PACS建设技术方案 1 医疗行业应用特点概述现代医疗行业解决方案利用一个智能信息基础架构支持您向数字化的过渡。它可帮助医疗行业及时向获授权的医护人员和研究人员提供信息以加快更安全的患者医疗、诊断、疾病管理、循证式决策支持和医疗信息交换 (HIE)。改进您的医疗知识、临床工作流和生产效率，以加快患者的治疗。主要优点：患者安全 利用一个整合的基础架构来改进诊断、决策和医疗效果。业务连续性 最大限度地减少宕机，部署灾难恢复计划，保护重要的患者数据，同时满足管理法规要求。隐私和安全性 维护患者记录、医疗研究、临床实验、电子邮件和其他敏感信息的保密性和安全性。集成式系统 将医院重要的住院、门诊和急救系统集成起来。根据对医院信息化系统的分析，可以总结出其核心应用系统的特点如下：数据库：是整个医院信息系统管理的核心数据类型：数据库(SQL, Oracle等）性能要求：同时访问人数多，并发性能要求高可用性要求：不能停机数据量：几十GB到几百GB影像文件： 数据类型：文件（以静态医学影像图像，和动态医学影像为主）性能要求：同时访问人数较少，但传输数据量大，带宽要求高数据量：很大且增长很快，从几TB到几十TB数据安全性：要求长期保存，保存时间长根据性能和可用性的分析，可以得出相应推荐的存储系统架构如下：应用数据类型性能容量数据保护连续性典型存储架构FC SANiSCSINASCASHIS数据库高低高高优选LIS数据库中低高高优选可选CIS数据库中低高高优选可选EMR数据库/文件中中高高可选优选推荐RIS数据库高低高高优选可选PACS 影像文件中高高高可选优选推荐PACS、EMR影像归档文件低高高中优选推荐根据以上需求分析，我们从以下角度着重阐述面向医院的PACS解决方案架构：2 PACS系统存储架构特点PACS系统实现放射影像的数字化采集、存储、阅片和网上共享。通过放射信息系统，实现放射科内部的工作流程管理，起到优化流程的作用。数字化阅片可以提高诊断质量，缩短临床科室获取影像的时间。目前PACS已从最初的放射影像发展到各医疗系统融合的综合平台。由于影像信息存储量大，阅片要求的显示器性能高，PACS系统的建设需要较多资金投入。PACS系统是医院信息系统重要的组成部分，与其他医院信息系统相比，PACS系统具有以下特点：l PACS系统以静态医学影像和动态医学影像为主，并发访问小，数据吞吐能力需求高l PACS系统影像数据增长快，要求存储系统能够提供海量存储能力l PACS系统影像数据需要长期保存，并实现实时影像在线检索l PACS系统影像数量巨大，需要存储系统提供强大的文件系统，提供快速文件检索伴随医院规模的不断扩大，PACS系统的影像文件数量增长迅速，且容量越来越大，常规的数据存储和备份模式已经不能满足PACS系统对数据的管理要求，这就对PACS系统的影像管理提出了新的要求。PACS系统的数据通常会保存长达15年甚至更长时间，其中是有少部分的数据需要经常使用，绝大部分的数据属于历史数据，一般情况下这些历史影像数据很少被调用甚至在病患痊愈后再也被不会调用。这就造成在PACS系统中存在海量的历史静态数据。面对高达几百TB的医学影像资料，如果采用常规的数据存储和备份模式，那么将无法对这些数据进行有效的保护，并提供快速的数据检索能力。针对PACS系统的应用特点，我们认为PACS系统存储体系架构应具备以下特点：l 采用 在线-归档 的分级存储体系架构l 采用专用的NAS系统，管理日益庞大的在线海量影像文件l 采用集中式管理系统l 采用IP复制技术，对在线影像数据进行归档及保护针对医院PACS系统的应用特点和数据结构，NAS系统专有的文件系统能够更有效的管理PACS千万级的影像文件，并提供高速的数据访问能力，提供有效的数据共享能力。PACS系统应用服务器通过IP网络，利用CIFS/NFS协议连接到存储系统，实现PACS影像的在线存储。PACS系统的影像数据由于数据量巨大，且每日数据增量大，不能使用传统的备份模式进行数据保护。因此，针对在线数据采用远程数据复制技术进行数据的在线保护，历史数据则通过数据归档解决方案进行数据保护。面对业务量和负载压力的迅速增长，存储与归档的体系结构设计需要考虑以下问题：l 从PACS系统所存储的文档类型来看，主要以图形图像为主体，数据量庞大，后期临床图像检索；l 医疗影像设备产生的数据还会几何级数增长，数据量的增长速度非常快，存储与归档系统的扩展能力，以保证当前及未来投资的安全性。l 医疗影像数据在生成后就会转变为归档数据，对它的个体访问频率并不高；l 随着数据量的增大，要求能够在线访问；l 对医疗影像数据的真实性和完整性有着严格的要求；l 要求医疗影像数据能够长期甚至永远保存。根据医院的PACS业务特点，其存储的数据具有两个特点：短期存储的动态PACS文件（文件随时在线以利于前端业务系统的查询）、日后长期归档的大量静态PACS文件（文件一旦产生就不会再做修改，以归档方式存储）。