全院级PACS系统的建设

樊一鸣，刘志成

1,首都医科大学 生物医学工程学院，北京 100069；2．首都医科大学附属复兴医院 信息中心，北京 100038

全院级PACS系统的建设

樊一鸣1,2，刘志成1

1,首都医科大学 生物医学工程学院，北京 100069；2．首都医科大学附属复兴医院 信息中心，北京 100038

目的 设计并构建一个可全院共享的PACS系统。方法采用专家访谈、资源整合等方法分析全院现有可上PACS系统的信息总量，预估未来5～10年可能发生的信息增量，比对市场在售PACS系统的性能状况；设计一款可全院共用的PACS系统。结果经过半年高负荷试运行，系统的安全性、可靠性、稳定性和突发事件处理能力等均达到了设计要求。

全院级PACS；医院信息系统；数据共享；资源整合

随着医学影像存储与传输系统（PACS）在医院中的普遍应用，很多医院的影像科室都已经建成了比较成熟的科室级PACS，较好地实现了医学影像资料的信息化管理，获得了不错的应用效果和经济效益。随着临床信息化建设的深入，无论是临床科室还是影像科室都希望优化检查流程，提高PACS影像数据共享和利用的程度，很多医院开始着手建立全院级的PACS系统。

我院于2006年建立起一套以影像科室业务为中心，能满足当时业务需要的科室级PACS，随着计算机技术的发展和医院信息化管理的迫切需求，该系统的局限性日益凸显，并且设备工作年限较长导致故障频发甚至数据丢失，医院决定对PACS进行一次彻底的升级改造，实现全院级PACS的目标。

此次PACS升级的重点主要有以下3方面内容：

（1）重新设计并替换原有的系统存储架构。在保证相关科室对影像数据调阅和处理的业务需求同时，延长影像数据的在线时间，并建立数据备份及恢复机制以保证数据安全。

（2）对影像科室内部局域网络进行升级，提升链路带宽并融入医院信息系统（HIS）内网，整合信息孤岛。

（3）PACS与HIS有机融合，优化诊疗业务流程，使得临床科室及患者能够享有PACS带来的便利，实现全院级PACS的建立。

1 系统架构设计

构建全院级PACS系统，首先需要一个全院级的服务器和存储解决方案，同科室级PACS相比，需要对服务器和存储系统进行改造。

1.1 前置服务器

对于全院级PACS来说，面向科室的前置服务器是必不可少的，在临床科室进行影像资料调阅时，前置服务器起到分担PACS主服务器压力、可调阅影像资料质控管理及保证调阅稳定运行的几大作用。前置服务器本身不需要进行图像处理、发布等高压力工作，所以在硬件配置上无需选择非常高性能的服务器，但由于本身又需要存储一段时间内的可调阅图像，所以在存储空间及性能上具有一定的要求。

我院在前置服务器的选择上添加了1台主流配置的X86架构PC服务器，除作为系统安装的内置RAID0磁盘阵列以外，该服务器还添加了4块容量为600GB的SAS硬盘组成RAID10阵列，可用图像数据交换空间达到1TB，并且RAID10阵列提供了一定的数据安全及存储性能，同时服务器仍有6块空余硬盘扩展槽位，可随今后存储空间需求的增加进行灵活扩充。

1.2 PACS服务器

PACS服务器是整个PACS的大脑，所有影像资料的处理、图文报告的发布等都需要通过PACS服务器的处理。现代医疗设备对服务器的中央处理器及内存提出了更高的要求，并且为了保证医院诊疗业务不受影像检查中断的影响，PACS服务器需要24 h不间断运行，容灾备份服务器成为必须实现的条件之一。

我院PACS服务器的选择在设计时，原计划采用4台中等性能服务器，其中2台作为PACS图像服务服务器，2台作为RIS报告发布服务器，每组各自建立冗余备份机制，通过考证研究，结合应用对硬件系统要求，本着节约预算及降低整体系统功耗等综合考虑，最终选定由2台高性能小型机组成，将RIS报告发布及PACS图像服务进行平台整合。该机型每台各自配备了4路6核处理器及96GB的内存，并且建立了双机冗余备份机制，平时主服务器承担系统业务处理工作，备服务器资源闲置但定期与主服务器进行后台同步，以保证2台服务器各项配置的一致性。当主服务器出现故障或无法工作的情况时，系统业务将切换至备份服务器，前端放射科及临床科室工作站无需进行任何操作即可继续正常的诊疗和检查业务。

1.3 存储系统

如果说服务器是PACS的大脑，那么存储就是系统的心脏，影像资料的保存及传输工作都由存储设备来完成。目前单次检查数字化影像资料动辄几十兆甚至上百兆字节，今后技术更加先进的仪器设备占用的存储空间也会更大，存储空间的大小及可扩展性就成为了存储系统设计时的首要考虑因素。随着存储空间的增大，海量的数据也就意味着数据安全变得更加重要，如果出现因设备故障造成数据丢失，不仅恢复难度较大，并且会影响整个PACS的正常业务，因此必须建立一套具有本地冗余、异地备份的分级存储系统。

