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画像アーカイブおよび通信システム（PACS）は、複数のモダリティ（ソース機器の種類）からの画像を経済的に保存し、簡単にアクセスできるようにする医療画像技術です。 [ 1 ]電子画像とレポートはPACSを介してデジタルで送信されるため、X線フィルムを保存および保護するために使用されるフォルダーであるフィルムジャケットを手動でファイリング、検索、または輸送する必要がなくなります。PACSの画像保存および転送のユニバーサルフォーマットはDICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）です。スキャンされた文書などの非画像データは、DICOMにカプセル化された後、 PDF（Portable Document Format）などの消費者業界標準フォーマットを使用して組み込むことができます。PACSは、X線プレーンフィルム（PF）、コンピュータ断層撮影（CT）、磁気共鳴画像法（MRI）などの画像モダリティ、患者情報の送信のためのセキュアなネットワーク、画像の解釈およびレビューのためのワークステーション、画像およびレポートを保存および検索するためのアーカイブの4つの主要なコンポーネントで構成されています。既存のウェブ技術や新たに登場するウェブ技術と組み合わせることで、PACSは画像、診断結果、および関連データへの迅速かつ効率的なアクセスを実現します。PACSは、従来のフィルムベースの画像検索、配信、表示に伴う物理的および時間的な制約を軽減します。
ほとんどのPACSは、超音波（US）、磁気共鳴（MR）、核医学画像、陽電子放出断層撮影（PET） 、コンピュータ断層撮影（CT）、内視鏡（ES）、マンモグラフィ（MG）、デジタルX線撮影（DR）、蛍光体プレートX線撮影、可視光写真（VL）、病理組織学、眼科学など、さまざまな医用画像機器からの画像を扱います。追加の画像フォーマットの種類は常に増え続けています。放射線科以外の臨床分野、例えば心臓病学、腫瘍学、消化器病学、さらには臨床検査室でも、PACSに組み込むことができる医用画像が作成されています（DICOMアプリケーション分野を参照）。
PACSには主に4つの用途があります。
PACSは、主要な医療画像機器メーカー、医療IT企業、そして多くの独立系ソフトウェア企業によって提供されています。基本的なPACSソフトウェアはインターネット上で無料で入手できます。
アーキテクチャとは、必要な機能の物理的な実装、つまり外部から見えるものです。ユーザーによって見え方が異なります。放射線科医は通常、ビューイングステーションを見ますが、技師はQAワークステーションを見ます。一方、PACS管理者は、空調管理されたコンピュータ室でほとんどの時間を過ごすかもしれません。複合的な見え方は、ベンダーによってかなり異なります。[ 2 ]
一般的に、PACSは多数のデバイスで構成されています。一般的なPACSシステムの最初のステップはモダリティです。モダリティには、通常、コンピュータ断層撮影（CT）、超音波、核医学、陽電子放出断層撮影（PET）、磁気共鳴画像法（MRI）などがあります。施設のワークフローに応じて、ほとんどのモダリティは品質保証（QA）ワークステーション（PACSゲートウェイと呼ばれることもあります）にデータを送信します。QAワークステーションは、患者の人口統計情報やその他の重要な検査属性が正しいことを確認するためのチェックポイントです。検査情報が正しければ、画像はアーカイブに送られて保存されます。中央ストレージデバイス（アーカイブ）には画像が保存され、場合によってはレポート、測定値、および画像に付随するその他の情報も保存されます。PACSワークフローの次のステップは読影ワークステーションです。読影ワークステーションは、放射線科医が患者の検査をレビューし、診断を下す場所です。通常、読影ワークステーションには、放射線科医が最終レポートを作成する際に役立つレポート作成パッケージが接続されています。レポート作成ソフトウェアはオプションであり、医師がレポートを作成する方法は様々です。上記のワークフローに加えて、通常はCD/DVDオーサリングソフトウェアを使用して、患者の検査データをCD/DVDに書き込み、患者または紹介医に配布します。上の図は、ほとんどの画像診断センターや病院における典型的なワークフローを示しています。なお、このセクションでは、放射線情報システム、病院情報システム、およびPACSワークフローに関連するその他のフロントエンドシステムとの統合については説明していません。
