XX医院影像管理系统(PACS)存储子系统方案

xx医院影像管理服务器及存储子系统方案2006年3月XX医院影像管理系统服务器及存储子系统方案一．前言医院信息系统(PACS，PictureArchivingandCommunicationSystem)，是利用各种医疗摄影装备中得到的摄像，通过数字化处理后，存储在计算机系统中；通过网络环境传输到各终端系统，门诊、病房、手术室等，随时可以查询。随着计算机性能不断提高，价格不断下降，计算机已在医院医疗、教学、科研、管理的各个方面得到越来越广泛的应用。计算机化的医院信息系统已成为现代化医院运营必不可少的基础设施与技术支撑环境。就好象一个现代化医院的成功运行离不开功能完整、美观舒适的建筑物，技术娴熟的医护人员，性能齐全、高精尖的医疗设备一样，它也离不开计算机化的医院信息系统。采用PACS系统，可以节约可观的费用，胶片打印和存放，每年节省大量资金。同时诊断过程所用时间大为缩短，从检查到出结果仅需十几分钟。资料检索迅捷，在数秒内可以查到1年以上的影像资料。图像资源实现了实时共享，全院各科室通过网络就可以查看图像，不同地点可同时查询同一图像。医院内的影像资料查询、会诊、教学、培训可以网络方式进行。PACS系统可以和医院管理信息系统(HospitalManagementInformationSystem，HMIS)结合在一起使用，支持医院的行政管理与事务处理业务，减轻事务处理人员的劳动强度，辅助医院管理，辅助高层领导决策，提高医院的工作效率，从而使医院能够以少的投入获得更好的社会效益与经济效益。二．PACS系统构成PACS系统在物理结构上采用各种网络将不同类型的计算机连接起来，包括医学成像设备、图像采集计算机、PACS控制器(包括数据库和存档管理)、以及图像显示工作站。1.数据和图像的获取PACS系统中从各种成像设备及时可靠地获取图像及相关的文字信息(如病人信息、研究描述、图像采集参数和有关的图像处理等)，成像设备和PACS其他部分之间设置一台图像采集工作站，通过图像采集工作站实现成像计算机与PACS系统的隔离。图像采集工作站主要任务包括:从成像设备获取图像数据，将图像数据转换成PACS标准的格式，并将其送往PACS服务器。2.PACS服务器及存储系统图像及病人的相关信息从图像采集工作站、医院信息系统(HIS)和放射科信息系统(RIS)送往PACS服务器。它是PACS系统的核心，包括数据库服务器和存储管理系统两大部分。基本操作包括:(1)接收图像采集工作站送来的医学图像;(2)提取接收图像的相关文字信息;(3)通过网络更新数据库管理系统中的数据;(4)确定图像显示的显示工作站所在位置;(5)从存储系统存取系统中自动提取可比较的图像;(6)确定图像显示的最佳对比度和亮度参数;(7)完成图像的数据压缩;(8)将新的研究报告存到存储系统中;(9)将已存储的图像数据从远端图像采集工作站中删除;(10)为其他工作站和控制器提供图像存取服务。3.显示工作站PACS显示工作站要充分利用PACS系统的网络资源和处理能力。显示工作站包括通信、数据库、显示、资源管理和处理软件。4.网络系统计算机网络的一个基本功能是对最终用户提供一条路径使其能访问位于不同地方的信息(如图像和报告)。在系统设计中最重要的网络数据包括每个节点的位置和功能，两个节点间信息交换频率，不同速度网络节点间传输费用，通信可靠性需求和吞吐能力需求。设计参数包括网络拓扑结构，通信线容量和流量分配。由于几台图像采集工作站可能同时向PACS控制器传送大量图像文件，因此在图像采集工作站和PACS控制器间一般采用高速网络。三.PACS方案设计本方案建立在已有的网络环境和工作站的基础上，重点放在服务器和存储端的设计上。