【畢業(yè)設(shè)計】醫(yī)院pacs系統(tǒng)存儲方案的設(shè)計與實施

學號4109005014泰山醫(yī)學院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目醫(yī)院PACS系統(tǒng)存儲方案的設(shè)計與實施院（部）系放射學院所學專業(yè)生物醫(yī)學工程年級、班級09級1班完成人姓名王琪指導教師姓名專業(yè)技術(shù)職稱魯雯教授2013年6月10日論文原創(chuàng)性保證書我保證所提交的論文都是自己獨立完成，如有抄襲、剽竊、雷同等現(xiàn)象，愿承擔相應(yīng)后果，接受學校的處理。專業(yè)生物醫(yī)學工程班級一班簽名2013年月日摘要近年來隨著數(shù)字成像技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，圖像存儲與傳輸系統(tǒng)（PICTUREARCHIVINGANDCOMMUNICATIONSYSTEMS，PACS）已經(jīng)成為影像科室的必然選擇。同時由于醫(yī)院需要長時間保存醫(yī)學數(shù)字化影像、以較短的等待時間調(diào)閱任意時間的歷史影像資料，并且醫(yī)學數(shù)字化影像文件大、不允許使用有損壓縮算法，使得醫(yī)學數(shù)字化影像海量存儲成為PACS十分重要的組成部分。它不僅關(guān)系到檢索的方便程度，也關(guān)系到醫(yī)院投資的大小。所以在建立PACS時，存儲方案設(shè)計和存儲介質(zhì)選擇，必須事先全面規(guī)劃。存儲方案的設(shè)計需要全面考慮到數(shù)據(jù)存儲量、保存年限、調(diào)閱頻率、數(shù)據(jù)庫管理等多方面因素，這樣才能建立出具有高性能價格比、高可擴展性并且安全可靠的海量圖像存儲系統(tǒng)。本論文的內(nèi)容是來自所在實習單位天津市朗威科技發(fā)展有限公司關(guān)于建立醫(yī)院PACS系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全存儲方案的需求，簡要介紹了PACS系統(tǒng)，并根據(jù)醫(yī)療行業(yè)的特點，提出了一個適合PACS系統(tǒng)的海量存儲方案，包括存儲架構(gòu)的選擇、數(shù)據(jù)存放模式的確定、存儲級別的劃分和各級存儲介質(zhì)的確定以及與之對應(yīng)的管理程序包括備份、恢復(fù)、歸檔、備份檢索和監(jiān)聽報警功能的實現(xiàn)。關(guān)鍵字PACS；醫(yī)學影像數(shù)據(jù)；海量存儲；備份；歸檔ABSTRACTINRECENTYEARS,ALONGWITHTHEDIGITALIMAGINGTECHNOLOGY,COMPUTERTECHNOLOGYANDNETWORKTECHNOLOGYDEVELOPMENT,IMAGESTORAGEANDTRANSMISSIONSYSTEMPICTUREARCHIVINGANDCOMMUNICATIONSYSTEMS,PACSHASBECOMETHEINEVITABLECHOICEOFIMAGEDEPARTMENTANDBECAUSETHEHOSPITALNEEDLONGTIMETOSAVETHEMEDICALDIGITALIMAGEATANYTIME,WITHASHORTERWAITINGTIMEREADTHEHISTORYOFTHEIMAGEDATA,ANDMEDICALDIGITALIMAGEFILES,NOTALLOWEDTOUSELOSSYCOMPRESSIONALGORITHM,ANDMAKESTHEMEDICALDIGITALIMAGEMASSSTORAGEBECOMEVERYIMPORTANTPARTOFPACSITNOTONLYRELATESTOTHECONVENIENCEOFRETRIEVAL,ANDALSORELATEDTOTHESIZEOFTHEHOSPITALINVESTMENTSOWHENESTABLISHINGPACSSTORAGESOLUTIONDESIGNANDSTORAGEMEDIUMCHOICE,MUSTCOMPREHENSIVEPLANNINGINADVANCESTORAGESOLUTIONDESIGNNEEDSTOCOMPREHENSIVECONSIDERTHEFREQUENCYOFDATASTORAGE,SAVELIFE,READ,DATABASESMANAGEMENTANDSOONVARIOUSFACTORS,SOASTOCREATEAHIGHPERFORMANCERATIO,HIGHSCALABILITYANDSECURITYRELIABLEMASSIMAGESTORAGESYSTEMTHECONTENTOFTHISPAPERISFROMTHEINTERNSHIPUNITSOFTIANJINLANWAYTECHNOLOGYDEVELOPMENTCOMPANY,LTDONESTABLISHINGAHOSPITALPACSSYSTEMDATASECURITYREQUIREMENTSOFSTORAGESOLUTION,THISPAPERBRIEFLYINTRODUCESTHEPACSSYSTEM,ANDACCORDINGTOTHECHARACTERISTICSOFTHEMEDICALINDUSTRY,PUTFORWARDAMASSSTORAGESCHEMEFORPACSSYSTEM,INCLUDINGTHESELECTIONOFSTORAGEARCHITECTURE,THEDATASTORAGEMODE,STORAGELEVELSOFCLASSIFICATIONANDDETERMINATIONOFTHESTORAGEMEDIAATALLLEVELSANDTHECORRESPONDINGMANAGEMENTPROCEDURESINCLUDINGBACKUP,RESTOREBACKUP,ARCHIVING,RETRIEVALANDMONITORINGALARMFUNCTIONKEYWORDSPACSMEDICALIMAGEDATAMASSSTORAGEBACKUPTHEARCHIVE目錄第一章緒論11PACS系統(tǒng)簡介111PACS系統(tǒng)的產(chǎn)生112PACS系統(tǒng)組成213PACS系統(tǒng)效益314醫(yī)療行業(yè)的特點及其對PACS系統(tǒng)存儲的要求42本課題的主要內(nèi)容53本論文的具體安排54課題的研究641課題研究范圍642課題意義6第二章存儲系統(tǒng)的相關(guān)原理71PACS存儲系統(tǒng)簡介72國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向821國內(nèi)外研究情況822發(fā)展方向9第三章存儲方案的設(shè)計實施101現(xiàn)存的存儲方案102存儲介質(zhì)的選擇113存儲方案設(shè)計1231系統(tǒng)存在的問題1232存儲方案124存在的問題和解決方法155數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的實現(xiàn)1951備份的設(shè)置1952恢復(fù)操作22第四章總結(jié)和展望241PACS存儲系統(tǒng)的總結(jié)242PACS數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的展望25參考文獻26致謝27第一章緒論1PACS系統(tǒng)簡介PACS系統(tǒng)是PICTUREARCHIVINGANDCOMMUNICATIONSYSTEMS的縮寫，意為圖像存儲與傳輸系統(tǒng)。