医疗卫生装备·2008 年 11 月第 29 卷第 11 期 Chinese Medical Equipment Journal·Vol．29 No．11 November 2008 PACS 存储方案探讨 林亚忠，胡永狮 （解放军第 175 医院，厦门大学 附属东南医院，福建 漳州 363000） [摘要] 目的：长远规划医院 PACS存储。 方法：以我院 PACS 升级存储为例，探讨在医院信息系统背景下如何利用原 有网络拓扑构建 PACS 存储，以满足日后存储的进一步升级。 结果：PACS 存储方案的选择和确定是一个事关医院信 息化建设的长远规划问题。 结论：合理规划 PACS 存储是医院信息化建设的重要步骤。 [关键词] PACS； 存储架构；存储升级；HIS [中图分类号] TP393.11 [文献标志码]A[文章编号] 1003－8868（2008）11-0046-02 Discussion On Scheme For PACS Storage LIN Ya-zhong, HU Yong-shi (The 175th Hospital of PLA, Southeast Hospital of Xiamen University, Zhangzhou 363000, Fujian Province, China) Abstract Objective To layout the storage of hospital Picture Archiving and Communication System (PACS) in long term. Methods As an example for updating the PACS storage in our hospital, the scheme for PACS storage was presented to show how to improve the storage layout using the existing network topology and hospital information system for future update of storage. Results The selection and determination of scheme for PACS storage is relative to the long-term layout on hospital information construction. Conclusion Reasonable storage of PACS is an essential step in hospital digitization. [Chinese Medical Equipment Journal，2008，29（11）：46-47] Key words PACS; storage construction; storage update; HIS 1 引言 随着数字成像技术和计算机网络技术的进一步成熟， 作为解决 医学图像的获取、显示、传输、存储与管理为一体的医学影像存储与 传输系统（Picture Archiving and Communication System， PACS）[1]，已 经在国内大中型医院中广泛应用， 且成为现代医院信息系统（Hos- pital Information System， HIS）不可或缺的重要组成部分。 然而，国 内于 2000 年左右有条件建立 PACS 系统的医院， 限于当时网络技 术、 存储条件以及成本等综合因素考虑， 一般采用直接连接存储 （Direct Attached Storage， DAS）或网络连接存储（Network Attached Storage， NAS）存储架构，仅有较少一部分实力较强的医院严格采 用基于存储区域的网络架构（Storage Area Network， SAN）。 随着近 些年来医疗业务的急剧增长及各种数字设备的不断加盟， 创 设 PACS 存储初期规划的容量和速度等性能指标已不能完全满足现代 临床业务增长的要求，因 此，在某种程度上均存在对 PACS 存 储 进 行升级的可能性和必要性。 就目前 PACS 存储架构严格来说均源于 DAS、NAS 和 SAN 这 3 种基本架构[2]，一般为它们不同架构的组合体。 然而，就存储升级本 身来说很难做到最好，只能做到更合适，这主要与每个医院本身网络 拓扑、现有的设备状况、存储接口、投入升级的资金和业务的特殊性 等因素直接相关，没有一个统一的标准来衡量怎样才是最好。 以我 院 PACS 存储为例， 创建初期按数据容量来计 算， 每个月需要 1.5 GB 的存储空间就够了，到 了 2005 年这个数字就已上升到 3.5 GB， 而到 2006 年底则跃升至 6.5 GB，且这种增长速度明显在加快。 