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材料與方法

一、系統概述

本院放射科PACS及RIS系統于1999年11月正式開通運行,現已正常運行18個月,同步實現了放射科醫學影像學檢查工作流程和醫學影像數據流程的全面計算機化及網絡化管理和操作。系統應用的工作站類型和分布見表1。

二、系統結構與組成

工作站系統從邏輯上分為2大類:PACS工作站和RIS工作站。PACS工作站主要為影像診斷工作站,其提供醫學影像診斷所必需的軟拷貝(softcopy)顯示和影像處理操作功能。在PACS的工作站系統中包括了CT、MR、數字胃腸(RF)、DSA診斷和常規X線影像診斷,以及高分辨影像顯示3類不同應用要求的工作站,此外,另配置有3臺專用的影像后處理工作站(GEAW3•1和2•1);RIS工作站因執行的功能范圍較寬而具有較多類別:如登錄、檢查安排及執行、報告打印及分發、管理、診斷報告等。

結果

一、工作站系統的配置與實現

根據不同的應用目的和功能的需求,以及實際的投資狀況,筆者對不同的工作站類型采用了各異的配置和實現方式。

(一)常規影像診斷及報告工作站此類工作站作為PACS和RIS系統應用操作的前端,在系統應用環境中處于同一位置,筆者采用了單機雙屏的方案將PACS和RIS工作站合而為一,實現了PACS和RIS應用前端物理上的集成。1•CT、MR、DSA影像診斷工作站:工作站主機采用HPKayaka影像工作站和HPD8169VectraVE商用機,每臺主機配置2臺17in(1in=2•54cm)的彩色顯示器。2•常規X線影像診斷工作站:工作站主機采用HPP2781BVectra商用機,各配置2臺21in的彩色顯示器,以便于操作DR(directradiography)和數字X線攝影(digitalradiography)設備產生的大幅面影像顯示)。

(二)高分辨影像診斷工作站共3套雙屏肖像式(portraitformat)專業醫學影像工作站,其每一屏灰階顯示器可提供2K×2•5K×12bits顯示分辨率,用于常規X線影像(如DR)診斷。

(三)影像后處理工作站包括2臺GEAdvantageWindows3•1(SUNUltra60/內存512MB/UNIX)和1臺GEAdvantageWindows2•1(SUNSPARC20/內存128MB/UNIX),提供醫學影像后處理服務和支持功能。

(四)其他RIS工作站主要應用于RIS登錄、查詢、檢查安排及執行、診斷報告打印及分發登記、管理等目的和位置,由于未涉及醫學影像的操作和處理,對這類工作站配置參數要求不高,全部采用HPD8935ABrioBA400家用機:PIICeleron433/內存32-64MB/15in彩色顯示器,操作系統為Windows98或WindowsNT4•0。

二、工作站系統的功能實現

(一)影像診斷工作站與診斷報告工作站的物理整合影像診斷工作站與診斷報告工作站在功能和邏輯上分別屬于PACS和RIS,但兩者在功能執行時應處于同一物理位置,即放射科醫師產生影像診斷報告的節點。筆者基于操作系統(Windows98/WindowsNT/Windows2000)支持多屏顯示(multipledisplay)的能力,采用一機雙屏物理集成了PACS工作站與RIS工作站。實現了單一節點、單一主機、診斷報告與影像操作界面分屏顯示,或雙屏同時用作影像顯示。

(二)基于影像類型和需求決定工作站配置門診讀片室主要操作常規X線影像(產生于DR和數字X線機),一般要求提供17in×14in影像顯示幅面。筆者全部配以21in的雙屏顯示,盡可能地提供足夠的影像顯示和操作的空間,同時配備3臺雙屏肖像式灰階顯示器的高分辨影像工作站提供對常規X線影像診斷的支持服務。對于操作較低分辨率和較小幅面的CT、MR讀片室,工作站全部為17in顯示器。

討論

工作站系統是醫學影像學科數字化運行管理模式實現的基礎環節,同時,工作站硬件及參數的選擇和配置不僅關系到系統投資,同樣也直接影響影像診斷質量,在醫學影像學信息系統的設計和實現過程中,必須給予足夠的關注。筆者認為應該遵循的原則是:既要滿足影像診斷的基本需求,同時也應基于實際可能的投資水平,制定出符合實際的解決方案。以下對醫學影像學信息系統工作站設計和配置的幾個相關因素進行討論。