我院存储系统由2台一体化存储设备组成，通过2台SAN交换机与PACS服务器链接，并采用设备原厂技术在2台存储之间建立实时存储镜像，实现设备与链路双冗余机制。一级在线存储为主存储柜内10+1（热备盘）块300GB高速SAS盘组成，建立RAID5磁盘阵列，容量大小为2.4TB，主要存储一年内影像资料数据；二级近线存储由两组扩展柜内各14+2（热备盘）块1TB普速SAS磁盘组成，建立RAID5磁盘阵列，容量总大小为22.4TB，主要存储历史影像资料数据。根据现有设备数据分析，该存储空间可满足约10年内数据增长需求，根据需要还可添加扩展柜增加空间，基本可以保证在设备设计使用年限内投资利用率最大化。另外原有旧PACS服务器及存储将重新配置优化，并在异地建立备份存储空间，主要保存重要病例影像资料，进一步提高影像资料的数据安全。升级后的PACS架构，见图1。

图1 升级后的PACS系统架构

2 网络环境设计

网络是HIS的经络，不同于其他信息系统，PACS通过网络传输的主要是大容量的影像数据文件，随着影像设备的技术发展，为了满足容量日益增长的影像数据传输，目前影像科室桌面级网络接入已经从百兆向千兆过渡，很多医院PACS建立之初，没有计划或考虑与医院信息网络融合的问题，甚至建立时医院还没有建设完善的信息系统网络，因此PACS成为一个独立于医院、仅覆盖影像科室内部的局域网络，成为信息孤岛。目前独立的科室级PACS与医院信息网络融合主要有2种方式：① PACS网络保持独立，与HIS建立网络通道，网络边界设置安全设备，内部自行维护管理；② PACS网络融入HIS网络，医院进行统一部署及管理。

从PACS自身的安全性来讲，第1种方案最为可靠，系统本身不易受系统外部的影响甚至是攻击行为，但是从医院信息化统一建设及全院级PACS业务顺利开展角度分析，无疑是第2种方案更能适应当前需求及未来的发展，同时在节约网络边界安全预算的同时，避免了数据交互易受网络通道传输瓶颈影响等缺陷，不过在这里需要提到一点，网络融合前可能会由于PACS网络内部与HIS网络IP划分规则不一致，需要更改影像设备的网络IP地址，目前大部分影像设备调试配置的权限并不提供给用户，设备IP的更改基本无法由医院自行完成，申请售后工程师上门服务可能会产生一定的服务费用。

为配合全院级PACS建设，PACS网络主要进行了以下改造：

（1）影像设备涉及科室的网络重新改造或查漏补缺，确保现有设备及工作站接入的同时留存备份及扩展信息点。

（2）替换原放射科百兆交换机为千兆交换机，实现千兆级桌面接入，尽可能减少大容量影像数据传输存在网络带宽瓶颈，并通过双路冗余光纤接入HIS内网。

（3）在三层架构的HIS网络IP规划中单独为PACS划分独立VLAN，统一为工作站及设备分配IP地址。

通过网络环境的升级改造，我院不仅顺利实现了PACS网络与HIS网络的融合，并且利用三层网络技术特性减少其他业务VLAN对PACS的VLAN的影响，同时网络的统一管理及接入带宽的提升使得影像数据传输更加高速稳定。

3 实际应用考证研究

我院早在2008年HIS平台上线完成后，便与PACS建立了数据库接口，实现PACS提取HIS病人基本信息及影像诊断报告回传HIS临床工作站等功能，进行了PACS与HIS的初步融合。全院级PACS的建立主要目的是为了实现医院内影像信息的数字化共享以及与HIS的深度融合，而在硬件平台搭建完成后，通过临床医学影像调阅软件的部署，医生不仅可在临床工作站浏览患者影像报告，还可调阅相关的数字化影像，并且可对图像进行一定的测量分析工作。调阅完成后，患者影像信息仍在PACS中保存，在今后复诊、科研等工作中可以随时调阅。

临床医生站调阅影像报告及数字化影像，见图2～3。

图2 调阅数字化影像并进行图像分析

图3 结合数字化影像查看检查报告

我院下一步将为试点科室配备医用专业竖屏，使数字化影像调阅的效果最佳化，并将逐步推广至全院临床科室。随着计算机设备的高速发展和技术成本的逐渐降低，曾经只有专用影像工作站才具备的数字影像二维、三维重建等图像处理功能也许也将在临床工作站中实现。

4 结果与讨论

全院级PACS的建立实现了诊疗过程的“无纸化”及“无片化”，不仅节省医院运营成本，简化了患者就诊流程，并且提高了临床的诊疗效率及医院内患者信息共享和利用的程度。不过，目前全院级PACS的使用还处在较初级阶段，系统的利用度还有待更进一步的发掘，同时也存在配置维护经费保障、数据安全管理防范、存储压力逐渐增大等问题。但正如PACS的发展，全院级PACS的建设也是一个循序渐进的过程，医院信息化建设没有终点，始终是个不断满足患者及业务部门的需求，不断化解建设过程中的难题，不断提出更新、更高目标的过程。

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Practice and Experience of the Full-PACS Construction

FAN Yi-ming1,2, LIU Zhi-cheng1
1.Biomedical Engineering Academy, Capital Medical University, Beijing 100069, China; 2.Information Center, Fu Xing Hospital, Capital Medical University, Beijing 100038, China

ObjectiveTo design and develop a Full-PACS in a hospital.MethodsThis system was designed by analysing the total information of conventional PACS based on experts interviews, resources integration, estimating increment in the next fve to ten years, and comparing performance of marketing PACS.ResultsAfter six months of high load test, this system was proven to meet requirements of safety, reliability, stability and the ability to handle emergencies.

Full-PACS; hospital information system; data sharing; resources integration

R197.324

C

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.03.029

1674-1633(2014)03-0087-03

2014-01-16

本文作者：樊一鸣，研究生。

刘志成，教授，博士生导师。

作者邮箱：fantasy_bj@sina.com