1. 武漢大學(xué)人民醫(yī)院 放射科，湖北 武漢430060；

2.荊州市中心醫(yī)院 信息科，湖北 荊州434020

SAN架構(gòu)存儲(chǔ)技術(shù)在PACS中的應(yīng)用

淡攀東1,2，查云飛1

1. 武漢大學(xué)人民醫(yī)院 放射科，湖北 武漢430060；

2.荊州市中心醫(yī)院 信息科，湖北 荊州434020

目的集成醫(yī)學(xué)圖像存檔與通訊系統(tǒng)（PACS）與醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS），方便醫(yī)生調(diào)閱影像信息。方法采用兩個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備和兩個(gè)FC交換機(jī)，其中一個(gè)存儲(chǔ)作為鏡像，形成雙冗余的SAN架構(gòu)。結(jié)果形成了高可靠性和安全性的全院級(jí)的PACS存儲(chǔ)中心。結(jié)論醫(yī)生可隨時(shí)在醫(yī)生工作站上查閱病人的影像信息，有助于提高醫(yī)院的診斷水平。

PACS；HIS；SAN存儲(chǔ)架構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)安全

醫(yī)學(xué)圖像存檔與通訊系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System，PACS）是實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)醫(yī)學(xué)圖像獲取、顯示、傳輸、存儲(chǔ)等綜合性能的醫(yī)學(xué)圖像管理系統(tǒng)。PACS是醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）的重要組成部分，其總體目標(biāo)在于提高醫(yī)院影像綜合管理水平，滿足各影像科室及全院所有臨床科室對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)化存儲(chǔ)和檢索的要求。PACS與HIS的集成，實(shí)現(xiàn)了病人基本信息、檢查信息和檢查報(bào)告的共享，節(jié)省了大量媒介，提高了醫(yī)生工作效率和醫(yī)院治療水平，給醫(yī)院帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是，PACS與電子病歷、HIS的整合程度越來(lái)越高，數(shù)據(jù)量就越大，這對(duì)存儲(chǔ)的要求就更高，要保證系統(tǒng)在災(zāi)難發(fā)生時(shí)，醫(yī)院業(yè)務(wù)能夠正常運(yùn)行，同時(shí)保證各個(gè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)不丟失和快速?gòu)臑?zāi)難中恢復(fù)數(shù)據(jù)。

1 我院信息化系統(tǒng)現(xiàn)狀

我院的HIS基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)護(hù)理、藥品、財(cái)務(wù)、門診醫(yī)生、住院醫(yī)生等功能的管理。而原有的PACS存儲(chǔ)采用簡(jiǎn)化直連存儲(chǔ)（Direct Attached Storage，DAS）方式，使存儲(chǔ)的速度受到限制，從而制約了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行速度慢、容量小、沒(méi)有容災(zāi)能力，這給數(shù)據(jù)安全帶來(lái)了極大的風(fēng)險(xiǎn)。隨著系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行，數(shù)據(jù)量增加超出當(dāng)初的預(yù)計(jì)，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)法有序保存和有效使用的情況。

2 PACS改造分析

2.1 PACS的特點(diǎn)

（1）對(duì)存儲(chǔ)空間要求高。影像文件分辨率高，單個(gè)文件尺寸大、保存時(shí)間長(zhǎng)。

（2）對(duì)并行訪問(wèn)要求高。PACS影像數(shù)據(jù)需要能夠支持多個(gè)工作站并行訪問(wèn)同一個(gè)數(shù)據(jù)圖片，需要醫(yī)院數(shù)據(jù)中心提供共享的文件系統(tǒng)支持共享訪問(wèn)。為了簡(jiǎn)化PACS應(yīng)用訪問(wèn)方式以及對(duì)幾百TB數(shù)據(jù)空間的管理，應(yīng)該在同一文件系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)所有的PACS影像數(shù)據(jù)，且系統(tǒng)的存儲(chǔ)、訪問(wèn)處理功能強(qiáng)。

（3）對(duì)讀取性能要求高。隨著PACS數(shù)據(jù)量的擴(kuò)展，醫(yī)院所有基于圖像開(kāi)展工作的業(yè)務(wù)科室對(duì)于這些PACS影像數(shù)據(jù)的讀取性能要求也更高，這就要求存儲(chǔ)能夠隨著容量的增加同時(shí)實(shí)現(xiàn)性能的提升。

2.2 存儲(chǔ)的連接方式

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)連接式存儲(chǔ)（Networt Attached Storage，NAS）

