堆疊技術在放療網絡系統中的應用

吳智理，倪千喜，張九堂

湖南省腫瘤醫院 中南大學湘雅醫學院附屬腫瘤醫院 放療科物理室，湖南長沙 410013

堆疊技術在放療網絡系統中的應用

吳智理，倪千喜，張九堂

湖南省腫瘤醫院 中南大學湘雅醫學院附屬腫瘤醫院 放療科物理室，湖南長沙 410013

目的評估堆疊技術在放療網絡系統中的應用價值。方法采用交換機堆疊技術對本院放療網絡進行改造和優化，擴容設備及物理鏈路，使放療網絡成為雙核心、高兼容性和高性能的網絡系統。結果清除了多余的網絡節點，優化了網絡鏈路，提高了網絡的穩定性和傳輸速度。結論堆疊技術具備組網簡單、管理便捷、可彈性擴展、性能高等優點，適合應用于放療網絡。

放療網絡；堆疊技術；VLAN；網絡系統融合；醫院信息系統

現代化放射治療除了醫療技術現代化、設備現代化，信息 和管理手段也要 現代化[1]。放 射治療的信息化 程度，標志著一個腫瘤醫院的發展水平。放射治療信息化發展的目標之一就是整合全醫院的各種資源，為醫院的醫療、科研、教學搭建一個共享平臺[2]。

放療中心是腫瘤醫院不可缺少的科室，我院放療中心設有模擬定位室、模型室、后裝治療室、物理室、放療技術組和熱療室，承擔全院放射治療方面的臨床、科研、教學工作。放療中心現有 Varian、Mosaiq、Precise、HIS 等網絡系統。經過前期的信息化建設，建成了基本適應放射治療應用系統要求的網絡基礎平臺。隨著近兩年應用系統的快速發展，大型醫療設備、治療計劃系統及各用戶終端數量的不斷增加，醫療數據的急劇膨脹使現有的放療網絡不能滿足正常工作，放療網絡的改造和優化迫在眉睫。本文主要采用堆疊技術對放療網絡進行改造和優化，使網絡系統具有簡化管理、簡化業務、彈性擴展和高性能，以滿足放療中心日益發展的需要[3]。

1 網絡系統現狀與問題

我院放療網絡是采用簡單的交換機連接組成一個小型的局域網，各醫療設備通過單鏈路互聯接入交換機。全網都采用普通百兆雙絞線直接接入到桌面，實現科室內圖像和醫療數據的傳輸，滿足基本的放療業務的需要。隨著科室的醫療應用設備的增加、放療技術不斷發展以及放療數據的不斷增大，原有的網絡系統已經不能滿足放療中心的應用需要，網絡系統主要存在以下問題：

（1）網絡架構簡單。改造前的網絡架構是簡單的二層結構，其優點是交換速度快，缺點是容易引起廣播風暴，不能充分發揮網絡交換機的性能，甚至導致網絡癱瘓，而且中央節點的負擔較重，形成瓶頸大。由于網絡的規模在不斷擴大，工作站與服務器之間傳輸的數據加大，網絡性能就會明顯下降，在數據傳輸高峰期網絡整體速度緩慢，導致資源浪費。由于節點太多容易出現網絡鏈路致命的錯誤——網絡回路現象。

（2）網絡設備老化。網絡設備老化，維修、更換困難，造成維修更換過程耗時過長，網絡設備一旦出現問題，導致整個放療網絡的癱瘓。

（3）多種網絡、不同治療計劃系統的融合。放療網絡中有多套網絡系統和多套治療計劃系統，融合在一個網 段 中， 會 產 生 網 絡 安 全 隱 患[4]， 對 網 絡的 穩 定 提 出 了挑戰。為了保證它們之間正常的通信，可見網絡穩定性、網絡傳輸帶寬、網絡安全、網絡管理等問題日趨嚴峻，醫院各種信息系統的開展受到了現有網絡系統傳輸平臺的制約[5]。

優美的水生態環境，是最公平的公共產品，是最普惠的民生福祉。必須樹立以人民為中心的理念，堅持全民共建、全民共享，廣泛凝聚保護河湖的強大合力。

2 解決方案

式中，X1，第一主成分變量；X2，第二主成分變量。將標準化后的反應速率常數k2與X1和X2之間建立多元線性回歸模型，得到的回歸模型如式(5)所示：

人工智能創作程序使用者對于人工智能生成數據的財產權可以通過商業秘密的方式加以保護。這種權利具有一定的排他性，可以制止未經許可的盜用和披露，但排他性較為有限，無法排斥其他人合法使用同樣的人工智能程序生成同樣的數據并享有同樣的權利。