是對數(shù)字醫(yī)療設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)字化醫(yī)學圖像信息進行采集、存儲、管理、診斷和信息處理的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。它以高速計算機設(shè)備為基礎(chǔ)，通過高速網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接各種影像設(shè)備和相關(guān)科室,利用高容量磁、光存儲技術(shù)，以數(shù)字化的方法存儲、管理、傳送和顯示醫(yī)學影像及其相關(guān)信息，具有影像質(zhì)量高，存儲、傳輸和復(fù)制無失真，傳送迅速，影像資料可共享等突出的特點，是現(xiàn)代醫(yī)學影像信息管理的重要條件之一，而存儲部分則是其中十分重要的一個組成部分。11PACS系統(tǒng)的產(chǎn)生自從倫琴1895年發(fā)現(xiàn)X射線以后，X射線就被用于對人體檢查以及物體的探察，對于人體主要用于疾病診斷，因而形成了放射診斷學的新學科，并奠定了醫(yī)學影像學的基礎(chǔ)。至今放射診斷學仍是醫(yī)學影像學中的主要內(nèi)容，應(yīng)用非常廣泛。50年代到60年代開始應(yīng)用超聲成像和Y閃爍成像。近20多年來，醫(yī)學影像學成為了現(xiàn)代臨床醫(yī)學發(fā)展最為迅速的學科之一，由單一的X射線成像透視、攝像及造影擴展為包括超聲B型、多普勒超聲及CDFI等、放射線核素成像經(jīng)歷了點陣掃描、Y照相、SPECT和PET的發(fā)展階段，X射線CT按其問世的先后排列，包括頭部CT、全身CT、電子束CT、螺旋CT及多層螺旋CT等類型、核磁共振包括磁共振成像MRI、磁共振波譜MRS和功能磁共振FMRI、數(shù)字化成像DSA、CR、DR、PACS系統(tǒng)等多種影像技術(shù)，醫(yī)學影像的地位已從“臨床輔助檢態(tài)手段”發(fā)展成為臨床疾病診斷的主要方法之一。同時，現(xiàn)代醫(yī)學影像診斷與治療相結(jié)合形成的介入影像學，以其創(chuàng)傷輕、操作簡便、療效顯著、價格低廉等優(yōu)點，已經(jīng)成為傳統(tǒng)的外科手術(shù)、內(nèi)科化學治療并立的第三種主要治療手段。這樣經(jīng)過近100年的時間形成了包含X線診斷的綜合性醫(yī)學影像診斷學。許多醫(yī)院在過去的十多年期間，引進了大批量進口的先進醫(yī)學圖像設(shè)備，這對提高診斷水平，加強醫(yī)院管理起到了積極的作用。但是由于資金的困擾及儀器設(shè)計水平的限制，大多數(shù)醫(yī)學圖像設(shè)備都沒有考慮到圖像存儲和傳輸功能，充其量配置一部激光膠片打印機或X光膠片作圖像記錄。醫(yī)生的診斷是通過對儀器屏幕圖像或膠片進行肉眼觀察，憑個人的經(jīng)驗進行分析和診斷，診斷結(jié)論往往主觀成分比較多。然而隨著電子計算機技術(shù)，特別是多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，使醫(yī)學圖像的存儲和傳輸成為可能，尤其是大容量硬盤、圖像信息壓縮技術(shù)、可讀寫光盤的使用，使醫(yī)學圖像可以實現(xiàn)大容量存儲。DICOM30標準的制定使醫(yī)學圖像及各種數(shù)字信息在計算機間的傳送有了一個統(tǒng)一的標準，通過醫(yī)療設(shè)備的數(shù)據(jù)接口與互聯(lián)網(wǎng)接通，就可以進行醫(yī)學圖像信息的遠程傳輸，實現(xiàn)異地會診。PACS系統(tǒng)則在此基礎(chǔ)上應(yīng)運而生，它實現(xiàn)了醫(yī)學圖像的采集、顯示、存儲、交換和輸出功能并且可以進行數(shù)字化處理，在節(jié)省存儲空間、膠片、顯影劑和套藥的同時，實現(xiàn)高效化的管理。PACS是臨床醫(yī)學、醫(yī)學影像學、數(shù)字化成像技術(shù)與計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它將醫(yī)學信息轉(zhuǎn)化為計算機能夠識別的數(shù)字形式，通過計算機和網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，完成對醫(yī)學圖像及相應(yīng)信息的采集、存儲處理和傳輸?shù)裙δ?，使醫(yī)學信息資源得以共享，并充分應(yīng)用。從臨床醫(yī)師的角度，PACS也可以理解為電子病案管理系統(tǒng)的主要組成部分。它使臨床醫(yī)師能夠迅速、準確地獲得所需要的醫(yī)學影像信息及其相關(guān)的醫(yī)學影像診斷報告、病歷資料、病情記錄、臨床檢查報告、治療記錄等信息，并且可以查詢與該醫(yī)學影像相關(guān)的多種影像設(shè)備的圖像信息，以便對醫(yī)學影像做全面綜合分析，做出正確診斷或者擬定恰當?shù)闹委煼桨浮?2PACS系統(tǒng)組成下圖為PACS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖13PACS系統(tǒng)效益PACS是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及影像處理技術(shù)在臨床醫(yī)學上的重要應(yīng)用，是醫(yī)學影像診斷領(lǐng)域的一場革命。它不僅提高了醫(yī)學影像保存的質(zhì)量，為臨床和教學工作提供了更可靠的保證，還實現(xiàn)了極低成本的遠科會診功能，實現(xiàn)了廣大區(qū)域內(nèi)的電子病歷和電子影像的傳遞，并實現(xiàn)遠程醫(yī)療服務(wù)，這使得醫(yī)療服務(wù)的綜合水平將得到空前的提高。除此之外，PACS系統(tǒng)更極大的提高了醫(yī)院的管理水平，RIS/PACS系統(tǒng)深入到從登記、圖像存儲到報告、統(tǒng)計信息等影像科室工作的每個環(huán)節(jié)，提高了工作效率，減少人為誤差，是醫(yī)院實現(xiàn)規(guī)范化管理、進行質(zhì)量控制的必備條件。PACS系統(tǒng)采用數(shù)字化影像技術(shù)，利用大容量存儲管理方式和光盤永久存儲醫(yī)學影像實現(xiàn)無膠片化管理，節(jié)省大量的膠片費用。根據(jù)科學計算，光盤存儲成本是膠片成本的1/88，僅此一項，每年就可以節(jié)省30萬元到60萬元的日常消耗以日工作量30人次計算，同時可以節(jié)省大量的存片空間。以下為一個典型案例某醫(yī)院有2臺CT平均每日應(yīng)診量為100人次，假定平均每人每次需要拍攝2張膠片患者、存檔備一張，在使用PACS系統(tǒng)之前，每年用于CT膠片的費用是E1PFPMPC10023651005051002365803000元（PF每張膠片的平均價格、PM每張膠片的洗片費用、PC每張膠片的袋裝費）；如果使用PACS系統(tǒng)，按照該醫(yī)院的業(yè)務(wù)量，每天大約需要一張光盤用于影像存儲，大約可以節(jié)省50的膠片，因而使用PACS后的上述費用可以使用下面的方法計算E2PCD365EME1/21220365100000803000/2508800元（PCD每張光盤的價格、EMPACS系統(tǒng)年維護費用）。