PACS (Picture Archiving and Communication System) 画像保管管理システム CT、MRI等の医療画像診断装置からの検査画像を電子的に保存、検索、解析する画像データベース・システム。院内PACSと地域PACSの二種類がある。 Archive（アーカイブ）:記録文書の保管（所）・複数のファイルを圧縮して、１個にまとめたもの・FTP(File Transfer Protocol)によりアクセス可能なインターネット上のファイルのディレクトリ PACS 構造要素1 （１）情報量と転送速度（例）：胸部X線単純写真1画像＝4000×4000画素 1画素=100μm× 100μm、濃度階調＝1024(10bits) PACS（医用画像管理システム） PACSとは、Picture Archiving and Communication Systemの略で、膨大な量の医用画像をフィルムの代わりに、デジタル画像としてデータベース化し、必要に応じてその画像を転送、表示することができるシステムのことをいう。このシステムにより、画像処理による高度な診断や病気の統計など、医用画像の有効的な活用が可能となる。また、このシステムを導入することによって、人員や保管スペースの削減も図ることができる。 PACS 構造要素2 （２）システム・コンピュータ情報を蓄積、配信するサーバ・コンピュータ(server)と、この画像の情報量は、 4000×4000×10＝160,000,000bits＝20Mbytes 情報を受け取り、表示するクライアント・コンピュータ(client, 端末とも呼ぶ)、から構成される。ネットワークを通じてコンピュータ同士を接続し、データを交換する際の転送速度は、1秒あたり何ビット転送できるかというbps: bits per secondの単位を使用する。サーバは常にクライアントからの要求が来るのを待っている状態で待機しており、クライアントからの要求で必要な仕事を行い、仕事が終わるとサーバは再び待機状態となる。 PACS 構造要素3 （３）ネットワーク複数のコンピュータ（サーバー、クライアント）を有線や無線で接続することをネットワークという。大別して病院内を対象としたLAN: local area network と院外との接続を対象としたWAN: wide area network があるが、厳密な定義、分類は困難である。 PACS 構造要素4 （４）プロトコルネットワークを通じてサーバ、クライアント端末間で情報交換を行うには、単にケーブルを電気的に接続するだけではできず、情報交換する手順（通信プロトコル：protocol）を相互共通にきめ、それに従ってデータを送受信する。（５）画像圧縮可逆圧縮と非可逆圧縮 JPEG圧縮 JPEG 2000圧縮 JPEGとは、Joint Photographic Experts Groupの略で、カラー静止画の圧縮方式を検討する委員会を指す。この圧縮方式によって作成された画像ファイルを指して「JPEGファイル」と呼ぶ。基本方式における符号化アルゴリズムは、画像データの8×8画素のブロック単位に分割し，それぞれのブロックごとに離散コサイン変換、量子化、エントロピー符号化の順に行われる。高圧縮率で高画質を保持できるJPEG2000では、離散コサイン変換（DCT）の代わりに離散ウェーブレット変換（DWT）が用いられる。１回目の２次元DWTによって４つの帯域に分解し、さらに、最低域成分を４つの帯域に分割している。圧縮率を高めていくと、 8×8画素のブロック単位で分割された境界で画像ひずみがみられ、画質の劣化が確認できるようになる。これをブロックノイズという。 Lossy JPEG と Lossless JPEG がある。総合外来/整形外科外来端末放射線科診断部門病棟簡易端末/レポート端末 PACS PACAを利用した医師診断室（例）院内医用画像情報ネットワークシステム(PACS) ハイビジョンを用いた大学間の衛星通信システム【システムの概要】ハイビジョン映像、ＮＴＳＣ映像のデジタル方式による送受信により、大学病院と２９大学附属病院間において（医療情報の転送、非常時には連絡回線として）運用を行う。