Система архивации изображений и связи - Picture archiving and communication system

Изображение, хранящееся в системе архивации и передачи изображений (PACS)
То же изображение после тегов настройки контрастности, резкости и измерения, добавленных системой

А система архивации изображений и связи (PACS) это медицинская визуализация технология, которая обеспечивает экономичное хранение и удобный доступ к изображениям из различных источников (типы исходных машин).[1] Электронные изображения и отчеты передаются в цифровом виде через PACS; это устраняет необходимость вручную архивировать, извлекать или транспортировать оболочки пленки, папки, используемые для хранения и защиты Рентгеновский фильм. Универсальным форматом для хранения и передачи изображений PACS является DICOM (Цифровые изображения и коммуникации в медицине). Данные, не относящиеся к изображению, например сканированный документы, могут быть включены с использованием стандартных отраслевых форматов, таких как PDF (формат переносимого документа), однажды инкапсулированный в DICOM. PACS состоит из четырех основных компонентов: средства визуализации, такие как простая рентгеновская пленка (PF), компьютерная томография (CT) и магнитно-резонансная томография (МРТ), безопасный сеть для передачи информации о пациенте, рабочие станции для интерпретации и просмотра изображений, а также архивов для место хранения и поиск изображений и отчетов. В сочетании с доступными и развивающимися сеть технология, PACS имеет возможность предоставлять своевременный и эффективный доступ к изображениям, интерпретациям и связанным данным. PACS снижает физические и временные барьеры, связанные с традиционными по фильму поиск изображений, распространение и отображение.

Типы изображений

Большинство PACS обрабатывают изображения с различных медицинских инструментов визуализации, в том числе ультразвук (США), магнитный резонанс (МР), Ядерная медицина визуализация позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), компьютерная томография (КТ), эндоскопия (ЭС), маммограммы (MG), цифровая рентгенография (ДР), рентгенография с люминесцентной пластиной, Гистопатология, офтальмология и др. Всегда добавляются дополнительные типы форматов изображений. Клинические области за пределами радиологии; кардиология, онкология, гастроэнтерология и даже лаборатории создают медицинские образы, которые могут быть включены в PACS. (увидеть Области применения DICOM ).

Использует

PACS имеет четыре основных применения:

  • Замена бумажной копии: PACS заменяет печатная копия на основе средств управления медицинскими изображениями, такими как архивы фильмов. При снижении цены на цифровое хранилище PACS обеспечивает растущее преимущество в стоимости и пространстве по сравнению с архивами фильмов в дополнение к мгновенному доступу к предыдущим изображениям в том же учреждении. Цифровые копии называются электронными копиями.
  • Удаленный доступ: он расширяет возможности обычных систем, предоставляя возможности удаленного просмотра и отчетности (дистанционное обучение, теледиагностика ). Это позволяет практикующим, находящимся в разных физических местах, одновременно получать доступ к одной и той же информации для телерадиология.
  • Платформа интеграции электронных изображений: PACS обеспечивает электронную платформу для взаимодействия рентгенологических изображений с другими системами медицинской автоматизации, такими как Информационная система больницы (ЕГО), Электронная медицинская карта (EMR), Программное обеспечение для управления практикой, и Радиологическая информационная система (РИС).
  • Управление рабочим процессом радиологии: PACS используется радиологическим персоналом для управления рабочим процессом обследования пациентов.

PACS предлагают практически все основные производители оборудования для медицинской визуализации, медицинские ИТ-компании и многие независимые компании-разработчики программного обеспечения. Базовое программное обеспечение PACS можно бесплатно найти в Интернете.