因而，PACS系統(tǒng)每年為該醫(yī)院帶來的直接經(jīng)濟效益可以用下面的方法計算PE2E1803000508800294200元。另外，PACS還很好的實現(xiàn)了院內(nèi)數(shù)據(jù)傳遞，縮短患者候診時間。建立PACS后，影像數(shù)據(jù)經(jīng)過采集，臨床醫(yī)生可以立刻通過網(wǎng)絡(luò)獲得患者的影像信息，及時地做出診斷，從而極大限度地縮短了患者的就診時間，提高整個醫(yī)院的工作效率。因此，使用PACS系統(tǒng)可以極大地提高醫(yī)院的管理水平，有效地改善小城市或邊遠地區(qū)缺乏專業(yè)醫(yī)療支持的現(xiàn)狀，大量節(jié)省醫(yī)院的日常消耗，全面改善各地區(qū)醫(yī)療技術(shù)水平分配不均的情況，是一件利國利民的好事。在醫(yī)療服務(wù)需求不斷增長的今天，PACS的優(yōu)越性最終將有利于提高醫(yī)療質(zhì)量，縮短患者在醫(yī)院的滯留時間，從而為醫(yī)院和患者帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。14醫(yī)療行業(yè)的特點及其對PACS系統(tǒng)存儲的要求第一，醫(yī)學影像文件占用大量磁盤空間，PACS需要支持高達幾十TB的海量存儲管理。因為數(shù)字化醫(yī)療影像文件要用于診斷，為了保證診斷準確性，就必須達到一定分辨率和灰度值。下表是由放射醫(yī)療專家確定的符合診斷要求的數(shù)字化影像的分辨率與灰階深度基本要求。由此可以推算出一個三級甲等醫(yī)院的日圖像產(chǎn)生量大約310GB，每年產(chǎn)生圖像大約14TB，如表11所示。由于診斷的要求，對圖像不能進行大比例的有損壓縮。只能進行12或13的無損壓縮。醫(yī)療影像文件需要長時間保存，通常醫(yī)療圖像需要保存1020年，以便于患者和醫(yī)生的調(diào)閱，而一些特殊病例需要保存更長時間，因此PACS系統(tǒng)存儲方案必須滿足海量存儲管理的需要。表11數(shù)字化影像分辨率與灰階深度的基本要求影像類型空間分辨率（像素數(shù)）灰階深度（BITS）圖像大小（MB）X線胸片或CR至少20482048128乳房照相至少409640961232CT512512121/2MRI512512121/2B超（凍結(jié)像）51251281/4血管造影（靜態(tài)像）1024102481核醫(yī)學25625681/16第二，影像調(diào)閱響應(yīng)速度要求苛刻。和其它系統(tǒng)類似，用戶不可能忍受較長時間的響應(yīng)等待。因此，要求系統(tǒng)建有高效的存儲索引，使用高速存儲介質(zhì)并且盡量平衡網(wǎng)絡(luò)的負載，最高效率的利用網(wǎng)絡(luò)。第三，圖像增長速度快。由于醫(yī)療影像設(shè)備層出不窮，隨著醫(yī)療現(xiàn)代化的臨近，醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備越來越多，醫(yī)療圖像必將以更快的速度不斷增長。這要求PACS存儲系統(tǒng)必須具有無限擴展能力，可以根據(jù)需要隨時擴充。由于硬件的不斷發(fā)展，這同時可以節(jié)常省用戶大量投資。另外，系統(tǒng)必須可以在不停機的情況下進行容量擴充，擴充應(yīng)該簡便、易操作。第四，信息存儲必須安全穩(wěn)定。系統(tǒng)必須提供完備的備份恢復(fù)和容災(zāi)方案，并且采用一定的機制保證數(shù)據(jù)的安全。2本課題的主要內(nèi)容本課題是主要介紹了PACS存儲方案的選擇和實現(xiàn)的主要工作，包括存儲方案的設(shè)計和PACS系統(tǒng)存儲管理子系統(tǒng)的實現(xiàn)。存儲方案的設(shè)計包括存儲架構(gòu)的選擇和存儲產(chǎn)品的選擇兩方面。目前存在的存儲架構(gòu)有SASSERVERATTACHEDSTORAGE，服務(wù)器附屬存儲、DASDIRECTATTACHEDSTORAGE，直接附屬存儲、SANSTORAGEAREANETWORK，存儲區(qū)域網(wǎng)、NASNETWORKATTACHEDSTORAGE，網(wǎng)絡(luò)附加存儲等。在存儲產(chǎn)品的選擇方面，常見的存儲產(chǎn)品有磁盤陣列、磁帶庫、光盤塔/庫等。PACS系統(tǒng)存儲管理子系統(tǒng)包括存儲服務(wù)器信息維護；介質(zhì)信息維護介質(zhì)指圖像存儲單位，一個介質(zhì)占有一定火小的空間，是備份、恢復(fù)、刪除、歸檔等操作的數(shù)據(jù)單位，充滿后不允許有其它添加和修改操作所以備份以后不需要重新備份；在線、近線數(shù)據(jù)檢索；離線數(shù)據(jù)檢索；數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)、下載、歸檔、刪除；介質(zhì)監(jiān)視；容量監(jiān)視；制動規(guī)則設(shè)置；日志工具等功能。3本論文的具體安排第一章緒論主要介紹論文的工作背景包括PACS系統(tǒng)產(chǎn)生給醫(yī)院帶來的效益，系統(tǒng)的組成和對存儲系統(tǒng)的要求和主要工作。同時說明文章總的結(jié)構(gòu)，各章敘述的問題以及這個課題的意義和所包括的范圍等。第二章相關(guān)知識主要介紹國內(nèi)外研究開發(fā)的現(xiàn)狀及主要的熱點和難點。說明目前類似系統(tǒng)的其他開發(fā)方式以及各系統(tǒng)之間的比較和各自的特點。簡單介紹系統(tǒng)開發(fā)中用到的基礎(chǔ)知識。第三章存儲方案設(shè)計與實施詳細說明存儲方案的設(shè)計過程，通過分析各種存儲方案、存儲介質(zhì)和存儲模式的特點，結(jié)合醫(yī)療影像數(shù)據(jù)特點的要求，設(shè)計一套滿足需求的存儲方案，并且明確系統(tǒng)采用的結(jié)構(gòu)和開發(fā)模式。第四章總結(jié)和展望總結(jié)本文主要論述的問題和自己的工作，同時論述一下對課題的進一步考慮。4課題的研究41課題研究范圍PACS存儲方案的選擇和實現(xiàn)就是根據(jù)醫(yī)療行業(yè)的特點，提出一個適合于PACS系統(tǒng)的海量存儲方案，包括存儲架構(gòu)的選擇、數(shù)據(jù)存放模式的確定、存儲級別的劃分和各級存儲介質(zhì)的確定以及與之對應(yīng)的管理程序包括備份、恢復(fù)、歸檔、備份檢索和監(jiān)聽報警功能的實現(xiàn)。42課題意義近年來隨著數(shù)字成像技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，PACS系統(tǒng)已成為影像科室的必然選擇。同時由于醫(yī)院需要長時間保存醫(yī)學數(shù)字化影像，以較短的等待時間調(diào)閱任意時間的歷史影像資料，并且醫(yī)學數(shù)字化影像文件大，不允許使用有損壓縮算法，使得醫(yī)學數(shù)字化影像的海量存儲成為PACS十分重要的組成部分，可以說，從PACS誕生的那天起，人們就致力于探索最經(jīng)濟、可靠的圖像存貯方式。因此，PACS存儲系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)是PACS系統(tǒng)的一個重要組成部分。