一、兼顧投資水平的前提下確保必要的影像顯示分辨率支持

醫學影像診斷不僅影響臨床診療過程,亦涉及法律、倫理等社會學領域,對數字化醫學影像學信息系統而言,其關鍵的因素是保證提供足夠的數字影像軟拷貝顯示分辨率[2-5]。美國放射學院(AmericaCollegeofRadiology,ACR)將不同類型的數字化醫學影像分別定義為largematriximage(高矩陣影像,如CR、DR等影像)和smallmatriximage(低矩陣影像,如CT、MR、US、DSA等),并分別對其必要的影像分辨率作了明確的規范[4,5],largematrix影像要求提供≥1024×1024×10bits分辨率,smallmatrix影像要求提供≥512×512×8bits分辨率。對于smallmatrix影像,普通的彩色顯示器分辨率已足夠,這類工作站的設計和實現不成問題;問題在于如何規劃用于largematrix影像類型的顯示工作站,理想的狀況是全部采用專業的高分辨(2K×2•5K×12bits)醫學影像灰階顯示工作站,但其昂貴的價格導致的投資壓力,絕大多數國內醫療單位難以承受。筆者根據本院的具體情況和實際投資水平,以及常規X線影像檢查尤其胸部檢查影像診斷正常的頻率較高等特點,采用了以雙屏大幅面(21in)彩色顯示器工作站裝備為主,輔以3套(共6屏)高分辨專業醫學影像灰階顯示工作站用于復雜病例診斷支持和保障的配置方案,力求兼顧緩解投資壓力的目標,同時滿足提供必要的高分辨醫學影像顯示的分辨率要求。對于影像后處理工作站而言,其功能的執行主要取決于其后處理軟件,顯示分辨率方面則并無特殊要求。這類工作站多由特定的醫學成像設備廠商提供,為了保證其能夠兼容其他提供商的影像設備產生的影像,應該要求后處理工作站提供必要的DICOMSOP(serviceobjectpair)遵從,譬如,至少應支持后處理軟件可操作的影像類型所對應的storageclass的支持。

二、單機雙顯配置為醫學影像診斷工作站設計的首選

由于醫學影像診斷工作站應能同時提供影像瀏覽(PACS)和產生診斷報告(RIS)的雙重服務和功能,采用單機雙顯配置應為最佳選擇。一些計算機操作系統(如Windows98和Windows2000)提供了對多顯示器配置(在1臺主機配置多個顯卡及顯示器)的直接支持,WindowsNT4•0通過特殊的雙接口顯卡(如MatroxG400)亦可容易地實現單機雙顯的配置,這為設計醫學影像學信息系統的工作站結構提供了靈活性和較大的選擇序列和范圍。單機雙顯的實現方式取決于所采用的操作系統,Windows98僅支持雙顯卡方式;WindowsNT4•0僅支持單顯卡(雙接口,如MatroxG400)方式;惟Windows2000支持上述2種方式。需要提請注意的是,若采用單卡雙口實現方式,應避免購買和使用顯卡被整合在計算機主板內的機型,以免增加配置時的難度和消耗系統額外資源。我院的所有影像診斷工作站在系統運行初期分別采用的Windows98(雙顯卡)和WindowsNT4•0(單顯卡雙口)構型,爾后為了便于管理和系統安全控制的考慮,全部升級為Windows2000Pro。單機雙屏配置除了使用方便和顯示空間大、投資節省等優點外,還可使實際影像軟拷貝屏幕顯示區增加1倍,因為上述的雙屏實現實際上是虛擬雙屏,需要時可將影像視窗擴大至占據全部雙屏顯示區域,這對CT、MR等序列影像的顯示和瀏覽尤為有利。

三、對PACS和RIS應用軟件的特殊要求

主要是影像診斷報告工作站的要求。由于雙屏顯示的配置,以及影像顯示要求屏幕顯示分辨率設置盡可能高,相應的PACS影像顯示軟件(imageviewer)和RIS的診斷報告軟件的界面和顯示必須能適應這種特定的顯示環境的要求,包括:(1)PACS影像顯示和RIS的診斷報告界面應為獨立的顯示視窗(window)單元,以利于獲得最大的顯示空間,同時,每個視窗應能在雙屏顯示區域內做任意位置的移動,從而使診斷醫師可以根據需要方便地將影像視窗或診斷報告視窗移至主顯示屏進行觀察和操作。(2)RIS診斷報告的用戶界面不會因屏幕分辨率設置增高而變形,給診斷報告的操作帶來不便。采用雙顯卡的方案,通常2個屏幕的分辨率可以分別設置,不會出現此類問題,而采用單顯卡雙接口的方案,2個屏幕的分辨率同步變化,當為適應醫學影像顯示分辨要求而調高屏幕空間分辨率時,有可能造成診斷報告用戶界面變形。應對RIS提供商提出相應要求,使其確保避免出現此類情形,從而使影像的顯示能夠充分地利用硬件可提供的最大能力。