1、遠(yuǎn)程放射學(xué)和PACS 的質(zhì)量保證:系統(tǒng)設(shè)計(jì)與維護(hù)意味著什么Andrew D. A. Maidment, Ph.D.Director Radiological Imaging PhysicsThomas Jefferson UniversityDepartment of RadiologyPhiladelphia, PA（費(fèi)城）包含飛 （摘譯）上海中醫(yī)藥大學(xué) 中醫(yī)學(xué)信息化標(biāo)準(zhǔn)化研究室*PACS的關(guān)鍵部件： 圖象資源 膠片掃描 Video Frame攝取裝置數(shù)字設(shè)備(CT,MR,CR,DR, 等) 圖象顯示工作站 數(shù)據(jù)庫(kù)管理 圖象儲(chǔ)存*簡(jiǎn)單PACS網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器醫(yī)生讀片工作站圖象獲取設(shè)

2、備無膠片運(yùn)怍PACS的簡(jiǎn)單要求可滿足7年無膠片運(yùn)轉(zhuǎn)電子檔案（對(duì)乳房X線照相需20年以上，小兒科可需21年以上；影象數(shù)據(jù)的電子分發(fā)給有關(guān)的醫(yī)生方法；擁有舉行無膠片運(yùn)作會(huì)議的方法；應(yīng)病人或醫(yī)生的要求顯影膠片的方法。無膠片科室的其他要求網(wǎng)絡(luò)化膠片和紙張打印機(jī)；長(zhǎng)周期歸檔；HIS/RIS界面。工作隊(duì)列(Worklist)管理圖象分發(fā)方法）WWW服務(wù)器;廣域網(wǎng)支持; PPP支持. *全套PACS配置網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器圖象獲取設(shè)備HIS/RIS界面工作隊(duì)列管理中期存儲(chǔ)器RAID/MO Jukebox長(zhǎng)期存儲(chǔ)器磁帶jukeboxWWW服務(wù)器WAN，SMDS,CableModem醫(yī)生讀片工作站PPP服

3、務(wù)器POTSISDN圖象連接器PACS設(shè)計(jì)思考*項(xiàng)目針對(duì)的領(lǐng)域門診病人服務(wù)/遠(yuǎn)程放射學(xué)住院病人微型-PACS(ICU, ER, MR & CT, 等)全套PACS*膠片應(yīng)用比例只有電子獲取電子獲取和軟拷貝回顧；電子獲取，回顧和歸檔；*教學(xué)、研究和會(huì)議*所有工作站瀏覽*圖象分發(fā)給內(nèi)外科醫(yī)生膠片專用工作站PCs和WWW服務(wù)器*為儲(chǔ)存和網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)容量估計(jì)新病人比較病歷提取圖象數(shù)據(jù)檔案打印容量 *容量估計(jì)決定PACS需要的硬件數(shù)目和類型工作站每個(gè)構(gòu)架的數(shù)目RAM 和局部盤的數(shù)量?jī)?chǔ)存量（中期，長(zhǎng)期）服務(wù)器構(gòu)架打印機(jī)網(wǎng)絡(luò) *工作站構(gòu)架不要購(gòu)買太多RAM允許操作系統(tǒng)，新病例

4、和比較病例 同時(shí)存在于RAM基于第90位百分位大小估計(jì)case大小記住每種研究將會(huì)應(yīng)用不同的統(tǒng)計(jì)方法一般來說住院病人將比門診病人大得多工作站配置*Procedure Ave Size 90th %tile Max Size WS RAM*體 CT 48.7 76.5 250 280體MR 50.0 82.6 275 280M-S MR 16.1 25.3 110 115ENT CT 62.2 106.5 265 360ENT MR 44.4 66.6 180 240神經(jīng) CT 30.5 84.1 275 295神經(jīng) MR 29.2 62.5 145 230*以MB為單位 不同檢查的容量大小*S

5、ource Average Size (MB) Size 90th Percentile # Series # Images住院病人 CT 44.5 105 3.4 85住院病人 MR 36.6 65 6.0 180門診病人 CT 50.5 85 3.8 95門診病人 MR 30.6 65 5.7 160Telerad. CT 39.0 65 3.4 75Telerad. MR 13.8 21 5.7 95*決定工作站數(shù)目的因素*需要的工作站的數(shù)目等同于撤去的讀片機(jī)數(shù)目一個(gè)隨機(jī)訪問讀片機(jī)更換病例比PACS快PACS裝載一個(gè)病歷快于醫(yī)生掛一張膠片，但掛膠片是fileroom的任務(wù)，而工作站由醫(yī)生

