PACS

Эта статья — о системах для работы с медицинскими изображениями. О классификации областей физики см. PACS (классификация).

PACS (англ. Picture Archiving and Communication System) — системы передачи и архивации DICOM изображений, предполагают создание специальных удаленных архивов на DICOM Server-ах, где весьма объемный архив может длительное время существовать в «горячем» виде и быть быстро доступным для поиска и просмотра интересующей информации по DICOM сети.

DICOM PACS Система

Архитектура PACS представляет медицинскую информационную систему, построенную по технологии DICOM Клиент-сервер (Client/Server), базирующуюся на стандарте DICOM и состоящую из взаимосвязанных компонентов:

• медицинского DICOM оборудования DICOM Client — Service Class User (SCU),
• одного (обязательно) или нескольких DICOM Server-ов — Service Class Provider (SCP),
• одной или несколько Рабочих Диагностических DICOM Станций — Service Class User (SCU),
• одного или нескольких DICOM Print-еров (не обязательно) — Print Management Service Class

которые в совокупности составляют основу Радиологической Информационной Системы RIS (Radiology Information System), являющуюся частью Клинической Информационной Системы HIS (Hospital Information System).

Представление PACS-RIS сервисов

Обеспечение в PACS системе функций интеграции и взаимодействия с медицинским радиологическим оборудованием (Рентген, компьютерная томография, ЯМР томография (МРТ) и т. п.), DICOM станциями обработки и DICOM принтерами основано на сетевом TCP/IP DICOM Протокол-е, для чего на обеих сторонах взаимодействующих объектов достаточно прописать IP-адрес, Порт (TCP/IP) и AETitle в конфигурационных файлах DICOM приложений или DICOM сервисах.

DICOM протокол, в силу отсутствия механизмов привязки к конкретной операционной системе OS, позволяет объединять в PACS систему медицинские DICOM комплексы, DICOM серверы, DICOM станции и DICOM принтеры, построенные на разных операционных системах: Windows (начиная с NT версий), Linux, MacOS X (FreeBSD) и Unix.

Установление доверительных отношений между территориально разнесенными PACS системами, или PACS системой и DICOM Client-том, производится путём установления VPN (Virtual Private Network) соединения с образованием профессиональной медицинской Интранет (IntraNet) сети, работающей по DICOM Протоколу.

DICOM Client

DICOM Клиент представляет собой медицинский аппарат со встроенным DICOM Client сервисом (SCU) для передачи на DICOM Сервер исследований в виде группы DICOM файлов по DICOM Протокол-у.

По этой технологии построено медицинское цифровое DICOM оборудование для следующих областей медицины:
( в скобках указано исследование — Modality — по DICOM Стандарту):

• цифровая рентгенография — digital radiography (DR),
• компьютерная рентгенография — computed radiography (CR),
• ангиография — angiography (XA),
• компьютерная томография — computed tomography (CT),
• ядерно-магнитная томография — magnetic resonance (MR),
• позитронно-эмиссионная томография — positron emission tomography (PET),
• маммография — mammograms (MG),
• ультразвуковая диагностика — ultrasound (US),
• эндоскопия — endoscopy (ES) и т. п.

Для передачи на DICOM Сервер каждый DICOM файл, генерируется DICOM Клиентом в момент передачи из элементов внутренней базы данных и кадра (или серии кадров) исследования пациента, сохраненных на твердых носителях медицинского аппарата. Для этого DICOM Клиент «договаривается» с DICOM Сервером по DICOM Протоколу на передачу каждого DICOM файла.

Для получения DICOM файла (или группы DICOM кадров) так же задействуется сервис DICOM Client (SCU), который, при помощи SQL запросов в базу данных DICOM Сервера — сервис DICOM Server (SCP) на другой стороне, инициирует процесс передачи файлов по DICOM Протоколу на DICOM Станцию обработки медицинских изображений.

DICOM Server

DICOM Server — DICOM Сервер представляет собой программно-аппаратный комплекс.

