李曉菲

南京腦科醫(yī)院 設(shè)備科，江蘇 南京210029

關(guān)于影像科PACS影像傳輸速度過慢的探討

李曉菲

南京腦科醫(yī)院 設(shè)備科，江蘇 南京210029

目的解決由于影像存檔和傳輸系統(tǒng)（PACS）服務(wù)器處理性能滯后帶來的系統(tǒng)性能下降，影像傳輸速度過慢的問題。方法在不升級整個PACS的前提下，在影像工作站EA4.0服務(wù)器設(shè)置新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，將圖像先上傳到新添加的EA4.0服務(wù)器上，再由EA4.0服務(wù)器轉(zhuǎn)存到PACS服務(wù)器中。結(jié)果通過很長一段時間的后續(xù)觀察，極大地提高了檢查工作站向PACS服務(wù)器傳輸影像資料的速度，解決了影像傳輸速度過慢的問題，減少了診斷醫(yī)生從PACS服務(wù)器調(diào)閱圖像時的等待時間。結(jié)論充分發(fā)揮醫(yī)院現(xiàn)有設(shè)備的潛能，解決了影像傳輸速度過慢問題，使PACS充分發(fā)揮了其在影像科室的應(yīng)用價值。

影像存檔和傳輸系統(tǒng)；DICOM協(xié)議；CT圖像；影像傳輸速度；負(fù)載均衡交換機

引言

影像存檔和傳輸系統(tǒng)（PACS）是一個涉及影像醫(yī)學(xué)、放射醫(yī)學(xué)、計算機與通訊和數(shù)字圖像采集和處理的技術(shù)含量高、實踐性強的高技術(shù)復(fù)雜系統(tǒng)。PACS自20世紀(jì)80年代出現(xiàn)以來已經(jīng)成為影像科現(xiàn)代化醫(yī)療信息系統(tǒng)必不可少的組成部分。近年來，隨著數(shù)字成像技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外大多數(shù)醫(yī)院都在打造自己的信息化工程局域網(wǎng)，建立數(shù)字化醫(yī)院，越來越多的醫(yī)院已經(jīng)完成了PACS的建設(shè)[1]。PACS打破了傳統(tǒng)診療模式，改變了以前影像科的整體工作流程，可以實現(xiàn)影像科診療數(shù)據(jù)的收集、影像資料的提取和影像信息的存儲、傳送和管理等功能，還可以優(yōu)化影像科及臨床科室的工作流程。

近年來，隨著科室醫(yī)療業(yè)務(wù)的急劇增長、新型醫(yī)療設(shè)備的不斷增加和CT設(shè)備重建算法的完善，患者影像拍片的臨床圖像數(shù)據(jù)量迅猛增長，給PACS的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、服務(wù)器吞吐能力和影像傳輸速度帶來了更大的挑戰(zhàn)，圖像的傳輸速率已經(jīng)成為PACS發(fā)展的瓶頸，圖像傳輸是PACS的重要組成環(huán)節(jié)之一[2]。因此，伴隨著科室工作量迅猛增長并且面對PACS不可避免地出現(xiàn)系統(tǒng)性能老化，如何有效提高臨床圖像數(shù)據(jù)的傳輸速度并且同時確保影像資料的完整性，是科室信息化建設(shè)過程中必須要面對的問題。

1 我院PACS現(xiàn)狀

我院于2008年采購了GE的PACS，其數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和EA3.0應(yīng)用服務(wù)器構(gòu)成核心服務(wù)器。目前，系統(tǒng)架構(gòu)采用企業(yè)架構(gòu)（Enterprise Architecture，EA）的動態(tài)服務(wù)器頁面（Active Server Page，ASP）負(fù)載均衡模式，EA的架構(gòu)是基于純正DICOM協(xié)議支持的，所有的數(shù)據(jù)都按照DICOM協(xié)議傳輸、保存和調(diào)閱。應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器都采用32位的Windows 2003，主要分為歸檔和在線兩個部分[3]。其中歸檔系統(tǒng)負(fù)責(zé)圖像的異地備份，在線系統(tǒng)提供應(yīng)用訪問。在線系統(tǒng)架構(gòu)為高性能的負(fù)載均衡系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，由應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、負(fù)載均衡交換機構(gòu)成，其目的是保證數(shù)據(jù)安全性并且提高應(yīng)用訪問的性能。

