Система архивации и передачи изображений ( PACS ) — это технология медицинской визуализации , которая обеспечивает экономичное хранение и удобный доступ к изображениям с нескольких модальностей (типов исходных машин). [1] Электронные изображения и отчеты передаются в цифровом виде через PACS; это устраняет необходимость вручную архивировать, извлекать или транспортировать обложки для пленки, папки, используемые для хранения и защиты рентгеновской пленки. Универсальным форматом для хранения и передачи изображений PACS является DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) . Данные, не являющиеся изображениями, такие как отсканированные документы, могут быть включены с использованием стандартных форматов потребительской отрасли, таких как PDF (Portable Document Format) , после инкапсуляции в DICOM. PACS состоит из четырех основных компонентов: модальности визуализации, такие как рентгеновская пленка (PF), компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ), защищенная сеть для передачи информации о пациенте, рабочие станции для интерпретации и просмотра изображений и архивы для хранения и извлечения изображений и отчетов. В сочетании с доступными и новыми веб- технологиями PACS способен предоставлять своевременный и эффективный доступ к изображениям, интерпретациям и связанным с ними данным. PACS снижает физические и временные барьеры, связанные с традиционным поиском , распространением и отображением изображений на основе пленки .
Большинство PACS обрабатывают изображения с различных медицинских инструментов визуализации, включая ультразвуковую (УЗ) , магнитно-резонансную (МРТ) , ядерную медицинскую визуализацию, позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) , компьютерную томографию (КТ) , эндоскопию (ЭС) , маммографию (МГ) , цифровую рентгенографию (ДР) , рентгенографию с фосфорными пластинами , фотографию в видимом свете (ВЛ) , гистопатологию , офтальмологию и т. д. Постоянно добавляются дополнительные типы форматов изображений. Клинические области за пределами радиологии; кардиология, онкология, гастроэнтерология и даже лаборатория создают медицинские изображения, которые можно включить в PACS. (см. Области применения DICOM ).
PACS имеет четыре основных применения:
PACS предлагается практически всеми основными производителями медицинского оборудования для визуализации, медицинскими ИТ-компаниями и многими независимыми компаниями-разработчиками программного обеспечения. Базовое программное обеспечение PACS можно найти бесплатно в Интернете.
Архитектура — это физическая реализация требуемой функциональности или то, что видно снаружи. Существуют различные представления, в зависимости от пользователя. Рентгенолог обычно видит станцию просмотра, технолог — рабочую станцию QA, в то время как администратор PACS может проводить большую часть своего времени в компьютерном зале с контролируемым климатом. Составное представление довольно сильно отличается для разных поставщиков. [2]
Обычно PACS состоит из множества устройств. Первым шагом в типичных системах PACS является модальность. Модальностями обычно являются компьютерная томография (КТ), ультразвук, ядерная медицина, позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ). В зависимости от рабочего процесса учреждения большинство модальностей отправляются на рабочую станцию обеспечения качества (QA) или иногда называемую шлюзом PACS. Рабочая станция обеспечения качества является контрольной точкой для проверки правильности демографических данных пациента, а также других важных атрибутов исследования. Если информация об исследовании верна, изображения передаются в архив для хранения. Центральное устройство хранения (архив) хранит изображения и в некоторых случаях отчеты, измерения и другую информацию, которая находится вместе с изображениями. Следующим шагом в рабочем процессе PACS являются рабочие станции чтения. На рабочей станции чтения рентгенолог просматривает исследование пациента и формулирует свой диагноз. Обычно к рабочей станции чтения привязан пакет отчетов, который помогает рентгенологу диктовать окончательный отчет. Программное обеспечение для составления отчетов является необязательным, и существуют различные способы, которыми врачи предпочитают диктовать свои отчеты. В дополнение к упомянутому рабочему процессу обычно существует программное обеспечение для создания CD/DVD, используемое для записи исследований пациентов для распространения среди пациентов или направляющих врачей. На схеме выше показан типичный рабочий процесс в большинстве центров визуализации и больниц. Обратите внимание, что этот раздел не охватывает интеграцию с радиологической информационной системой, больничной информационной системой и другими подобными системами интерфейса, которые связаны с рабочим процессом PACS.
Все больше и больше PACS включают веб-интерфейсы для использования Интернета или глобальной сети (WAN) в качестве средств связи, обычно через VPN (виртуальную частную сеть) или SSL (уровень защищенных сокетов). Клиентское программное обеспечение может использовать ActiveX , JavaScript и/или Java-апплет . Более надежные клиенты PACS представляют собой полноценные приложения, которые могут использовать все ресурсы компьютера, на котором они выполняются, и не подвержены влиянию частых автоматических обновлений веб-браузера и Java. Поскольку 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 портативного носителя. Не выходя за рамки архитектуры PACS, WADO становится решением для кроссплатформенной возможности и может увеличить распространение изображений и отчетов среди направляющих врачей и пациентов.
Резервное копирование изображений PACS является важной, но иногда упускаемой из виду частью архитектуры PACS (см. ниже). В Соединенных Штатах HIPAA требует, чтобы резервные копии изображений пациентов делались на случай потери изображений из PACS. Существует несколько методов резервного копирования изображений, но они обычно включают автоматическую отправку копий изображений на отдельный компьютер для хранения, желательно за пределами офиса.
