PACS系统医学影像的传输专家讲座

PACS系统医学影像传输PACS系统医学影像的传输专家讲座第1页关键点PACS产生原因PACS系统组成医学影像传输网络医学影像数据库视频数据模型PACS系统医学影像的传输专家讲座第2页PACS产生原因伴随医院中成像设备尤其是数字化成像设备如CT、MRI等普及，医学图像数据量急剧增加，二维数据甚至三维数据存放、传送、共享与管理已提到议事日程。PACS就是图像存档与通信系统，这一术语始用于1981年夏，由迈阿密大学医学院A.JDuerinckx提出。PACS系统医学影像的传输专家讲座第3页医学影像数据特点类型多规模大精度高增加快不失真标准严处理难约束复杂安全性可靠性一致性实时性分布性并行性预操作PACS系统医学影像的传输专家讲座第4页医学影像数据规模CT：512×512×12bitsB超：512×512×8bitsMRI：256×256×12bitsDSA：512×512×8或1024×1024×8bits核医学：128×128×16bits数字化X射线胶片：×2500×12bitsPACS系统医学影像的传输专家讲座第5页传统胶片缺点数据量大，占用医院大量资源借还费时一张胶片只能供一人借用，不能多人同时共享不能进行动态观察不易对同一成像设备在不一样时间所成像作前后比较；也不易对同一病人用不一样装置所成像作横向比较PACS系统医学影像的传输专家讲座第6页技术进步使PACS成为可能海量存放器件如光盘(包含可擦磁－光盘及WORM)大量生产，价格下降计算机局域网技术成熟，网络速度提升图像数据库技术成熟高分辨力监视器问世PACS系统医学影像的传输专家讲座第7页CD-RDVD-RPACS系统医学影像的传输专家讲座第8页MOMODriverPACS系统医学影像的传输专家讲座第9页磁盘阵列PACS系统医学影像的传输专家讲座第10页网络技术成熟PACS系统医学影像的传输专家讲座第11页网络技术成熟PACS系统医学影像的传输专家讲座第12页数据库技术成熟PACS系统医学影像的传输专家讲座第13页医用显示器PACS系统医学影像的传输专家讲座第14页医用显示器PACS系统医学影像的传输专家讲座第15页PACS系统组成图像获取数据库管理在线存放离线归档图像显示及处理与外部信息系统接口胶片打印高速局域网络支持远程数据传输广域网络PACS系统医学影像的传输专家讲座第16页PACS系统组成PACS系统医学影像的传输专家讲座第17页PACS结构视频采集工作站B超图像采集工作站X光机显示工作站1数据库服务器千兆以太网交换机内窥镜显示工作站3显示工作站4显示工作站n显示工作站2光缆百兆以太网交换机CT图像采集工作站视频采集工作站路由器因特网PACS系统医学影像的传输专家讲座第18页PACS数据库服务器进程与相互关系PACS系统医学影像的传输专家讲座第19页采集计算机从成像设备采集图像数据将不一样成像设备制造商各种规格数据转换成符合ACR-NEMA或DICOMPACS标准格式（数据头格式、字节次序、矩阵尺寸等）将图像传给PACS控制器PACS系统医学影像的传输专家讲座第20页采集计算机接口分类互连网络模式经过TCP/IP将采集计算机与成像设备互连，应用DICOM3.0标准，易于实现图像传送可由放射成像系统开启操作（“推”）或由采集计算机开启操作（“拉”）直接接口模式经过一片接口卡实现，比如胶片扫描仪SCSI接口卡、B超视频采集卡以及CT视频采集卡连接简单，数据吞吐速率快，但不适于作二次开发PACS系统医学影像的传输专家讲座第21页传输网络设计考虑每个节点位置与功效两节点间经过信息频度不一样节点进行传输所需费用通信可靠性要求及所需吞吐量网络拓扑结构、通信线路容量详细选择低速10Mbps以太网中速100MbpsFDDI高速（>155Mbps）ATM网PACS系统医学影像的传输专家讲座第22页存档服务器图像接收、暂存、发送、存档（分项）检验编组盘片管理、与RIS及HIS接口PACS数据库更新图像检索、预取PACS系统医学影像的传输专家讲座第23页存档服务器PACS系统医学影像的