它不僅關(guān)系到檢索的方便程度，也關(guān)系到醫(yī)院投資的大小，所以在建立PACS時，存儲方案設(shè)計和存儲介質(zhì)選擇，必須事先全面規(guī)劃。存儲方案設(shè)計需要全面考慮到數(shù)據(jù)容量、保存年限、調(diào)閱頻率、數(shù)據(jù)庫管理等多種因素，這樣才能建立高性能價格比、可擴展性好、較為安全可靠的海量圖像存儲系統(tǒng)。第二章存儲系統(tǒng)的相關(guān)原理影像存儲ARCHIVING是PACS的基本任務(wù)及功能要求。由于存儲管理模式和應(yīng)用設(shè)備的選擇對系統(tǒng)的響應(yīng)速率有著顯著的影響，同時影像存儲設(shè)備及其管理系統(tǒng)部分也是影響PACS總體投資的主要因素，因此對PACS系統(tǒng)存儲管理設(shè)備的規(guī)劃應(yīng)該予以相當?shù)闹匾暋?PACS存儲系統(tǒng)簡介典型的PACS存儲模式和管理流程通常分在線ONLINE、近線NEARLINE和離線OFFLINE三種。因此在規(guī)劃PACS系統(tǒng)時要求系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)在上述三種存儲管理模式間遷移過程中的控制和維護功能，最好能夠具有自動執(zhí)行和管理能力，這是PACS數(shù)據(jù)存儲管理的基本要求。通常情況，在線存儲用磁盤陣列實現(xiàn)，一般采用RAID5方式，以提供良好的容錯能力、較高的數(shù)據(jù)讀取速率及最大的磁盤空間利用率。近線存儲目前多采用光盤庫CD/DVDJUKEBOX或磁帶庫DLTJUKEBOX實現(xiàn)。磁帶庫存儲管理對環(huán)境要求較高，為保證數(shù)據(jù)存儲的可靠性和良好的讀取能力，可能需要對數(shù)據(jù)磁帶執(zhí)行定期的轉(zhuǎn)錄和重寫操作。影像數(shù)據(jù)處于在線或近線存儲時可以執(zhí)行不需人工介入的自動查詢和影像自動遷移、轉(zhuǎn)存操作，離線存儲指影像數(shù)據(jù)存儲媒質(zhì)單元如光盤、磁帶等被放置于與系統(tǒng)分離的存放位置，系統(tǒng)不能執(zhí)行離線存儲媒質(zhì)上的影像數(shù)據(jù)的自動讀取操作過程，需要人工介入操作。目前流行的PACS系統(tǒng)存儲架構(gòu)為“磁盤陣列光盤庫或磁帶庫”模式，這種模式比較好地兼顧了近期影像數(shù)據(jù)的快速響應(yīng)能力、中遠期影像的自動讀取操作能力和對投資水平實施適當控制這三方面的要求。在線存儲成本較高，應(yīng)根據(jù)用戶的投資水平設(shè)計合適的在線存儲時間段，從而完成最貼近醫(yī)院實際情形的PACS存儲管理解決方案。近年來，隨著磁盤陣列成本價格的顯著降低，尤其是性價比較好的“SCSITOIDE”模式磁盤陣列在技術(shù)上的成熟，為PACS存儲方案提供了一個非常具有吸引力的選擇。醫(yī)院現(xiàn)在可以剛接近普通PC存儲的投資，獲得性價比非常高的磁盤陣列在線存儲，基于這類磁盤陣列，醫(yī)院可以從容的規(guī)劃PACS系統(tǒng)的“完全在線”存儲方案，即能夠以逐年擴展在線存儲磁盤陣列容量的方式，真正實現(xiàn)所有影像全部處于在線狀態(tài)，為系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力提供完全的保障。同時，因為所有影像均為在線狀態(tài)，僅需配置簡單的光盤刻錄設(shè)備CD/DVDR作為影像數(shù)據(jù)“備份”解決方案即可，省去傳統(tǒng)PACS存儲方案中昂貴的光盤庫或磁帶庫投資，使系統(tǒng)整體投資水平和執(zhí)行效率可以同時優(yōu)化。因此，許多PACS系統(tǒng)在線存儲方案規(guī)劃中選擇“磁盤陣列CD/DVDR”方式，執(zhí)行影像全部在線的存儲管理模式。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向21國內(nèi)外研究情況PACS的開發(fā)是從80年代開始的，那時是從放射科的需求出發(fā)，主要目標是將圖像表達為計算機信息流，存儲在計算機存儲裝置上，放射科醫(yī)生對計算機屏幕上的圖像進行診斷。隨著醫(yī)學數(shù)字化影像設(shè)備的種類越來越多，計算機技術(shù)的突飛猛進，使得醫(yī)學影像可以直接取自檢查設(shè)備，而醫(yī)學影像的存儲、通訊和顯示都成為可能。現(xiàn)在，PACS將從醫(yī)院甚至整個醫(yī)學界的需求出發(fā)，是醫(yī)院走向數(shù)字化信息時代的重要標志之一。目前開發(fā)的PACS主要功能是提高影像保存質(zhì)量，用計算機中存儲的“活”圖像替代膠片上的“死”圖像，節(jié)省膠片無片化，產(chǎn)生經(jīng)濟效益。具體來說，在病人進行檢查登記的時候，由電腦記錄下相關(guān)信息，經(jīng)相關(guān)的影像檢查設(shè)備如CT、MR、DSA、DR、CR、US、內(nèi)窺鏡PET、NM和病理電子顯微鏡等得到病人的醫(yī)學影像通過網(wǎng)絡(luò)傳送到PACS中來，自動與登記的相關(guān)信息融合。PACS系統(tǒng)要求圖像必需遵循DICOM標準可與任何DICOM兼容的醫(yī)學影像設(shè)備連接，但目前國內(nèi)很多醫(yī)院既有帶DICOM接口的醫(yī)學影像設(shè)備，也有非DICOM接口的數(shù)字輸出或視頻輸出醫(yī)學影像設(shè)備，后二者必需配以數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換或相應(yīng)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置。醫(yī)生可以在PACS上進行圖像處理，可以任意調(diào)節(jié)窗寬/窗位；書寫診斷報告時，由于有模板庫可輕松填寫諸如檢查方法、疾病表現(xiàn)、診斷結(jié)果等多個欄目，當然還可自定義新詞組，可以插入相應(yīng)的圖像，最后打印簽名后發(fā)給病人。在PACS上查找病人圖像時可以是根據(jù)某些病人信息進行模糊查找，智能化的檢索功能可以方便地定位影像。在PACS上也可以對時間、部位、年齡、人數(shù)、金額、診斷結(jié)果的陽性率和病種等多種醫(yī)學信息進行統(tǒng)計和管理。上述工作過程組成了無膠片化工作流程，使得經(jīng)濟效益、臨床工作和科室管理效率都得以提高。目前，PACS系統(tǒng)已開始出現(xiàn)大容量的存儲裝置如光盤塔或磁帶庫可以是RAID或MO、CD、DVD等；有完善的網(wǎng)絡(luò)功能，通過網(wǎng)關(guān)還可與醫(yī)院原來的HIS/RIS連通，實現(xiàn)影像共享；或通過MODEM撥號上網(wǎng)實現(xiàn)遠程會診；或通過WEBSERVER上互聯(lián)網(wǎng)。22發(fā)展方向由于我國開發(fā)和引進PACS系統(tǒng)較晚，目前已經(jīng)建立并有效運行的PACS系統(tǒng)并不多見。究其原因主要是標準化程度低、兼容性差、一般為封閉式的專用系統(tǒng)，既不經(jīng)濟、價格也昂貴，配置的硬件不夠合理，對工作量大的醫(yī)院缺乏強大的存儲子系統(tǒng)，無法支持數(shù)據(jù)量巨大的常規(guī)放射影像，因此不能真正實現(xiàn)無膠片化管理。多數(shù)PACS系統(tǒng)也沒有其有效的工作流程和自動化管理功能，也不能向臨床診斷提供所需的全部功能，表現(xiàn)為在線信息少，響應(yīng)速度慢。