3 PACS存储系统架构介绍：3.1 方案介绍结合DATATOM在医院PACS系统建设的经验及院方对本次PACS系统建设的具体要求，我们设计了基于下图的PACS分级存储架构：针对医院PACS系统中大量医学影像文件容量要求、数据保护要求高、连续性要求高和性能要求低的特点，通过NFS、CIFS等文件传输协议实现海量医学影像的集中存储和快速文件检索。如上图所示，本方案建议配置一套高性能NAS存储系统，该存储SMATTOR I3600系统配置了32GB缓存，实际可用容量为200TB。同时，通过4个千兆接口和前端服务器相连，对外提供数据存储服务，保证数据录入及数据处理节点的有效处理带宽。3.2功能特性正是因为SMARTOR智能网络存储与众不同的创新设计思想，不断优化存储性能、加强各种兼容能力、提升整体安全性并充分挖掘存储的管理能力，使得SMARTOR具备众多特性，和一般的通用存储有着很大差异，竞争力非常强。高性能访问：系统可以利用带宽绑定提供高达400MB/s600MB/s的稳定读写带宽，无需通过复杂的交换机设置即可实现高带宽；系统可针对大文件和小文件的不同特点，设置不同的优化方式，自动提升特定数据类型的访问效率；系统还可提供性能加速选件，利用SSD加速读写响应，提升高IOPS应用的实际效果。第三方存储的虚拟化管理：系统可支持第三方存储的统一管理，兼容不同品牌的FC、IP SAN和NAS设备，将第三方的存储空间由SMARTOR管理。这样做有两方面的价值，一是用户可以利旧使用已有存储，降低建设成本，二是第三方存储通过SMARTOR的管理能力将具备SMARTOR的相关功能，实现用户数据管理的功能加强。基于大数据的磁盘故障提前告警：通常的存储设备对于磁盘的告警是事件型的，基于磁盘损坏后的告警，一旦发生了磁盘损坏为了保障RAID的正常，就需要及时更换硬盘，这个更换过程越长数据风险越大。SMARTOR系统实现了大数据自维护方式的磁盘告警，在通常情况下，磁盘即便还未完全不可用，有一些隐患出现亦可提前告警，增加了安全处理时间，大大减轻维护工作量，也提升了系统的安全性。强化型掉电保护：之前大多数存储均采用备用电池的方式来保护缓存中的数据，电池的电量决定了72小时的保存时间。SMARTOR系统可以选择掉电保护模块来提升缓存数据保存时间，系统在短时间内将控制器的缓存数据迁移至快速读写模组中，提供比一般备援电池标准72小时更长的防护时间，不会因为异常断电过久而损害存储资料的完整性。文件过滤：对于通用存储来说，由于无法识别数据类型，就无法针对性的规避需要过滤的数据文件。而SMARTOR系统内部通过设定规则，可自动过滤匹配的文件，既可以基于文件类型，也可以基于文件名的关键字。这样一来，可以大大降低非必要数据对于整个系统带来的异常风险，也可以更合理的使用存储空间，节省不必要的的文件存放浪费。完善的数据同步方案：系统支持目录级别的同步方案，可在SMARTOR设备内或者设备间进行目录级别的定时数据增量同步（最短1分钟），当然也可以利用存储虚拟化结合第三方存储实现数据的定期同步迁移操作。这种全面的数据同步方案可以结合用户的业务需求进行不同的参数设置，从而形成多种具体的实现方案。强大的客户端工具：单独授权模块DTClient实现了强大的功能，用户可以利用客户端：1）实现网络空间的自动挂载，数据跟随用户访问移动，并且可通过后台设定强制认证屏蔽通用CIFS访问入口。2）提供数据分享和数据桌面快速查找的手段，每个用户可以根据自己的使用情况利用这些功能便捷自己的数据管理。3）能够基于客户端的目录层级自动同步指定类型的数据，这种同步完全是增量级别的，并且可以设定同步数据的副本数。4）提供便捷的资源管理器来实现数据拷贝等操作。QoS带宽分配：SMARTOR系统可以对每个客户端连接实现带宽的独立分配，可基于IP地址分配读带宽和写带宽，这样就可以优先保障重要的业务系统的读写响应，并可实时监测客户端的读写状态，及时解决网络异常。客户端集中网管：在SMARTOR系统中特地实现了集中网管能力，可以将系统监测到的连接进行分组管理，自动监测客户端的CPU、内存、进程资源运行情况，可以实现一定规模的组网管理。面向决策的数据分析：为了更好的对存储的数据规模和访问行为做统计分析，SMARTOR提供了高级的报表，可以记录数据量的时间段增长、系统负载分析和用户访问时间统计，由通常的存好数据转变为管好数据。跨广域网的集中维护能力：一旦用户环境中存储节点比较多，很重要的一个需求就是可以统一监控管理，在SMARTOR中提供了这样的一个工具，可以跨广域网来监测每台设备的运行状态，并给予及时的用户提示。模块化功能授权：SMARTOR开创性的提出了产品面向客户的“按需消费”模式，实现客户投资收益的最大化。产品将所有功能全部模块化，并配置模块化授权。即所有的管理功能都被定义为独立的可选组件模块。客户可以按照实际的需求来选择定制一款适合自身的产品，而不必选取不需要或暂时不需要的功能模块。未来，客户可根据需求变化，增加相关组件的授权，以满足更多的管理与使用需求。这种按需而配方式所带来的客户价值，就是用户使用的永远都是一款最适合的存储设备，一方面，在增加需求时，可以最短的时间内完成新功能的部署，并保障系统的平滑升级。