传输专家讲座第24页显示工作站功效病案准备病案选择图像整理文件编制病案介绍分类一级诊疗诊疗工作站，分辨率为2.5K×2K值班医生和会议用工作站，分辨率为1K×1K医生桌面工作站，分辨率为512×512高分辨率硬拷贝打印工作站PACS系统医学影像的传输专家讲座第25页显示工作站PACS系统医学影像的传输专家讲座第26页显示工作站PACS系统医学影像的传输专家讲座第27页显示工作站PACS系统医学影像的传输专家讲座第28页PACS系统医学影像的传输专家讲座第29页PACS系统医学影像的传输专家讲座第30页PACS系统医学影像的传输专家讲座第31页PACS系统医学影像的传输专家讲座第32页PACS系统医学影像的传输专家讲座第33页PACS系统医学影像的传输专家讲座第34页PACS系统医学影像的传输专家讲座第35页医学影像传输网络局域网快速以太网FDDIGbit以太网IP网InternetIntranetPACS系统医学影像的传输专家讲座第36页网络协议PACS系统医学影像的传输专家讲座第37页网络层QoS保障机制集成服务模型：经过资源预留实现保障。实施控制负载服务和可保障服务。资源预留RSVP：由接收方开启资源预留。当需要服务时，发送方向接收方发送Path多播分组，说明所要求服务类型及业务流特点。接收方按逆向路径返回Reserve消息，给出接收方要求服务质量。沿途路由器假如能够接收，就预留带宽和缓存，并统计流状态。不然就汇报故障。建立好预留资源路径后开始传送数据。PACS系统医学影像的传输专家讲座第38页网络层QoS保障机制集成服务模型实现：路径上全部路由器必须都支持。假如不能都支持，就只进行控制负载服务。RSVP协议实施。接纳控制例程在各结点调用。分类器按服务类型对分组分类。分组调度按QoS要求进行调度。PACS系统医学影像的传输专家讲座第39页网络层QoS保障机制区分服务：利用服务类型域中优先权、D、T、R设置区分服务类型，确定传输方式。需要与ISP协商取得服务水平协定SLA。SLA能够是静态，也能够是动态。实现比集成服务简单，服务种类有限，路由器处理较简单。加速转发确保转发PACS系统医学影像的传输专家讲座第40页网络层QoS保障机制多协议标签交换MPLS：提供由标签交换路径LSP组成有效隧道机制。在分组前面加标签，使路由基于标签而不是基于目标地址。标签为内部转发表中路由索引。所以查找路由变成了查表操作，加紧了转发速度而且能够在沿途保留必要资源。PACS系统医学影像的传输专家讲座第41页网络层QoS保障机制流量工程：从防止拥塞角度处理QoS保障问题。提升设备利用有效性。基于约束路由：路由器选择最有可能满足QoS要求路径。不但考虑满足QoS要求，而且考虑负载均衡要求。需要路由器间动态交换状态信息。最正确路由约束条件不能太多。PACS系统医学影像的传输专家讲座第42页端到端QoS保障QoS规范：申明传输所需要服务质量。QoS参数：分确定性描述和统计性描述。每个层次参数不一样。应用层：影像分辨率、帧率、同时质量等。传输层：比特率、流内河流间同时容限等。网络层：比特率、时延、抖动、错误率等。QoS管理策略：当约定服务质量得不到确保时，QoS自适应性能。经过降低一些条件或提醒可利用条件，进行调整。服务费用：缓解资源争夺。PACS系统医学影像的传输专家讲座第43页端到端QoS保障QoS预备机制QoS映射：将应用层QoS规范自动映射到下面各层次，推导各个层次QoS参数，使各层次进行对应资源配置和管理。有可能双向映射。低层影响高层设置。QoS协商：按参数和资源分配进行双方协商。接纳测试：测试协商结果能否满足QoS要求。主要是共享资源调度、缓存可分配、带宽。资源预留/分配：伴随协商和测试进行。预留方式有WildcardFilter,FixedFilter,DynamicFilter。PACS系统医学影像的传输专家讲座第44页端到端QoS保障QoS控制机制流调度：在主机、路由结点传送分组策略。如公平队列、抖动等。流整形：流量平滑。如漏桶算法、令牌桶算法。流监管：对用户（源）在通信过程中是否恪守约定QoS规范监测。