對網(wǎng)絡(luò)安全、保密和符合法律要求方面還不可靠。現(xiàn)有的PACS系統(tǒng)設(shè)計人多數(shù)沒有考慮技術(shù)發(fā)展和擴展需要的可能，很難與現(xiàn)有的HIS/RIS整合為一個系統(tǒng)。鑒于上述分析，PACS系統(tǒng)的發(fā)展方向是第一，系統(tǒng)設(shè)計嚴格遵守國際技術(shù)標準DICOM30和HL7醫(yī)療保健并且具有完全開放式的體系結(jié)構(gòu)，具有良好的兼容性。第二，基于INTERNET/INTRANET技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，需要支持局域網(wǎng)LAN、廣域網(wǎng)WAN，可以實現(xiàn)遠程會診。第三，采用TB級甚至PB級存儲子系統(tǒng)，提高系統(tǒng)響應(yīng)能力。第四，提供容錯、糾錯能力以及良好的數(shù)據(jù)安全性和災(zāi)難恢復(fù)能力，采用高性能數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。第五，進一步降低成本，系統(tǒng)界面友好，有強大的中文支持能力，易學易用。語音錄入、圖像處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷喾N技術(shù)的無縫集成。第六，提供完整的系統(tǒng)解決方案，利于維護和技術(shù)支持。第三章存儲方案的設(shè)計實施1現(xiàn)存的存儲方案目前存在的方案大都采用分級存儲HIERARCHICALSTORAGEMANAGEMENT，HSM策略。HSM是一種經(jīng)濟而且有效利用存儲設(shè)備的管理方式。HSM對用戶是透明的，也就是說用戶并不知道這種管理過程的存在。分級，其實就是意味著用不同的介質(zhì)來實現(xiàn)存儲，如RAID系統(tǒng)、光存儲設(shè)備、磁帶等，每種存儲設(shè)備都有其不同的物理特性和不同的價格。例如，要備份的時候，備份文件一般存儲在速度相對比較慢、容量相對比較大、價格相對比較低的存儲設(shè)備上如磁帶，這樣做經(jīng)濟實用。根據(jù)用戶需求不同，分級存儲也可以有不同的實施方式。一般來講，主要有三個層次和兩個層次這兩類分級存儲的方式。第一類三個層次在線存儲、近線存儲和離線存儲在線存儲保存短期常用數(shù)據(jù)。一般由具有容錯構(gòu)型的磁盤陣列構(gòu)成，其基本的功能是提供在線ONLINE影像快速提取過程的響應(yīng)，其存儲的功能尚居其次。近線存儲主要功能是存儲不頻繁調(diào)用但需要在線的數(shù)據(jù)，需要有海量存儲和無限擴展能力，通過硬盤陣列、光盤庫或磁帶庫實現(xiàn)。離線存儲存儲整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份，需要安全穩(wěn)定。通過光盤、磁帶、光盤庫或磁帶庫實現(xiàn)。第二類兩個層次在線存儲和離線存儲在線存儲在線存儲指圖像數(shù)據(jù)存儲在計算機硬盤或其它在線存儲設(shè)備光盤塔、磁帶庫上，PACS在線存儲要求硬件設(shè)備足夠保存全院一年所產(chǎn)生的影像資料。離線存儲離線存儲指把上述的圖像數(shù)據(jù)刻錄在光盤或其他備份存儲器上。作為永久性資料保存。另外，從數(shù)據(jù)存放的物理位置可以分為集中模式和分布模式兩種。集中存儲模式是把各影像工作站采集的影像數(shù)據(jù)全部存放在服務(wù)器上，進行集中備份和管理，這種方式的管理成本低廉，目前被PACS廠商和客戶公認為理想的PACS圖像存儲方式，但對網(wǎng)絡(luò)速度的要求比較高，并要配備有相應(yīng)的管理人員。而分布存儲模式是各個不同科室的影像資料分別存放和管理，互相不干擾。優(yōu)點是對目前的管理模式?jīng)]有任何改變，缺點是管理的成本高，效率低。由上面的分析結(jié)合醫(yī)療行業(yè)的特點可以看出，分布模式的數(shù)據(jù)一致性難以保證，可以說是各科室自己組織的局部PACS系統(tǒng)，很難在醫(yī)院整體實現(xiàn)快速信息共享和信息的整體分析。并且不能同時訪問患者在不同科室所做得檢查，不利于提高診斷的準確性。這有悖于開發(fā)PACS系統(tǒng)的初衷。因此不可取。雖然集中存儲模式需要較大的帶寬，但是PACS系統(tǒng)通常都運行于基于千兆主干、百兆終端的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，因此帶寬不成問題。所以建議使用集中存儲方式。另外，三個層次的分級策略更適合于目前大多數(shù)醫(yī)院的需要。主要有以幾點原因一、三級存儲將在線數(shù)據(jù)分為在線和近線兩部分，滿足影像數(shù)據(jù)訪問頻率隨時間降低的情況。用戶可以根據(jù)需要采用不同存儲介質(zhì)，可以節(jié)省投資并且提高效率。二、如果要在保證系統(tǒng)效率的基礎(chǔ)上擴展，兩級存儲中的在線數(shù)據(jù)量達不到系統(tǒng)要求。三、容量的擴大，勢必需要用戶的投資。2存儲介質(zhì)的選擇常用的存儲介質(zhì)有磁盤陣列、磁帶庫、光盤塔/庫等。磁帶庫，既是網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備的元老，又是網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備最有生氣的主力軍。磁帶庫因為磁帶可以不斷更換，存儲容量僅取決于所換磁帶的多少，這就是說磁帶庫的存儲容量是無限的。另外，磁帶還可以作為一種半永久可更換的存儲介質(zhì)，在異地存儲中可以選擇更加安全可靠的保存環(huán)境，因而在大中型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛?？傊艓焓且环N安全、可靠、易用和成本低廉的網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備。磁盤陣列，最大特點是數(shù)據(jù)存取速度特別快，其主要功能是可提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可用性及存儲容量，并可將數(shù)據(jù)有選擇性地分布在多個磁盤上，從而達到提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率。另外，磁盤陣列還能夠避免單塊硬盤故障所帶來的災(zāi)難后果，也可以通過把多個較小容量的硬盤連在智能控制器上，增加存儲容量。顯然，磁盤陣列是一種高效、快速、易用的網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備。另外，近年來隨著IDE接口標準的升級，從UDMA33到UDMA66，再到ATA100，SATA，可以說，IDE的傳輸速度有了明顯的提高串行ATA又可加大IDE硬盤連接數(shù)量，RAID產(chǎn)品逐步開始滲透到了所謂低端的IDE硬盤領(lǐng)域，這具有明顯的價格優(yōu)勢，很高的性價比。光盤塔和光盤庫，不僅容量大、速度高、價格低，而且信息容量可以隨著承載信息的光盤數(shù)域的增加而增加。由于光盤基本上是只讀媒介，一方面它是一種永久信息備份載體，另一方面它又限制了用戶對光盤塔和光盤庫中過時信息數(shù)據(jù)的修改與補充。