PACS影像系統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，從五個方面詳細介紹了PACS影像系統面臨的嚴峻形勢，并且對PACS系統的改造提出了詳細的解決方案，分析和闡述了改造后的實施效果，以期能為相關人員提供借鑒、參考。

關鍵詞：PACS系統；嚴峻形勢；系統改造；效果分析

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

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

1 PACS影像系統面臨的嚴峻形勢

1.1 PACS影像系統的重要性

PACS影像系統的重要性包括以下幾個方面：①涵蓋了醫院里面所有的圖像檢查，包括放射科、超聲科、病理科、內鏡中心、心電、介入中心、臨床科室都有對應的模塊，面向醫院中的所有醫生和護士；②PACS影像系統是通過與HIS系統的緊密集成，可真正實現“面向病人”應用的影響服務體系；③提升了醫院管理水平，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%，重復檢查率降低了60%，閱片時間縮短了15%；④PACS影像系統中的結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量多（尤其是心血管影像），且國家對于這些數據，要求門診數據至少保存15年，住院數據需要至少保存30年。這對存儲空間的要求很高，從上百TB至幾百TB不等。隨著醫院的發展、醫院業務系統的逐漸完善，就診、住院的人數越來越多，全院PACS系統的建設對存儲的要求也越來越高。根據我院在2013-10的統計，PACS存儲的數據已達到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系統數據的增長量為101.46 GB，即PACS數據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影像數據需要能夠支持多個醫生并行訪問同一個數據片，需要醫院數據中心提供共享文件系統支持共享訪問；而且為了簡化PACS應用系統的訪問方式和對占有幾百TB數據的空間的管理，應該在單一文件系統內存儲所有的PACS影像數據，這對存儲系統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數據量的極大擴展，醫院所有基于圖像工作的醫療業務科室，比如腫瘤內科、骨科、腫瘤外科、神經外科、心血管內科和神經內科等，對其PACS影像數據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 保障數據安全

面對大量的存儲數據，絕大部分醫院和我院一樣，對PACS系統的數據庫進行了備份，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行過恢復演練，如果發生不可預測的硬件、軟件故障和災難性事故，會對醫院造成難以估量的經濟損失和惡劣的社會影響。同時，隨著城市居民健康檔案系統的推進，要求把醫院的PACS數據安全地進行內外交換，需要對新形勢下的PACS系統進行安全設計。

2 PACS系統改造方案

2.1 構建基礎網絡

首先使用融合使用光纖存儲交換機的存儲交換網絡（Fiber Channel SAN），便于實現CPU、內存資源并行化處理的高性能計算網絡（多采用高帶寬低延遲的Infini-Band技術），以及傳統的數據以太網技術的三種網絡協議的萬兆FCoE技術構建核心高速交換網絡和存儲網絡，極大降低端口需求并提高利用率和性能，為交換網絡、存儲網絡兩方面提供了高速通道，同時實現遠程存儲、遠程并行計算處理和傳統數據網絡功能，為存儲性能的提高和訪問能力的提高打下了良好的基礎。

2.2 構建靈活擴展存儲的體系

新構建的PACS系統的存儲系統必須大幅度提高存儲性能，也必須滿足可橫向擴展的要求。我們在原有SAN架構的基礎上，重新以統一存儲作為基礎存儲系統架構，同時支持NASSANIP-SAN搭配使用，在一個存儲系統將各種不同的存儲資源進行池化，支持結構化數據和非結構化數據的存儲和讀取，能很好地支持我院HIS等MIS系統，也支持PACS系統運行。在存儲容量不足時，在本架構下簡單擴充硬盤或擴展柜即可實現存儲容量的快速擴展，滿足PAC系統快速增長的要求。

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

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

實現數據同步：PACS系統數據庫通過Oracle的DataGuard方式實現數據同步，災備系統在平時不對外提供服務，當生產環境發生故障時，才對外提供應急服務，這樣既可以節約成本，還可以再增加一套新的PACS數據庫。

2.3 系統的安全保護

為了實現對DICOM服務器的負載均衡和并行訪問能力的快速擴充，在設計中，我們配置了負載均衡系統，避免了單一DICOM服務器故障。負載均衡系統將醫生工作站和護士工作站的訪問根據后臺服務器的運行狀況均衡地分發到不同的DICOM服務器上，避免出現在單一服務器故障的情況下，因突發流量引起的多米諾骨牌式的多服務器連續失敗的現象。DICOM服務器負載均衡的實現，使得其中某一臺DICOM故障時，負載均衡系統可以把來自醫生工作站和護士工作站的訪問分派到其他DICOM服務器上，這樣可有效防止因DICOM故障造成的系統中斷，并且達到了無停機維護。負載均衡系統可以協助系統管理人員實現在不中斷DICOM應用的情況下，在現有的架構下對服務器和其他基礎設施進行擴充、在線維護和平滑升級。負載均衡系統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，為系統提供了額外的安全保護。endprint

2.4 與城市居民健康檔案系統進行交換

基于WebService、SSL、TKL和身份認證技術，搭建PACS系統交換前置機，與城市居民健康檔案系統數據中心進行安全交換。其中影像數據上傳流程為：醫院PACS系統→PACS系統交換前置機→區域數據中心→影像數據下載→區域數據中心或其他醫院PACS系統交換前置機→PACS系統交換前置機→終端。同時，為降低網絡帶寬的爭用，采用預提取技術，即病人掛號后，PACS系統交換前置機會立即向區域數據中心和其他醫院提出傳輸要求，按增量方式預先傳遞該病人經篩選后的、按策略壓縮后的影像文件和報告到本地醫院，以便于開展后續的診療活動，提高病人的滿意度，縮短醫生的閱片時間，減少重復檢查，提高工作效率。

3 實施效果

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

3.1 達到了超高效率

新架構的PACS系統從臨床病人和醫生的反饋情況看，改造前經常需要等待的現象已徹底消除，再未發現類似情況。

3.2 實現了靈活擴展

新架構的PACS系統增加了16 TB的存儲設備，并充分利用了原有的DELL存儲設備，解決了存儲容量不足的問題，并從架構上確保了擴展性。

3.3 方便了管理維護

安裝了備份系統并有了備份空間，系統在日常管理工作中就已進行備份，并定期進行恢復測試，滿足了PACS系統的安全要求。

4 結束語

綜上所述，PACS系統的進步空間還很大，通過構建高速基礎網絡和靈活擴展存儲的體系架構，配置負載均衡系統，以及采用預提取技術，可以有效解決PACS系統的存儲性能低和訪問能力無法滿足要求，以及接入系統和終端遠遠不夠、居民健康檔案的交換不夠安全等問題。

參考文獻

[1]梁潤洪.某三甲醫院PACS系統升級改造的關鍵成功因素分析與研究[D].廣州：華南理工大學，2012.

[2]李連煥.基于云存儲的醫院PACS系統存儲研究[J].硅谷，2011（23）.

[3]李振國，溫齊平.PACS系統的應用探討[J].醫療裝備，2012（09）.

〔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