Архитектура

Схема рабочего процесса PACS.
Схема рабочего процесса PACS

Архитектура - это физическая реализация требуемой функциональности или того, что видно снаружи. В зависимости от пользователя существуют разные представления. Радиолог обычно видит станцию ​​просмотра, технолог - рабочую станцию ​​QA, а администратор PACS может проводить большую часть своего времени в компьютерном зале с климат-контролем. Составное представление сильно различается для разных поставщиков.[2]

Обычно PACS состоит из множества устройств. Первый шаг в типичных системах PACS - это модальность. Обычно это компьютерная томография (КТ), ультразвук, ядерная медицина, позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ). В зависимости от рабочего процесса предприятия большинство модальностей отправляют на рабочую станцию ​​обеспечения качества (QA) или иногда называемую шлюзом PACS. Рабочая станция QA - это контрольная точка, позволяющая убедиться, что демографические данные пациента верны, а также другие важные атрибуты исследования. Если информация об исследовании верна, изображения передаются в архив для хранения. Центральное запоминающее устройство (архив) хранит изображения и, в некоторых случаях, отчеты, измерения и другую информацию, которая хранится вместе с изображениями. Следующим шагом в рабочем процессе PACS являются рабочие станции для чтения. Рабочее место для чтения - это место, где радиолог просматривает исследование пациента и формулирует свой диагноз. Обычно к рабочей станции для чтения прикреплен пакет отчетов, который помогает радиологу продиктовать окончательный отчет. Программное обеспечение для составления отчетов не является обязательным, и врачи могут диктовать свои отчеты различными способами. В дополнение к упомянутому рабочему процессу, обычно существует программное обеспечение для создания CD / DVD, которое используется для записи исследований пациентов для распространения среди пациентов или направляющих врачей. На приведенной выше диаграмме показан типичный рабочий процесс в большинстве центров визуализации и больниц. Обратите внимание, что в этом разделе не рассматривается интеграция с радиологической информационной системой, больничной информационной системой и другими подобными интерфейсными системами, относящимися к рабочему процессу PACS.

Все больше и больше PACS включают веб-интерфейсы для использования Интернета или Глобальная сеть как средство связи, обычно через VPN (Виртуальная частная сеть) или SSL (Уровень защищенных гнезд). Программное обеспечение на стороне клиента может использовать ActiveX, JavaScript и / или Java-апплет. Более надежные клиенты PACS - это полные приложения, которые могут использовать все ресурсы компьютера, на котором они выполняются, и на которые не влияют частые автоматические Веб-браузер и обновления Java. По мере того, как потребность в распространении изображений и отчетов становится все более распространенной, системы PACS стремятся поддерживать DICOM, часть 18 стандарта DICOM. Веб-доступ к объектам DICOM (WADO) создает необходимый стандарт для предоставления изображений и отчетов через Интернет с помощью действительно портативной среды. Не выходя за рамки архитектуры PACS, WADO становится решением для кроссплатформенной совместимости и может увеличить распространение изображений и отчетов среди направляющих врачей и пациентов.

Резервное копирование образа PACS является важной, но иногда игнорируемой частью архитектуры PACS (см. Ниже). HIPAA требует создания резервных копий изображений пациентов на случай потери изображений из PACS. Существует несколько методов резервного копирования изображений, но обычно они включают автоматическую отправку копий изображений на отдельный компьютер для хранения, предпочтительно за пределами предприятия.

Запрос (C-FIND) и получение изображения (экземпляра) (C-MOVE и C-GET)

Связь с сервером PACS осуществляется через сообщения DICOM, похожие на «заголовки» изображений DICOM, но с другими атрибутами. Запрос (C-FIND) выполняется следующим образом:

  • Клиент устанавливает сетевое соединение с сервером PACS.
  • Клиент подготавливает сообщение запроса C-FIND, которое представляет собой список атрибутов DICOM.
  • Клиент заполняет сообщение запроса C-FIND ключами, которые должны быть сопоставлены. Например. для запроса идентификатора пациента атрибут идентификатора пациента заполняется идентификатором пациента.
  • Клиент создает пустые атрибуты (нулевой длины) для всех атрибутов, которые он хочет получить от сервера. Например. если клиент желает получить идентификатор, который он может использовать для получения изображений (см. получение изображений), он должен включить атрибут SOPInstanceUID (0008,0018) нулевой длины в сообщения запроса C-FIND.
  • Сообщение с запросом C-FIND отправляется на сервер.
  • Сервер отправляет обратно клиенту список сообщений ответа C-FIND, каждое из которых также является списком атрибутов DICOM, заполненных значениями для каждого совпадения.
  • Клиент извлекает интересующие атрибуты из объектов ответных сообщений.