2 PACS影像傳輸速度過慢的探討

醫(yī)院所有的影像設(shè)備都是通過DICOM標(biāo)準(zhǔn)接入到PACS的。隨著年前南京市醫(yī)保改革的試運行，相關(guān)醫(yī)院科室的檢查費用降低近30%，刺激了病人做放射類檢查的熱情，因此年后科室病人的就診量激增，單科室CT檢查機房就由年前的100多人次增加到近200人次，無形之中給相關(guān)診斷醫(yī)生書寫報告的速度帶來了一定的壓力。但是年后發(fā)現(xiàn)PACS客服端如CT工作站在向服務(wù)器傳輸影像資料時，速度非常緩慢。由之前的5～6幅/s變成現(xiàn)在的2～3幅/s，導(dǎo)致很多患者檢查的影像資料在上傳到PACS服務(wù)器時處于排隊等待狀態(tài)（圖1），大大增長了診斷醫(yī)生調(diào)閱影像資料時的等待時間，醫(yī)生紛紛反映調(diào)不出患者的圖像或者調(diào)不全圖像，使醫(yī)生無法及時完成報告的書寫，嚴(yán)重降低了其正常的工作效率[4]。

圖1 向PACS傳圖時的任務(wù)狀態(tài)

由于不是單一某一臺CT設(shè)備出現(xiàn)傳輸速度過慢的問題，通過實地觀察科室其他CT機房包括磁共振機房的圖像傳輸狀態(tài)，都變?yōu)?～3幅/s左右。但是磁共振機房網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)列表中沒有那么多排隊等待的患者，因為1個磁共振檢查的時間較CT檢查慢很多，平均在15 min左右，1個病人的磁共振檢查圖像數(shù)據(jù)量大概在700多幅，2個病人的檢查間隔完全有充足的時間把上一個病人的圖像上傳到PACS服務(wù)器中。而CT檢查的時間很短，且隨著CT設(shè)備重建算法的完善，患者產(chǎn)生的影像數(shù)據(jù)量達(dá)到1000多幅。按照2～3幅/s的傳輸速度，一個患者的圖像完全上傳到PACS服務(wù)器需要等待近10 min。下一個患者做檢查時，前一個患者的圖像還沒有傳輸完，逐步累積下來造成了網(wǎng)路傳輸?shù)亩氯oPACS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、服務(wù)器吞吐能力和影像傳輸速度帶來了挑戰(zhàn)。

首先考慮整個PACS的網(wǎng)絡(luò)通訊是否存在問題，此時需要遠(yuǎn)程登錄PACS服務(wù)器進(jìn)行重啟。步驟如下：以WIN7系統(tǒng)為例，依次點擊開始—所有程序—附件—遠(yuǎn)程桌面連接；輸入醫(yī)院PACS服務(wù)器的IP地址，如100.100.100.100，輸入相應(yīng)密碼連接成功后重啟即可。但是重啟結(jié)束后發(fā)現(xiàn)各個機房的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度依舊沒有改善，之后聯(lián)系信息科相關(guān)人員查看PACS客戶端到服務(wù)器之間的物理線路有無異常，相應(yīng)的交換機、網(wǎng)線、Hub集線器通過檢查后都是正常的。通過以往的維護(hù)經(jīng)驗，這時需要考慮PACS服務(wù)器的近線存儲空間是否不足[5]，遠(yuǎn)程再次登錄PACS服務(wù)器，雙擊打開動態(tài)服務(wù)器頁面的應(yīng)用程序EA3.0，點擊選項Activity中的Status Info來查看磁盤的存儲狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)近線磁盤LIB01和LIB02的存儲水線都在設(shè)置的上限閾值之內(nèi)，并沒有出現(xiàn)以往存儲空間不足的現(xiàn)象。