DICOM Сервер обеспечивает сохранение информации о пациенте, его исследованиях, DICOM сериях и изображениях, находящихся в этих DICOM сериях (файлах).

Сервер обрабатывает запросы от DICOM Клиент-ов, поступивших по DICOM Протокол-у, и отправляет результаты обработки запросившему их DICOM Клиент-у по тому же протоколу.

Работа DICOM Сервер-а начинается с разбора DICOM команд и DICOM файлов на компоненты, значимые описания компонентов которых сохраняются в Базе Данных.

По запросу DICOM Клиент-а DICOM Сервер пересылает ему DICOM файлы, используя для этого DICOM Протокол.

DICOM WorkStation

DICOM WorkStation — Рабочая DICOM Станция — представляет собой Диагностическую рабочую DICOM станцию — DICOM Client — обязательный компонент медицинских PACS систем, на который возложена миссия помощи медицинскому персоналу в проведении максимально достоверных диагностических исследований.

Рабочая DICOM Станция представляет собой программно-аппаратный комплекс с расширенными функциями обработки и визуализации медицинских изображений, где обработка частично выполняется программно, а частично реализуется на электронном уровне, что позволяет проводить сложные специализированные манипуляции с объектом в Реальном Времени при минимальном времени обследования. В этом заключается одно из принципиальных отличий Рабочих DICOM Станций от DICOM Viewer-ов, реализованных только на программном уровне, имеющие упрощенные функции обработки, и, как следствие, ограниченные возможности диагностики.

Рабочая DICOM Станция комплектуется одним или несколькими Медицинскими Монитороми Medical Monitor высокого разрешения, который поддерживают внутреннюю DICOM LUT таблицу, не менее 12-ти бит на пиксель.

Если Рабочая DICOM Станция локально работает с радиологическим аппаратом то на ней устанавливают «DICOM Server» для передачи на него DICOM файлов от аппарата (или группы аппаратов), поддерживающих DICOM Протокол.

Рабочая DICOM Станция, в зависимости от специализации по виду обрабатываемых данных, может быть:

• Радиологической или Рентгенологической (широкого профиля),
• Ангиографической (универсальной XA),
• Кардиологической (специализированной на кардиологических исследованиях),
• Томографической (CT, MR, PET …),
• Ультразвуковой (US),
• Маммографической (MG),
• Эндоскопической (ES),
• Микроскопической и т. п.

Рабочая DICOM Станция, в зависимости от типа обработки подразделяются на:

• Станции 2D Обработки медицинских изображений,
• Станции 3D (4D) Реконструкции медицинских изображений,
• Станции Цифрового TV Захвата и конвертации в DICOM серии медицинских TV изображений,
• Станции Оцифровки Пленок (Дигитайзеры пленок или пластин на запоминающих люминофорах)
  с конвертацией в DICOM формат,
• CAD — Узко-специализированные автоматизированные системы диагностики.

Отдельные Рабочие DICOM Станции могут сочетать в себе полные или частичные функции станций других типов, такие DICOM станции приближаются к «Универсальным» DICOM станциям обработки медицинских изображений.

Рабочая DICOM Станция, выполняющая некоторые информационно-клинические функции, применяется как «АРМ врача-радиолога» или «АРМ врача-рентгенолога», в зависимости от специализации.

DICOM Print

DICOM Print — DICOM Печать — представляет процедуру взаимодействия печатающего устройства — DICOM Принтер (DICOM Printer), основанного на стандарте печати PostScript Level3, с внешними DICOM Клиентами Печати — DICOM Print Client-s.

Печатающее устройство, осуществляющее функцию DICOM Print, является DICOM Принтером — DICOM Printer (плёночных высокого разрешения или полноцветных), на котором работает служба DICOM Сервер Печати — DICOM Print Server.

DICOM Протокол (DICOM Сервис — Print Management Service Class) обеспечивает передачу как управляющих команд и конфигурационных файлов печати, так и DICOM файлов, на DICOM Принтер.

При размере пленки 17"x17" и 320dpi (основное разрешение DICOM Принтеров) файл печати достигает 60MB и, для поддержки очереди печати, на DICOM Принтере устанавливается жесткий диск.