6、執(zhí)行必需加上為研究、教學(xué)和會(huì)議的工作站）*病例讀片理由*三種情況可說明病例讀片數(shù)量*報(bào)告簽字有些報(bào)告描述多個(gè)研究（如結(jié)合性脊柱報(bào)告）*付帳過程有些過程對(duì)兩次檢查付帳，但讀片一次*PACS的病例記錄PACS記錄很多額外的病例圖象，如QC圖象，由于病人的問題使檢查分開*必然結(jié)果:放射學(xué)醫(yī)生選擇上述三項(xiàng)的最大數(shù)量來描述其工作情況*Jefferson醫(yī)院的一年情況*口授報(bào)告 付帳次數(shù) PACS記錄的病歷Body CT 9800 9800 7700Body MR 4200 4200 4200Neuro/ENT 13700 22800 20400Total 27700 3680 32300*短周期存儲(chǔ)*短

7、期存儲(chǔ)存放在個(gè)人工作站上)數(shù)量決定于2-5天新病例讀片的數(shù)量病例數(shù)量要附加30%，因?yàn)橛幸恍┮蛩匾箢A(yù)檢查留有至少30%的余地購(gòu)買的工作站你可以加上自己的磁盤*中周期存儲(chǔ)*允許有效地存儲(chǔ)所有的住院病人圖象，包括可以從長(zhǎng)周期存儲(chǔ)中提取的以前的檢查做比較允許有效地存儲(chǔ)所有的門診病人圖象，保存典型的時(shí)段，從病人被檢查時(shí)到轉(zhuǎn)院醫(yī)生要讀片時(shí)，典型的是3-4周經(jīng)驗(yàn)性知識(shí):新病例需8周，每周包含6天*長(zhǎng)周期存儲(chǔ)*需要能有效地保持所有圖象7年的文檔允許有效地存儲(chǔ)所有的住院病人圖象，乳房X線照相需20年以上，小兒科需21年以上允許因研究規(guī)模和病例增加而擴(kuò)展購(gòu)買可擴(kuò)展存儲(chǔ)器存儲(chǔ)必須是容錯(cuò)的*Jefferson醫(yī)院

8、的短周期存儲(chǔ)*短周期存儲(chǔ)現(xiàn)有60GB的NFS可裝性磁盤每天生成6GB的新數(shù)據(jù)每天從從文檔中提取2GB數(shù)據(jù)任何時(shí)候都有20GB被用于研究因此我們有(60-20)/(6+2) = 40/8 = 5天的在線應(yīng)用*中長(zhǎng)周期存儲(chǔ)*我們訂購(gòu)180 GB RAID 用于中周期存儲(chǔ)。期望提供30天在線存儲(chǔ)推斷有相當(dāng)多從jukebox提取數(shù)據(jù)我們有6 TB 4mm DAT (DDS-3) jukebox用于長(zhǎng)周期存儲(chǔ)根據(jù)當(dāng)前的存取頻率，將可作3年存儲(chǔ)*從文檔中提取的樣本*重讀片 百分比 樣本數(shù)0 77.740 183871 13.902 32882 4.913 11623 1.953 4624 0.753 17

9、85 0.381 906 0.152 367 0.118 288 0.034 89 0.025 610 0.004 111 0.008 212 0.004 113 0.00014 0.004 1*Total 23650*網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)*設(shè)計(jì)PACS的數(shù)據(jù)流必須考慮使網(wǎng)絡(luò)傳輸和圖象數(shù)據(jù)拷貝最小化網(wǎng)絡(luò)必須有層次結(jié)構(gòu)和使用轉(zhuǎn)換器，目的是可以在轉(zhuǎn)換器內(nèi)分為數(shù)據(jù)幀和最優(yōu)化地使用高速內(nèi)部帶寬）對(duì)高數(shù)據(jù)容量服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)連接可應(yīng)用多個(gè)IP連接*RIS/HIS 界面*如你沒有RIS/HIS界面，你必須依賴于在圖象獲取工作站技術(shù)員正確輸入病人基本數(shù)據(jù)沒有RIS/HIS界面的系統(tǒng)依賴于操作員動(dòng)腦筋查索以克服打字錯(cuò)誤） “