NAS是一種采用直接與網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)相連的特殊設(shè)備以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式。由于這些設(shè)備都分配有 IP 地址，所以客戶機(jī)通過(guò)充當(dāng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)的服務(wù)器就可以對(duì)其進(jìn)行存取訪問(wèn)，甚至在某些情況下，不需要任何中間介質(zhì)客戶機(jī)也可以直接訪問(wèn)這些設(shè)備。

2.2.2 存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Network，SAN）

SAN是允許存儲(chǔ)設(shè)備和處理器（服務(wù)器）之間建立直接的高速網(wǎng)絡(luò)的連接方式，這種連接實(shí)現(xiàn)只受光纖線路長(zhǎng)度限制。SAN可以被看作是存儲(chǔ)總線概念的一個(gè)擴(kuò)展，它使用局域網(wǎng)（Local Area Networt，LAN）和廣域網(wǎng)（Wide Area Networt，WAN）中類似的單元，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器之間的互連。在SAN方式下，存儲(chǔ)設(shè)備從服務(wù)器中分離出來(lái)，與服務(wù)器之間是多對(duì)多的關(guān)系，不再是哪一臺(tái)服務(wù)器的專屬設(shè)備。

3 存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 設(shè)計(jì)原則

（1）系統(tǒng)要有高度的靈活性和先進(jìn)性。設(shè)計(jì)要充分考慮到未來(lái)數(shù)據(jù)的不斷增長(zhǎng)及不可預(yù)測(cè)性，平臺(tái)配置應(yīng)該配備具有高度擴(kuò)充能力的服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備。

（2）數(shù)據(jù)安全。為保證系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)的安全性，對(duì)于關(guān)鍵業(yè)務(wù)采用高可靠群集技術(shù)保證系統(tǒng)的連續(xù)不間斷運(yùn)行，保障無(wú)論是節(jié)點(diǎn)故障，還是事先有計(jì)劃的軟硬件升級(jí)，都不會(huì)造成業(yè)務(wù)中斷。

（3）SAN存儲(chǔ)。對(duì)于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，采用SAN網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器通過(guò)光纖通道卡與SAN網(wǎng)絡(luò)相連，所有數(shù)據(jù)文件都通過(guò)光纖交換機(jī)與SAN相連。

（4）NAS存儲(chǔ)。對(duì)于PACS影像等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，采用集群NAS統(tǒng)一存儲(chǔ)海量的PACS影像圖片數(shù)據(jù)，通過(guò)高擴(kuò)展性的集群NAS系統(tǒng)與PACS無(wú)縫線性擴(kuò)展。

3.2 存儲(chǔ)系統(tǒng)的選型

（1） FC接口。將醫(yī)院的HIS、實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)（Laboratory Information System，LIS）、放射信息管理系統(tǒng)（Radiology Information System，RIS）等核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)FC光纖通道鏈路進(jìn)行連接，形成FC-SAN高性能、高可用的存儲(chǔ)。

（2）NAS接口。針對(duì)醫(yī)院PACS中大量醫(yī)學(xué)影像文件，采用NAS文件共享的方式提供服務(wù)，通過(guò)NFS、CIFS等文件傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)海量醫(yī)學(xué)影像的集中存儲(chǔ)和快速文件檢索。

（3）主存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)系統(tǒng)中采用EMC光纖存儲(chǔ)VNX5100作為主存儲(chǔ)設(shè)備，將所有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)。EMC光纖存儲(chǔ)VNX5100存儲(chǔ)系統(tǒng)配置208G存儲(chǔ)緩存，并采用緩存鏡像技術(shù)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)緩存的數(shù)據(jù)保護(hù)；配置了4個(gè)8Gb光纖存儲(chǔ)接口，并支持?jǐn)U展至8個(gè)8Gb光纖接口；配置12塊600Gb 15K SAS硬盤和3塊100Gb SLC的固態(tài)硬盤，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)的高效訪問(wèn)；配置了同步/異步的鏡像軟件，并且配置CDP持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)的軟件。兩臺(tái)VNX5100通過(guò)Mirror View同步軟件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)據(jù)中心的實(shí)時(shí)鏡像保護(hù)，以提高系統(tǒng)的安全性。

3.3 存儲(chǔ)方式

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則，調(diào)整醫(yī)院現(xiàn)有的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更合理，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備的共享與數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)，提高數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。調(diào)整后的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖，見(jiàn)圖1。