Модальности медицинских изображений в стандарте DICOM 3.0

Хранение изображений, полученных с помощью диагностического оборудования, осуществляется в стандарте DICOM 3.0. Типы (модальности) поддерживаемых стандартом DICOM медицинских изображений представлены ниже:

• EPS — Электрофизиология сердца (Cardiac Electrophysiology);
• CR — Компьютерная рентгенография (Computed Radiography);
• CT — Компьютерная томография (Computed Tomography);
• DX — Цифровая рентгенография (Digital Radiography);
• ECG — Электрокардиография (Electrocardiography);
• ES — Эндоскопия (Endoscopy);
• XC — Наружная фотография (External-camera Photography);
• GM — Микроскопия общего назначения (General Microscopy);
• HD — Кривые кровотока (Hemodynamic Waveform);
• IO — Рентгенография ротовой полости (Intra-oral Radiography);
• IVUS — Внутрисосудистый ультразвук (Intravascular Ultrasound);
• MR — Магнитно-резонансная томография (Magnetic Resonance);
• MG — Маммография (Mammography);
• MS — Микроскопия (Microscopy);
• NM — Ядерная медицина (Nuclear Medicine);
• OP — Офтальмологическая фотография (Ophthalmic Photography);
• PX — Панорамный рентгенография (Panoramic X-Ray);
• PT — Позитронно-эмиссионная томография (Positron emission tomography);
• RF — Рентгенофлюороскопия (Radiofluoroscopy);
• RG — Рентгенография (Radiographic imaging);
• SM — Слайд-микроскопия (Slide Microscopy);
• US — Ультразвуковая диагностика (Ultrasound);
• XA — Рентгеновская ангиография (X-Ray Angiography);
• BI — Биомагнитные изображения (Biomagnetic imaging);
• CD — Цветовое доплеровское картирование (Color flow Doppler);
• DD — Двойное допплеровское картирование (Duplex Doppler);
• DG — Диафанография (Diaphanography);
• LS — Поверхностное лазерное сканирование (Laser surface scan);
• ST — Однофотонная позитронно-эмиссионная компьютерная томография (Single-photon emission computed tomography (SPECT));
• TG — Термография (Thermography);
• HC — Твердая копия (Hard Copy);
• AU — Аудиозаписи (Audio);
• SR — Документ структурированного отчета (SR Document);
• SMR — Стереометрическое взаимодействие (Stereometric Relationship);
• SC — Вторичный захват (Secondary Capture);
• OT — Другое (Other).

К модальности Secondary Capture (SC) относятся изображения, полученные путём вторичной обработки уже имеющихся медицинских изображений, в том числе:

• оцифровка аналогового видеосигнала с помощью плат и устройств захвата изображений (обычно ставятся между компьютером диагностического устройства и его монитором);
• оцифровка изображений, экспонированных на повторно используемые аналоговые носители (в специальных устройствах, поставляемых в составе PACS-систем);
• сканирование рентгеновских пленок на специализированных и офисных сканерах;
• захват содержания экрана монитора;
• сканирование бумажных документов, например распечаток электрокардиограмм;
• съём изображений с устройств, порождающих изображения без привязки к определенной модальности, например: видеопетля трехмерной реконструкции или субтракционной ангиографии.

Безопасность PACS архивов и рабочих станций

Безопасность осуществляется при помощи взаимного прописывания DICOM узлов:

• AE_Title (Application entity) наименование DICOM узла;
• IP DICOM узла;
• Port DICOM узла.
• В некоторых реализациях протокола возможно применение TLS/SSL