总体方案如下所示：系统通过纯数字方式采集100%原始图像数据，所有图像及病人信息均完整保存；利用两台数据库服务器双机方式工作，提高系统的可靠性；为了便于管理，所有的数据采用集中存贮管理，各影像设备分别有自己的采集工作站，采集工作站将所采集的数据统一存到数据服务器中；图像数据的备份通过备份服务器中集中备份到带库；任何一台装有WINDOWS操作系统的工作站在有权限的情况下可以访问到数据（通过数据库服务器或备份的存储）；接入医生工作站组，建立一个诊断平台，可以直接访问数据服务器中的数据，同时进行图像处理和书写诊断报告；将PACS网络与医院的DICOM相机网络连接，实现DICOM相机的共享，这样可以在任何一台工作站中照相。系统完全开放，图像数据可以与任何支持DICOM3.0协议的站点交互。考虑到此方案是面对全院的影象设备的解决方案，其数据量必然十分巨大，需要考虑大容量存储方案：采用SAN存储局域网的架构连接一个海量存储设备，方便以后接入其它服务器的访问，同时保证存储系统的高性能、高可靠性、和高扩展性。输入设备IBM服务器(HA）DICOM设备CTMR…输出设备查询、浏览、打印等图1.总体方案三.系统的选型1．服务器服务器选用IBM的xSeries系列，xSeries366提供出色的性能表现、低延迟、高可用性和可管性，以及有助于保护IT投资的先进集成技术。x366是首款采用IBMserverX3架构的xSeries服务器，源自IBM大型机灵感的第三代企业X架构技术，以及64位IntelXeonMP处理器。X366在关键业务处理中发挥重要作用，例如企业资源规划（ERP）、协同工作、定制开发、或基于Java技术应用的IBMSphere软件等。X366在执行密集形交易、事务处理、传统后台功能方面均具有出色的表现。提高性能、降低延迟在同类产品中，x366采用更小的外形尺寸（3U）却提供了更强大的计算能力，从而在小型设计中提供了强大的商业应用程序执行能力。与先前服务器设计相比，x366的内存寻址能力是先前的16倍，CPU总线带宽是先前的3倍。使用IBMXA-64e芯片组，利用集成的snoopfiltering技术降低的处理器前端总线流量，从而使X3架构发挥更大优势。XA-64e加速了处理器、主内存及I/O间的通信，从而有助于x366为商业IT应用注入强大动力。充分利用高可用性和更高的安全性x366具有高可用、而性能毫不逊色，是关键业务的业界首选机型。将企业X架构服务器标志的高可用性技术与最新集成的基于硬件的安全特性相结合。获得系统长时间正常运行以及保护企业应用程序。集成业界领先标准的软件工具与基于硬件的系统远程管理、监控及告警功能共同促进了可用性进一步增强。充分利用集成管理来实现更高的价值X366集成的高级功能有助于简化系统管理、降低成本。业界领先的系统可管理性包括：符合IPMI标准的基本硬件与告警功能，可选择升级到高级远程管理适配器（RSA）II子卡，实现通过过与操作系统无关的监控来保护服务器可用性、节约管理员时间及增加管理灵活性的真正远程管理功能。可信赖平台模块（TPM），集成的硬件安全功能简化和改进安全管理－对用户进行身份验证、防止病毒攻击或其他系统威胁IBMdirector软件，在便捷的用户界面中提供了广泛的硬件管理，提供了多多个操作系统的支持，以及能够利用可实现更高级管理的插件进行扩展一致性框架，所有这些均使管理员能够更轻松、更快速地部署应用程序，并利用可定制告警适应远程监控。从您的投资获得更多回报通过集成的先进功能和创新技术，x366致力于企业对IT的投资保护，做好企业应用程序和服务技术的下一步发展准备——向业界标准x86硬件上的64位应用程序迁移。2．存储系统2．1存储技术介绍目前，在海量数据存储领域，主要采用的技术有直连存储DAS（DirectAttachedStorage）、附网存储NAS(NetworkAttachedStorage)和存储区域网SAN（StorageAreaNetwork）。DAS早期的存储方式，存储设备是通过电缆直接到服务器，存在存储资源利用率低、管理复杂、可扩展性差等问题。NAS和SAN是基于网络的新的存储架构，是信息存储集中化的成熟技术，解决了存储的共享和可扩充性问题。