考慮科室之前購買了1臺用于存儲磁共振科研數(shù)據(jù)的EA4.0服務(wù)器，最終我們決定通過EA4.0服務(wù)器來解決CT機房的傳輸瓶頸問題。由于之前EA4.0服務(wù)器中已經(jīng)添加了PACS服務(wù)器的節(jié)點，所以只需要在PACS客戶端的CT工作站上設(shè)置新的EA4.0服務(wù)器的通訊節(jié)點，使得所有患者的影像資料不再直接上傳到PACS服務(wù)器，而是自動傳輸?shù)紼A4.0服務(wù)器中。只需要配置EA4.0服務(wù)器的IP地址、AE title和端口號PORT這3個關(guān)鍵參數(shù)就可[6]，配置成功后需要重啟工作站的應(yīng)用程序才能使通訊節(jié)點生效，這時在工作站檢查界面的網(wǎng)絡(luò)傳輸選項中會增加一個EA4.0服務(wù)器的節(jié)點。由于患者進(jìn)行CT檢查的項目包含人體各個部位，且CT的檢查序列種類繁多，如果每個患者在檢查結(jié)束后都需要操作人員手動將傳輸節(jié)點從PACS改到EA4.0服務(wù)器的話，會大大降低操作人員的工作效率，此時需要將EA4.0服務(wù)器設(shè)置為默認(rèn)上傳節(jié)點。以西門子公司的CT工作站為例，其設(shè)置方法如下：在屏幕最上面的菜單欄中點擊選項—配置，在配置面板中選擇掃描方案助理，再選擇改變參數(shù)，之后點擊下一步，然后選擇需要更改的CT掃描序列后再點擊下一步。這樣就在自動任務(wù)這一選項中將之前默認(rèn)的PACS節(jié)點改成EA4.0服務(wù)器的節(jié)點[7]。由于EA4.0服務(wù)器只是作為一個中轉(zhuǎn)站，最后還是需要將EA4.0服務(wù)器中所有CT檢查的影像資料自動傳輸?shù)絇ACS服務(wù)器中，此時需要注意的是原來EA4.0服務(wù)器中磁共振的相關(guān)圖像不能上傳到PACS服務(wù)器中。首先通過遠(yuǎn)程登錄到EA4.0服務(wù)器中，雙擊打開動態(tài)服務(wù)器頁面的應(yīng)用程序EA4.0，點擊選項Communications中的Auto Routing Rules進(jìn)行設(shè)置，點擊右側(cè)的PACS節(jié)點，將下面的DICOM conditions選中，其作用是對自動上傳PACS服務(wù)器的影像資料進(jìn)行限制條件，如果選擇Always True，其作用是將EA4.0服務(wù)器接收到的一切影像資料，無論是CT圖像還是磁共振圖像都傳送到PACS服務(wù)器中[8]。接著在Evaluator中DICOM tag選項中選擇（0008,0060），因為（0008,0060）在后臺數(shù)據(jù)庫代碼中代表設(shè)備類型“Modality”，最后在Value中選擇CT后點擊Save保存即可，這樣EA4.0就將有選擇性地把接收到的CT圖像自動轉(zhuǎn)存到PACS服務(wù)器中。

3 結(jié)果

通過對CT工作站和EA4.0服務(wù)器進(jìn)行一系列的參數(shù)配置后，CT工作站病人檢查后的影像資料不再直接上傳到PACS服務(wù)器，而是默認(rèn)先傳輸?shù)紼A4.0服務(wù)器。經(jīng)過很長一段時間的后續(xù)觀察，科室各機房影像傳輸速度過慢的問題得到極大改善，由之前的2～3幅/s提高到9～10幅/s，傳輸速度增加了近4倍，且傳輸速度穩(wěn)定性及持續(xù)性沒有出現(xiàn)異常情況，極大減少了診斷醫(yī)生從PACS服務(wù)器調(diào)閱圖像的等待時間，提高了診斷醫(yī)生書寫報告的工作效率。