Затем изображения (и другие составные экземпляры, такие как состояния представления и структурированные отчеты) извлекаются с сервера PACS посредством запроса C-MOVE или C-GET с использованием сетевого протокола DICOM. Извлечение может быть выполнено на уровне исследования, серии или изображения (экземпляра). Запрос C-MOVE указывает, куда должны быть отправлены извлеченные экземпляры (с использованием отдельных сообщений C-STORE в одном или нескольких отдельных соединениях) с идентификатором, известным как заголовок целевого объекта приложения (заголовок AE). Чтобы C-MOVE работал, сервер должен быть настроен с отображением заголовка AE на адрес и порт TCP / IP, и, как следствие, сервер должен заранее знать все заголовки AE, которые он когда-либо будет запрашивать для отправки изображения в. C-GET, с другой стороны, выполняет операции C-STORE в том же соединении, что и запрос, и, следовательно, не требует, чтобы «сервер» знал «клиентский» TCP / IP-адрес и порт, и, следовательно, также работает проще через брандмауэры и с помощью трансляции сетевых адресов, среды, в которых входящие TCP-соединения C-STORE, необходимые для C-MOVE, могут не пройти. Разница между C-MOVE и C-GET в некоторой степени аналогична разнице между активным и пассивным FTP. C-MOVE чаще всего используется на предприятиях и объектах, тогда как C-GET более практичен между предприятиями.

В дополнение к традиционным сетевым службам DICOM, особенно для использования в разных компаниях, DICOM (и IHE) определяют другие механизмы поиска, включая WADO, WADO-WS и совсем недавно WADO-RS.

Архивирование и резервное копирование изображений

PACS-сервер с 35-терабайтным RAID-архивом и высокоскоростным оптоволоконным коммутатором

Цифровые медицинские изображения обычно хранятся локально в системе PACS для поиска. Это важно (и требуется в США в соответствии с разделом «Административные меры безопасности» Правил безопасности). HIPAA ), что средства имеют средства восстановления образов в случае ошибки или аварии. Хотя каждое средство отличается, цель резервного копирования образов - сделать его автоматическим и максимально простым в администрировании. Есть надежда, что копии не понадобятся; Однако, аварийное восстановление и Непрерывность бизнеса планирование диктует, что планы должны включать сохранение копий данных даже тогда, когда весь сайт временно или навсегда утерян.

В идеале копии образов должны храниться в нескольких местах, в том числе за пределами предприятия, чтобы обеспечить возможность аварийного восстановления. В целом данные PACS ничем не отличаются от других критически важных для бизнеса данных, и их следует защищать несколькими копиями в разных местах. Поскольку данные PACS могут считаться защищенной медицинской информацией (PHI), могут применяться правила, в первую очередь HIPAA и требования HIPAA Hi-Tech.[3]

Изображения могут храниться как локально, так и удаленно на автономных носителях, таких как диск, лента или оптический носитель. Использование систем хранения с использованием современных технологий защиты данных становится все более распространенным явлением, особенно для крупных организаций с большими требованиями к емкости и производительности. Системы хранения могут быть настроены и подключены к серверу PACS различными способами, либо как Хранилище с прямым подключением (DAS), Network Attached Storage (NAS) или через Сеть хранения данных (SAN). Каким бы ни было устройство хранения, в корпоративных системах хранения обычно используются RAID и другие технологии для обеспечения высокой доступности и отказоустойчивости для защиты от сбоев. В случае, если необходимо частично или полностью восстановить PACS, требуются некоторые средства быстрой передачи данных обратно в PACS, предпочтительно, пока PACS продолжает работать.