Ссылки

• [course-as.ru/dev_vdata.html PACS AS_VIMeN-RT («Michelangelo»)]
• [www.cgm.com/ru/index.ru.jsp PACS CGM NETRAAD]
• [www.kometa-med.ru PACS «Kometa PACS» ]
• [www.multivox.ru PACS «Гамма Мультивокс» ]
• [www.makhaon.com/index.php?lng=ru&p=products Махаон Архив]
• [www.gehealthcare.com/euru/iis/products/radiology/pacs/pacs.html GE Healthcare Centricity PACS (DICOM сервер)]
• [www.healthcare.philips.com/ru_ru/products/healthcare_informatics/products/enterprise_imaging_informatics/isite_pacs/ Philips «iSite PACS»]
• [www.med-ray.ru PACS/RIS «АПК АрхиМед»]
• [www.clearcanvas.ca Clear Canvas (DICOM сервер и клиент)]
• [medical-solutions.ru Marie Pacs]
• [www.inobitec.ru/ PACS Inobitec (DICOM сервер и просмотрщик)]
• [www.dicoming.ru/cloud-pacs/ PACS Dicom Consulting]

Отрывок, характеризующий PACS

– Voila l'agrement des camps, monsieur le prince, [Вот удовольствие лагеря, князь,] – сказал дежурный штаб офицер.
Они выехали на противоположную гору. С этой горы уже видны были французы. Князь Андрей остановился и начал рассматривать.
– Вот тут наша батарея стоит, – сказал штаб офицер, указывая на самый высокий пункт, – того самого чудака, что без сапог сидел; оттуда всё видно: поедемте, князь.
– Покорно благодарю, я теперь один проеду, – сказал князь Андрей, желая избавиться от штаб офицера, – не беспокойтесь, пожалуйста.
Штаб офицер отстал, и князь Андрей поехал один.
Чем далее подвигался он вперед, ближе к неприятелю, тем порядочнее и веселее становился вид войск. Самый сильный беспорядок и уныние были в том обозе перед Цнаймом, который объезжал утром князь Андрей и который был в десяти верстах от французов. В Грунте тоже чувствовалась некоторая тревога и страх чего то. Но чем ближе подъезжал князь Андрей к цепи французов, тем самоувереннее становился вид наших войск. Выстроенные в ряд, стояли в шинелях солдаты, и фельдфебель и ротный рассчитывали людей, тыкая пальцем в грудь крайнему по отделению солдату и приказывая ему поднимать руку; рассыпанные по всему пространству, солдаты тащили дрова и хворост и строили балаганчики, весело смеясь и переговариваясь; у костров сидели одетые и голые, суша рубахи, подвертки или починивая сапоги и шинели, толпились около котлов и кашеваров. В одной роте обед был готов, и солдаты с жадными лицами смотрели на дымившиеся котлы и ждали пробы, которую в деревянной чашке подносил каптенармус офицеру, сидевшему на бревне против своего балагана. В другой, более счастливой роте, так как не у всех была водка, солдаты, толпясь, стояли около рябого широкоплечего фельдфебеля, который, нагибая бочонок, лил в подставляемые поочередно крышки манерок. Солдаты с набожными лицами подносили ко рту манерки, опрокидывали их и, полоща рот и утираясь рукавами шинелей, с повеселевшими лицами отходили от фельдфебеля. Все лица были такие спокойные, как будто всё происходило не в виду неприятеля, перед делом, где должна была остаться на месте, по крайней мере, половина отряда, а как будто где нибудь на родине в ожидании спокойной стоянки. Проехав егерский полк, в рядах киевских гренадеров, молодцоватых людей, занятых теми же мирными делами, князь Андрей недалеко от высокого, отличавшегося от других балагана полкового командира, наехал на фронт взвода гренадер, перед которыми лежал обнаженный человек. Двое солдат держали его, а двое взмахивали гибкие прутья и мерно ударяли по обнаженной спине. Наказываемый неестественно кричал. Толстый майор ходил перед фронтом и, не переставая и не обращая внимания на крик, говорил:
– Солдату позорно красть, солдат должен быть честен, благороден и храбр; а коли у своего брата украл, так в нем чести нет; это мерзавец. Еще, еще!