10、Smith, John” ¹ “Smith,John” “Smith, John” ¹ “Smith, John A.” “Smith, John” ¹ “Smyth, John” “Smith, John” ¹ “John Smith”*需要RIS/HIS界面的理由*驗(yàn)證基本數(shù)據(jù) 名稱 年齡 就診號(hào)*校正基本數(shù)據(jù)（ADT記錄，#住院、出院、轉(zhuǎn)院記錄） 改名 MR 編號(hào) 病史信息*住院/出院信息（ADT記錄） 為住院病人預(yù)取圖象數(shù)據(jù)*整理進(jìn)入記錄為住院和門診病人預(yù)取圖象數(shù)據(jù)*報(bào)告生成補(bǔ)充報(bào)告需打印關(guān)鍵圖象報(bào)告的拷貝送往PACS以備將來查閱*病例自動(dòng)打印*

11、病例自動(dòng)歸檔一個(gè) WWW服務(wù)器*是分發(fā)圖象和報(bào)告給很多用戶的費(fèi)用較低的方法需最低限度的觀察圖象硬件200+ MHz 奔騰處理器 64-256 MB RAMXVGA 顯示器，1280 x 1024 x 8 bit 以上Modem 或網(wǎng)絡(luò)連接*容錯(cuò)能力*防止單點(diǎn)故障應(yīng)做到每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行都拷貝必要的備件，如硬盤、顯示器、電源、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等*潛在的單點(diǎn)故障*專用的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是最常見的單點(diǎn)故障大部分網(wǎng)絡(luò)無備件電源故障無錯(cuò)誤糾正的磁盤只拷貝一份圖象數(shù)據(jù)備份*數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器設(shè)計(jì)*很多單獨(dú)資源PACS有一個(gè)proprietary數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，它為每個(gè)工作站和檔案提供一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)其優(yōu)點(diǎn)為一些特點(diǎn)如關(guān)鍵圖象選擇

12、、圖象注釋等即使DICOM沒有形式化這些特點(diǎn)時(shí)也能得到支持缺點(diǎn)是這種單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是潛在的單點(diǎn)故障之源*單點(diǎn)服務(wù)要么有一個(gè)選擇性冗余服務(wù)器可被無縫激活，要么所有的host均保留數(shù)據(jù)庫(kù)備份，這樣每個(gè)host通過代理服務(wù)器均可變?yōu)榉?wù)器二者均歸檔with database journals這些需求應(yīng)寫入購(gòu)買細(xì)則*保證所有的設(shè)備均有UPS*小的工作站可用一個(gè)1400 VA UPS大的工作站（如帶有灰度監(jiān)視器）需用一個(gè)2200 VA UPS服務(wù)器一般需要一個(gè)5000+ VA UPS保證所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均有UPS*所有UPS與工作站的連接必需有監(jiān)控軟件，當(dāng)電池耗盡時(shí)可自動(dòng)有序地關(guān)機(jī)應(yīng)用SNMP監(jiān)察工作站

13、和UPS*每個(gè)圖象至少有兩份拷貝)*在efferson，全時(shí)程每個(gè)病歷至少保存二個(gè)拷貝支持歸檔的設(shè)備都可用掃描儀獲得病例當(dāng)資料輸入PACS，“主磁帶”拷貝即生成，作為磁盤拷貝的備份當(dāng)一個(gè)病例從磁盤移存到磁帶，即生成“次磁帶”作為長(zhǎng)期存儲(chǔ)“主磁帶”和“次磁帶”分別保存在不同的大樓中，以防同時(shí)損壞*應(yīng)用RAIDs*RAIDs可以比較便宜 SCSI-to-SCSI RAIDS 價(jià)僅$125/每GB (7/98)RAID水平1用磁盤鏡象RAID水平3&5用一個(gè)checksum比特如果不斷獲取的數(shù)據(jù)沒有第二拷貝，RAID是必須的*操作步驟：數(shù)據(jù)傳輸驗(yàn)證*DICOM匹配性存儲(chǔ)用戶最終均能用DICO