（2）網絡性能需求。目前放療中心的應用系統主要是以治療計劃系統（TPS）為主，同時還有醫院信息（HIS）、網絡傳輸系統、CT模擬定位機、直線加速器等等其他臨床信息系統和醫療設備，各種系統對網絡的性能都有不一樣的需要。這要求有足夠的傳輸帶寬來滿足急劇增長的數據流量，滿足網絡安全、可靠，保證服務質量和高性能，又要同時傳輸圖像和數據等多種業務，并可以彈性擴展。

（1）網絡穩定需求。醫療行業的網絡不僅需要網速快更需要穩定的網絡性能，因為網絡穩定性關系到病人的治療安全，醫院的各種應用系統和基礎設備都要依存于網絡的穩定性。系統的穩定性（7×24 h 穩定、可靠、持續運行）是投入運行的醫療系統和醫療設備的生命線。

（3）網絡安全需求。放療網絡的安全性主要從物理安全、網絡安全、傳輸安全、存儲以及數據安全等方面分析。

對RS碼進行盲識別，就是在僅知道v(x)的情況下，估計編碼參數進而還原出信息序列.若假定通過幀同步處理已經獲得(n,k)RS碼的起始位置，則需要識別的編碼參數包括碼長n，信息分組長度k和生成多項式g(x).

由以上的需求分析，此次對網絡系統改造采用疊加技術實現。堆疊就是用專門的堆疊線將交換機的背板連接到一起，這種連接方式更加穩定，傳輸性能也有所保證。因為背板速率要比普通端口高得多，從而保證了各個治療計劃系統和網絡系統能夠快速的傳輸數據，從而提高了網絡的安全性。

網絡信息化是現代化醫療發展的趨勢，能否提供更便捷、更系統的服務已成為各大醫院贏得市場的關鍵[6-7]。為了提升放射治療整體醫療服務水平和醫療應用系統的服務效率，我們從以下幾個方面考慮放療網絡系統平臺的建設。

第三，通過交換機堆疊，將品牌型號相同的交換機堆疊在一起，以實現不同治療計劃網絡系統的融合。實現每個網絡系統和放療計劃系統之間的工作站都在同一個交換機上通信。這樣可以減少工作站與服務器之間的查找時間、減小廣播風險，加快工作站與服務器之間通信速度和數據交換速度等。

首先，對放療中心的網絡設備及物理鏈路擴容和改造，對放療中心主要的網絡節點增加或更換高性能的交換設備，并敷設新的光纖鏈路連接新放療樓（5號樓）和老放療樓（4號樓）之間的主交換機，這樣可以加快兩座樓之間的數據傳輸數據，以及網絡的穩定性。

3.2 實施方案

在高中物理解答的過程中，我們需要對不同的題目進行不同的分析.例如，在下面的題目當中，我們要注意對其中的內容進行一定的分析，并且畫出相應的圖形進行輔助解答.一個質量為m的小鐵球，與一個質量同樣為m的小車一起向右以速度v0做勻速運動，小球靜止在小車半徑為r的圓型凹槽的最低點位置，在運動過程中，該車與另一輛靜止的質量為m的車發生完全非彈性碰撞，計算中不計一切摩擦.求，小球上升的最大高度是多少？在這道題目中，我們首先要根據題目畫出如下所示的圖，然后根據題目中的條件，列出符合題目的表達式，通過兩邊約去代入計算的方法解得最后的答案

2.片形吸蟲病。牛片形吸蟲病一般呈慢性經過。犢牛患病癥狀較重，成年牛一般癥狀不明顯，但感染嚴重、且營養情況差的，也會引起死亡。感染嚴重的病牛體溫升高，精神萎頓，不愿走動，偶有腹瀉，觸診肝區敏感，很快出現貧血。有的幾天內突然死亡，不死的轉為慢性；慢性病牛進行性消瘦，被毛粗亂，貧血，有時黃疸明顯。在頜下、胸前和腹下發生水腫，嚴重時波及四肢，行動緩慢，耕作無力，食欲不振或有異嗜現象，不時出現腹瀉，周期性卡他性腸炎和瘤胃弛緩或臌脹。母牛不孕或流產，泌乳量降低。

3 改造實施過程

通過搭建試驗環境和模擬軟件，對改造和優化的網絡系統進行模擬測試，確保整個網絡結構改造后的結果符合預期目標。

改造實施前先對放療中心的網絡信息進行收集。收集的信息包括 ：① 網絡拓撲結構 ；②網絡 IP 地址使用信息 ；③ 網絡設備信息 ；④ 基于網絡的醫療設備。其中，網絡設備信息主要包括網絡設備品牌、型號、端口數、管理 IP 地址等；基于網絡的醫療設備主要包括設備品牌、網絡數據傳輸協議、配用的網絡管理系統等。