PACSには、インターネットや広域ネットワーク（WAN）を通信手段として利用するためのWebベースのインターフェースが搭載されるケースが増えており、通常はVPN（仮想プライベートネットワーク）またはSSL（セキュアソケットレイヤー）を介して通信が行われます。クライアント側のソフトウェアは、ActiveX、JavaScript、および/またはJavaアプレットを使用する場合があります。より堅牢なPACSクライアントは、実行中のコンピュータのリソースを最大限に活用できるフルアプリケーションであり、WebブラウザやJavaの頻繁な自動更新の影響を受けません。画像やレポートの配信ニーズが広がるにつれ、PACSシステムがDICOM規格のDICOMパート18をサポートするよう求める声が高まっています。Web Access to DICOM Objects（WADO）は、真に移植可能な媒体を介してWeb上で画像やレポートを公開するために必要な標準規格を作成します。PACSアーキテクチャの焦点から外れることなく、WADOはクロスプラットフォーム機能のソリューションとなり、紹介医や患者への画像やレポートの配信を拡大することができます。
PACS画像のバックアップは、PACSアーキテクチャにおいて非常に重要でありながら、時に見落とされがちな部分です（下記参照）。米国では、HIPAA（医療保険の携行性と説明責任に関する法律）により、PACSから画像が失われた場合に備えて、患者画像のバックアップコピーを作成することが義務付けられています。画像のバックアップ方法はいくつかありますが、一般的には、画像のコピーを別のコンピュータ（できればオフサイト）に自動的に送信して保存する方式が用いられます。
PACSサーバーとの通信は、DICOM画像の「ヘッダー」に似ているものの、属性が異なるDICOMメッセージを介して行われます。クエリ（C-FIND）は次のように実行されます。
画像（およびプレゼンテーション状態や構造化レポートなどの他の複合インスタンス）は、DICOMネットワークプロトコルを使用して、C-MOVEまたはC-GETリクエストを介してPACSサーバーから取得されます。取得は、スタディ、シリーズ、または画像（インスタンス）レベルで実行できます。C-MOVEリクエストは、取得したインスタンスを宛先アプリケーションエンティティタイトル（AEタイトル）と呼ばれる識別子とともに（1つ以上の別々の接続で個別のC-STOREメッセージを使用して）送信する場所を指定します。C-MOVEが機能するには、サーバーはAEタイトルをTCP/IPアドレスとポートにマッピングするように構成されている必要があり、その結果、サーバーは画像の送信を要求されるすべてのAEタイトルを事前に知っておく必要があります。一方、C-GETは、リクエストと同じ接続でC-STORE操作を実行するため、「サーバー」が「クライアント」のTCP/IPアドレスとポートを知っている必要はありません。これにより、C-GETはファイアウォールやネットワークアドレス変換（NAT）環境でも容易に動作し、C-MOVEに必要な受信TCP C-STORE接続が通過できないような状況にも対応できます。C-MOVEとC-GETの違いは、アクティブFTPとパッシブFTPの違いにいくらか似ています。C-MOVEは主に企業や施設内で使用され、C-GETは企業間での利用に適しています。
従来のDICOMネットワークサービス、特に企業間利用のためのサービスに加えて、DICOM（およびIHE）は、WADO、WADO-WS、そして最近ではWADO-RSを含むその他の検索メカニズムを定義しています。
デジタル医療画像は通常、PACSにローカルに保存され、必要に応じて検索されます。施設がエラーや災害発生時に画像を復旧できる手段を備えていることは重要であり（米国ではHIPAAのセキュリティ規則の管理上の保護措置の項で義務付けられています）、各施設によって状況は異なりますが、画像バックアップの目標は、自動化し、管理をできるだけ容易にすることです。コピーが必要にならないことが理想ですが、災害復旧および事業継続計画では、施設全体が一時的または永久的に失われた場合でもデータのコピーを保持することを計画に含める必要があります。