顯然，在網(wǎng)絡(luò)海量存儲備份系統(tǒng)中，磁帶庫、磁盤陣列、光盤塔或光盤庫等存儲設(shè)備因其信息存儲特點的完全不同，應(yīng)用環(huán)境也有較大區(qū)別。其中，磁帶庫更多的是用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)的定期備份，而磁盤陣列則主要用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)的即時存取，光盤塔或光盤庫主要用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)的訪問。3存儲方案設(shè)計31系統(tǒng)存在的問題首先通過對PACS系統(tǒng)存儲需求的分析，可以總結(jié)出系統(tǒng)需要解決下面幾個問題。問題一數(shù)據(jù)安全問題。數(shù)據(jù)安全問題包含兩方面內(nèi)容，一是采取措施盡可能防止數(shù)據(jù)損壞或丟失；另一方面是數(shù)據(jù)損壞或丟失后可以采取措施進行補救，不影響系統(tǒng)正常使用。問題二存儲容量要易于擴充。由于系統(tǒng)安裝初期不可能一次購買所有的存儲設(shè)備，而醫(yī)療影像增長速度又快，因此要求系統(tǒng)必須提供方便簡單的容量擴充方法。值得注意的是，容量擴充時要盡可能不影響系統(tǒng)的正常使用。問題三影像數(shù)據(jù)調(diào)閱速度應(yīng)較快。提高影像調(diào)閱速度是這個存儲系統(tǒng)設(shè)計的目的之一，因此在方案設(shè)計中必須重視。問題四用戶投資需合理。用戶投資是設(shè)計中最難把握的問題之一，也是體現(xiàn)一個存儲系統(tǒng)好壞的重要因素。32存儲方案第一，數(shù)據(jù)存放模式。根據(jù)對現(xiàn)有系統(tǒng)的調(diào)查分析，采用集中式存儲更符合我國醫(yī)院的現(xiàn)狀。對于分布式的存儲方式，目前使用的多是國外的大型的協(xié)作醫(yī)院，各個醫(yī)院需要獨立的管理，只是在需要的時候進行信息的交換，沒有統(tǒng)一管理的要求。而且分布式存儲對于加強數(shù)據(jù)安全、提高影像調(diào)閱速度和控制用戶投資等方面，會造成一定程度的困難。而且，分布式存儲方式不利于系統(tǒng)的實時統(tǒng)計管理和信息共享。因此，為了便于滿足我國醫(yī)院PACS系統(tǒng)存儲的要求，更多是采用集中式存放模式。另外，由于影像數(shù)據(jù)容量和增長速度問題，不可能直接存放在數(shù)據(jù)庫中。因此選擇在數(shù)據(jù)庫中記錄了圖像存儲的物理位置包括服務(wù)器和路徑信息，用戶查詢的圖像的存儲位置后，直接對圖像進行訪問。文件的存儲方式如下圖所示第二，存儲級別?？梢詫⒄麄€存儲部分了三個層次一級在線存儲使用少量的高端存儲介質(zhì)存儲近期需要頻繁訪問的影像數(shù)據(jù)，既可以根據(jù)用戶需要節(jié)省用戶投資，又可以利用高端存儲介質(zhì)的特性提高用戶訪問的響應(yīng)速度，同時高端存儲介質(zhì)本身還提供了一定的數(shù)據(jù)安全保護能力；二級近線存儲使用大量的低端存儲介質(zhì)存儲需要長期訪問同時訪問頻率較低的影像數(shù)據(jù)，它的主要功能是在有效控制用戶投資的基礎(chǔ)上盡可能的提高各個系統(tǒng)的可訪問存儲量。它應(yīng)該具有簡單方便的擴展能力和一定的安全保護能力，同時它也是整個系統(tǒng)的訪問響應(yīng)速度的瓶頸，這部分是整個方案設(shè)計的關(guān)鍵部分。三級離線存儲使用較便宜的離線存儲設(shè)備存儲系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)的備份。這部分不需要考慮訪問響應(yīng)的問題，但是必須具有相當高的可靠性和擴展性，同時應(yīng)該盡可能使用增量備份以節(jié)省用戶投資。第三，系統(tǒng)配置。一級存儲采用具有容錯構(gòu)型的高端磁盤陣列RAID5。使用雙機熱備技術(shù)保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全，同時使系統(tǒng)具有一定的故障恢復(fù)能力。其中磁盤陣列的容量由用戶根據(jù)實際需要進行選擇，一般可以提供1015天的在線數(shù)據(jù)量。這樣配置的原因有三點第一，系統(tǒng)對這部分數(shù)據(jù)的訪問概率達到50左右，要求具有相當高的訪問響應(yīng)能力以保證診斷的順利完成；第二，系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)全部保存在這里，且不能進行實時備份，所以必須采用一些容錯技術(shù)來保證數(shù)據(jù)安全。通常使用磁盤鏡像或RAID5技術(shù)，由于RAID5技術(shù)磁盤利用率比較高，所以在這里選擇采用RAID5來節(jié)省用戶投資。即使這樣也不能保證數(shù)據(jù)的絕對安全，所以在設(shè)計備份軟件時，為這部分數(shù)據(jù)設(shè)計了一定的備份方案來提高數(shù)據(jù)的安全性。第三，這是整個存儲系統(tǒng)訪問最頻繁的部分，因此必須采取一定措施來保證服務(wù)器的穩(wěn)定性。所以應(yīng)采用雙機熱備技術(shù)以保證系統(tǒng)在一臺服務(wù)器發(fā)生故障時仍能繼續(xù)使用，同時要求配備大容量的UPS以防止電源故障引起系統(tǒng)癱瘓。可以說，這部分主要考慮的問題是系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的效率。二級存儲是整個系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵部分，因為這里需要提供相當大的在線訪問數(shù)據(jù)量，同時要提供近似于一級存儲的訪問響應(yīng)速度以提高系統(tǒng)的平均圖像調(diào)閱速度。另外在價格方面也必須具有相當?shù)母偁巸?yōu)勢。這部分設(shè)計包括存儲介質(zhì)和存儲結(jié)構(gòu)的設(shè)計。目前其他系統(tǒng)在這部分多采用磁帶庫、光盤庫，但由于這些介質(zhì)的價格或訪問速度和需求有一定的差異，因此選用了具有高性能價格比的IDE硬盤。主要原因如下第一，在性能方面，光盤庫、磁帶庫由于其中包含了機械轉(zhuǎn)換機構(gòu)，性能必然受到較大的影響。而IDE硬盤無論在尋道時間、內(nèi)部傳輸速率還是外部傳輸速率上性能都要高于光盤庫和磁帶庫。第二，在價格方面，光盤庫、磁帶庫也不具有優(yōu)勢。磁帶庫每TB價格在12萬元人民幣左右，光盤庫則更高，而使用IDE硬盤的工控機達到12TB目前只需要不到2萬元。另外由于計算機技術(shù)的發(fā)展，IDE硬盤在性能、存儲容量、可靠性等方面的發(fā)展遠超過光盤庫和磁帶庫，而價格的降幅也遠高于光盤庫和磁帶庫，因此用戶的投資可以得到最大限度的保護。第三，在可靠性方面，IDE硬盤技術(shù)已經(jīng)十分成熟，并且IDERAID和多種IDE硬盤數(shù)據(jù)保護技術(shù)的出現(xiàn)有效的提高了系統(tǒng)的可靠性。由于這部分涉及到海量存儲，因此必須設(shè)計一個合理的存儲架構(gòu)以滿足系統(tǒng)的訪問性能、可擴展性和可靠性的要求。DAS、SAN和NAS是目前流行的三種存儲架構(gòu)。