PACS影像系統(tǒng)改造解決方案及效果分析

黃坤平

摘 要：通過研究PACS影像系統(tǒng)，從五個方面詳細(xì)介紹了PACS影像系統(tǒng)面臨的嚴(yán)峻形勢，并且對PACS系統(tǒng)的改造提出了詳細(xì)的解決方案，分析和闡述了改造后的實施效果，以期能為相關(guān)人員提供借鑒、參考。

關(guān)鍵詞：PACS系統(tǒng)；嚴(yán)峻形勢；系統(tǒng)改造；效果分析

中圖分類號：R197.324 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）13-0152-02

PACS系統(tǒng)即圖像存儲與傳輸系統(tǒng)，是應(yīng)用于CT、MR（磁共振）、US（超聲成像）、X光機(jī)、DSA（數(shù)字減影）、CR（計算機(jī)成像）、DR等數(shù)字醫(yī)療設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像信息的采集、存儲、管理、診斷、信息處理的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，在醫(yī)院中應(yīng)用廣泛。然而，隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步，對PACS系統(tǒng)的存儲性能和訪問能力的要求不斷提高，接入系統(tǒng)和終端不斷增加，也令居民健康檔案的交換更加安全。本文就PACS影像系統(tǒng)改造進(jìn)行了探究，相信對PACS系統(tǒng)的改造工作有一定的幫助。

1 PACS影像系統(tǒng)面臨的嚴(yán)峻形勢

1.1 PACS影像系統(tǒng)的重要性

PACS影像系統(tǒng)的重要性包括以下幾個方面：①涵蓋了醫(yī)院里面所有的圖像檢查，包括放射科、超聲科、病理科、內(nèi)鏡中心、心電、介入中心、臨床科室都有對應(yīng)的模塊，面向醫(yī)院中的所有醫(yī)生和護(hù)士；②PACS影像系統(tǒng)是通過與HIS系統(tǒng)的緊密集成，可真正實現(xiàn)“面向病人”應(yīng)用的影響服務(wù)體系；③提升了醫(yī)院管理水平，提高了病人的滿意度，其中影像資料丟失率從8%降至0%，科室工作效率提高了71%，重復(fù)檢查率降低了60%，閱片時間縮短了15%；④PACS影像系統(tǒng)中的結(jié)論和影像文件是居民健康檔案中最重要的組成部分，存在共享和交換的需求。

1.2 存儲空間的要求大

PACS影像系統(tǒng)影像的分辨率越來越高，單個文件的尺寸越來越大；每次檢查生成的影像數(shù)量多（尤其是心血管影像），且國家對于這些數(shù)據(jù)，要求門診數(shù)據(jù)至少保存15年，住院數(shù)據(jù)需要至少保存30年。這對存儲空間的要求很高，從上百TB至幾百TB不等。隨著醫(yī)院的發(fā)展、醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)的逐漸完善，就診、住院的人數(shù)越來越多，全院PACS系統(tǒng)的建設(shè)對存儲的要求也越來越高。根據(jù)我院在2013-10的統(tǒng)計，PACS存儲的數(shù)據(jù)已達(dá)到3179.11 GB。同時，在我院觀測了7 d中PACS存儲量的變化，從2013-10-14—20，PACS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的增長量為101.46 GB，即PACS數(shù)據(jù)平均每月的增長量為400～500 GB。

1.3 并行訪問速度的要求高

PACS影像數(shù)據(jù)需要能夠支持多個醫(yī)生并行訪問同一個數(shù)據(jù)片，需要醫(yī)院數(shù)據(jù)中心提供共享文件系統(tǒng)支持共享訪問；而且為了簡化PACS應(yīng)用系統(tǒng)的訪問方式和對占有幾百TB數(shù)據(jù)的空間的管理，應(yīng)該在單一文件系統(tǒng)內(nèi)存儲所有的PACS影像數(shù)據(jù)，這對存儲系統(tǒng)的處理功能提出了更高的要求。

1.4 讀取性能的要求高

隨著PACS數(shù)據(jù)量的極大擴(kuò)展，醫(yī)院所有基于圖像工作的醫(yī)療業(yè)務(wù)科室，比如腫瘤內(nèi)科、骨科、腫瘤外科、神經(jīng)外科、心血管內(nèi)科和神經(jīng)內(nèi)科等，對其PACS影像數(shù)據(jù)的讀取性能的要求也變得更高，這就要求存儲能性能能隨容量的增加一同提升。