И всё слышались гибкие удары и отчаянный, но притворный крик.
– Еще, еще, – приговаривал майор.
Молодой офицер, с выражением недоумения и страдания в лице, отошел от наказываемого, оглядываясь вопросительно на проезжавшего адъютанта.
Князь Андрей, выехав в переднюю линию, поехал по фронту. Цепь наша и неприятельская стояли на левом и на правом фланге далеко друг от друга, но в средине, в том месте, где утром проезжали парламентеры, цепи сошлись так близко, что могли видеть лица друг друга и переговариваться между собой. Кроме солдат, занимавших цепь в этом месте, с той и с другой стороны стояло много любопытных, которые, посмеиваясь, разглядывали странных и чуждых для них неприятелей.
С раннего утра, несмотря на запрещение подходить к цепи, начальники не могли отбиться от любопытных. Солдаты, стоявшие в цепи, как люди, показывающие что нибудь редкое, уж не смотрели на французов, а делали свои наблюдения над приходящими и, скучая, дожидались смены. Князь Андрей остановился рассматривать французов.
– Глянь ка, глянь, – говорил один солдат товарищу, указывая на русского мушкатера солдата, который с офицером подошел к цепи и что то часто и горячо говорил с французским гренадером. – Вишь, лопочет как ловко! Аж хранцуз то за ним не поспевает. Ну ка ты, Сидоров!
– Погоди, послушай. Ишь, ловко! – отвечал Сидоров, считавшийся мастером говорить по французски.
Солдат, на которого указывали смеявшиеся, был Долохов. Князь Андрей узнал его и прислушался к его разговору. Долохов, вместе с своим ротным, пришел в цепь с левого фланга, на котором стоял их полк.
– Ну, еще, еще! – подстрекал ротный командир, нагибаясь вперед и стараясь не проронить ни одного непонятного для него слова. – Пожалуйста, почаще. Что он?
Долохов не отвечал ротному; он был вовлечен в горячий спор с французским гренадером. Они говорили, как и должно было быть, о кампании. Француз доказывал, смешивая австрийцев с русскими, что русские сдались и бежали от самого Ульма; Долохов доказывал, что русские не сдавались, а били французов.
– Здесь велят прогнать вас и прогоним, – говорил Долохов.
– Только старайтесь, чтобы вас не забрали со всеми вашими казаками, – сказал гренадер француз.
Зрители и слушатели французы засмеялись.
– Вас заставят плясать, как при Суворове вы плясали (on vous fera danser [вас заставят плясать]), – сказал Долохов.
– Qu'est ce qu'il chante? [Что он там поет?] – сказал один француз.
– De l'histoire ancienne, [Древняя история,] – сказал другой, догадавшись, что дело шло о прежних войнах. – L'Empereur va lui faire voir a votre Souvara, comme aux autres… [Император покажет вашему Сувара, как и другим…]
– Бонапарте… – начал было Долохов, но француз перебил его.
– Нет Бонапарте. Есть император! Sacre nom… [Чорт возьми…] – сердито крикнул он.
– Чорт его дери вашего императора!
И Долохов по русски, грубо, по солдатски обругался и, вскинув ружье, отошел прочь.
– Пойдемте, Иван Лукич, – сказал он ротному.
– Вот так по хранцузски, – заговорили солдаты в цепи. – Ну ка ты, Сидоров!
Сидоров подмигнул и, обращаясь к французам, начал часто, часто лепетать непонятные слова:
– Кари, мала, тафа, сафи, мутер, каска, – лопотал он, стараясь придавать выразительные интонации своему голосу.
– Го, го, го! ха ха, ха, ха! Ух! Ух! – раздался между солдатами грохот такого здорового и веселого хохота, невольно через цепь сообщившегося и французам, что после этого нужно было, казалось, разрядить ружья, взорвать заряды и разойтись поскорее всем по домам.
Но ружья остались заряжены, бойницы в домах и укреплениях так же грозно смотрели вперед и так же, как прежде, остались друг против друга обращенные, снятые с передков пушки.