14、M驗(yàn)證功能，以保證所有數(shù)據(jù)滿意傳輸否則，必需手工保證所有數(shù)據(jù)安全傳輸我們開發(fā)了一個(gè)程序，可根據(jù)系列號(hào)或存儲(chǔ)的圖象詢問數(shù)據(jù)庫(kù)并顯示信息，技術(shù)員負(fù)責(zé)此檢查每個(gè)輸送的圖象另一種方法是從圖象資源提取圖象數(shù)據(jù)并與原圖象比較即便如此，PACS檔案必須保存所有錯(cuò)誤的圖象和圖象數(shù)據(jù)的拷貝，以供以后作評(píng)估*操作步驟：HIS/RIS界面監(jiān)視*指派一人每天監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)）該人員負(fù)責(zé)復(fù)查所有自動(dòng)發(fā)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)改變?cè)撊藛T負(fù)責(zé)復(fù)查不能自動(dòng)判斷但應(yīng)該改變的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)但對(duì)order-entry worklist management systems無此需要*操作步驟：工作安排監(jiān)視*取代在worklist 管理順序中的HIS/R

15、IS監(jiān)察此員負(fù)責(zé)檢查讀片結(jié)束后提交的順序輸入記錄是否與讀片 完全匹配此員負(fù)責(zé)當(dāng)進(jìn)一步的數(shù)據(jù)到位后Jane and Joe Doe數(shù)據(jù)的校對(duì)*操作步驟：根據(jù)用戶要求打印膠片*如果你為醫(yī)生和病人提供膠片拷貝，你就需制定一個(gè)按要求提供拷貝的方案病人會(huì)要求“原始膠片”，往往隨到隨要醫(yī)生常常事先提供圖象列表打印一組膠片的涉及步驟在PACS上定位病例如果不能在線訪問，則在文檔中定位該病例按膠或紙張要求對(duì)病例格式化紙上要求112 ups，膠片要求12 20 ups全部病例或選擇的圖象選擇window/level，多種格式等打印病例和報(bào)告。生成文件夾簽署文件夾，查索拷貝號(hào)擋案室的人員目前參加膠片復(fù)制，滿足有關(guān)

16、的醫(yī)生和病人的需要，但他們不能重新打印膠片放射科技術(shù)員能正確地選擇打印格式、感興趣部位以及windows/levels,但一般不在文檔室，無法應(yīng)付需要）*操作步驟：持續(xù)系統(tǒng)監(jiān)控*醫(yī)院期望PACS每周全天候（7x24）服務(wù)PACS人員應(yīng)該7x24值班，配備尋呼機(jī)，值班電話隨時(shí)可及 全程自動(dòng)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題可用尋呼機(jī)聯(lián)系 如有可能，應(yīng)考慮SNMP管理或相當(dāng)?shù)某绦?至少要監(jiān)控以下項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)連通？ 工作站，服務(wù)器和掃描儀是否工作？ 所有系統(tǒng)是否有足夠的磁盤空間？警惕root partition問題磁盤數(shù)據(jù)不能過多，以至于無法刪除或進(jìn)行歸檔磁帶資料庫(kù)操作和列隊(duì)情況打印機(jī)操作和打印機(jī)列隊(duì)情況*操作步驟：維修和

17、維護(hù)*PACS往往由很多廠家供應(yīng)組件，但仍須相互適配配備一個(gè)人員負(fù)責(zé)聯(lián)系所有PACS組件的維修服務(wù)每個(gè)運(yùn)行問題必須內(nèi)部先行診斷，以輔助廠家電話服務(wù)并盡可能減少仃機(jī)時(shí)間每一個(gè)每一種類型的組件都應(yīng)該有明晰的電話服務(wù)清單所有的修理和運(yùn)行問題都必須被登陸，以判斷公共資源有無問題*緊急步驟：在PACS故障時(shí)閱讀病例*首先必須查清故障的原因，判斷何時(shí)才能恢復(fù)把問題的嚴(yán)重程度分為三等分30分鐘以下 30分鐘到6個(gè)小時(shí) 超過6個(gè)小時(shí)*PACS故障在30分鐘以下如何閱讀病例*在掃描儀監(jiān)視器或打印膠片上閱讀緊急病例假定只能濕閱讀當(dāng)操作恢復(fù)正常時(shí)，要保證所有未讀的病例從掃描儀送入PACS*PACS故障在30分鐘到6

18、小時(shí)如何閱讀病例*利用膠片閱讀所有新病例，給出最終讀片診斷如果打印操作緩慢，所有緊急病例均在掃描儀監(jiān)視器上閱讀 當(dāng)操作恢復(fù)正常時(shí)，要保證所有未讀的病例從掃描儀送入PACS*PACS故障持續(xù)6小時(shí)以上如何閱讀病例*利用膠片閱讀所有新病例，給出最終讀片診斷 如果打印操作緩慢，所有緊急病例均在掃描儀監(jiān)視器上閱讀所有未給出報(bào)告的老病例都打印在膠片上，提供給放射科專家做診斷之用當(dāng)操作恢復(fù)正常時(shí)，要保證所有未讀的病例從掃描儀送入PACS*緊急處理：WAN故障*當(dāng)廣域網(wǎng)的站點(diǎn)失效，應(yīng)更換通訊方法典型的T-1設(shè)置有ISDN備份線，兩條線同時(shí)故障的機(jī)會(huì)極小路由器或集散器故障將同時(shí)廢止T-1和ISDN線對(duì)以后的病

