PACS系統的延伸：三維重建后處理技術深度解析

影像中心PACS系統源代碼

PACS系統即醫學影像存檔與通信系統，是醫療領域中不可或缺的信息技術系統。它主要負責醫院內醫學影像的數字化存儲、管理、傳輸和顯示，極大地促進了醫療影像信息的高效利用和共享。它可以集成多種醫療設備，如CT、MR、CR、超聲、視頻采集、X 光機、心血管機、核醫學等，將這些設備產生的數字影像轉換成標準格式，進行存儲和管理，以便醫生和專業技術人員進行診斷和治療。

核心功能與構成

PACS系統通常由以下幾個關鍵部分組成：

影像設備：如CT、MRI、X光機、超聲設備等，用于生成醫學影像。

影像采集器：確保從這些設備中提取的影像轉換為標準的DICOM格式。

存儲系統：包括在線存儲和長期歸檔存儲，用于保存大量影像數據。

傳輸系統：利用網絡技術，確保影像在醫院內部或遠程位置的快速傳輸。

影像工作站：醫生使用的工作站，支持查看、分析和處理影像。

數據庫服務器：存儲相關的患者信息和影像元數據。

PACS系統作用與覆蓋科室：

PACS系統廣泛應用于多個醫療科室，包括但不限于：

放射科：處理CT、MRI等影像。

病理科：輔助病理診斷。

內鏡科：內窺鏡檢查圖像管理。

超聲科：超聲影像的存儲和分析。

介入科：支持介入治療的影像指導。

核醫學科：處理核醫學成像。

務流程與系統集成

PACS系統與HIS（醫院信息系統）和RIS（放射信息系統）緊密集成，業務流程大致如下：

1. 臨床醫生通過HIS系統開具電子檢查單。

2. RIS系統進行預約、審核和費用確認。

3. PACS與RIS通過HL7消息交換信息，調度檢查。

4. 檢查完成后，影像以DICOM格式發送到PACS系統。

5. 影像經過質量控制后存儲，并可被授權用戶快速調閱。

PACS系統的延伸：三維重建后處理

CT三維重建技術是指經過計算機軟件處理,將連續橫斷層掃描所收集的信息重建為直觀的三維立體圖像的一種影像學技術，是圖像處理技術的一次重大飛躍。更便于醫生診斷病灶。

CT三維重建主要有六種基本后處理方法

多層面重建(MPR)

最大密度投影(MIP)

表面陰影遮蓋(SSD)

容積漫游技術(VRT)

曲面重建(CPR)

虛擬內鏡技術(VE)

多層面重建(MPR)：MPR適用于任一平面的結構成像，以任意角度觀察正常組織器官或病變，可以顯示腔性結構的橫截面以觀察腔隙的狹窄程度、評價血管受侵情況、真實地反映器官間的位置關系等。

最大密度投影(MIP)：最大密度投影是將一定厚度(即CT層厚)中最大CT值的體素投影到背景平面上，以顯示所有或部分的強化密度高的血管和/或器官。

最小密度投影(minlP)：和MIP正好相反，反映的是一定層厚圖像中CT值最低的體素，所以常用來顯示膽道、氣道等組織結構。

曲面重建技術(CPR)：這種重建技術是在一個維度上選擇特定的曲線路徑，將該路徑上得所有體素在同一平面上進行顯示，可以一次評價曲度較大的結構如脾動脈、胰管、冠狀動脈等管狀結構的全長情況。

容積漫游技術(VRT)：可以對動靜脈血管、軟組織及骨結構等進行立體塑形成像，也可以顯示支氣管樹、結腸及內耳等結構，三維成像功能非常強大，形態及色彩逼真對于復雜結構的成像有一定優勢。

表面陰影遮蓋(SSD)：表面陰影遮蓋是將操作者的眼睛作為假設光源方向，投射到CT值在設定閾值以上的體素上則不再透過繼續成像，僅呈現所有表面體素的集合立體圖形，適用于顯示CT值與其他結構相差較大的組織結構成像，通俗來說，SSD圖像就像是黑白的塑形圖像，所以臨床上主要用于顯示骨骼病變或是結腸CT重建。

虛擬內鏡技術(VE)：這種CT重建圖像可以模擬各種內鏡檢查的效果，它是假設視線位于所要觀察的管“腔”內，通過設定一系列的參數范圍，即可看到管“腔”內的結構。

PACS系統支持3D閱片的原理

PACS系統支持3D閱片的原理基于從一系列二維醫學影像（如CT或MRI掃描的切片）中重建三維模型的技術。以下是實現這一功能的關鍵步驟和技術要點：

數據獲取：首先，從PACS系統中導出原始的二維醫學影像數據，這些數據通常是DICOM格式，包含了詳細的患者信息和圖像數據。

圖像預處理：對原始圖像進行噪聲過濾、對比度增強等處理，以提高重建質量。這一步驟是確保后續三維重建準確性的基礎。

圖像配準：由于不同時間或角度獲取的圖像可能有微小的位移，需要通過配準算法將這些圖像精確對齊，確保重建的三維模型連續且一致。

三維重建：

體素渲染：利用體素（體積像素）數據，通過體素渲染技術，將每個體素的灰度值轉換為顏色和透明度，生成三維視圖。

表面渲染：對于更高級的可視化，系統可以識別出組織或器官的邊界，通過表面渲染技術創建出光滑的三維表面模型。

多平面重建（MPR）：允許醫生在任意平面上查看三維數據，提供橫斷面、冠狀面和矢狀面的視圖。

最大密度投影（MIP） 和 最小密度投影（MinIP）技術，用于突出顯示高密度或低密度區域，適用于血管成像等。

后處理與分析：重建后的3D模型可以進一步進行旋轉、縮放、切割等操作，以不同視角觀察，輔助醫生進行更深入的分析和診斷。

可視化與交互：通過高性能圖形處理器（GPU），PACS系統能夠實時渲染3D圖像，醫生可以通過鼠標或觸摸屏進行交互，動態調整視圖，從而獲得更直觀的解剖結構理解。

通過這些技術，PACS系統不僅存儲和管理二維醫學影像，還能提供強大的3D閱片功能，幫助醫生進行更精確的診斷和治療規劃。