就存储而 言，我们也从最初利用 SCSI 卡建立 800 GB 的 DAS 开始，经过多次 升级，直到最近才架设一种较切合医院应用实际的基于 SAN 构架的 混合 NAS 系统。 2 存储架构选择 升级包括 PACS 在内的数据库存储，与其他业务部门相似，最大 的难题可能在于存储架构的选择，一旦确定并合理选择了存储架构， 今后对存储的进一步升级可能只是简单添加存储空间，并适当考虑 系统的 I/O 和 CPU 资源即可，从而大大地减少升级成本。 就医疗系 统而言， 由于 PACS 在整个医院信息系统中所占存储空间的比重最 大，因此，如何选择合理的 PACS 存储架构对医院数据库管理人员来 说非常迫切、重要。 在目前众多的存储方案中[3]，DAS 架构的连接方式最为简单，通 常可用一块 SCSI 卡进行连接，它的主要特点就是每个应用服务器均 有自己的存储器。 显然，随着应用服务器的增加，即便是采用再快的 SCSI 卡作为连接， 也会由于服务器主机本身 SCSI ID 资源有限等原 因，不仅会影响存储容量的进一步升级，而且不可避免将影响应用系 统的 I/O 性能，进而降低整个网络系统的运行效率。 因此，为有效解 决这种容量扩展性差、网络效率低的瓶颈问题，可以考虑将数据的存 储从应用服务器中分离出来，形成各个应用服务器可以直接访问的 共享存储器并进行集中式管理。 而作为解决 DAS 这种不足的 NAS 和 SAN 架构就由此应运而生，它们除了在所应用的访问协议和访问 机制不同外，最大的不同点应该是文件管理系统放在哪里的问题：即 SAN 拥有自己的文件管理系统，每一个应用服务器有一个；而 NAS 则通过使用网络协议共享使用同一个文件管理系统，可以说 NAS 更 加关注于应用、用户、文件以及它们的共享数据上，SAN 则更加关注 于磁盘、磁带以及它们的可靠性连接上。 显然，NAS、SAN 这 2 种架构 都能较好地承接了医疗行业对存储系统扩展性、数据的可靠性和系 收稿日期：2008-05-08 修回日期：2008-08-20 基 金 项 目 ： 南 京 军 区 “ 十 一 五 ” 计 划 课 题 项 目 （06MA99） 作者简介：林亚忠（1973-），男，福建漳州人，博士，主 要从事计算机网络应用与医学图像处理， 电 话 ： 13779902980，Email： yzlincqh@tom.com。 医院数字化 Hospital Digitalization 46 医疗卫生装备·2008 年 11 月第 29 卷第 11 期 Chinese Medical Equipment Journal·Vol．29 No．11 November 2008 统 I/O 等性能的苛刻要求。 然而，从存储架构本身所关注的领域和侧 重点来看，SAN 架构在存储的可靠性和安全性方面有其自身优势， 这也是大型业务部门大都选取 SAN 架构作为大型数据存储的原因 之一，它能够更有效地按照业务数据的重要程度进行日常备份、快速 恢复并有利于各种冗灾技术的实现，但是其代价对中小型业务部门 来说也是非常明显的，那就是价格比较昂贵，尤其对于原来不是这种 存储架构的业务部门来说，其升级成本不仅仅在经费上，更多将顾及 到整个业务网络拓扑的更改和时间成本等代价问题。 从上面对 3 种不同架构的简单分析、比较，结合医疗行业对存储 的需求和医院实际，我们选用一种基于 SAN 构架的混合 NAS 系统。 由于整个医院信息系统所涉及数据是一个共享程度较高医疗信息， 这些医疗信息作为医院目前在线运行的几十个信息子系统的主要信 息来源，要求 7×24 h 在线运行并保持即时更新，随时为医院的各医 疗终端、 各子系统提供数据支持。 PACS 数据主要来源于 2 大类信 息：一类是类似于医生站、护士站所需的患者基本医疗信息，另一类 为来源于诊断科室的图像信息和诊断信息， 它们以 DICOM3.0 标准 通过网关进行组合并进行存储与传输[4-5]。 显然，对于患者基本医疗 信息部分，PACS 服务器可简单通过其网络口从 HIS 中获取这 部 分 共享信息，而从存储角度出发，为了更好融入整个医院的信息系统并 进行实时数据共享，PACS 存储与整个医院的信息存储就构成 NAS 架构，从而大大节约升级成本；对于存储来自诊断科室的图像信息和 诊断信息，由于其数据比较单一，与医院其他的子系统共享程度较 低，同时又具有文件个数多、大小不一的特点，要对这类海量数据进 行存储，基于存取效率、存储安全、网络带宽等因素考虑，建议在这一 级采用 SAN 架构，以利于存储容量的进一步扩展和集中、高效管理。 基于这些考虑，我们的 PACS 存储采用以 SAN 为基础的混合 NAS 架 构：即采用一台 Dell-2950 作为 PACS 服务器，以 EMC-CX300 和光 纤交换机构成 SAN 图像的存储架构，通过千兆网络口与主服务器共 享医疗信息，构建医院 NAS 存储架构。 3 我院 PACS 存储实施方案 在 PACS 系统的临床实际应用中，对其存储除了在存储架构上 需要重点考虑外， 也要事先考虑由于临床图像数据迅速增长必将 给网络负载、传输速度和服务器吞吐能力提出更高要求的现实，尤 其对于保留在线数据日期的长短设计， 应在设计存储架构的初期 一并考虑。 