19、例，Couriers和打印的膠片或磁帶是唯一的求助資源*對(duì)PACS QA(質(zhì)量保險(xiǎn))的要求* 包括代表科室質(zhì)量組的一個(gè)PACS代表 科室質(zhì)量保證事項(xiàng)中包括一個(gè)PACS質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 周期性召開PACS QA會(huì)議 實(shí)行PACS的QA核查制度 實(shí)施QC程序，因?yàn)镻ACS需要周期AC活動(dòng)*QA會(huì)議*在安裝時(shí)及剛安裝后，QA會(huì)議每周開一次以后會(huì)議可每月一次應(yīng)有固定議程，否則會(huì)議就回變成“牢騷會(huì)”，牢騷可推遲到議程的最后一項(xiàng)：新業(yè)務(wù)章節(jié)追蹤一段時(shí)間后應(yīng)有運(yùn)行總結(jié)*QA會(huì)議*參加成員應(yīng)包括：醫(yī)生PACS/RIS/HIS的計(jì)算機(jī)人員每個(gè)附屬專業(yè)的主要發(fā)射學(xué)家參與科室領(lǐng)導(dǎo)技術(shù)管理員檔案室領(lǐng)導(dǎo)科室主席*QA審計(jì)項(xiàng)目*

20、至少下列項(xiàng)目應(yīng)于跟蹤：有關(guān)已獲得的病例情況：*病例的數(shù)量、系列號(hào)、圖象等*我們所見為病例大小一年增加20%。有關(guān)打印的情況*打印病例,膠片應(yīng)用，等待打印時(shí)間歸檔情況*病例歸檔/提取，歸檔/提取時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)情況*建立查詢的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，使之定期運(yùn)行以估計(jì)隨著存儲(chǔ)病例的增加數(shù)據(jù)庫(kù)速度*QA 審計(jì)項(xiàng)目*服務(wù)適時(shí)性評(píng)估實(shí)行定期審計(jì)（相似于反復(fù)分析）評(píng)估如下項(xiàng)目錯(cuò)誤識(shí)別的病例不正確顯示圖象數(shù)窗口/層次方位和標(biāo)記沒有完成的病例數(shù)不能從文檔中提取的病例數(shù)*PACS QC 的程序*每天運(yùn)行紙張打印和膠片打印感光計(jì)每周評(píng)估紙張和膠片打印質(zhì)量每周評(píng)估顯示器圖象質(zhì)量每季度相互校準(zhǔn)顯示器與打印機(jī)，包括圖象獲取站的顯示器*B

21、arten模型*為人類視覺反應(yīng)模型典型地評(píng)估對(duì)比性敏感度，在一個(gè)2º x 2º方塊，調(diào)制頻率為每度4周期標(biāo)準(zhǔn)顯示功能(DICOM Supplement 28)來自Barten模型*映射到SDF*用標(biāo)準(zhǔn)顯示功能（SDF）測(cè)量顯示器的亮度和對(duì)JNDs的直接映射應(yīng)用L = La + Lo10-D，硬拷貝膠片傳導(dǎo)性光學(xué)密度映射到亮度Hardcopy paper reflective optical density is mapped to luminance using應(yīng)用L = Lo10-D，硬拷貝紙張反射性光學(xué)密度映射到亮度*知覺線性化*測(cè)量顯示器的最高和最低亮度或根據(jù)測(cè)得的光密度計(jì)算亮度（硬拷貝）判斷相應(yīng)的最大和最小JND指數(shù)值對(duì)一個(gè)N bit顯示器，判斷每p-值的JND值數(shù)（#p-值=2N）描繪理想的亮度作為p-值的函數(shù)校準(zhǔn)設(shè)備使之表現(xiàn)理想的亮度曲線知覺線性化*顯示器校準(zhǔn)*必須既能校準(zhǔn)顯示器又能校準(zhǔn)顯示板顯示器校準(zhǔn)：亮度