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  • ·: 医疗行业的PACS存储系统设计
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一、前言

    随着医疗行业信息化水平的不断提高,在当今的医疗保健环境中,计算机和信息技术已经成为降低成本、提高效率以及提供较好患者护理的关键因素。借助可视化技术的不断发展,现代医学已越来越离不开医学影像信息,在放射学领域,数字成像中的创新促进了医疗影像存储与传输系统(Picture Archiving and Communication System,PACS) 的开发。目前,PACS已经成为了现代医学放射学实践的基本技术和基础设施中重要的一部分,在临床诊断、医学科研等方面正发挥着极其重要的作用。

当前的PACS 产品支持医学图像的全数字获取、转换、解释、存储、传输和查阅。PACS的发展也呈现出一个很大的特点: 医院影像设备的发展使放射科影像数据量激增,影像的数据量为存储容量带来了很大的挑战,数据需要进行分级存储和归档,同时,数据需要备份容灾和异构存储环境的现状也越加突出,因此PACS系统需要一种可靠、灵活的大容量存储系统来满足其应用和发展。

二、医疗存储PACS系统的现状和问题:

简单分析一下目前存储在医院中PACS系统中运用的情况:

部分医院还采用DAS方式作为PACS系统的存储系统,即采用分散存储的模式,不仅数据分散、链路结构相对落后、容量扩展性差,还缺乏相应冗余保护手段,随着医院应用规模得不断扩大,它们在数据管理方面的问题日益凸显出来。

同时,以前的分级存储系统的设计也存在较大问题,目前,随着医院数据量的激增,分级存储设计逐渐发展为在线、近线、离线的三级存储架构。但是很多医院在离线甚至近线设备中多采用光盘库和磁带库的方式,不仅数据安全可靠性较差、更不方便调取。

目前,很多大医院的PACS资源除了用户诊断和医疗,越来越多地用于医院的科研、教学,有很多PACS图像都十分地珍贵。因此需要对本地重要的PACS图像提供异地冗灾备份,来应对可能发生的灾难导致重要数据的丢失。

医院的PACS系统比较复杂,包括大量软、硬件,存储系统的应用需求和容量需求也在不断发展和变化。

三、PACS系统对存储的需求:

与其他行业相比,医疗行业对影像的要求更加苛刻,PACS系统对存储系统有着自身的特点和要求,我们认为主要有以下几方面的特点:

1.PACS系统的影像图像主要是影像文档,日常工作站并发访问量小,但是文件比较大。

2. 医疗PACS系统中的数据保存量大,数据量增长快,医疗影像6-12个月之后大部分数据将作为归档数据,需要安全地保存和随时方便地调用,数据需要通过分级策略进行存储。

3. 随着医院数据量的激增,分级存储设计逐渐发展为在线、近线、离线的三级存储架构。

4. 随着数据量的增长,诊断工作站和浏览工作站对在线图像检索速度要求越来越高,达到秒级。

5. 部分影像资料用于科研和教学,重要性高,需要可靠有效的容灾数据保护方案。

6.PACS系统和HIS系统数据各有特点,特别在存储容量、访问响应速度、访问频率、存储可扩展性等方面存在差异,需要分别考虑,有条件进行分类存储。

7. 随着医疗行业竞争日趋激烈,PACS存储系统的建设需要投资的总成本,降低总体拥有成本(TCO),提高投资回报率。

8.PACS存储系统的设计需要具备高扩展性和灵活性,需要支持容量增长的高度可扩展架构 和对异构存储环境的支持。以实现将来无缝扩容,而且不增加因扩容带来的管理开销。

通过以上分析,我们认为现代医学PACS系统的存储系统设计应具备如下特点:

(1)整个存储网络的数据共享

(2)能够轻松管理的集中式存储管理

(3)在线、近线、离线的三级或二级的分级存储架构

(4)患者诊断数据的快速访问

(5)支持容量增长的高度可扩展架构

(6)对PACS系统和数据全方位的数据保护

(7)实现业务连续性设计

(8)支持更长的网络距离的连接

(9)实现投资保护,提供对异构存储环境的支持,无缝扩容

四、PACS存储系统设计

分级存储系统设计

前面提到,医疗PACS存储系统目前采用分级存储的架构,通常根据医院具体情况分为二级或者三级架构,在标准的三级架构中:

 一级存储作为在线存储用于PACS的数据库和短近期(通常6个月-12个月)的医疗图像的存储,需要满足大容量、高性能、高可靠性等特征。

二级存储作为近线存储用于存储不常用的历史数据,可帮助医院通过扩展自己的存储基础架构来跟上数据增长的脚步通常是采用数据迁移技术自动将在线存储中不常用的数据迁移到近线存储设备上,数据访问的访问频率不是很高,但保证数据共享和快速在线访问。

 三级存储通常采用离线归档的方式,对整个医院长期的历史图像进行归档,要求设备可靠性、安全性好,大容量、成本低其管理方便。

根据一、二级存储的特点建议采用专有磁盘阵列,以保证数据能及时实现快速在线访问。而采用IP存储的方式,不仅兼容性强、可管理性强,能够降低总投资成本,很好地满足数据容量的快速扩张的需要,更重要的是通过IP存储方式,还可以很好地建设医院的异地容灾系统。同时配合虚拟化管理平台,可以轻松地整合医院异构存储设备。对一级在线存储,建议采用华为 S2600T系列存储系统,单台S2600T的最大支持磁盘数量为448块和64块, 其中S2600T可通过前端交换机实现横向拓展,保障整个存储系统的性能和可靠性可线性增加。同时华为 的S2600T系列支持SAN和NAS一体化功能,满足PACS系统数据共享的需求。

数据保护方案设计

数据保护需求分析

权威数据显示,导致IT系统数据丢失和灾难发生的原因主要有硬件故障、软件故障(系统故障、计算机病毒、人为过失等)、站点灾难这几方面原因,当然,无论是哪种原因,我们认为数据的保护不仅是备份,其最终目的是在系统遇到人为或自然灾难时,能够通过备份内容对系统进行有效的灾难恢复。

目前PACS系统需要保护的数据主要有以下两方面:

对PACS/RIS的数据库(图像索引)和PACS图像数据的数据保护:需要对在线和重要的PACS图像进行备份、远程灾备等多种方式的数据保护,应对存储系统软故障(病毒、人为过失等)、硬件故障和可能发生的灾难导致重要数据的丢失。

五、总结

华为为医疗行业PACS系统提供了分级存储系统方案、数据保护方案和虚拟化方案一整套从在线存储、近线存储到离线归档存储、从数据保护到虚拟化方案。分级存储方案上确保满足PACS系统对数据存储和读取的要求,并且更合理了用户在PACS系统建设上的投资。数据保护方案结合华为存储内部的高级保护功能,能够对PACS系统数据进行多个时间点、本地、异地的保护能力,提升了整个PACS系统数据的安全性。华为 医疗行业PACS系统存储解决方案满足了用户PACS系统存储系统的新建、升级、扩容、数据统一管理和数据安全等需求,为用户提供了更好的PACS系统存储解决方案。

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