К информации PACS могут применяться современные технологии репликации хранилищ данных, включая создание локальных копий посредством копирования на определенный момент времени для локально защищенных копий, а также полных копий данных в отдельных репозиториях, включая системы на основе дисков и лент. Следует создавать удаленные копии данных либо путем физического перемещения лент за пределы предприятия, либо путем копирования данных в удаленные системы хранения. Всякий раз, когда данные, защищенные HIPAA, перемещаются, они должны быть зашифрованы, что включает отправку через физическую ленту или технологии репликации по глобальным сетям (WAN) во вторичное расположение.

Другие варианты создания копий данных PACS включают съемные носители (жесткие диски, DVD или другие носители, на которых могут храниться изображения многих пациентов), которые физически передаются за пределы учреждения. HIPAA HITECH во многих случаях требует шифрования хранимых данных или других механизмов безопасности, чтобы избежать штрафов за несоблюдение.[4]

Инфраструктура резервного копирования также может поддерживать перенос образов на новую систему PACS. Из-за большого объема изображений, которые необходимо заархивировать, многие центры рад переводят свои системы на Облачная система PACS.

Интеграция

Изображение груди, отображаемое через PACS

Полная PACS должна обеспечивать единую точку доступа для изображений и связанных с ними данных. То есть он должен поддерживать все цифровые методы во всех отделах предприятия.

Однако до тех пор, пока внедрение PACS не будет завершено, могут существовать отдельные участки цифрового изображения, еще не подключенные к центральной PACS. Они могут принимать форму локализованной, зависящей от модальности сети модальностей, рабочих станций и хранилищ (так называемая «мини-PACS») или могут состоять из небольшого кластера модальностей, напрямую подключенных к рабочим станциям чтения без длительного хранения или управление. Такие системы также часто не связаны с ведомственной информационной системой. Исторически сложилось так, что лаборатории УЗИ, ядерной медицины и кардиологии катетеризации часто применяют такой подход.

Совсем недавно Full Field цифровая маммография (FFDM) применила аналогичный подход, в основном из-за большого размера изображения, узкоспециализированного рабочего процесса чтения и требований к отображению, а также вмешательства регулирующих органов. Быстрое развертывание FFDM в США после DMIST исследование привело к интеграции Цифровая маммография и PACS становится все более обычным явлением.

Все PACS, независимо от того, охватывают ли они все предприятие или локализованы внутри отделения, также должны взаимодействовать с существующими информационными системами больниц: Информационная система больницы (ЕГО) и Радиологическая информационная система (RIS) .Существует несколько данных, поступающих в PACS в качестве входных данных для следующих процедур и обратно в HIS в качестве результатов соответствующих входных данных:

В: Идентификация пациента и заказы на обследование. Эти данные отправляются из HIS в RIS через интерфейс интеграции, в большинстве больниц по протоколу HL7. Идентификатор пациента и заказы будут отправлены в Modality (CT, MR и т. Д.) Через протокол DICOM (рабочий список). Изображения будут созданы после сканирования изображений и затем отправлены на сервер PACS. Отчет о диагностике создается на основе изображений, полученных для представления с сервера PACS врачом / радиологом и затем сохраненных в системе RIS.
Вне: Отчет о диагностике и изображения созданы соответственно. Отчет о диагностике обычно отправляется обратно в HIS через HL7, а изображения отправляются обратно в HIS через DICOM, как правило, если в больницах есть средство просмотра DICOM, интегрированное с HIS (в большинстве случаев клинический врач получает напоминание о поступлении отчета о диагностике, а затем запрашивает изображения из PACS-сервер).