Объехав всю линию войск от правого до левого фланга, князь Андрей поднялся на ту батарею, с которой, по словам штаб офицера, всё поле было видно. Здесь он слез с лошади и остановился у крайнего из четырех снятых с передков орудий. Впереди орудий ходил часовой артиллерист, вытянувшийся было перед офицером, но по сделанному ему знаку возобновивший свое равномерное, скучливое хождение. Сзади орудий стояли передки, еще сзади коновязь и костры артиллеристов. Налево, недалеко от крайнего орудия, был новый плетеный шалашик, из которого слышались оживленные офицерские голоса.
Действительно, с батареи открывался вид почти всего расположения русских войск и большей части неприятеля. Прямо против батареи, на горизонте противоположного бугра, виднелась деревня Шенграбен; левее и правее можно было различить в трех местах, среди дыма их костров, массы французских войск, которых, очевидно, большая часть находилась в самой деревне и за горою. Левее деревни, в дыму, казалось что то похожее на батарею, но простым глазом нельзя было рассмотреть хорошенько. Правый фланг наш располагался на довольно крутом возвышении, которое господствовало над позицией французов. По нем расположена была наша пехота, и на самом краю видны были драгуны. В центре, где и находилась та батарея Тушина, с которой рассматривал позицию князь Андрей, был самый отлогий и прямой спуск и подъем к ручью, отделявшему нас от Шенграбена. Налево войска наши примыкали к лесу, где дымились костры нашей, рубившей дрова, пехоты. Линия французов была шире нашей, и ясно было, что французы легко могли обойти нас с обеих сторон. Сзади нашей позиции был крутой и глубокий овраг, по которому трудно было отступать артиллерии и коннице. Князь Андрей, облокотясь на пушку и достав бумажник, начертил для себя план расположения войск. В двух местах он карандашом поставил заметки, намереваясь сообщить их Багратиону. Он предполагал, во первых, сосредоточить всю артиллерию в центре и, во вторых, кавалерию перевести назад, на ту сторону оврага. Князь Андрей, постоянно находясь при главнокомандующем, следя за движениями масс и общими распоряжениями и постоянно занимаясь историческими описаниями сражений, и в этом предстоящем деле невольно соображал будущий ход военных действий только в общих чертах. Ему представлялись лишь следующего рода крупные случайности: «Ежели неприятель поведет атаку на правый фланг, – говорил он сам себе, – Киевский гренадерский и Подольский егерский должны будут удерживать свою позицию до тех пор, пока резервы центра не подойдут к ним. В этом случае драгуны могут ударить во фланг и опрокинуть их. В случае же атаки на центр, мы выставляем на этом возвышении центральную батарею и под ее прикрытием стягиваем левый фланг и отступаем до оврага эшелонами», рассуждал он сам с собою…
Всё время, что он был на батарее у орудия, он, как это часто бывает, не переставая, слышал звуки голосов офицеров, говоривших в балагане, но не понимал ни одного слова из того, что они говорили. Вдруг звук голосов из балагана поразил его таким задушевным тоном, что он невольно стал прислушиваться.
– Нет, голубчик, – говорил приятный и как будто знакомый князю Андрею голос, – я говорю, что коли бы возможно было знать, что будет после смерти, тогда бы и смерти из нас никто не боялся. Так то, голубчик.
Другой, более молодой голос перебил его:
– Да бойся, не бойся, всё равно, – не минуешь.
– А всё боишься! Эх вы, ученые люди, – сказал третий мужественный голос, перебивая обоих. – То то вы, артиллеристы, и учены очень оттого, что всё с собой свезти можно, и водочки и закусочки.
И владелец мужественного голоса, видимо, пехотный офицер, засмеялся.
– А всё боишься, – продолжал первый знакомый голос. – Боишься неизвестности, вот чего. Как там ни говори, что душа на небо пойдет… ведь это мы знаем, что неба нет, a сфера одна.
Опять мужественный голос перебил артиллериста.
– Ну, угостите же травником то вашим, Тушин, – сказал он.
«А, это тот самый капитан, который без сапог стоял у маркитанта», подумал князь Андрей, с удовольствием признавая приятный философствовавший голос.
– Травничку можно, – сказал Тушин, – а всё таки будущую жизнь постигнуть…