基于开源库实现云PACS的方案

最新推荐文章于 2025-06-21 18:38:48 发布
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分类专栏： Healthcare 文章标签： html 开源 PACS DICOM
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概述

越来越多的项目希望使用web来访问PACS，把数据和服务器托管在云端，实现影像云或者云PACS。折腾了几年之后，总结一下调查过的开源方案，列举一下相应的有优缺点和适应范围。不一定使所有可能的方案，不过肯定是相对靠谱的方案。

架构和开源库

从最终客户角度，可以把系统结构分成两个流派：1）浏览器端完成DICOM数据解析和渲染，2）服务器端完成解析和渲染，浏览器只负责简单的显示和交互。

前端渲染

通过html和javascript实现前端渲染，包括三维体绘制都是可以实现的，并且渲染的性能也不影响用户体验。但是，浏览器都有一个重要的限制，内存使用量。一般一个网页可以占用的内存大约1-4G，根据操作系统和硬件平台有关。这是一个浏览器通用的安全保护。这样，就会造成没有办法在浏览器端处理大型的体数据。同时，浏览器可以使用的本地缓存也有比较多的限制。即使是二维图像操作，如何制定合理的缓存策略也是一个需要小心的地方。

比较完善的开源项目有这几个：

  • cornerstone

https://github.com/chafey/cornerstone

这是一个纯前端js实现的DICOM二维处理。作者Chris Hafey是行业资深人士。完整的演示代码可以在https://github.com/chafey/cornerstoneDemo找到。这个演示基本上就是下载一个json表示study信息，然后直接用http获取dicom文件到前端处理。后台实际上没有真正意义的服务器。

这个库的好处是容易理解，服务器端简单。常用功能比较完善，bug比较少。适用于一些对dicom操作要求不高，只需要处理DR或者低端CT/MR图像的地方，比较容易集成。

新版本 https://cornerstonejs.org/ 架构更完善“>https://github.com/cornerstonejs/cornerstone_

  • oviyam

https://sourceforge.net/p/dcm4che/svn/HEAD/tree/oviyam/oviyam/

这个项目和DCM4CHE捆绑比较紧。如果PACS后端采用DCM4CHE，这是一个可行的选择。功能和界面相对更完善，但是，实际测试中发现的小bug比较多。需要对DICOM有一定了解才能比较好的定制和维护。

  • The X Toolkit

https://github.com/xtk/X

这个项目是波士顿儿童医院和哈佛医学院合作的开源项目。提供里比较完整的三维渲染功能，甚至包括一些很高端的脑部核磁图像处理。所有功能都基于前端js实现。主要的问题就是前面提到的数据体大小的问题。一旦超出内存限制，就会出错。

解决内存限制还有一个方法就是自行定制浏览器，这个超出了web版的使用场景，就不在这深入讨论了。

  • vtk-js

Visualization Toolkit for the Web https://kitware.github.io/vtk-js/

VTK的子集前端实现，对于熟悉VTK的同学，可以考虑。

服务器端渲染

考虑到高端CT/MR经常出现几千张图的序列，可能会遇到几个问题：1）浏览器可能没有办法装入整个序列，2）在现实带宽下，下载几百兆数据需要的用户等待时间过长，3）数据下载到前端加大了数据泄露的可能。所以，对于云端的PACS，服务器端渲染是一个比较好的选择。

服务器端渲染需要解决的核心问题是负载均衡和资源调度。再强悍的机器可以同时支持的渲染数量也会受到显卡、内存以及CPU的限制。不同客户的数据需要避免相互干扰。另外，如何保证服务器多活也需要考虑。

可以借助的开源方案有两个：

  • paraviewweb

https://github.com/Kitware/paraviewweb

这是最早从paraview里面出去出来的web框架。在vtk和paraview中都包括这部分代码。它实现了完整的进程和负载均衡管理，以及VTK接口到前端的映射。他自己的负载均衡就直接可以控制多台服务器。如果不在乎重度依赖VTK的框架，是一个不错的选择。

  • wt

https://www.webtoolkit.eu/wt

webtoolkt主要用途是C++直接产生操作WEB页面。这个框架通过一定虚拟化把html的页面元素映射成自己界面元素，提供相应的交互。这样，后端的渲染窗口直接生成图像返回前端就可以实现web展示。