Связь с сервером PACS осуществляется посредством сообщений DICOM, которые похожи на «заголовки» изображений DICOM, но имеют другие атрибуты. Запрос (C-FIND) выполняется следующим образом:
Изображения (и другие составные экземпляры, такие как состояния презентации и структурированные отчеты) затем извлекаются с сервера PACS через запрос C-MOVE или C-GET с использованием сетевого протокола DICOM. Извлечение может выполняться на уровне исследования, серии или изображения (экземпляра). Запрос C-MOVE указывает, куда следует отправлять извлеченные экземпляры (используя отдельные сообщения C-STORE в одном или нескольких отдельных соединениях) с идентификатором, известным как целевой заголовок сущности приложения (заголовок AE). Для работы C-MOVE сервер должен быть настроен с отображением заголовка AE на адрес TCP/IP и порт, и, как следствие, сервер должен заранее знать все заголовки AE, на которые ему когда-либо будет предложено отправить изображения. C-GET, с другой стороны, выполняет операции C-STORE на том же соединении, что и запрос, и, следовательно, не требует, чтобы "сервер" знал адрес TCP/IP и порт "клиента", и, следовательно, также работает легче через брандмауэры и с трансляцией сетевых адресов, среды, в которых входящие соединения TCP 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 рамках одного предприятия, DICOM (и IHE) определяют другие механизмы поиска, включая WADO, WADO-WS и, совсем недавно, WADO-RS.
Цифровые медицинские изображения обычно хранятся локально в PACS для извлечения. Важно (и требуется в Соединенных Штатах разделом Административные гарантии Правил безопасности HIPAA ), чтобы учреждения имели средства восстановления изображений в случае ошибки или катастрофы. Хотя каждое учреждение отличается, цель резервного копирования изображений — сделать его автоматическим и максимально простым в администрировании. Есть надежда, что копии не понадобятся; однако планирование аварийного восстановления и непрерывности бизнеса диктует, что планы должны включать сохранение копий данных даже в случае временной или постоянной потери всего объекта.
В идеале копии изображений должны храниться в нескольких местах, в том числе за пределами офиса, чтобы обеспечить возможности аварийного восстановления. В целом данные PACS ничем не отличаются от других критически важных для бизнеса данных и должны быть защищены несколькими копиями в нескольких местах. Поскольку данные PACS можно считать защищенной медицинской информацией (PHI), могут применяться правила, в частности требования HIPAA и 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 данных, использующих современные технологии защиты данных, становится все более распространенным, особенно для крупных организаций с большими требованиями к емкости и производительности. Системы хранения данных могут быть настроены и подключены к серверу PACS различными способами, либо как хранилище с прямым подключением (DAS), сетевое хранилище (NAS) или через сеть хранения данных (SAN). Независимо от того, как подключено хранилище, корпоративные системы хранения данных обычно используют RAID и другие технологии для обеспечения высокой доступности и отказоустойчивости для защиты от сбоев. В случае необходимости частичной или полной реконструкции PACS требуются некоторые средства быстрой передачи данных обратно в PACS, желательно, пока PACS продолжает работать.
Современные технологии репликации хранилищ данных могут применяться к информации PACS, включая создание локальных копий с помощью моментальной копии для локально защищенных копий, а также полных копий данных в отдельных репозиториях, включая дисковые и ленточные системы. Удаленные копии данных должны создаваться либо путем физического перемещения лент за пределы площадки, 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 WAN во вторичное местоположение.
Другие варианты создания копий данных PACS включают съемные носители (жесткие диски, DVD или другие носители, которые могут содержать множество изображений пациентов), которые физически переносятся за пределы учреждения. HIPAA HITECH во многих случаях требует шифрования хранимых данных или использования других механизмов безопасности, чтобы избежать штрафов за несоблюдение требований. [4]
Инфраструктура резервного копирования также может поддерживать миграцию изображений в новую PACS. Из-за большого объема изображений, которые необходимо архивировать, многие центры радиационной диагностики мигрируют свои системы в облачную PACS .
Полная PACS должна предоставлять единую точку доступа к изображениям и связанным с ними данным. То есть она должна поддерживать все цифровые модальности во всех отделах по всей организации.
Однако до тех пор, пока проникновение PACS не будет полным, могут существовать отдельные островки цифровой визуализации, еще не подключенные к центральной PACS. Они могут иметь форму локализованной, модально-специфической сети модальностей, рабочих станций и хранилищ (так называемые «мини-PACS»), или могут состоять из небольшого кластера модальностей, напрямую подключенных к считывающим рабочим станциям без долгосрочного хранения или управления. Такие системы также часто не подключены к ведомственной информационной системе. Исторически сложилось так, что лаборатории ультразвуковой диагностики, ядерной медицины и кардиологии часто являются отделениями, которые принимают такой подход.