本論文中借鑒了SAN和INAS中一些特點，利用優(yōu)化過的工控機和IDE硬盤陣列RAID，提出一種適合PACS系統(tǒng)的、廉價的、擴展性強的仿NAS架構(gòu)，命名為多PC機存儲架構(gòu)MPCS。MPCS是由經(jīng)過優(yōu)化的工控機配備使用RAID5技術(shù)的大容量IDE硬盤組成，各占獨立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，使用廉價的LINUX操作系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)共享方面，采用的是傳統(tǒng)的FTP協(xié)議屏蔽各種訪問平臺的差異。由于IDE硬盤的損壞主要是來源于電源故障，因此要對工控機進行了優(yōu)化，采用了雙電源配置，內(nèi)部集成了小型的UPS，可以保證電源的穩(wěn)定。另外，采用IDERAID技術(shù)有效的提高系統(tǒng)的可靠性。除了這些，還需要在存儲系統(tǒng)的設(shè)計中保證了這部分的數(shù)據(jù)全部經(jīng)過備份，在出現(xiàn)故障后可以很快恢復(fù)。對存儲容量的擴展，只需要對采購的工控機設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址，設(shè)置FTP訪問的端口、用戶和口令，在備份系統(tǒng)中設(shè)置相關(guān)信息如IP地址，F(xiàn)TP訪問端口、用戶和口令，服務(wù)器的容量等信息即可使用，整個過程方便簡單。另外在用戶投資和系統(tǒng)的響應(yīng)速度方面，均可以滿足系統(tǒng)的要求。三級存儲采用磁帶備份系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，這部分不直接訪問，因此價格和穩(wěn)定性是關(guān)鍵問題。而磁帶在這兩方面均可以滿足要求，另外，由于管理的需要，還提供了光盤庫和磁帶庫的接口。這部分，根據(jù)需要對數(shù)據(jù)應(yīng)該進行多份備份以滿足異地容災(zāi)的需要。4存在的問題和解決方法在方案的進一步設(shè)計過程中，有以下問題需要注意問題一海量存儲的增量備份問題。由于無法對海量數(shù)據(jù)進行完全備份，所以需要設(shè)計一種增量備份的策略。按日期是一種有效的方法，但是每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量太少并且容量不確定，備份磁帶的容量不好掌握，并且不容易實現(xiàn)備份磁帶的管理。問題二數(shù)據(jù)庫訪問問題。由于數(shù)據(jù)文件的路徑和服務(wù)器等信息都保存在數(shù)據(jù)庫中，所以對數(shù)據(jù)文件的備份、恢復(fù)和移動操作需要頻繁的更新數(shù)據(jù)庫信息，這對其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫操作造成相當大的影響。問題三帶寬占用問題。由于對數(shù)據(jù)文件的備份、恢復(fù)和移動操作需要長時間的訪問數(shù)據(jù)，占用大量網(wǎng)絡(luò)帶寬，會影響系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問效率。問題四剩余存儲空間問題。當二級存儲空間不足并且沒有及時擴充容量時，一級存儲的數(shù)據(jù)無法移動到二級存儲上，使一級存儲空間不足，則會造成新生成影像數(shù)據(jù)無法上傳，影響系統(tǒng)的正常使用。問題五服務(wù)器有效性問題。如果由于系統(tǒng)或存儲介質(zhì)原因造成數(shù)據(jù)存儲空間無法訪問，會影響系統(tǒng)的正常使用。問題六一級存儲中未備份數(shù)據(jù)安全問題。由于一級存儲的數(shù)據(jù)不斷的增加，所以不能及時備份，這部分數(shù)據(jù)雖然有一定的安全保證，但是仍須采取一定措施對其備份。問題七備份速度問題。由于備份的數(shù)據(jù)比較多，同時需要長時間占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，所以需要盡可能提高備份速度。經(jīng)過對問題的分析，對設(shè)計的系統(tǒng)作了如下改進，以解決上面提到的問題。改進一引入介質(zhì)的概念。介質(zhì)簡單地說就是具有固定容量的圖像存儲空間，內(nèi)部用日期對文件進行分隔，它是所有操作的基本執(zhí)行單位。引入這個概念可以解決以下幾個問題。第一，使用具有固定容量的介質(zhì)作為操作的基本單位，對介質(zhì)的移動、備份和恢復(fù)操作不會影響介質(zhì)的內(nèi)容，另外對充滿的介質(zhì)不允許進行內(nèi)容修改，這樣對充滿的介質(zhì)備份后，就不需要再次備份。這樣就解決了增量備份的問題。第二，采用介質(zhì)作為存儲單元，文件在數(shù)據(jù)庫中只保存介質(zhì)內(nèi)部的相對路徑，移動過程中不需要更改；而只需要對介質(zhì)的所在服務(wù)器和介質(zhì)路徑信息進行更改即可，這樣每次操作只需要修改一次數(shù)據(jù)庫既可。同樣道理的還有利于數(shù)據(jù)的備份恢復(fù)操作等。第三，采用介質(zhì)作為存儲單元，可以把介質(zhì)映射到不同的物理硬盤上，更容易實現(xiàn)負載均衡和多線程下載技術(shù)，提高系統(tǒng)的訪問響應(yīng)。改進二修改數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。引入了介質(zhì)的概念以后，對數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)進行了修改，以解決數(shù)據(jù)庫訪問的問題。數(shù)據(jù)庫中包含三個表服務(wù)器、介質(zhì)和文件。TABLEHOSTINFO服務(wù)器信息表HOSTID內(nèi)部區(qū)分服務(wù)器的唯一標識HOSTTYPE服務(wù)器類型，分為一級存儲、二級存儲和三級存儲三種IP服務(wù)器的IP地址PORTFTP端口號USERNAMEFTP用戶名稱PASSWORDFTP口令HOSTNAME用戶設(shè)定的服務(wù)器名稱HOSTSIZE服務(wù)器存儲空間的總?cè)萘縃OSTSPARESIZE服務(wù)器剩余存儲空間容量，在介質(zhì)添加、修改和刪除過程中，對這個值修改REMARK備注HOSTPATH服務(wù)器上可以建介質(zhì)的路徑TABLEMEDIAINFO介質(zhì)信息表MEDIAID內(nèi)部區(qū)分介質(zhì)的唯一標識HOSTID介質(zhì)的服務(wù)器IDUSEDSIZE已用空間，由觸發(fā)器自動管理PATH介質(zhì)在服務(wù)器上的相對路徑MEDIAFILENUM介質(zhì)中保存的文件數(shù)，由觸發(fā)器自動管理IFCURRENT介質(zhì)類型包括當前介質(zhì)、緩存介質(zhì)、二級介質(zhì)、默認恢復(fù)介質(zhì)和三級介質(zhì)MEDIANAME用戶設(shè)定的介質(zhì)名稱MEDIASIZE介質(zhì)容量IFFULL充滿標志，由觸發(fā)器自動管理，必要時可以通過備份管理系統(tǒng)設(shè)置IFBACKUP備份標志IFOFFLINE離線標志SERVERIP服務(wù)器IP，用于數(shù)據(jù)上傳的負載均衡管理，指定該介質(zhì)可用于那些采集服務(wù)器的數(shù)據(jù)上傳介質(zhì)信息一般由觸發(fā)器自動建立，必要時可以通過備份管理系統(tǒng)建立。