4 結(jié)論

相對于PACS服務(wù)器的32位操作系統(tǒng)，新添加的EA4.0服務(wù)器的操作系統(tǒng)是64位的，不僅可以支持更大的內(nèi)存容量，而且可以進(jìn)行更大范圍內(nèi)的算術(shù)運算處理。當(dāng)服務(wù)器在處理大型數(shù)據(jù)集時，可以先將更多的數(shù)據(jù)預(yù)先加載到虛擬內(nèi)存中，這樣64位處理器可以減少搜尋、讀寫和寫入數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的時間，從而大大提高了系統(tǒng)的運行速度和效率。最重要的是相對于32位操作系統(tǒng)而言，64位操作系統(tǒng)的尋址范圍、數(shù)據(jù)傳輸和處理速度、數(shù)值精度、最大內(nèi)存容量等指標(biāo)都成倍增加，帶來的結(jié)果是處理數(shù)據(jù)的能力得到了大幅度地提升，特別是對強烈依賴巨大數(shù)據(jù)吞吐量和需要超大并發(fā)處理的應(yīng)用的提升效果非常明顯。所以當(dāng)使用新添加的64位操作系統(tǒng)的服務(wù)器EA4.0進(jìn)行影像資料的接收時，設(shè)備的傳輸速率高達(dá)10幅/s。

影像傳輸速度是衡量PACS性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，在對現(xiàn)有系統(tǒng)架構(gòu)不進(jìn)行大的升級的前提下充分發(fā)揮系統(tǒng)現(xiàn)有設(shè)備的潛力，解決了由PACS服務(wù)器處理性能滯后導(dǎo)致影像傳輸速度過慢問題，極大地減少了診斷醫(yī)生從PACS服務(wù)器調(diào)閱影像資料的等待時間，提高了其書寫診斷報告的工作效率，使PACS充分發(fā)揮了其在影像科室的應(yīng)用價值，帶來的效益和便利不僅僅是放射科自己，也推動了整個醫(yī)院的信息數(shù)字化的建設(shè)與發(fā)展。

[1]梁志剛,李坤成.醫(yī)學(xué)圖像存儲與傳輸系統(tǒng)[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2003,19(3):365-366.

[2]羅敏,彭承琳,王小林,等.醫(yī)學(xué)圖像存儲與傳輸系統(tǒng)的初步應(yīng)用與效益分析[J].中華放射學(xué)雜志,2003,37(2):150-155.

[3]郭輝,沈君姝,李昂,等.淺談醫(yī)學(xué)影像傳輸歸檔系統(tǒng)升級方案的設(shè)計[J].生物醫(yī)學(xué)工程與臨床,2014,18(3):283-286.

[4]王燕楠.基于Hadoop的海量醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)處理過程中的優(yōu)化方向[D].北京:首都師范大學(xué),2014.

[5]李曉君.提高PACS系統(tǒng)影像傳輸速度的相關(guān)技術(shù)[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2005,16(8):472-473.

[6]張茸,李清楚,劉士遠(yuǎn).醫(yī)學(xué)圖像的傳輸速度分析[J].實用放射學(xué)雜志,2009,25(8):1213-1215.

[7]趙陽柳.淺談醫(yī)院PACS/RIS系統(tǒng)的應(yīng)用維護(hù)和發(fā)展[J].醫(yī)療裝備,2015,(7):81-82.

[8]吳健,崔志明.醫(yī)學(xué)圖像的網(wǎng)絡(luò)傳輸研究[J].微機發(fā)展,2003, 13(8):117-118.

Discussion on the Slow Speed of Image Transmission in PACS

ObjectiveTo solve the bottleneck problems on decreasing system performance and low speed of image transmission due to the processing performance lag of Picture Archiving and Communication System (PACS) server.MethodsIn the premise of no upgrading the entire PACS system, a new network node was set up on the image workstation. The images were uploaded to the newly added EA4.0 server, and then transferred to the PACS server by EA4.0 server.ResultsBy follow-up observations for a long period of time, the speed of image transmission from inspection workstation to PACS server was greatly improved. The bottleneck problem on low speed of image transmission was solved. The time of the diagnostician waiting for images from PACS server was saved.ConclusionIt made full use of the potential of the hospital’s existing equipment. And the problem of slow image transmission speed was solved so that PACS could fully play its application value in the imaging department.

PACS; DICOM protocol; CT image; transmission speed; load balanced switch

LI Xiao-fei
Department of Equipment, Nanjing Brain Hospital, Nanjing Jiangsu 210002, China

TP399 ；TP333

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.12.023

1674-1633(2016)12-0089-03

2016-04-05

2016-05-10

本文作者：李曉菲，南京腦科醫(yī)院設(shè)備科科長。研究方向：設(shè)備保障與管理。

作者郵箱：lxf_njbh@163.com