真正的渲染可以用任何vtk或者其他opengl渲染库来实现。看开发团队的技术积累。

这个框架实现了单机的负载均衡，可以为不同客户端请求自动启动不同渲染进程。配合其他7层负载均衡软件，比如haproxy，可以很好的实现多机负载均衡。

服务器端渲染如果需要部署在公有云上，还需要考虑同时支持GPU和CPU渲染。目前只有一小部分公有云提供带GPU渲染的服务器，比如，AWS。大多数公有云还没有提供。同时，一些公有云提供用于深度学习的GPU虚机，用来做PACS渲染的可能性价比需要评估。

2017年10月

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PACS解决方案 目 录 1 项目背景及设计标 项目背景及设计标 项目背景及设计标 项目背景及设计标 ................................ ..................... 4 1.1 PACSPACSPACSPACS系统概述 系统概述 ................................ ................................ ................................ ........................ 4 1.2 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX医院 概况 ................................ ................................ ................................ ................. 5 1.3 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX医院 PACSPACSPACSPACS技术需求 技术需求 ................................ ................................ ............................. 5 1.4 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX医院 PACSPACSPACSPACS系统建设目标 系统建设目标 系统建设目标 ................................ ................................ ..................... 6 2 天健 PACS PACS系统概述 系统概述 ................................ ...................... 9 2.1 天健 PACSPACSPACSPACS系统简介 系统简介 ................................ ................................ ................................ ............... 9 2.2 天健 PACSPACSPACSPACS系统功能结构 系统功能结构 系统功能结构 ................................ ................................ ................................ ..... 11 3 PACS 系统 ................................ .............................. 14 3.1 系统设计原则 系统设计原则 系统设计原则 ................................ ................................ ................................ ......................... 14 3.2 系统简介 系统简介 ................................ ................................ ................................ ................................ . 15 4 天健 PACS PACS功能结构 功能结构 ................................ ..................... 16 4.1 三层结构设计 三层结构设计 三层结构设计 ................................ ................................ ................................ ......................... 16 4.2 存储归档服务（ 存储归档服务（ 存储归档服务（ ARCHIVING RCHIVING RCHIVING RCHIVING RCHIVING RCHIVING RCHIVING RCHIVING RCHIVING SERVERERVERERVERERVERERVER） ................................ ................................ ................. 16 4.3 DICOMDICOMDICOMDICOMDICOM打印服务（ 打印服务（ 打印服务（ DICOMDICOMDICOMDICOMDICOM PRINTING RINTING RINTING RINTING RINTING RINTING RINTING RINTING SERVERERVERERVERERVERERVER） ................................ ................................ 18 4.4 WEB WEB服务（ 服务（ WEB -BASED BASED BASED BASED BASED BASED DICOMDICOMDICOMDICOMDICOM SERVERERVERERVERERVERERVER） ................................ ................................ ........ 18 4.5 远程服务（ 远程服务（ INTERNENTERNENTERNENTERNENTERNENTERNET & TELE -BASED BASED BASED BASED BASED BASED DICOMDICOMDICOMDICOMDICOM SERVERERVERERVERERVERERVER） ................................ ..................... 18 4.6 RISRISRIS（HISHISHIS接口）服务 接口）服务 接口）服务 ................................ ................................ ................................ ........... 19 4.7 DICOMICOMICOMICOM通讯 ................................ ................................ ................................ ............................. 19 4.8 MESSAGEESSAGEESSAGEESSAGEESSAGEESSAGEPAIRAIRAIR通讯 ................................ ................................ ................................ ................. 20 4.9 分诊应用 分诊应用 ................................ ................................ ................................ ................................ . 21 4.10 视频采集应用 视频采集应用 视频采集应用 ................................ ................................ ................................ ......................... 22 4.11 4.11 诊断应用 诊断应用 ................................ ................................ ................................ ................................ . 25 4.12 临床浏览应用 临床浏览应用 临床浏览应用 ................................ ................................ ................................ ......................... 31 4.13 PACSPACSPACSPACS系统工作流程设计 系统工作流程设计 系统工作流程设计 系统工作流程设计 ................................ ................................ ................................
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