Совсем недавно полномасштабная цифровая маммография (FFDM) приняла аналогичный подход, в основном из-за большого размера изображения, узкоспециализированных требований к рабочему процессу считывания и отображению, а также вмешательства регулирующих органов. Быстрое развертывание FFDM в США после исследования DMIST привело к тому, что интеграция цифровой маммографии и PACS стала более распространенной.
Все PACS, независимо от того, охватывают ли они все предприятие или локализованы в пределах одного отделения, должны также взаимодействовать с существующими больничными информационными системами: Больничная информационная система (HIS) 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 направления на обследование. Эти данные отправляются из HIS в RIS через интерфейс интеграции, в большинстве больниц — через протокол HL7. Идентификатор пациента и направления будут отправлены в Modality (КТ, МРТ и т. д.) через протокол DICOM (Worklist). Изображения будут созданы после сканирования изображений, а затем отправлены на сервер PACS. Отчет о диагностике создается на основе изображений, полученных для представления с сервера PACS врачом/рентгенологом, а затем сохраненных в системе RIS.
Вывод: Отчет о диагностике и изображения, созданные соответствующим образом. Отчет о диагностике обычно отправляется обратно в HIS через HL7, а изображения отправляются обратно в HIS через DICOM, если в больницах есть средство просмотра DICOM, интегрированное с HIS (в большинстве случаев клинический врач получает напоминание о прибытии отчета о диагностике, а затем запрашивает изображения с сервера PACS).
Взаимодействие между несколькими системами обеспечивает более согласованный и надежный набор данных:
Интерфейс также может улучшить шаблоны рабочего процесса:
Осознание важности интеграции привело к тому, что ряд поставщиков разработали полностью интегрированные RIS/PACS. Они могут предлагать ряд дополнительных функций:
Процесс установки PACS сложен, требует времени, ресурсов, планирования и тестирования. Установка не завершена, пока не пройден приемочный тест . Приемочный тест новой установки является жизненно важным шагом для обеспечения соответствия пользователя, функциональности и особенно клинической безопасности. Возьмем, к примеру, Therac-25 , радиационное медицинское устройство, которое было задействовано в несчастных случаях, когда пациенты получали огромные передозировки радиации из-за непроверенного программного управления. [5]
Приемочный тест определяет, готова ли система PACS к клиническому использованию, и отмечает гарантийный срок, выступая в качестве контрольной точки платежа. Процесс тестирования различается по временным требованиям в зависимости от размера учреждения, но условие контракта о 30-дневном сроке не является необычным. Он требует детального планирования и разработки критериев тестирования до составления контракта. Это совместный процесс, требующий определенных протоколов тестирования и контрольных показателей.
Тестирование выявляет недостатки. Исследование показало, что наиболее часто упоминаемые недостатки были самыми дорогостоящими компонентами. [6] Неисправности, ранжированные от наиболее к наименее распространенным: Рабочая станция ; Интерфейсы брокера HIS/RIS/ACS; RIS; Компьютерные мониторы ; Веб-система распространения изображений; Интерфейсы модальности; Архивные устройства; Техническое обслуживание; Обучение; Сеть; DICOM; Телерадиология; Безопасность; Оцифровщик пленок .
Одна из первых базовых систем PACS была создана в 1972 году доктором Ричардом Дж. Штекелем. [7] : 6
Принципы PACS впервые обсуждались на собраниях рентгенологов в 1982 году. Термин PACS приписывают разным людям . Кардиолог-рентгенолог д-р Андре Дюринкс сообщил в 1983 году, что он впервые использовал этот термин в 1981 году. [8] : 9–18 Однако д-р Сэмюэл Дуайер отдает должное д-ру Джудит М. Превитт за введение этого термина. [9] : 2–9
Доктор Гарольд Гласс, медицинский физик, работавший в Лондоне в начале 1990-х годов, обеспечил финансирование со стороны правительства Великобритании и на протяжении многих лет руководил проектом, который превратил больницу Хаммерсмит в Лондоне в первую больницу без использования пленки в Соединенном Королевстве. [10] : 469–478 Доктор Гласс умер через несколько месяцев после запуска проекта, но его считают одним из пионеров PACS.
Первая крупномасштабная установка PACS была осуществлена в 1982 году в Университете Канзаса, Канзас-Сити. [2]
В США PACS классифицируются как медицинские приборы, и, следовательно, если они продаются, регулируются USFDA . В целом, они подлежат контролю класса 2 и, следовательно, требуют 510(k) , хотя отдельные компоненты PACS могут подлежать менее строгим общим контролям. [11] Некоторые конкретные приложения, такие как использование для первичной интерпретации маммографии, дополнительно регулируются [12] в рамках Закона о стандартах качества маммографии .
Общество по визуализационной информатике в медицине (SIIM) — это всемирная профессиональная и отраслевая организация, которая проводит ежегодные встречи и выпускает рецензируемый журнал для содействия исследованиям и образованию в области PACS и связанных с ними цифровых тем.
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )Закон о медицинских информационных технологиях для экономического и клинического здравоохранения (HITECH), принятый как часть Закона об оздоровлении и реинвестировании Америки 2009 г., был подписан 17 февраля 2009 г. для содействия принятию и осмысленному использованию медицинских информационных технологий.