流量控制：流同时：PACS系统医学影像的传输专家讲座第45页端到端QoS保障QoS管理机制：QoS监测：服务提供者是否信守约定QoS契约。可选项。QoS维护：将监测到QoS与期望QoS比较，向系统汇报结果，进行资源调整。QoS缩放：服务水平按实际情况调整。端到端重新协商：进行资源再分配。QoS过滤：当QoS失败时，经过丢帧，确保高优先级分组传输。PACS系统医学影像的传输专家讲座第46页医学影像数据库视频数据库层次结构：媒体支持层：对视频原始信息进行分段及识别等操作。数据模型层：逻辑存放向物理存放映射。视频用户接口层：完成用户对视频信息查询描述和查询结果表现。用户用户接口层数据模型层媒体支持层PACS系统医学影像的传输专家讲座第47页医学影像数据库框架用户界面超文本导航多媒体查询媒体编辑数据结构定义视频对象合成信息文本DBMS影像DBMS视频DBMS文本统计影像统计视频统计交互层管理层数据合成层逻辑管理子层物理管理子层PACS系统医学影像的传输专家讲座第48页医学影像内容属性颜色：常由颜色直方图表示，反应像素在彩色空间分布情况。区域直方图。纹理：局部区域内展现不规则性，但在整体上表现出规律性。对象特征：关键对象特征，如大小、位置、形状等。边缘特征：边缘组成集合，能够抽象地表示影像内容如轮廓、相对位置关系等。视频对象：由一系列静止图像组成，基本组成单元为帧。内容属性是关键性帧在内容上显现出来特征。PACS系统医学影像的传输专家讲座第49页医学影像数据库影像内容属性提取：手工方式自动方式混合方式PACS系统医学影像的传输专家讲座第50页视频数据模型支持多层视频结构抽象支持时空关系支持视频解释视频数据独立性PACS系统医学影像的传输专家讲座第51页时间描述类模型时间线模型时间线模型时间Petri网模型时间层次模型时间关系模型基于时态区间模型PACS系统医学影像的传输专家讲座第52页代数视频数据模型基本特点：支持嵌套视频结构单元可表示视频段时间组成定义了视频段表现特征提供了与逻辑视频段相关内容信息提供了基于内容、结构及空间信息存取PACS系统医学影像的传输专家讲座第53页视频代数Creation（创建）：由原始视频定义视频表示式结构。Composition（合成）：定义子结点之间时间关系。Presentation（表现）：为所包含子结点定义空间布局。Description（描述）：把内容属性与代数视频结点联络起来。PACS系统医学影像的传输专家讲座第54页视频查询代数正则集合运算：AND，OR，MINUS时态集合运算：tAND,tOR,tMINUS过滤运算：tREDUCE合成运算：Decompose,MapToComposition,MapToStream浏览运算：ANNOT,STRUCTPACS系统医学影像的传输专家讲座第55页视频数据索引对视频内容进行索引过程就是对视频和元数据进行结构化过程。定义：给定一条视频数据V和一个视频数据模型Vap，用数据V实体化模型Vap过程称为视频索引。基于内容检索(ContentBasedRetrieval)：依据媒体和媒体对象内容语义及上下文联络进行检索。PACS系统医学影像的传输专家讲座第56页视频索引分类基于注释索引(Annotation-basedIndexing)：对视频模型中定性特征建立索引。高级索引。基于特征索引(Feature-basedIndexing)：对视频模型中定量特征建立索引。低级索引。基于特定领域索引(Domain-specificIndexing)：专门针对某个应用领域建立索引。普通有固有模式。PACS系统医学影像的传输专家讲座第57页视频数据查询基于内容视频检索特点：从视频数据中提取信息线索是一个近似匹配大型数据库快速检索PACS系统医学影像的传输专家讲座第58页视频数据查询和检索过程初始查询说明相同性匹配按相同度大小排列返回给用户特征调整逐步缩小查询范围，直到取得满意结果。PACS系统医学影像的传输专家讲座第59页PACS拓扑实例PACS系统医学影像的传输专家讲座第60页PACS