其次，依照“核心—核心”的二層對等網絡架構模型，對目前放療中心的邏輯結構進行調整和優化。將4號樓與5號樓使用同品牌同型號的高速網絡交換機劃分對等的虛擬局域網（VLAN），通過交換機級聯技術進行互相通信。

根據前期的需求分析和收集的信息，進行實施方案的撰寫和確定。實施方案內容包括室外光纜敷設、設備安裝上架、IP 地址及 VLAN 的規劃、二層交換規劃、堆疊連接和設置、安全規劃等。

3.3 模擬測試

3.1 前期準備

3.4 具體實施

網絡系統設計，采用 H3C 的千兆光纖交換機為主交換機，實現4號樓與5號樓之間全網的數據轉發和控制，以2 臺 S5120 核心交換機與 S5048 千兆交換機堆疊，使 4 號樓和5號樓都能滿足醫療設備的需要。各治療計劃系統的終端都接入在同一個交換機上；直線加速器等醫療設備與相應的網絡管理系統接入同一個交換機上，見圖 1～2。S5048 交換機，這樣可以保證各治療計劃系統的工作站之間的通信數據可以直接在本交換機上完成，而不需要經過主交換機從而保證了數據的安全、穩定和速度等。

圖2 直線加速器等醫療設備融入拓撲圖

4 結束語

在放療網絡改造與優化中使用堆疊技術，消除了單點故障，提高了設備和鏈路的穩定性，使放療網絡成為更加穩定、安全、高性能的網絡，保障了放療業務的可持續運行，并為我院數字化網絡和醫療業務的進一步開展奠定了更加堅實的基礎。放療網絡采用堆疊技術，具有組網簡單，管理便捷，業務簡化，可彈性擴展和高性能等優點，適合在放療網絡中廣泛應用。

三是流量調節不及時，對水閘效益發揮及工程安全帶來不利影響。當長江水位下降時，閘門開高不及時增加，造成引水不足，影響工程效益發揮；當長江水位上漲時，閘門開高不及時降低，會造成超設計工況運行，給水閘工程本身及輸水河道的安全運行造成威脅。

在上述的網絡改造和優化的后，放療網絡具體實現如下：

（1）在兩棟樓各配置 1 臺 H3C S5120 千兆光纖交換機并劃分 3 段 VLAN，目前只啟用 VLAN1，其余兩段備用，以提升兩棟樓之間數據交換的速度；4號樓主交換機中的VLAN1 與 5 號樓主交換機中的 VLAN1 之間采用光纖進行級聯，將直線加速器、網絡服務器、TPS 服務器等掛載在VLAN1的端口上，因為他們之間的通信數據量最大可達到幾百兆的流量。

（2）在 4、5 號樓的主交換機上再堆疊一個千兆的 H3C

[1] 孫大華,鄭溪國,吳澤民,等．放射治療科的局域網絡建設和作用[J]．中國腫瘤,2006,15(2):88-89．

[2] 姜瑞瑤,李斌．數字化網絡在放射治療中的應用[J]．中國醫療器械雜志,2006,30(3):215-217．

[3] 李向紅．病理信息系統在質量管理中的作用[J]．中國腫瘤, 2007,(6):399-401．

[4] 鈕羅涌,汪覺民．醫院病理信息系統與全院PACS信息交換設計[J]．醫療裝備,2006,(4):14-16．

[5] 何松,張建正,張建兵,等．病理信息網絡和圖像分析系統的研制[J]．中國醫療器械雜志,2005,(5):334-335．

[6] 馬錫坤,于京杰,李勇,等．一體化網絡服務質量保障系統的應用[J]．中國醫療設備,2012,27,(4):40-42．

[7] 任濤．基于一體化網絡的并行分組交換技術研究[D]．鄭州:解放軍信息工程大學,2011．

Application of Stacking Technology in Radiotherapy Network System

WU Zhi-li, NI Qian-xi, ZHANG Jiu-tang
Department of Radiotherapy, Hunan Cancer Hospital (The Aff i liated Cancer Hospital of Xiangya School of Medicine, Central South University), Changsha Hunan 410013, China

ObjectiveTo evaluate the application value of stacking technology in radiotherapy network system.MethodsThe hospital radiotherapy network was reconstructed and optimized to be a highperformance, high-compatibility network system with dual core by expanding the capacity of relevant devices and physical links with switch stacking technology.ResultsThe redundant nodes have been cleared and the network links have been optimized so that the Stability and transmission speed of the network have been improved.ConclusionStacking technology which has various advantages including simple network connection, convenient management, elastic extension and high performance can be applied to radiotherapy network.

radiotherapy network; stacking technology; VLAN; network system integration; hospital information system

TP393.03

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.08.016

1674-1633(2014)08-0055-03

2014-02-13

作者郵箱：252430770@qq．com