1.5 保障數(shù)據(jù)安全

面對大量的存儲數(shù)據(jù)，絕大部分醫(yī)院和我院一樣，對PACS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了備份，而對大量的PACS圖形影像未做備份；但是對備份工作幾乎沒有進(jìn)行過恢復(fù)演練，如果發(fā)生不可預(yù)測的硬件、軟件故障和災(zāi)難性事故，會對醫(yī)院造成難以估量的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會影響。同時，隨著城市居民健康檔案系統(tǒng)的推進(jìn)，要求把醫(yī)院的PACS數(shù)據(jù)安全地進(jìn)行內(nèi)外交換，需要對新形勢下的PACS系統(tǒng)進(jìn)行安全設(shè)計。

2 PACS系統(tǒng)改造方案

2.1 構(gòu)建基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

首先使用融合使用光纖存儲交換機(jī)的存儲交換網(wǎng)絡(luò)（Fiber Channel SAN），便于實現(xiàn)CPU、內(nèi)存資源并行化處理的高性能計算網(wǎng)絡(luò)（多采用高帶寬低延遲的Infini-Band技術(shù)），以及傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)以太網(wǎng)技術(shù)的三種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的萬兆FCoE技術(shù)構(gòu)建核心高速交換網(wǎng)絡(luò)和存儲網(wǎng)絡(luò)，極大降低端口需求并提高利用率和性能，為交換網(wǎng)絡(luò)、存儲網(wǎng)絡(luò)兩方面提供了高速通道，同時實現(xiàn)遠(yuǎn)程存儲、遠(yuǎn)程并行計算處理和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能，為存儲性能的提高和訪問能力的提高打下了良好的基礎(chǔ)。

2.2 構(gòu)建靈活擴(kuò)展存儲的體系

新構(gòu)建的PACS系統(tǒng)的存儲系統(tǒng)必須大幅度提高存儲性能，也必須滿足可橫向擴(kuò)展的要求。我們在原有SAN架構(gòu)的基礎(chǔ)上，重新以統(tǒng)一存儲作為基礎(chǔ)存儲系統(tǒng)架構(gòu)，同時支持NASSANIP-SAN搭配使用，在一個存儲系統(tǒng)將各種不同的存儲資源進(jìn)行池化，支持結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲和讀取，能很好地支持我院HIS等MIS系統(tǒng)，也支持PACS系統(tǒng)運行。在存儲容量不足時，在本架構(gòu)下簡單擴(kuò)充硬盤或擴(kuò)展柜即可實現(xiàn)存儲容量的快速擴(kuò)展，滿足PAC系統(tǒng)快速增長的要求。

擴(kuò)展靈活：本架構(gòu)支持不同廠家的存儲，包括國產(chǎn)低端存儲，不僅能充分利用我院原有存儲延遲設(shè)備的使用壽命，還能有效保護(hù)原有投資。同時，支持在未來增加管理難度的前提下擴(kuò)充廉價存儲、有足夠大的容量、降低造價的要求。

支持快照：支持在本地進(jìn)行復(fù)制（快照）或用同樣方式在另一臺存儲上做鏡像，可以較好地進(jìn)行備份和恢復(fù)，安全性得到較大的提高。

實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步：PACS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫通過Oracle的DataGuard方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，災(zāi)備系統(tǒng)在平時不對外提供服務(wù)，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生故障時，才對外提供應(yīng)急服務(wù)，這樣既可以節(jié)約成本，還可以再增加一套新的PACS數(shù)據(jù)庫。

2.3 系統(tǒng)的安全保護(hù)

