统所包含的内容和功能已远远超越PACS原来的含义。
1993年诞生了统一的医学图像及相关信息的格式及交换方法的标准DICOM 3.0(Digital Imaging and Communication in Medicine，医学数字图象和通信标准)。DICOM 3.0为各国不同厂商生产的医疗诊断和治疗设备提供了医学图象数字通信接口的标准。医学图象设备只有采用DICOM3.0标准，其图像数据格式和数据才能在国际互联网上传输，在国际互联网上的计算机能实时地接受到图像、文字、表格、数据、动态图像、声音和视频等多媒体信息。只有符合DICOM 3.0的医疗设备，才能为医院所接受。医学图像信息系统的网络通信则采用TCP/IP协议。
医学图像信息系统由图象数据采集系统、显示系统、储存系统和通讯网络系统等组成，如
三、医学图象的质量是医学图象信息系统第一要素
数字医学图象是临床医生和专家进行疾病诊断的重要依据。数字图象质量的优劣直接影响医生的诊断。因此，数字医学图象的质量是医学图象信息系统第一要素。
图二和图三分别表示了在不同的分辨率和灰度量化级的情况下，所得到的医学图象的质量。从图中可以清楚地看到，分辨率和灰度量化级越高，图象的质量越好。因此，提高分辨率和灰度量化级是改善医学图象的有效措施。但是随之带来的是数字图象的存储容量增加。
a) 256 dpi b) 32 dpi c) 16 dpi d) 8 dpi e) 4 dpi a) 256级 b) 32 级 c) 16 级 d) 8 级 e) 4 级
图二 在不同采样密度（分辨率）下的图象效果 图三 在256分辨率情况下用不同量化灰度级获得的图象效果
数字医学图象的特点：二高一大（高分辨率、高精度和大数据量）.
CT和MRI等成像技术一般是在512×512象素的分辨率，12位灰度级下对断层扫描图像信息进行数字化采集的。每次采集40或80帧层位片。每帧图像为512×512点，40帧总长约20M，80帧长40M。实际应用中，常将1024称为"1k"；一帧2k×2k×12位的胸片(以2Byte字为单位存储)约需8M存储容量。各种医学图象容量如下表：
医学影像信息容量表
名 称 一幅图象容量 每次图象数 总容量
DSA 512×512×8 15-40 4-10MB
MRI 256×256×12(16) 60 8MB
CT 512×512×12(16) 40 20MB
CR 2048×2048×12 2 16MB
X光片数字化 2048×2048×12 2 16MB
美国Johs Hopkins医院曾进行了一次对比实验：对120例X线片（其中60例是不易判断的阳性病例，60例是有疑点的病例），然后让医师分成两组，分别轮流在一个分辨率为2000×2400×12 bit，80朗伯高亮度的高分辨率诊断工作站上读软拷贝图像和在观片灯上读硬拷贝X线片。读片结果表明，两组读硬拷贝胶片都比读软拷贝图像更准确。但这种差别并不严重影响临床诊断。该院认为在高分辨率诊断工作站上读软拷贝图像可用于急诊室的初步诊断。
尽管CR一般可以被接受，但是并不能完全代替 X线胶片，因为 X线胶片具有更高的精度。在某些条件下，要求采用4k×4k（1k=1024）图像，以保证诊断信息不丢失。目前2k×2k的图像分辨力即便是用于初步诊断，也存在一些问题。例如，在观察气胸和肺间质异常或骨骼的细微裂纹时，需要分辨率为4K×4K×12 bit的数字监视器；对于乳房肿瘤测定是不够的，在乳房胶片上发现微钙化灶簇或对比度低的乳腺肿瘤则要求高达6K×6K×12 bit的数字显示点阵。而这是目前任何一种监视器都达不到的。
目前，国内PACS和远程医疗系统集成商对数字化医学图像质量的临床要求了解不够，普遍采用普通的、非X线专业用的平板扫描仪扫读X线片，在没有任何技术措施的情况下，用微机监视器读医学影像（一般分辨率为800X600，最高1280X1024），并以此作为疾病诊断的依据，显然是不负责任的。
数字化医学图象的质量评估应引起足够的重视。工作站的显示器集片盒、相机、洗片机和观片灯诸功能于一身。因此，它的分辨率、对比度、亮度、噪声及失真等的性能好坏直接影响着最终诊断结果。
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