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医学影像归档与通信系统(PACS)
一、引言
PACS系统是医学影像信息无片化和网络化管理的具体实现。PACS融各种医学影像的获取、处理、归档、复制、分析、比较以及资源共享、远程传输、异地会诊等功能于一体，不仅可以是一个政务、事务处理中心，而且更重要的是一个现代医学影像诊断、处理中心。 医学影像归档与通信系统（PACS）服务器是PACS系统的核心组成部分，它负责图像的存储、归档、管理与通讯，并为PACS工作站对图像数据的查询、提取提供服务。因为它的重要性，PACS服务器必须是可靠、稳定和安全的，因此系统对软、硬件都有较高的要求。
二、PACS服务器的组成
PACS服务器包括两部分：PACS控制器和图像存储设备。PACS控制器由一个数据库服务器和一个归档系统组成，它通过一系列的进程来引导数据在整个PACS系统中流动。如图1所示，图中虚线框所示即为PACS服务器的结构组成。它的工作流程是：图像采集工作站在获得由图像产生设备生成的图像后，将其进行一定的处理，然后将图像传送到PACS控制器；PACS控制器首先将与图像相关的各种医学信息插入到图像数据库，然后将图像存储到短期存储设备中；PACS控制器将定期检查短期存储设备，将一定时间内的需要保存的图像归档到长期存储设备；PACS控制器还要将图像传送到图像显示工作站，或由图像显示工作站通过PACS控制器对图像数据库进行查询、提取图像；另外，PACS控制器还要与HIS、RIS进行数据通讯，交换与病人、检查有关的信息。
图1 PACS服务器的系统组成
三、PACS服务器的数据流程
如图2所示，PACS服务器包含了七个连续不断运行的进程：图像接收、图像存储、图像归档、图像路由、图像移动、图像发送及查询／提取服务。数据流程为：首先由图像接收进程接收图像采集工作站传送的图像文件，然后将图像文件重新命名后加入到一个专门为PACS设计的队列中；图像存储进程从队列中取出图像文件，打开图像文件，取出与图像相关的各种医学信息，将这些信息加入到数据库，同时在磁盘阵列中生成一个图像文件的拷贝，并将图像文件加入到队列中；图像归档进程定期检查磁盘阵列，将超过一定时间的、需要长期保存的图像文件保存在磁带库或光盘库中，同时将图像位置的更改通知数据库，在数据库中作相应的修改；图像路由进程从队列中取出图像文件，根据图像文件中的信息，查找数据库中的路由表，确定图像应传送的显示工作站，并将图像文件及显示工作站名（计算机名）加入到队列中；图像发送进程从队列中取出图像文件和显示工作站名，根据服务器记录的计算机名与IP地址对，将图像发送到显示工作站。PACS服务器支持PACS局域网内部的任何一台工作站的查询／提取请求和外部主机的提取请求，这些请求由查询／提取服务进程响应，查询／提取服务进程通过查找数据库，将查询结果返回给提出查询请求的工作站，或将从数据库取出的图像文件加入队列；由图像移动进程从队列中取出图像文件，并加入队列；根据请求的来源，由图像发送进程将图像发送到内部工作站或外部主机。
四、PACS服务器的设计与实现方法
4．1设计原则
根据该服务器的主要组成单元和数据流程，我们提出了服务器设计的五点原则：（1）标准性；（2）开放结构和可扩展性；（3）安全性和可靠性、稳定性；（4）跨平台、多功能；（5）与HIS、RIS的融和。
图2 PACS服务器的数据流程
4．2实现方法
（l）数据模型设计与数据库的实现
根据DICOM3．0定义的信息对象模型，建立服务器的数据模型，并根据该模型在数据库中建立一系列相关表。数据库采用ORACLE数据库系统。采用ORACLE提供的数据库操作接口和语言ORACLE CALL INTERFACE和PL／SQL开发对数据库对像进行操作的程序，并设计与实现在数据库中对普通病人与VIP病人的数据进行隔离操作。
（2）图像通讯与服务功能的实现
本服务器程序工作在七层网络协议的应用层，图像通讯都采用DICOM3．0标准，低层协议采用TCP／IP协议。服务器首先以TCP／IP方式初始化一个端口，进行对网络的监听，在收到一个请求后，服务器端要检查对方的IP地址是否有效，即能否被服务器识别，另外还要检查对方请求的服务是否在本系统所支持DICOM服务（如CStore，CFind，CMove等）范围之中。在检查通过后，服务器端发给对方一个承认请求的回答，双方即可建立连接，进行数据的传输。由于现在广泛使用的网络都支持TCP／IP协议，因此只要通讯双方都采用DICOM标准，数据即可在大多数通讯网络（ATM，Ethernet，ISDN等）上传输。DICOM3．0定义了许多服务，本服务器主要实现了其中最基本的两类：存储（Storage）和查询/提取（Query/Retrieve）。存储服务主要是对图像数据的接收和发送，查询/提取服务则是对PACS工作站对数据库进行数据查询与图像提取的响应。
（3）可扩展性
考虑到不同医院或同一医院不同阶段的应用和扩展需求，本服务器的存储策略采用短、中、长期相结合的方法。短、中期可考虑使用磁盘阵列（RAID），它可用来保存两、三周的各种医学图像。长期存储设备使用磁带库或光盘库，它们的容量很大，可长久保存大量病人信息。保存在磁盘阵列的病人信息需要定期刷新，将信息写到磁带或光盘上。这样随着医院的发展，存储容量可相应扩大。由于本论文课题要应用到上海华东医院数字影像会诊与管理系统中，在该系统中需要长期存储的病人图像数据量不大，故使用磁盘阵列（RAID5）对图像进行长期存储。
（4）安全性
由于病人信息属于个人隐私，因此要保证数据存放在服务器上的安全性，不能随意让人存取。除了UNIX系统和ORACLE数据库本身提供的用户与密码管理外，通过在服务器端进行