基于分布式系统体系结构的PACS系统

摘 要PACS是应用在医院影像科室的系统,中文意为影像归档和通信系统.分布式系统是软件体系结构的概念,分布式PACS系统是随着分布式技术的发展而出现的PACS系统,具有更高的性能和伸缩灵活性.本文首先介绍了PACS和分布式系统,介绍了分布式PACS的三个阶段结构,和分布式对象技术在PACS中的引入.并对分布式PACS的应用和意义做了研究.

关 键 词PACS；分布式；分布式对象技术

中图分类号TN914文献标识码A文章编号1674-6708（2014）116-0236-02

AbstractPACSisasystemthatisappliedinmedical,Chineseforpicturearchivingandmunicationsystem.Adistributedsystemistheconceptofsoftwarearchitecture,anddistributedPACSsystemisPACSsystemwiththedevelopmentofdistributedtechnology,whichhasahigherperformanceandexpansionflexibility.firstthePACSanddistributedsystemareintroduced,thethreestagesofdistributedPACSstructureareintroduced,andthedistributedobjecttechnologyinPACSisintroducedinthispaper.AndtheresearchofdistributedPACS’applicationandsignificanceisdone.

KeywordPACS；distributed；distributedobjecttechnology

1PACS的概念

PACS是PictureArchivingandCommunicationSystems的缩写,中文意为影像归档和通信系统.PACS是应用在医院影像科室的系统,主要功能和任务就是把日常产生的各种医学影像（MRI,CT,超声,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）以数字化的方式将图像和信息数据海量保存起来,在一定的授权下,需要的时候能够很快的调回使用,同时增加一些辅助诊断管理功能,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.

2分布式系统

软件体系结构是建立在网络上的概念,是具有一定形式的软件结构化元素以及它们相互关系的集合.从部署关系上可分为集中式结构和分布式结构,常见的分布式结构有客户/怎么写作器（Client/Server）和浏览器/怎么写作器（Browser/Server）.

2.1客户/怎么写作器结构

客户端一般部署应用程序和数据库客户端,应用程序负责处理业务逻辑,并通过客户端访问数据库怎么写作端数据；怎么写作器端一般部署数据库怎么写作.

C/S结构的基本原则是将计算机应用任务分解成多个子任务,由多台计算机分工完成,即采用“功能分布”原则.客户端完成数据处理,数据表示以及用户接口功能；怎么写作器端完成DBMS（数据库管理系统）的核心功能.这种客户请求怎么写作、怎么写作器提供怎么写作的处理方式是一种新型的计算机应用模式.

2.2浏览器/怎么写作器结构

怎么写作器端部署Web怎么写作、应用怎么写作和数据库怎么写作.B/S是Browser/Server的缩写,客户机上只要安装一个浏览器（Browser）,如NetscapeNigator或InterExplorer,怎么写作器安装Oracle、Sybase、Informix或SQLServer等数据库.在这种结构下,用户界面完全通过WWW浏览器实现,一部分事务逻辑在前端实现,但是主要事务逻辑在怎么写作器端实现.浏览器通过WebServer同数据库进行数据交互.

B/S结构的使用越来越多,特别是由需动了AJAX技术的发展,它的程序也能在客户端电脑上进行部分处理,从而大大的减轻了怎么写作器的负担；并增加了交互性,能进行局部实时刷新.

3基于分布式体系结构的PACS

3.1PACS概念的提出

在20世纪80年代初期,柏林技术大学的HeinU.Lemke教授首次提出了数字放射系统（DigitalRadiologySystem,DRS）的概念,并讨论了数字医学图像的传输问题.不久在DRS的基础上形成了医学图像存档和传输系统的概念,并很快取代了DRS.

PACS是一个涉及放射医学、影像医学、数字图像技术（采集和处理）、计算机与通信、软件体系结构的复杂系统,涉及软件工程、图形图像处理与分析等多种技术,是一个技术含量高、实践性强的高技术复杂系统.

3.2PACS的基本构成

PACS主要由影像实时采集、影像处理与分析、影像管理及存储,数字图像回写,远程会诊5个部分组成.

1）影像采集和获取

采集各种医疗设备中的图像信息到计算机中.方式有数字传输、数字化、扫描等.

2）影像分析处理

对采集到的医学影像进行分析,帮助医生进行诊断,主要功能有灰度对比度调节、窗宽窗位调节、单幅多幅显示,放大缩小和局部放大、测量、旋转等.

3）影像管理和存储

对采集到计算机中的信息进行存储和管理,以达到临床医生可以随时方便地调用图像和诊断信息.4）数字图像回写

不但能从医疗设备中采集图像,而且在需要时还能将图像数据信息写回数字影像设备,以便显示和进一步的后处理.

5）用于传输影像的局域网和广域网,远程会诊

通过网络,将所需信息和图像调出和组合方便医生对比分析,方便病人的远程会诊,使远在异地的病人也能得到高水平专家的诊断.