Взаимодействие между несколькими системами обеспечивает более согласованный и надежный набор данных:

  • Меньший риск ввода неправильного идентификатора пациента для исследования - методы, поддерживающие рабочие списки DICOM, могут извлекать идентифицирующую информацию о пациенте (имя пациента, номер пациента, регистрационный номер) для предстоящих случаев и представлять ее технологу, предотвращая ошибки ввода данных во время сбора данных. После завершения сбора данных PACS может сравнить данные встроенного изображения со списком запланированных исследований из RIS и может пометить предупреждение, если данные изображения не соответствуют запланированному исследованию.
  • Данные, сохраненные в PACS, могут быть помечены уникальными идентификаторами пациента (такими как номер социального страхования или номер NHS), полученный от HIS. Обеспечение надежного метода объединения наборов данных из нескольких больниц, даже если разные центры используют внутри себя разные системы идентификации.

Интерфейс также может улучшить шаблоны рабочего процесса:

  • Когда об исследовании сообщил радиолог PACS может пометить его как прочитанное. Это позволяет избежать ненужного двойного чтения. Отчет может быть прикреплен к изображениям и доступен для просмотра через единый интерфейс.
  • Улучшенное использование онлайн-хранилище и ближайшее хранилище в архиве изображений. PACS может получать списки встреч и посещений заранее, что позволяет предварительно получать изображения из автономное хранилище или оперативное хранилище на онлайн-дисковое хранилище.

Признание важности интеграции привело к тому, что ряд поставщиков разработали полностью интегрированные системы RIS / PACS. Они могут предлагать ряд дополнительных функций:

  • Диктовку отчетов можно интегрировать в единую систему. Интегрированное программное обеспечение для распознавания речи для преобразования речи в текст может использоваться для создания и загрузки отчета в карту пациента в течение нескольких минут после сканирования пациента, или врач-докладчик может продиктовать свои выводы в телефонную систему или диктофон. Эта запись может быть автоматически отправлена ​​на рабочую станцию ​​составителя стенограммы для набора, но также может быть сделана доступной для доступа врачей, чтобы избежать задержек при вводе срочных результатов, или сохранена в случае опечатки.
  • Предоставляет единый инструмент для контроля качества и аудита. Отклоненные изображения можно пометить, что позволит провести последующий анализ (в соответствии с законодательством о радиационной защите). Рабочие нагрузки и время оборачиваемости могут сообщаться автоматически для целей управления.

Приемочное тестирование

Процесс установки PACS сложен и требует времени, ресурсов, планирования и тестирования. Установка не будет завершена, пока вступительный тест передается. Приемочные испытания новой установки - жизненно важный шаг для обеспечения соответствия пользователя требованиям, функциональности и особенно клинической безопасности. Возьмем, к примеру, Терак-25, излучение медицинское устройство участвовали в несчастных случаях, когда пациенты получали массовые передозировки радиация, из-за непроверенных программного обеспечения контроль.[5]

Приемочное испытание определяет, готов ли PACS к клиническому использованию, и отмечает гарантия график, служащий вехой платежа. Процесс тестирования варьируется по временным требованиям в зависимости от размера объекта, но условия контракта о 30-дневном сроке не являются необычными. Это требует детального планирования и разработки критериев тестирования до написания контракта. Это совместный процесс, требующий определенных протоколов тестирования и тестов.

Тестирование выявляет недостатки. Исследование показало, что наиболее часто упоминаемые недостатки являются наиболее дорогостоящими компонентами.[6] Отказы, отсортированные от наиболее распространенных до наименее распространенных, включают: Рабочая станция; Брокерские интерфейсы HIS / RIS / ACS; РИС; Компьютерные мониторы; Интернет-система распространения изображений; Интерфейсы модальности; Архивные устройства; Обслуживание; Подготовка; Сеть; DICOM; Телерадиология; Безопасность; Фильм цифровой преобразователь.

История

Одна из первых базовых PACS была создана в 1972 г. доктором Ричардом Стеккелем.[7]

Принципы PACS впервые обсуждались на собраниях радиологов в 1982 году. Различные люди приписывают использование этого термина. PACS. Сердечно-сосудистый радиолог доктор Андре Дуеринкс сообщил в 1983 году, что он впервые использовал этот термин в 1981 году.[8] Однако д-р Сэмюэл Дуайер благодарит д-ра Джудит М. Превитт за введение этого термина.[9]

Доктор Гарольд Гласс, медицинский физик, работавший в Лондоне в начале 1990-х, заручился финансированием правительства Великобритании и на протяжении многих лет руководил проектом, который превратил больницу Хаммерсмит в Лондоне в первую больницу без пленки в Соединенном Королевстве.[10] Доктор Гласс умер через несколько месяцев после запуска проекта, но считается одним из пионеров PACS.