PACS 的优点之一在于能实时快速为医生提供临床第一手的 检查信息，因此，对于这类数据信息要求能在线快速提供。 但是，随 着医疗业务的增长， 将所有影像数据全部在线显然不符合应用实 际，它会逐步受到存储空间的制约并影响存储效率，因 此，必 须 对 这部分数据按一定规律给予分类并分别存储。 最简单的方法就是 按影像报告时间加于分类， 因为不同阶段的图像数据在临床应用 中被使用的频率呈现出一定的规律：即最近的数据使用最为频繁， 随着时间的推移，越早的数据被使用的频率越少。 根据我院存储空 间的设置情况， 我们把数据按使用频率从高到低依次分为 “热”、 “次热”和“冷”3 部分。“热”的部分为目前临床经常用到的数据，我 们设置为 1 y，通过光纤通道访问 CX300 给予实现，容量为 3 T；“次 热”数据为临床偶尔会用到但频率不太高的那部分数据，我们设置 为从“热”数据后起算的 0.5~1 y，用升级前 3 T 的磁盘阵列（RAID- 5）来实现；最后一部分为临床使用频率很低的那部分数据，一般作 为临床诊断比较或者科研用的那部分数据， 通常我们用磁带机或 DVD 刻录加于存储。 对于“热”和“次热”数据，我们均采用在线方式提供，只是把它们 分别放在不同的阵列中：“热”数据放在 EMC-CX300 中，“次热”数据 通过 SCSI 卡与服务器直接相连， 可视为服务器硬盘的一种扩展，其 在安全性上和可靠性上可能会比直接通过光纤交换机从 CX300 获 取的效果要低，而所占用服务器资源会多点。 对于“冷”数据我们采 用离线方式处理，需要的话可以找出所要的日期数据，通过磁带机的 回倒或数据的导入方式满足临床对图像数据的不同需求。 具体做法 为：首先，对数据的“冷”“热”程度的判断，可以利用服务器上的日期 来简单判断并实现。 其次，对“冷”“热”程度不同的数据进行归类并 分配相应区域。 其中，对“热”和“次热”这 2 部分数据，利用简单的脚 本就可以实现数据自动分配和迁移；对于“冷”数据可以通过第三方 软件或者带库自带软件自动归类和保存。 第三，对于有“冷”“热”状 态变化的数据，要相应更改 PACS 数据库中数据存放的更新路径，这 一部分也可以通过简单的脚本实现，使各终端客户能够方便获取所 需不同阶段的在线数据。 另外，我院还在放射科设立 PACS 二级服务器，作为存储来自于 诊断设备的数据。 与中心服务器（一级服务器）不同的是，该级服务 器将 PACS 的图像信息和患者的基本信息直接存放同一服务器内。 虽然这级服务器所服务的终端一般局限在放射科等影像诊断科室， 但作为中心服务器的一个有效补充，该服务器也赋予一定特殊功能。 首先，它保留着所有没有匹配或匹配不成功的数据，避免由于网络传 输故障可能导致不必要的数据丢失；其次，作为一种预防性措施，即 使出现全院性的网络中断，该服务器也能在一定程度上保证影像检 查诊断信息的不中断；第三，它可以提供一种图像的快速获取手段， 避免所有数据的下载都要直接来源于中心服务器，在一定程度上缓 解中心服务器的压力和网络的带宽问题。 4 讨论 PACS 存储方案的选择不管对于初建 PACS 系统用户还是升级 用户而言，都是需要认真考虑并规划的一个问题。 作为传统 HIS 的 一个有效补充，随着 PACS、LIS、麻醉监护系统等各应用系统的加盟， 将进一步促进医院数字化的发展，且医院信息化建设是一个不断积 累和完善的过程，要实现医院的数字化、智能化还需要走很长一段 路。 因此，从存储的角度出发，在立足 HIS 平台、保证临床数据充分 共享的前提下，要探讨出适合各种不同应用系统的存储方案，需要信 息管理人员在充分理解各应用系统所需各类信息来源的同时，也要 有预见性地分析系统本身形成的信息可能对其他新加入信息系统产 生的作用和带来的影响，才能设计出适合临床需要的、安全可靠的存 储方案。 [参考文献] [1] 见春蕾，余鹰，范辉. 一种基于 DICOM3.0 的 PACS 系统的设计与 实现[J]. 医疗设备信息，2003， 18（8）:18-21. [2] 邹常敬，陈燕萍. 组建医院 PACS 方案的选择及优化[J]. 临床放 射学杂志，2003， 22: 96-98. [3] DAS、NAS 和 SAN 存储 方 案 的 比 较 [OL]. [2008-05-10]. http:// publish.it168.com/2004/0819/20040819005701.shtml. [4] 冯杰，王鸣鹏，张建国. 医学影像存档与通讯系统（PACS）的设计 与实现[J]. 上海医学影像，2003，2:95-97. [5] 胡 光 荣. 基 于 DICOM3.0 的 PACS 医生工作站及相关技术的研 究和设计[D]. 广州：第一军医大学，2002. 医院数字化Hospital Digitalization 47