3.ACS发展的三个阶段

3.3.1C/S架构阶段

20世纪80年代初至90年代中期,网络技术逐步由实验室走向民用,这是PACS发展的初期阶段.这一时期,局域网和广域网从初步建设到发展完善.最简单的C/S体系结构由怎么写作器端数据库和客户端应用程序两部分构成即客户应用程序和数据库应用程序.后又中间增加一个功能层,出现三层结构.

3.3.2B/S架构

从20世纪90年代后期至2000年,Inter的飞速发展和普及,从根本上影响和改变着人们的思维方式和工作方式.在DICOM3.0标准形成后,自1995年以后有商用和大型的PACS问世,通过与HIS和RIS的整合,提高读片诊断的效率,实现了网络化.B/S体系结构的PACS系统开始出现并得到较大发展.用户工作界面通过浏览器实现,极少数事务逻辑在前端（browser）实现.

3.3.3分布式架构

2000年至今,在PACS应用逐步从数字化医院迈向开发局域化,全局性的PACS系统,以适应远程医疗怎么写作的要求.HL7标准的形成,推动了医院信息化的标准化.面对处理速度,用户体验和大量复杂图像处理的要求,单一的B/S结构显然达不到要求.B/S和C/S两种体系结构的混合成为现实要求.

这种分布式结构具有以下优点：1）更高的性能和可伸缩性；2）更高的开放性和互联性；3）更高的可靠性；4）维护和管理更加容易；5）更高的安全性；6）更高的灵活性和开发效率.

3.4分布式对象技术的引入[3]

分布式对象技术是随着网络技术发展而发展起来的面向对象技术,分布式对象技术将分布在网络上的资源按照对象的形式来组织和管理,对象都有明晰的访问接口,对象不仅提供怎么写作,具有接口可以被访问,而且也可以是其他对象的客户,即也可以或可能访问其他对象.

传统的PACS在体系结构上大多是封闭式集中式的2层C/S结构,在负载均衡、扩展集成以及升级维护方面存在着很大的局限性[4],分布式对象技术的引入,分布式应用的设计大大得到简化,应用该技术进行PACS的设计屏蔽了对象通信的细节,将PACS系统中的各种怎么写作从PACS系统功能中剥离出来以怎么写作对象的形式进行封装,使得PACS系统具有更高的运行效率、更大的灵活性和可扩展性.在体系结构方面的特征是3层客户/怎么写作器（C/S）结构取代2层的C/S结构,包括客户层、中间层和数据层.客户层表现逻辑用户接口,中间层为事务处理逻辑和数据存取逻辑,数据层实现数据的存储和管理.与传统的2层客户怎么写作器体系结构相比,3层结构将侧重点从关注数据转向关注怎么写作,是PACS系统应用功能的一大进步.该结构业务应用开发灵活,支持最大范围的技术选择自由及最大限度的资源利用.大型PACS分布式应用开发的复杂度得到了简化,PACS应用的结构得到了优化,PACS应用的开发和怎么写作质量得到了提高,应用的升级和动态伸缩灵活性增强.3层客户/怎么写作器逻辑结构如图1所示.

3.5PACS的应用

医学图像诊断在现代医疗活动中占有极为重要的地位.

医院应用PACS存在以下明显的优点：第一,可以为患者节约大量时间,方便诊断,降低医院经营成本；第二,可进行图像的再处理,便于对照和比较减少误诊,提高医院的医疗水平；第三,为医院提供资源积累,可以充分利用本院资源和其他医院资源；第四,有助于计算机辅助教学,能够进一步提高教学质量.

4结论

分布式PACS系统作为一个开放系统[5],是集众多图像分析和处理功能及海量存储的医院信息系统,PACS在医学图像诊断中具有重要作用,在医院信息化及远程医疗中具有重要应用地位.基于分布式体系结构的PACS是数字化技术、计算机技术、通信技术、网络技术等在医院信息化过程中在放射科学的应用、推广和普及,随着信息技术尤其计算机技术的发展而发展,同时在医疗观念和诊断理念更新中也具有重要意义.分布式PACS整合了医院医疗资源、提高了诊断水平和工作效率,在医学研究和教学中具有重要地位.

[3]吴国华,叶建林.分布式PACS的分析与研究[J].杭州电子科技大学学报,2009,2（29）：62-66.

[4]ZhuoLI,Ling-daWu,WeiYing-mei,etal.ThedesignofaCORBA-basedPACSinthree-tierarchitecture[J].ProcofSPIEMedicalImaging,2005,21（8）：407-418.

[5]Toland,Christopher,Meenan,etal.AsuggestedclassificationguideforPACSclientapplications：Thefivedegreesofthickness[J].JDigitImaging,2006,30（19）：78-83.