理想的には、災害復旧機能を提供するために、オフサイトを含む複数の場所に画像のコピーを保管する必要があります。一般的に、PACS データは他の重要な業務データと何ら変わりなく、複数の場所に複数のコピーを保管して保護する必要があります。PACS データは保護対象医療情報(PHI) とみなされる可能性があるため、特にHIPAAおよび HIPAA Hi-Tech の要件などの規制が適用される場合があります。[ 3 ]
画像は、ディスク、テープ、光メディアなどのオフラインメディアにローカルおよびリモートの両方で保存できます。最新のデータ保護技術を使用したストレージシステムの使用は、特に容量とパフォーマンス要件が大きい大規模組織において、ますます一般的になっています。ストレージシステムは、直接接続ストレージ（DAS）、ネットワーク接続ストレージ（NAS）、またはストレージエリアネットワーク（SAN）など、さまざまな方法で構成してPACSサーバーに接続できます。ストレージの接続方法に関わらず、エンタープライズストレージシステムでは、一般的にRAIDなどの技術を使用して、障害から保護するための高可用性と耐障害性を提供します。PACSを部分的または完全に再構築する必要がある場合は、PACSが稼働を継続しながら、データをPACSに迅速に転送する手段が必要です。
最新のデータストレージ複製技術は、PACS情報にも適用可能です。これには、ローカルで保護されたコピーのためのポイントインタイムコピーによるローカルコピーの作成、およびディスクやテープベースのシステムを含む別のリポジトリへのデータの完全なコピーの作成が含まれます。データのリモートコピーは、テープを物理的にオフサイトに移動するか、データをリモートストレージシステムにコピーすることによって作成する必要があります。HIPAAで保護されたデータを移動する際は、必ず暗号化する必要があります。これには、物理テープまたはWAN経由の複製技術を使用してセカンダリロケーションに送信する場合も含まれます。
PACSデータのコピーを作成するその他のオプションとしては、リムーバブルメディア（ハードドライブ、DVD、または多数の患者の画像を保存できるその他のメディア）を物理的にオフサイトに転送する方法があります。HIPAA HITECHは、多くの場合、保存データの暗号化またはその他のセキュリティメカニズムを義務付けており、これに従わない場合の罰則を回避します。[ 4 ]
バックアップインフラストラクチャは、画像を新しいPACSに移行する機能も備えている可能性があります。アーカイブする必要のある画像の量が多いため、多くの放射線センターがシステムをクラウドベースのPACSに移行しています。
完全なPACSは、画像とその関連データへの単一アクセスポイントを提供する必要があります。つまり、組織全体、すべての部門において、あらゆるデジタルモダリティをサポートする必要があります。
しかし、PACSの普及が完了するまでは、中央PACSに接続されていないデジタルイメージングの独立したシステムが存在する可能性がある。これらは、モダリティ、ワークステーション、ストレージからなる局所的なモダリティ固有のネットワーク（いわゆる「ミニPACS」）の形をとる場合もあれば、長期保存や管理を行わずに読影ワークステーションに直接接続された少数のモダリティの集合体で構成される場合もある。このようなシステムは、部門の情報システムにも接続されていないことが多い。歴史的に見ると、超音波検査、核医学、心臓カテーテル検査室は、このようなアプローチを採用する部門であることが多い。
近年では、フルフィールドデジタルマンモグラフィ（FFDM）も同様のアプローチを採用しているが、これは主に画像サイズが大きいこと、高度に専門的な読影ワークフローと表示要件、そして規制当局の介入によるものである。DMIST研究を受けて米国でFFDMが急速に普及したことで、デジタルマンモグラフィとPACSの統合がより一般的になりつつある。
企業全体に及ぶものであろうと、部門内に限定されたものであろうと、すべてのPACSは既存の病院情報システム（病院情報システム（HIS）および放射線情報システム（RIS））と連携する必要があります。PACSには次の手順の入力として、また対応する入力として結果としてHISに送り返されるデータには、いくつかの種類があります。
