ＰＡＣＳ系統(tǒng)中存儲(chǔ)技術(shù)的探討

摘要：本文介紹了PACS醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域的應(yīng)用，分析了PACS對(duì)存儲(chǔ)的需求，論述了DAS，NAS，SAN三種常用的存儲(chǔ)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：PACS；存儲(chǔ)；DAS；NAS；SAN

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—3315(2009)03—155—001

1 PACS系統(tǒng)概述

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步，醫(yī)學(xué)圖像的數(shù)字化及應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像處理已經(jīng)成為一門新興的交叉學(xué)科。計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，研制出了CT (X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備)，ECT(發(fā)射單光子計(jì)算機(jī)斷層掃描儀)，MRI(醫(yī)用磁共振成像設(shè)備)，DSA(旋轉(zhuǎn)數(shù)字減影血管造影)，DR(數(shù)字?jǐn)z影設(shè)備)等一些大型醫(yī)療設(shè)備，為傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)診斷帶來(lái)了革命性突破。但目前這些醫(yī)療設(shè)備所產(chǎn)生圖像的主要存儲(chǔ)介質(zhì)是膠片，用膠片來(lái)存儲(chǔ)醫(yī)學(xué)圖像資料成本高、不利于查詢檢索和統(tǒng)計(jì)、資料易遺失、圖像處理困難并且隨著膠片日益增多，為其管理帶來(lái)諸多不便。

為了更好的滿足臨床醫(yī)師對(duì)醫(yī)學(xué)圖像診斷需求，采用數(shù)字化圖像管理方法已經(jīng)成為共識(shí)，在這種背景下出現(xiàn)了醫(yī)院PACS系統(tǒng)。

PA，CS的全稱是(PicⅫ：e Archiving And Communication System)，即圖像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)。它以數(shù)字化形式提供了醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)與傳輸?shù)慕鉀Q方案。PACS是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖像處理技術(shù)以及存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的。它是由通過數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)連接在一起的圖像及數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、顯示等系統(tǒng)組件組成的，其特點(diǎn)是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)來(lái)高效地獲取、存儲(chǔ)、傳送、顯示和管理醫(yī)學(xué)圖像和病人信息，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)醫(yī)學(xué)圖像處理和輔助診斷，大大降低了醫(yī)生對(duì)傳統(tǒng)膠片的依賴。

2 PACS系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)的需求

1、海量存儲(chǔ)

PACS系統(tǒng)中存放大量的醫(yī)學(xué)圖像資料，由于醫(yī)生對(duì)其精度有較高的要求，故不宜采用有損壓縮方法進(jìn)行存儲(chǔ)。

2、高速傳輸

PACS中關(guān)于高精度圖像資料的傳輸，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、服務(wù)器性能、調(diào)度算法，尤其是PACS對(duì)存儲(chǔ)的訪問速度有非常高的要求。

3、商可靠性和高可用性

PACS系統(tǒng)一般是和HIS和RIS結(jié)合使用，作為數(shù)字醫(yī)療系統(tǒng)的關(guān)鍵應(yīng)用，需要做到7×24小時(shí)不間斷可靠服務(wù)，出現(xiàn)故障能在最短時(shí)間內(nèi)迅速無(wú)損恢復(fù)。

4、可擴(kuò)展性和兼容性

隨著時(shí)間的推移，數(shù)據(jù)量將會(huì)逐步增長(zhǎng)，對(duì)存儲(chǔ)容量的需求也將會(huì)不斷的增大。這就要求PACS所用的存儲(chǔ)系統(tǒng)可以方便可靠地?cái)U(kuò)展。

5、數(shù)據(jù)安全、備份與恢復(fù)

通過PACS存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)置的歸檔管理功能，結(jié)合良好的備份和恢復(fù)機(jī)制，保證數(shù)據(jù)的安全性、通過定時(shí)備份等方法基本解決網(wǎng)絡(luò)備份占用帶寬影響應(yīng)用的問題。

3 各種存儲(chǔ)技術(shù)的比較分析

3.1 直連式存儲(chǔ)(DAS)

這是一種以服務(wù)器為中心的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。在一個(gè)機(jī)架上將幾個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器堆疊一起，作為單個(gè)附加存儲(chǔ)設(shè)備(JBOD)添加到服務(wù)器，通過IDE，SCSI等I／O總線進(jìn)行通訊。

3.2 網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)(NAS)

NAS的核心思想是把服務(wù)器和儲(chǔ)存設(shè)備分開來(lái)，存儲(chǔ)設(shè)備也附加在網(wǎng)絡(luò)上，而不是通過I／O總線直接和服務(wù)器相連。NAS上特別安裝了一個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器，也稱為NAS Server，該服務(wù)器是經(jīng)過優(yōu)化的，只提供存儲(chǔ)服務(wù)的功能?？梢钥闯梢环N瘦服務(wù)器。

NAS的特點(diǎn)是通過基于IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議向客戶提供文件級(jí)別的I／O服務(wù)?？蛻舳丝梢栽贜AS提供的目錄或是設(shè)備中進(jìn)行透明的文件操作。

3.3 存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)

SAN是一項(xiàng)將存儲(chǔ)設(shè)備、連接設(shè)備和接口集成在一個(gè)高速網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)，是一種基于光纖通道技術(shù)(Fibre Channel FC)，由專用光交換機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備組成的獨(dú)立專用存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

服務(wù)器和客戶機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信通過SCSI總線而非TCP／IP協(xié)議。該結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)設(shè)備間傳送、復(fù)制，不再通過局域網(wǎng)，不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬產(chǎn)生影響，且能極大地提高數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)操作的可靠性和可擴(kuò)展性。SAN還可以與遠(yuǎn)程設(shè)備無(wú)縫地連接，從而提高容載的能力。這項(xiàng)技術(shù)使數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)設(shè)備真正與服務(wù)器脫離開，而形成一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)專用網(wǎng)絡(luò)。它獨(dú)立于服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之外，即存儲(chǔ)系統(tǒng)和主機(jī)從物理連接和功能上都獨(dú)立出來(lái)。分別組成自己的網(wǎng)絡(luò)。

4 PACS存儲(chǔ)體系的設(shè)計(jì)

由于PACS數(shù)據(jù)產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量非常龐大。如果僅僅依靠SAN來(lái)存儲(chǔ)，不但耗費(fèi)的成本會(huì)比較大，而且SAN以塊(Block)級(jí)的方式操作并不完全適合對(duì)與海量醫(yī)學(xué)圖像文件的存儲(chǔ)。因此可以采用以文件(Fde)級(jí)的方式操作的NAS作為PACS圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)技術(shù)。根據(jù)NAS的特點(diǎn)，理論上可以無(wú)限制的增加NAS的存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要。

從醫(yī)院的數(shù)據(jù)特點(diǎn)來(lái)看，NAS+SAN的應(yīng)用與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)相比而言，無(wú)論是從網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬、數(shù)據(jù)共享性，還是從存儲(chǔ)容量的可擴(kuò)充性、數(shù)據(jù)的一體化和安全性等各個(gè)方面來(lái)說(shuō)，其優(yōu)越性是不言而喻的。選擇NAS+NAS方式來(lái)解決數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問題，成本更低，網(wǎng)絡(luò)資源分配更合理，能充分把醫(yī)院的存儲(chǔ)資源利用起來(lái)，既解決了PACS圖像的海量存儲(chǔ)，也能保證長(zhǎng)時(shí)間的PACS在線圖像瀏覽。