SAN架構存儲技術在PACS中的應用

1. 武漢大學人民醫院 放射科，湖北 武漢430060；

2.荊州市中心醫院 信息科，湖北 荊州434020

SAN架構存儲技術在PACS中的應用

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1. 武漢大學人民醫院 放射科，湖北 武漢430060；

2.荊州市中心醫院 信息科，湖北 荊州434020

目的集成醫學圖像存檔與通訊系統（PACS）與醫院信息系統（HIS），方便醫生調閱影像信息。方法采用兩個存儲設備和兩個FC交換機，其中一個存儲作為鏡像，形成雙冗余的SAN架構。結果形成了高可靠性和安全性的全院級的PACS存儲中心。結論醫生可隨時在醫生工作站上查閱病人的影像信息，有助于提高醫院的診斷水平。

PACS；HIS；SAN存儲架構；網絡安全

醫學圖像存檔與通訊系統（Picture Archiving and Communication System，PACS）是實現靜態和動態醫學圖像獲取、顯示、傳輸、存儲等綜合性能的醫學圖像管理系統。PACS是醫院信息系統（HIS）的重要組成部分，其總體目標在于提高醫院影像綜合管理水平，滿足各影像科室及全院所有臨床科室對影像數據進行計算機化存儲和檢索的要求。PACS與HIS的集成，實現了病人基本信息、檢查信息和檢查報告的共享，節省了大量媒介，提高了醫生工作效率和醫院治療水平，給醫院帶來了巨大的經濟效益和社會效益。但是，PACS與電子病歷、HIS的整合程度越來越高，數據量就越大，這對存儲的要求就更高，要保證系統在災難發生時，醫院業務能夠正常運行，同時保證各個信息系統數據不丟失和快速從災難中恢復數據。

1 我院信息化系統現狀

我院的HIS基本實現了對護理、藥品、財務、門診醫生、住院醫生等功能的管理。而原有的PACS存儲采用簡化直連存儲（Direct Attached Storage，DAS）方式，使存儲的速度受到限制，從而制約了系統的運行速度。存儲設備運行速度慢、容量小、沒有容災能力，這給數據安全帶來了極大的風險。隨著系統的長期運行，數據量增加超出當初的預計，會出現數據無法有序保存和有效使用的情況。

2 PACS改造分析

2.1 PACS的特點

（1）對存儲空間要求高。影像文件分辨率高，單個文件尺寸大、保存時間長。

（2）對并行訪問要求高。PACS影像數據需要能夠支持多個工作站并行訪問同一個數據圖片，需要醫院數據中心提供共享的文件系統支持共享訪問。為了簡化PACS應用訪問方式以及對幾百TB數據空間的管理，應該在同一文件系統內存儲所有的PACS影像數據，且系統的存儲、訪問處理功能強。

（3）對讀取性能要求高。隨著PACS數據量的擴展，醫院所有基于圖像開展工作的業務科室對于這些PACS影像數據的讀取性能要求也更高，這就要求存儲能夠隨著容量的增加同時實現性能的提升。

2.2 存儲的連接方式

2.2.1 網絡連接式存儲（Networt Attached Storage，NAS）

NAS是一種采用直接與網絡介質相連的特殊設備以實現數據存儲的方式。由于這些設備都分配有 IP 地址，所以客戶機通過充當數據網關的服務器就可以對其進行存取訪問，甚至在某些情況下，不需要任何中間介質客戶機也可以直接訪問這些設備。

2.2.2 存儲區域網絡（Storage Area Network，SAN）

SAN是允許存儲設備和處理器（服務器）之間建立直接的高速網絡的連接方式，這種連接實現只受光纖線路長度限制。SAN可以被看作是存儲總線概念的一個擴展，它使用局域網（Local Area Networt，LAN）和廣域網（Wide Area Networt，WAN）中類似的單元，實現存儲設備和服務器之間的互連。在SAN方式下，存儲設備從服務器中分離出來，與服務器之間是多對多的關系，不再是哪一臺服務器的專屬設備。

3 存儲系統設計與實現

3.1 設計原則

（1）系統要有高度的靈活性和先進性。設計要充分考慮到未來數據的不斷增長及不可預測性，平臺配置應該配備具有高度擴充能力的服務器和存儲設備。

（2）數據安全。為保證系統的可靠性和數據的安全性，對于關鍵業務采用高可靠群集技術保證系統的連續不間斷運行，保障無論是節點故障，還是事先有計劃的軟硬件升級，都不會造成業務中斷。