映像の送受信時にはスクランブルをかけ、患者のプライバシー保護等の対策を行う。遠隔医療と支援診断＋ DICOM 遠隔医療とコンピュータ今日の遠隔医療にはコンピュータが欠かせないが、上の定義からすれば、遠隔地を結ぶコミュニケーション手段が存在し、「即時性」と「双方向性」が確立されているならば、コンピュータなしでも遠隔医療は可能なはずです。遠隔医療(Telemedicine)とは？遠隔医療というのは耳慣れない言葉であるが、対面医療(face-to-face medicine)の反対語と考えれば理解しやすいかと思われる。ここでは患者と医療者、あるいは医療者同志が遠く離れた場所にいながら、情報交換を行い、診断や治療を行っていくことと定義する。いわゆる、遠隔医療と呼ばれる分野・在宅医療、僻地医療、戦地医療、宇宙医療など、病院のない場所に病院を出現させる。・病院に入院中の患者に対して、病院にいながら、家庭、学校環境を再現する試み。・遠隔診断、遠隔放射線画像診断、遠隔病理画像診断など。遠隔医療の形態遠隔医療の必要性１．患者と医師を結ぶ遠隔医療ネットワークを利用した在宅医療心臓病患者の外出先での管理、妊娠中女性の周産期管理など２．一般医と専門医を結ぶ遠隔医療（１）医療資源の地域間格差（２）医療の専門分化 CT、MRI画像などの遠隔診断病理画像の遠隔診断３．専門医と専門医を結ぶ遠隔医療（３）在宅医療ニーズの高まり遠隔手術シミュレーション・システム遠隔医療の分類 1. 患者 - 医師 2. 一般医師 - 専門医師＜遠隔医療の方法＞（1）インタ－ネット利用（2）ＩＳＤＮ回線による方法（3）光ファイバ－、ケ－ブルＴＶ回線による方法 3. 専門医師 - 専門医師遠隔画像診断システムの概念図 CT/MRIスキャナからのデータおよび検査依頼票のデータは通信端末でデジタル化され、ISDN経由で遠隔地の読影端末に送られる。診断結果はFAXで検査を施行／依頼した病院に送られる。（4）通信衛星による方法モバイル画像診断（例）読影用の端末は、なにも大型のＣＲＴを接続したデスクトップマシンである必要はない。遠隔診断用ソフトは Windows 上で動くので、診断と通信および報告書作成用のソフトを搭載したノート型のパソコンを持ち歩けばどこででも（理論的には海外からも）読影が可能である。データ圧縮について衛星通信を使用した遠隔医療システムこのシステムでは、高性能のＴＶ会議装置やＴＶカメラ、そして高い伝送速度を備えた衛星通信装置を使用しており、スムーズな映像とクリアな音声の伝送を実現している。このシステムによって、ふもとの病院医師が患者さんと問診し、遠隔操作でカメラを動かして顔色や全身状態等をチェックした上で、診療所スタッフに投薬、搬送、処置などの指示を出すことが可能となっている。遠隔医療／画像診断の利点非圧縮(78KB) 標準圧縮(59KB) 高度圧縮(39KB) 一見しただけではそれぞれの区別が困難です。遠隔医療／画像診断の欠点 ¾コスト節約 ¾システムダウンの危険性 ¾緊急読影 ¾画質と転送速度のトレード・オフ(trade off) ¾僻地医療への応用 ¾コニュニケーション・レベルの低下 ¾画像の検索、加工、再利用が容易（デジタル化の利点） ¾患者の身体的負担の軽減（遠隔医療の利点）在宅医療支援システム概要ＩＳＤＮ、アナログ回線、無線回線、ＬＡＮを利用したマルチメディア・ネットワークを構築し、医療機関と在宅療養者宅を接続する。テレビ電話による医療相談やバイタルセンサーにより体温、血圧、脈拍、心電図、体重、体脂肪、歩数、尿検査結果等の在宅療養者の健康データを収集し、医師が在宅療養者の容態を迅速かつ的確に把握できる。 ¾転送元の画質に左右される（現システムの制約）在宅介護支援システム概要在宅介護支援センター等の福祉施設に設置した端末と看護婦、ホームヘルパーが持つ携帯情報端末により、在宅要介護者情報、訪問看護スケジュール、介護履歴等の情報を共有することにより、在宅介護作業の効率化を図る。また、医師等からの医療指示情報の適時提供により、福祉機関と医療機関の効率的な情報伝達を行うことができる。