為了實現(xiàn)對DICOM服務(wù)器的負(fù)載均衡和并行訪問能力的快速擴(kuò)充，在設(shè)計中，我們配置了負(fù)載均衡系統(tǒng)，避免了單一DICOM服務(wù)器故障。負(fù)載均衡系統(tǒng)將醫(yī)生工作站和護(hù)士工作站的訪問根據(jù)后臺服務(wù)器的運行狀況均衡地分發(fā)到不同的DICOM服務(wù)器上，避免出現(xiàn)在單一服務(wù)器故障的情況下，因突發(fā)流量引起的多米諾骨牌式的多服務(wù)器連續(xù)失敗的現(xiàn)象。DICOM服務(wù)器負(fù)載均衡的實現(xiàn)，使得其中某一臺DICOM故障時，負(fù)載均衡系統(tǒng)可以把來自醫(yī)生工作站和護(hù)士工作站的訪問分派到其他DICOM服務(wù)器上，這樣可有效防止因DICOM故障造成的系統(tǒng)中斷，并且達(dá)到了無停機(jī)維護(hù)。負(fù)載均衡系統(tǒng)可以協(xié)助系統(tǒng)管理人員實現(xiàn)在不中斷DICOM應(yīng)用的情況下，在現(xiàn)有的架構(gòu)下對服務(wù)器和其他基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行擴(kuò)充、在線維護(hù)和平滑升級。負(fù)載均衡系統(tǒng)也可以偵測到所有用戶連接和通信的情況，從而防止異常連接和一些不安全的因素出現(xiàn)，為系統(tǒng)提供了額外的安全保護(hù)。endprint

2.4 與城市居民健康檔案系統(tǒng)進(jìn)行交換

基于WebService、SSL、TKL和身份認(rèn)證技術(shù)，搭建PACS系統(tǒng)交換前置機(jī)，與城市居民健康檔案系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行安全交換。其中影像數(shù)據(jù)上傳流程為：醫(yī)院PACS系統(tǒng)→PACS系統(tǒng)交換前置機(jī)→區(qū)域數(shù)據(jù)中心→影像數(shù)據(jù)下載→區(qū)域數(shù)據(jù)中心或其他醫(yī)院PACS系統(tǒng)交換前置機(jī)→PACS系統(tǒng)交換前置機(jī)→終端。同時，為降低網(wǎng)絡(luò)帶寬的爭用，采用預(yù)提取技術(shù)，即病人掛號后，PACS系統(tǒng)交換前置機(jī)會立即向區(qū)域數(shù)據(jù)中心和其他醫(yī)院提出傳輸要求，按增量方式預(yù)先傳遞該病人經(jīng)篩選后的、按策略壓縮后的影像文件和報告到本地醫(yī)院，以便于開展后續(xù)的診療活動，提高病人的滿意度，縮短醫(yī)生的閱片時間，減少重復(fù)檢查，提高工作效率。

3 實施效果

改造后的PACS系統(tǒng)基本解決了前期存在的問題，是我院醫(yī)務(wù)人員較好的工具。利用它，可以為病人提供更好的服務(wù)，作用明顯。

3.1 達(dá)到了超高效率

新架構(gòu)的PACS系統(tǒng)從臨床病人和醫(yī)生的反饋情況看，改造前經(jīng)常需要等待的現(xiàn)象已徹底消除，再未發(fā)現(xiàn)類似情況。

3.2 實現(xiàn)了靈活擴(kuò)展

新架構(gòu)的PACS系統(tǒng)增加了16 TB的存儲設(shè)備，并充分利用了原有的DELL存儲設(shè)備，解決了存儲容量不足的問題，并從架構(gòu)上確保了擴(kuò)展性。

3.3 方便了管理維護(hù)

安裝了備份系統(tǒng)并有了備份空間，系統(tǒng)在日常管理工作中就已進(jìn)行備份，并定期進(jìn)行恢復(fù)測試，滿足了PACS系統(tǒng)的安全要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，PACS系統(tǒng)的進(jìn)步空間還很大，通過構(gòu)建高速基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和靈活擴(kuò)展存儲的體系架構(gòu)，配置負(fù)載均衡系統(tǒng)，以及采用預(yù)提取技術(shù)，可以有效解決PACS系統(tǒng)的存儲性能低和訪問能力無法滿足要求，以及接入系統(tǒng)和終端遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠、居民健康檔案的交換不夠安全等問題。

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〔編輯：張思楠〕

Abstract： The study PACS imaging system， described in detail from the five aspects of the grim situation facing PACS imaging system， and the transformation of PACS solutions put forward a detailed analysis and describes the implementation of the results after the transformation， in order to be able to relevant staff provide reference information.

Key words： PACS system； grim situation； system transformation； effectiveness analysisendprint