入力:患者識別情報と検査指示。これらのデータは、ほとんどの病院で HL7 プロトコルを介して統合インターフェースを介して HIS から RIS に送信されます。患者 ID と指示は、DICOM プロトコル (ワークリスト) を介してモダリティ (CT、MR など) に送信されます。画像はスキャン後に作成され、PACS サーバーに転送されます。診断レポートは、医師/放射線科医が PACS サーバーから取得して提示する画像に基づいて作成され、その後 RIS システムに保存されます。 出力:診断レポートとそれに応じて作成された画像。診断レポートは通常 HL7 を介して HIS に送り返され、病院で HIS と統合された DICOM ビューアがある場合は、画像は通常 DICOM を介して HIS に送り返されます (ほとんどの場合、臨床医は診断レポートが届くことを通知され、その後 PACS サーバーから画像を照会します)。
複数のシステム間のインターフェース接続により、より一貫性があり信頼性の高いデータセットが得られる。
インターフェースはワークフローパターンを改善することもできる。
統合の重要性が認識されたことで、多くのサプライヤーが完全に統合されたRIS/PACSを開発するに至った。これらのシステムは、以下のような多くの高度な機能を提供する可能性がある。
PACS のインストールプロセスは複雑で、時間、リソース、計画、テストが必要です。受け入れテストに合格するまでインストールは完了しません。新しいインストールの受け入れテストは、ユーザーのコンプライアンス、機能性、そして特に臨床上の安全性を保証するための重要なステップです。たとえば、検証されていないソフトウェア制御のために患者に大量の放射線が過剰に照射された事故に関与した放射線医療機器であるTherac-25 を考えてみましょう。[ 5 ]
受入試験は、PACSが臨床使用に適しているかどうかを判断するものであり、保証期間の目安となると同時に、支払いのマイルストーンとしても機能します。試験プロセスにかかる時間は施設の規模によって異なりますが、30日間の期限を契約条件とすることは珍しくありません。契約締結前に、詳細な計画と試験基準の策定が必要です。これは、明確な試験プロトコルとベンチマークを必要とする共同プロセスです。
テストにより欠陥が明らかになります。調査によると、最も頻繁に指摘された欠陥は最もコストのかかるコンポーネントでした。[ 6 ]最も一般的なものから最も一般的でないものへとランク付けされた故障は次のとおりです。ワークステーション、HIS/RIS/ACS ブローカーインターフェース、RIS、コンピュータモニター、Web ベースの画像配信システム、モダリティインターフェース、アーカイブデバイス、メンテナンス、トレーニング、ネットワーク、DICOM、遠隔放射線診断、セキュリティ、フィルムデジタイザー。
最初の基本的なPACSの一つは、1972年にリチャード・J・ステッケル博士によって作成された。[ 7 ]： 6
PACSの原理は、1982年の放射線科医の会議で初めて議論されました。PACSという用語の考案者については様々な説があります。心血管放射線科医のアンドレ・デュリンクス博士は1983年に、1981年に初めてこの用語を使用したと報告しています。 [ 8 ] : 9-18一方、サミュエル・ドワイヤー博士は、ジュディス・M・プレウィット博士がこの用語を導入したと述べています。[ 9 ] : 2-9
1990年代初頭にロンドンで医療物理学者として働いていたハロルド・グラス博士は、英国政府の資金を確保し、長年にわたりプロジェクトを管理し、ロンドンのハマースミス病院を英国初のフィルムレス病院へと変革させた。[ 10 ]： 469-478グラス博士はプロジェクト開始から数か月後に亡くなったが、PACSの先駆者の一人として評価されている。
最初の大規模なPACSの導入は、1982年にカンザスシティのカンザス大学で行われた。[ 2 ]
米国では、PACSは医療機器に分類され、販売される場合はUSFDAによって規制されます。一般的に、PACSはクラス2の管理の対象となり、510(k)が必要ですが、個々のPACSコンポーネントは、より緩やかな一般的な管理の対象となる場合があります。[ 11 ]マンモグラフィの一次解釈への使用など、特定の用途は、マンモグラフィ品質基準法の範囲内で追加的に規制されています。[ 12 ]
医学画像情報学会（SIIM）は、PACSおよび関連するデジタル分野に関する研究と教育を促進するために、年次総会と査読付き学術誌を発行する世界的な専門家団体および業界団体です。
{{cite journal}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)2009年米国復興・再投資法の一部として制定された医療情報技術経済臨床保健法（HITECH法）は、医療情報技術の導入と有意義な利用を促進するために、2009年2月17日に法律として署名されました。