在宅医療支援遠隔問診システム三重県でケーブルテレビ在宅医療支援システムシステム構成図コンピュータ支援診断 (CAD: Computer-Aided Diagnosis ) CADは、コンピュータによる画像解析結果を「第2の意見」として利用する「医師による診断」である。医師読影最終診断コンピュータ計算第2の意見 CADについて DICOMとは？ CADシステムの構築はソフトウェアの開発が中心であり、画像処理や画像認識の技術が応用される。 DICOMはDigital Imaging and Communications in Medicineの頭文字で、「ダイコム」と読む。マンモグラフィCADシステムは世界で最初の商用機である。 CT・MRI・内視鏡・超音波などの医用画像診断装置、医用画像プリンタ、医用画像システム、医療情報システムなどの間でデジタル画像データや関連する診療データを通信したり、保存したりする方法を定めた国際標準規格です。現在DICOMは、医療装置間の通信と画像に関する事実的標準となっている。 DICOMとは？病院内外で異なるメーカや種類のディジタル画像機器をネットワーク等で相互接続し、画像や検査情報の転送を可能とする。 ◆ 非ＤＩＣＯＭモダリティ ◆ ＤＩＣＯＭ対応モダリティ ◆ フィルムデジタイザ ◆ 読影依頼システム ◆ 遠隔画像診断システム ◆ ＰＡＣＳ DICOM規格の５つの特徴1 (1) ネットワーク規格：直接ネットワ－クへ接続できる。 (2) 既存の通信規格：一般的な標準ネットワーク規格をそのまま用いて通信できる。 (3) オブジェクト指向： DICOMは誰からも共通に認識・利用できるようになっている。演習問題 DICOM規格の５つの特徴2 胸部CR写真が1画像＝4000×4000画素で構成され、濃度階調＝1024階調（＝10bits）の場合を考える。 6枚のCR写真がサーバーのハードディスクに保存している。 (4) コンフォーマンス(conformance:順応)： DICOMの様々な機能のうちどの部分に対応できる。 (5) 可搬電子媒体： DICOMはネットワーク通信だけでなく電子媒体へ画像データを記録する際の内容についても定めています。問題92 ディジタル画像について正しいのはどれか． 1．データ量は「横の画素数×縦の画素数」で計算することができる． 2．ピクセルサイズが大きくなると解像度は良くなる． 3．サンプリング周波数を小さくするとデータ量は減る． 4．標本化間隔を小さくするとデータ量は減る． 5．量子化誤差が小さいと擬似輪郭が現れる．ハードディスクから画像を読み出す速さは、80Mbytes/sec。配信用ネットワークのデータ転送速度は120Mbps程度。 6枚のCR写真を転送するのに、約何秒を要する？概算：4000×4000×10bits＝160,000,000bits＝20Mbytes （20Mbytes ×6）＝120Mbytes；120Mbps＝15Mbytes/sec 120/15＝8秒問題98 マトリクスサイズ1024×1024画素，階調数16 ビットの画像のコンピュータ上でのファイル容量は何メガバイトになるか．ヘッダーはないものとする．また，1バイト＝8ビット，1キロバイト＝1024バイト， 1メガバイト＝1024キロバイトである． 1． 1.0メガバイト 3． 2.0メガバイト 5． 4.0メガバイト 2． 1.5メガバイト 4． 2.5メガバイト 05-1 ギガビット・イーサネット（伝送速度が1Gbps）で1枚5Mバイトの画像を伝送する。１秒間に伝送できる最大の画像数はどれか。 05-8 画像の圧縮に用いられるのはどれか。 a. 離散コサイン変換 b. ラドン変換 c. ハフ変換 d. ラプラス変換 e. ウェーブレット変換 1. 25 2. 100 3. 200 4. 400 5. 1,600 1. a,b 課題教科書第4章、 pages 120-121 演習問題：問題１～問題 12 提出期限： 10月23日(水) 授業開始直前 2. a,e 3. b,c 4. c,d 5. d,e