SAN架构存储技术在PACS中的应用

1. 武汉大学人民医院 放射科，湖北 武汉430060；

2.荆州市中心医院 信息科，湖北 荆州434020

SAN架构存储技术在PACS中的应用

淡攀东1,2，查云飞1

1. 武汉大学人民医院 放射科，湖北 武汉430060；

2.荆州市中心医院 信息科，湖北 荆州434020

目的集成医学图像存档与通讯系统（PACS）与医院信息系统（HIS），方便医生调阅影像信息。方法采用两个存储设备和两个FC交换机，其中一个存储作为镜像，形成双冗余的SAN架构。结果形成了高可靠性和安全性的全院级的PACS存储中心。结论医生可随时在医生工作站上查阅病人的影像信息，有助于提高医院的诊断水平。

PACS；HIS；SAN存储架构；网络安全

医学图像存档与通讯系统（Picture Archiving and Communication System，PACS）是实现静态和动态医学图像获取、显示、传输、存储等综合性能的医学图像管理系统。PACS是医院信息系统（HIS）的重要组成部分，其总体目标在于提高医院影像综合管理水平，满足各影像科室及全院所有临床科室对影像数据进行计算机化存储和检索的要求。PACS与HIS的集成，实现了病人基本信息、检查信息和检查报告的共享，节省了大量媒介，提高了医生工作效率和医院治疗水平，给医院带来了巨大的经济效益和社会效益。但是，PACS与电子病历、HIS的整合程度越来越高，数据量就越大，这对存储的要求就更高，要保证系统在灾难发生时，医院业务能够正常运行，同时保证各个信息系统数据不丢失和快速从灾难中恢复数据。

1 我院信息化系统现状

我院的HIS基本实现了对护理、药品、财务、门诊医生、住院医生等功能的管理。而原有的PACS存储采用简化直连存储（Direct Attached Storage，DAS）方式，使存储的速度受到限制，从而制约了系统的运行速度。存储设备运行速度慢、容量小、没有容灾能力，这给数据安全带来了极大的风险。随着系统的长期运行，数据量增加超出当初的预计，会出现数据无法有序保存和有效使用的情况。

2 PACS改造分析

2.1 PACS的特点

（1）对存储空间要求高。影像文件分辨率高，单个文件尺寸大、保存时间长。

（2）对并行访问要求高。PACS影像数据需要能够支持多个工作站并行访问同一个数据图片，需要医院数据中心提供共享的文件系统支持共享访问。为了简化PACS应用访问方式以及对几百TB数据空间的管理，应该在同一文件系统内存储所有的PACS影像数据，且系统的存储、访问处理功能强。

（3）对读取性能要求高。随着PACS数据量的扩展，医院所有基于图像开展工作的业务科室对于这些PACS影像数据的读取性能要求也更高，这就要求存储能够随着容量的增加同时实现性能的提升。

2.2 存储的连接方式

2.2.1 网络连接式存储（Networt Attached Storage，NAS）

NAS是一种采用直接与网络介质相连的特殊设备以实现数据存储的方式。由于这些设备都分配有 IP 地址，所以客户机通过充当数据网关的服务器就可以对其进行存取访问，甚至在某些情况下，不需要任何中间介质客户机也可以直接访问这些设备。

2.2.2 存储区域网络（Storage Area Network，SAN）

SAN是允许存储设备和处理器（服务器）之间建立直接的高速网络的连接方式，这种连接实现只受光纤线路长度限制。SAN可以被看作是存储总线概念的一个扩展，它使用局域网（Local Area Networt，LAN）和广域网（Wide Area Networt，WAN）中类似的单元，实现存储设备和服务器之间的互连。在SAN方式下，存储设备从服务器中分离出来，与服务器之间是多对多的关系，不再是哪一台服务器的专属设备。

3 存储系统设计与实现

3.1 设计原则

（1）系统要有高度的灵活性和先进性。设计要充分考虑到未来数据的不断增长及不可预测性，平台配置应该配备具有高度扩充能力的服务器和存储设备。

（2）数据安全。为保证系统的可靠性和数据的安全性，对于关键业务采用高可靠群集技术保证系统的连续不间断运行，保障无论是节点故障，还是事先有计划的软硬件升级，都不会造成业务中断。

（3）SAN存储。对于结构化数据，采用SAN网络存储架构，数据库服务器通过光纤通道卡与SAN网络相连，所有数据文件都通过光纤交换机与SAN相连。

（4）NAS存储。对于PACS影像等非结构化数据，采用集群NAS统一存储海量的PACS影像图片数据，通过高扩展性的集群NAS系统与PACS无缝线性扩展。

3.2 存储系统的选型

（1） FC接口。将医院的HIS、实验室信息系统（Laboratory Information System，LIS）、放射信息管理系统（Radiology Information System，RIS）等核心业务系统的核心数据库通过FC光纤通道链路进行连接，形成FC-SAN高性能、高可用的存储。

（2）NAS接口。针对医院PACS中大量医学影像文件，采用NAS文件共享的方式提供服务，通过NFS、CIFS等文件传输协议实现海量医学影像的集中存储和快速文件检索。

（3）主存储设备。存储系统中采用EMC光纤存储VNX5100作为主存储设备，将所有结构化数据集中存储。EMC光纤存储VNX5100存储系统配置208G存储缓存，并采用缓存镜像技术实现存储缓存的数据保护；配置了4个8Gb光纤存储接口，并支持扩展至8个8Gb光纤接口；配置12块600Gb 15K SAS硬盘和3块100Gb SLC的固态硬盘，实现医院业务系统的高效访问；配置了同步/异步的镜像软件，并且配置CDP持续数据保护的软件。两台VNX5100通过Mirror View同步软件实现两个数据中心的实时镜像保护，以提高系统的安全性。

3.3 存储方式

根据系统设计的原则，调整医院现有的存储结构，使结构更合理，实现存储设备的共享与数据的高速存储，提高数据的安全性和可靠性。调整后的存储结构图，见图1。

图1 基于FC交换机的SAN存储结构图

EMC VNX5100存储文字数据，Isilon存储图片数据，刀片服务器（BL680c G7）主要做为RIS、LSI、病理、内镜、超声的数据库服务器，ORACLE SPARC T4-2做为PACS的数据库服务器。

两个EMC VNX5100存储分别连两个FC交换机，组成双冗余结构的SAN网络，其中一个EMC VNX5100存储做为镜像，保证数据的一致性。这样，任意服务器、FC交换机、存储都实现了双线路的冗余。在任何一个FC交换机或EMC VNX5100存储停机的情况下还可以保证系统的正常使用，也给维护带来了方便，可以在保证系统正常运行的条件下对FC交换机和EMC VNX5100存储进行维护，提高了系统的安全性。EMC Isilon集群存储通过光纤直接接入医院网络，不需要占用任何服务器，可以直接存入RIS、LIS、病理、内镜、超声的图片数据，既节约了成本，还提高了存储的速度，在容量不够的情况下，还可以直接加盘柜，这样既节省了时间，又不用停机。

EMC AVARMAR备份一体机可以在异地接入医院网络，实现对所有数据的远程灾备。

4 结束语

通过这次改造，实现了PACS和HIS的连接，大大简化了医生的工作流程，医生可以直接通过电脑网络随时在医生工作站上方便快捷地查阅病人的影像信息，即节省了时间，又节省了人力，使医生把更多的时间和精力放在诊断上，有助于提高医院的诊断水平。同时各种图像处理技术的引进使得以往难以察觉的病变图像变得清晰可见，方便医生调阅以往病历、借鉴以往的诊断经验。

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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

作者邮箱：20113744@qq．com