Первая крупномасштабная установка PACS была произведена в 1982 году в Канзасском университете в Канзас-Сити.[2] Эта первая установка стала больше опытом обучения тому, чего не следует делать, а не тем, что делать при установке PACS.

Нормативные вопросы

В США PACS классифицируются как медицинские устройства, и, следовательно, если их продажа регулируется USFDA. В целом они подлежат контролю класса 2 и, следовательно, требуют 510 (к), хотя отдельные компоненты PACS могут подлежать менее строгому общему контролю.[11] Некоторые конкретные приложения, такие как использование для первичной интерпретации маммографии, регулируются дополнительно.[12] в рамках Закон о стандартах качества маммографии.

Общество информатики изображений в медицине (SIIM) - это всемирная профессиональная и торговая организация, которая проводит ежегодные собрания и публикует рецензируемый журнал для продвижения исследований и образования по PACS и связанным с ней цифровым темам.

Смотрите также

использованная литература

Цитаты

  1. ^ Чоплин Р (1992). «Системы архивации изображений и коммуникации: обзор». Радиография. 12: 127–129. Дои:10.1148 / радиография.12.1.1734458.
  2. ^ а б Остервейк, Герман. Основы PACS. Обри: OTech Inc, 2004. ISBN  978-0-9718867-3-5
  3. ^ : Правило HIPAA HITECH о HHS
  4. ^ HealthcareITnews: HHS принимает жесткие меры: провайдер должен выплатить 100 000 долларов в виде штрафов HIPAA за потерянные ноутбуки. 17 июля 2008 г., Диана Манос, старший редактор
  5. ^ http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=841385
  6. ^ Эллисон С.А., Sweet CF, Beall DP, Lewis TE, Monroe T (2005). «Приемочные испытания системы архивации изображений и связи Министерства обороны: результаты и определение проблемных компонентов». J Digit Imaging. 18: 203–8. Дои:10.1007 / s10278-005-5164-у. ЧВК  3046717. PMID  15924273.
  7. ^ Хуан 2004, п. 6.
  8. ^ Duerinckx AJ, Пиза EJ (1982). «Система архивации и передачи изображений без пленки (PACS) в диагностической радиологии». Proc SPIE. 318: 9–18. Перепечатано в материалах PACS'82 IEEE Computer Society Proceedings of PACS'82, заказ № 388.
  9. ^ Сэмюэл Дж. Дуайер III. Персонализированный взгляд на историю PACS в США. В: Труды SPIE, «Медицинская визуализация 2000: Дизайн и оценка PACS: инженерные и клинические вопросы», под редакцией Дж. Джеймса Блейна и Элиота Л. Сигела. 2000; 3980: 2-9.
  10. ^ Брайан С., Уэзерберн Г.К., Уоткинс Дж. Р., Бакстон М.Дж. (1999). «Преимущества систем архивирования изображений и связи в масштабе всей больницы: обзор клинических пользователей радиологических услуг». Br J Radiol. 72 (857): 469–78. Дои:10.1259 / bjr.72.857.10505012. PMID  10505012.
  11. ^ USFDA (27 июля 2000 г.). «Руководство по отправке предпродажных уведомлений для устройств управления медицинскими изображениями». Получено 11 февраля 2010.
  12. ^ USFDA (30 мая 2008 г.). «Руководство для сотрудников отрасли и FDA: Принадлежности для дисплеев для полнопрофильных цифровых систем маммографии - предварительное уведомление (510 (k))». Получено 11 февраля 2010.

Источники

внешние ссылки