NAS和SAN各有优点：NAS实现了文件级别的共享，但性能较差，并且不能满足数据备份和数据库服务的要求。SAN具有性能好、兼容性好、易扩展、数据保护能力强等优势。SAN作为存储技术的主流，具有如下特点：开放式结构，支持不同平台的需求。目前SAN可以支持的有Windows、UNIX、Solaris以及Linux共享存储资源；可以建立许多存储增值应用，如数据复制管理、容灾、虚拟复制、克隆与快照、虚拟卷管理、集中备份等；系统可扩展性强，扩容简单方便；存储资源的高可用性、高利用率和可靠性；存储集中管理，管理简单，总体拥有成本低。SAN通常采用光纤通道（FC，FibberChannel）结构，这种结构具有存储资源利用率高，但是基于光纤通道的投资比较昂贵。最近几年新发展一种基于IP的SAN存储技术，它具有SAN的优势，并且投资比较低、性能高（广泛采用千兆网、万兆网络技术）、可扩展性好（广泛应用的IP存储网络），目前正在被越来越广泛的应用，最主要采用的是iSCSI协议。IPSAN是采用以太网交换机和以太网卡，而不是用昂贵的光纤通道交换机和光纤通道适配卡（HBA），因而降低了投资成本。另外，光纤通道的带宽通常是2G（200MB/s），如果采用万兆以太网，则带宽是10G，比光纤通道带宽还大几倍。因此，采用基于万兆以太网的IPSAN具有更高的性价比，其性能并不比基于光纤通道的SAN低。概况起来，IPSAN具有以下特点：使用以太网络，保护了用户现有的在以太网络上的投资；以太网是成熟的技术，具有良好的兼容性；以太网络可以扩展到远端，便于系统的做远程的容灾备份；以太网上现有的软件也可以直接使用，如可以直接利用IPsec软件，以达到存储网络加密的目的；千兆、万兆以太网络的广泛使用，使得IPSAN的性能得到提高。对比，DAS、NAS、FCSAN和IPSAN三种存储，可以总结如下表1：表1存储架构的比较项目DAS（SCSI）NASFCSANIPSAN性能中低高高（总体性能），中（单客户端）距离扩展性差高中高容量可扩充性低中高高共享特性不能共享文件级共享设备级共享设备级共享操作系统支持NA高中高软件的兼容性（数据库，备份软件支持）高低高高应用成本高中高中SAN存储网络技术是海量集中式存储的解决方案，它可以满足大容量，远距离的存储需求；也容易实现动态扩容，存储空间动态分配的问题以及存储的可靠性和可维护性的问题。iSCSISAN是高性能而又廉价的SAN的解决方案，它既具有传统SAN系统的优点，又具有与现有的以太网络系统兼容等优点，是现代大中型企业大容量存储的最佳选择。2．2邦诺SMI－100/SMI－1000存储系统存储系统选用北京邦诺存储科技有限公司的SMI－100千兆存储或SMI－1000万兆存储。SMI-100/SMI-1000采用RAID技术、热拔插硬盘、多网口、彻底保护了用户的数据安全；SMI-100直接在标准的以太网络上运行，完全与现有的以太网络基础设施和已有的网络管理软件特点兼容，不需要专有的网络设备，提供了一个极其经济的高性能网络存储解决方案。SMI-100/SMI-1000产品特点先进性存储系统采用的技术必须是先进而成熟的。现在计算机技术的发展日新月异，要保护客户的投资就必须采用先进的技术，并且这种技术和产品必须被业界公认为成熟且有发展前途的。邦诺SMI-100/SMI-1000存储系统采用国际最先进的IPSAN技术,遵从iSCSI协议，为用户提供了一个极其经济的高性能网络存储解决方案。实用性建设网络系统的目的是要解决企业数据信息的共享和交换，提供现代化的管理，因此，设计方案的出发点就是要满足用户的信息要求。邦诺SMI-100/SMI-1000存储系统是高集成度的系统，在最小的空间内为用户提供最大的存储。SMI-100-R424/SMI-1000-R424可以为用户在5U的空间内提供12TB的存储空间。SMI-100/SMI-1000是高可扩充性的系