圖1 基于FC交換機(jī)的SAN存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖

EMC VNX5100存儲(chǔ)文字?jǐn)?shù)據(jù)，Isilon存儲(chǔ)圖片數(shù)據(jù)，刀片服務(wù)器（BL680c G7）主要做為RIS、LSI、病理、內(nèi)鏡、超聲的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，ORACLE SPARC T4-2做為PACS的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

兩個(gè)EMC VNX5100存儲(chǔ)分別連兩個(gè)FC交換機(jī)，組成雙冗余結(jié)構(gòu)的SAN網(wǎng)絡(luò)，其中一個(gè)EMC VNX5100存儲(chǔ)做為鏡像，保證數(shù)據(jù)的一致性。這樣，任意服務(wù)器、FC交換機(jī)、存儲(chǔ)都實(shí)現(xiàn)了雙線路的冗余。在任何一個(gè)FC交換機(jī)或EMC VNX5100存儲(chǔ)停機(jī)的情況下還可以保證系統(tǒng)的正常使用，也給維護(hù)帶來(lái)了方便，可以在保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的條件下對(duì)FC交換機(jī)和EMC VNX5100存儲(chǔ)進(jìn)行維護(hù)，提高了系統(tǒng)的安全性。EMC Isilon集群存儲(chǔ)通過(guò)光纖直接接入醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)，不需要占用任何服務(wù)器，可以直接存入RIS、LIS、病理、內(nèi)鏡、超聲的圖片數(shù)據(jù)，既節(jié)約了成本，還提高了存儲(chǔ)的速度，在容量不夠的情況下，還可以直接加盤柜，這樣既節(jié)省了時(shí)間，又不用停機(jī)。

EMC AVARMAR備份一體機(jī)可以在異地接入醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程災(zāi)備。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)這次改造，實(shí)現(xiàn)了PACS和HIS的連接，大大簡(jiǎn)化了醫(yī)生的工作流程，醫(yī)生可以直接通過(guò)電腦網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)在醫(yī)生工作站上方便快捷地查閱病人的影像信息，即節(jié)省了時(shí)間，又節(jié)省了人力，使醫(yī)生把更多的時(shí)間和精力放在診斷上，有助于提高醫(yī)院的診斷水平。同時(shí)各種圖像處理技術(shù)的引進(jìn)使得以往難以察覺(jué)的病變圖像變得清晰可見(jiàn)，方便醫(yī)生調(diào)閱以往病歷、借鑒以往的診斷經(jīng)驗(yàn)。

[1] 廖偉雄,李慶奇,方劍,等．基于圖像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J]．中華醫(yī)學(xué)教育雜志,2011,4(1):574-577．

[2] 羅發(fā)展,黃娟,田學(xué)隆,等．醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)中PACS系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)施[J]．中國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué),2011,6(5):95-96．[3] 林亞忠,胡永獅．PACS存儲(chǔ)方案探討[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2008，29(11):46-47．

[4] 袁靜,王新國(guó)．PACS系統(tǒng)影像存儲(chǔ)技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展[J]．中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2008,23(2):41-44．

[5] 劉曉綱,潘英華．影像數(shù)字化存儲(chǔ)方式探討[J]．中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)雜志,2011,9(2):182-183．

[6] 王玲,徐正雄,劉文杰,等．SAN架構(gòu)存儲(chǔ)技術(shù)在醫(yī)院數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中的應(yīng)用[J]．中華醫(yī)學(xué)圖書(shū)情報(bào)雜志,2012,21(1):51-52．

[7] 周琳,汪鵬,李晴輝,等．醫(yī)院悔床數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)系統(tǒng)構(gòu)建分析[J]．中國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué),2012,7(1):75-78．

[8] 郭華源．醫(yī)學(xué)影像集中存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2012,27(4):37-39．

application of San architecture Storage Technology in PaCS

DAN Pan-dong1,2, ZHA Yun-fei1
1.Department of Radiology, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan Hubei 430060, China;
2.Department of Information, Jingzhou Central Hospital, Jingzhou Hubei 434020, China

ObjectiveTo integrate PACS and HIS system so that the doctors can retrieve image information conveniently.MethodsAdopted two kinds of storage equipment and two FC switches, one of the storages was used as mirror image to form the dual-redundancy SAN architecture.ResultsPACS storage centre with high reliability and security has been built for the entire hospital.ConclusionDoctors can consult patient's picture information momentarily from the workstation through the computer network so that the hospital diagnosis level can be improved effectively.

PACS; HIS; SAN storage architecture; network security

TP393.03；TP333.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.07.013

1674-1633(2013)07-0038-02

2013-01-09

作者郵箱：20113744@qq．com