（3）SAN存儲。對于結構化數據，采用SAN網絡存儲架構，數據庫服務器通過光纖通道卡與SAN網絡相連，所有數據文件都通過光纖交換機與SAN相連。

（4）NAS存儲。對于PACS影像等非結構化數據，采用集群NAS統一存儲海量的PACS影像圖片數據，通過高擴展性的集群NAS系統與PACS無縫線性擴展。

3.2 存儲系統的選型

（1） FC接口。將醫院的HIS、實驗室信息系統（Laboratory Information System，LIS）、放射信息管理系統（Radiology Information System，RIS）等核心業務系統的核心數據庫通過FC光纖通道鏈路進行連接，形成FC-SAN高性能、高可用的存儲。

（2）NAS接口。針對醫院PACS中大量醫學影像文件，采用NAS文件共享的方式提供服務，通過NFS、CIFS等文件傳輸協議實現海量醫學影像的集中存儲和快速文件檢索。

（3）主存儲設備。存儲系統中采用EMC光纖存儲VNX5100作為主存儲設備，將所有結構化數據集中存儲。EMC光纖存儲VNX5100存儲系統配置208G存儲緩存，并采用緩存鏡像技術實現存儲緩存的數據保護；配置了4個8Gb光纖存儲接口，并支持擴展至8個8Gb光纖接口；配置12塊600Gb 15K SAS硬盤和3塊100Gb SLC的固態硬盤，實現醫院業務系統的高效訪問；配置了同步/異步的鏡像軟件，并且配置CDP持續數據保護的軟件。兩臺VNX5100通過Mirror View同步軟件實現兩個數據中心的實時鏡像保護，以提高系統的安全性。

3.3 存儲方式

根據系統設計的原則，調整醫院現有的存儲結構，使結構更合理，實現存儲設備的共享與數據的高速存儲，提高數據的安全性和可靠性。調整后的存儲結構圖，見圖1。

圖1 基于FC交換機的SAN存儲結構圖

EMC VNX5100存儲文字數據，Isilon存儲圖片數據，刀片服務器（BL680c G7）主要做為RIS、LSI、病理、內鏡、超聲的數據庫服務器，ORACLE SPARC T4-2做為PACS的數據庫服務器。

兩個EMC VNX5100存儲分別連兩個FC交換機，組成雙冗余結構的SAN網絡，其中一個EMC VNX5100存儲做為鏡像，保證數據的一致性。這樣，任意服務器、FC交換機、存儲都實現了雙線路的冗余。在任何一個FC交換機或EMC VNX5100存儲停機的情況下還可以保證系統的正常使用，也給維護帶來了方便，可以在保證系統正常運行的條件下對FC交換機和EMC VNX5100存儲進行維護，提高了系統的安全性。EMC Isilon集群存儲通過光纖直接接入醫院網絡，不需要占用任何服務器，可以直接存入RIS、LIS、病理、內鏡、超聲的圖片數據，既節約了成本，還提高了存儲的速度，在容量不夠的情況下，還可以直接加盤柜，這樣既節省了時間，又不用停機。

EMC AVARMAR備份一體機可以在異地接入醫院網絡，實現對所有數據的遠程災備。

4 結束語

通過這次改造，實現了PACS和HIS的連接，大大簡化了醫生的工作流程，醫生可以直接通過電腦網絡隨時在醫生工作站上方便快捷地查閱病人的影像信息，即節省了時間，又節省了人力，使醫生把更多的時間和精力放在診斷上，有助于提高醫院的診斷水平。同時各種圖像處理技術的引進使得以往難以察覺的病變圖像變得清晰可見，方便醫生調閱以往病歷、借鑒以往的診斷經驗。

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application of San architecture Storage Technology in PaCS

DAN Pan-dong1,2, ZHA Yun-fei1
1.Department of Radiology, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan Hubei 430060, China;
2.Department of Information, Jingzhou Central Hospital, Jingzhou Hubei 434020, China

ObjectiveTo integrate PACS and HIS system so that the doctors can retrieve image information conveniently.MethodsAdopted two kinds of storage equipment and two FC switches, one of the storages was used as mirror image to form the dual-redundancy SAN architecture.ResultsPACS storage centre with high reliability and security has been built for the entire hospital.ConclusionDoctors can consult patient's picture information momentarily from the workstation through the computer network so that the hospital diagnosis level can be improved effectively.

PACS; HIS; SAN storage architecture; network security

TP393.03；TP333.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.07.013

1674-1633(2013)07-0038-02

2013-01-09

作者郵箱：20113744@qq．com