TABLEIMAGEDATAINFO影像信息表IMAGEDATAID內(nèi)部區(qū)分影像的唯一標識CHECKSERIALNUM檢查流水號，表示圖像屬于哪個檢查SERIALID序列號，在檢查中圖像分成不同序列PATH圖像在介質(zhì)中的相對路徑IFINREPORT圖像是否被打印在報告中IMAGEDATATYPEID圖像類型,包括DICOM，JPEG，BMP，AVI，MPEG等POSITIONSERIAL圖像在序列中的位置IMAGESIZE圖像大小MEDIAID圖像所屬的介質(zhì)INSTANCEUID圖像在CT等檢查設(shè)備中的唯一標識號由此可以看出,對介質(zhì)的備份、恢復(fù)、移動和離線操作只需要找到介質(zhì)所在的服務(wù)器和路徑，然后對路徑下的所有文件操作，不需要逐個訪問影像文件記錄。操作完成后只需要修改介質(zhì)信息記錄即可。這樣大大降低了操作過程中對數(shù)據(jù)庫訪問的次數(shù)。提高了數(shù)據(jù)庫的使用效率。另外，將數(shù)據(jù)庫和文件存儲服務(wù)器分開，以避免它們之間數(shù)據(jù)訪問的相互影響（如下圖）。改進三設(shè)計備份管理系統(tǒng)。由上面的介紹可以得知，有一些功能必須設(shè)計一個備份管理系統(tǒng)來實現(xiàn)。系統(tǒng)中主要包括介質(zhì)的備份、恢復(fù)、移動和離線操作。同時，為了解決上述問題設(shè)計了如下的功能。自動備份和移動由于備份和移動需要占用大量帶寬，所以設(shè)計了自動功能，使備份和移動操作可以在凌晨這個帶寬使用率低的時間執(zhí)行，避免使用高峰期的帶寬爭用情況。監(jiān)聽報警功能為了解決剩余存儲空間問題和服務(wù)器有效性問題，設(shè)計了監(jiān)聽、報警功能。系統(tǒng)按指定的時間間隔輪詢各個介質(zhì)和服務(wù)器，發(fā)現(xiàn)各級存儲容量不夠預(yù)定值，或者介質(zhì)無法使用時，發(fā)出聲音報警。臨時備份功能這個功能是對不滿足備份要求的當前介質(zhì)，系統(tǒng)每天在用戶指定的時間段里，按日期將其臨時下載到管理工作站，實現(xiàn)增量備份，使其恢復(fù)的時間點可以達到某天，減少不必要的損失。同時當系統(tǒng)要對該介質(zhì)備份時，可以只下載該介質(zhì)沒有備份在管理工作站上的部分數(shù)據(jù)，提高了備份的速度，但這要求備份工作站具有一定的存儲容量。5數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的實現(xiàn)以下是使用所在實習單位的產(chǎn)品愛數(shù)存儲柜實現(xiàn)的對PACS存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份的演示過程51備份的設(shè)置首先要配置客戶端支持的數(shù)據(jù)庫類型。以管理員身份進入管理控制臺的首頁（圖1），單擊左邊樹狀結(jié)構(gòu)的“系統(tǒng)管理”下屬的“客戶端管理”節(jié)點，進入相應(yīng)的工作視圖窗口，彈出“修改客戶端配置”對話框，勾選數(shù)據(jù)庫類型SQLSERVER，單擊【確定】（圖2）圖1管理控制臺首頁圖2修改客戶端配置然后，需要新建任務(wù)。步驟一進入“備份恢復(fù)管理/備份管理/定時備份管理”頁面，單擊【新建任務(wù)】按鈕，彈出的“新建備份任務(wù)向?qū)А睂υ捒蛑校x擇備份數(shù)據(jù)庫，在下拉列表中選擇SQLSERVER備份，單擊【下一步】（圖3）。圖3新建SQLSERVER備份任務(wù)步驟二進入【任務(wù)基本信息】對話框，輸入任務(wù)名，選擇任務(wù)所在任務(wù)組、備份目的和備份介質(zhì)，選擇數(shù)據(jù)類型。單擊【下一步】。步驟三進入“選擇數(shù)據(jù)源”對話框，勾選SQLSERVER的整個實例下的數(shù)據(jù)庫。單擊【下一步】（圖3）。圖3選擇SQLSERVER備份數(shù)據(jù)源步驟四進入“設(shè)置計劃及事件”對話框，可通過“添加、修改、刪除”來設(shè)置詳細圖4設(shè)置SQLSERVER備份計劃及事件的任務(wù)計劃，也可單擊右下方【選擇】按鈕，在彈出的對話框中設(shè)置數(shù)據(jù)壓縮，安全設(shè)置，高級選項等。單擊【確定】，完成任務(wù)的創(chuàng)建（圖4）。52恢復(fù)操作步驟一登陸管理控制臺，單擊“備份恢復(fù)管理/磁盤數(shù)據(jù)恢復(fù)”節(jié)點奇瑞換進入相應(yīng)操作視圖。步驟二在任務(wù)列表中展開需要恢復(fù)的SQLSERVER備份任務(wù)，選擇需要恢復(fù)的客戶端。步驟三單擊“時間點”下拉菜單選定某一備份時間點，在遍歷的備份數(shù)據(jù)列表框中選擇要恢復(fù)的SQLSERVER數(shù)據(jù)庫（圖5）。圖5SQLSERVER恢復(fù)步驟四單擊【恢復(fù)到客戶端】，在彈出的“SQLSERVER數(shù)據(jù)庫恢復(fù)”對話框中選擇要將當前選定數(shù)據(jù)恢復(fù)到客戶端，輸入恢復(fù)后的新數(shù)據(jù)庫名或者新的存儲路徑等（圖6）。圖6選擇SQLSERVER數(shù)據(jù)恢復(fù)客戶端步驟五單擊【恢復(fù)】提交該恢復(fù)操作到執(zhí)行隊列。以上便完成了對數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)的操作，從而達到對PACS系統(tǒng)中所存儲的影像數(shù)據(jù)保護的目的。第四章總結(jié)和展望1PACS存儲系統(tǒng)的總結(jié)以上的介紹說明PACS存儲系統(tǒng)的整套存儲方案完全可以滿足PACS系統(tǒng)整體需求，是一套安全、穩(wěn)定、高性能價格比并且具有存儲量無限擴展能力的系統(tǒng)。設(shè)計PACS系統(tǒng)利用NAS技術(shù)、MPCS架構(gòu)的使用、圖像壓縮技術(shù)實現(xiàn)了海量存儲，容易擴充容量；利用RAID技術(shù)、磁盤鏡像技術(shù)、備份恢復(fù)技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的安全穩(wěn)定。在整個系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)過程中，由于能力有限，以及時間上的原因，所作的工作還很不完善。尤其是針對多線程下載技術(shù)和負載均衡算法等部分都沒有深入研究，只是提出了相應(yīng)的設(shè)計或解決方向。目前的PACS系統(tǒng)大多采用SCSI硬盤或磁盤陣列作為在線存儲設(shè)備來存儲近期、中期圖像數(shù)據(jù)，光盤庫、磁帶庫作為二線存儲設(shè)備存儲長期數(shù)據(jù)。近2年來新興的存儲局域網(wǎng)，由于其高性能、高存儲量作為海量存儲的解決方案也逐步受到PACS供應(yīng)商的關(guān)注。但是這些設(shè)備或方案作為二線存儲或海量存儲的性能價格比并不很理想。在性能方面，光盤庫、磁帶庫由于其中包含了機械轉(zhuǎn)換機構(gòu)，性能必然受到較大的影響。如磁帶庫更換磁帶的時間平均在1830S之間，對數(shù)據(jù)定位時間平均也要近15S。這樣數(shù)據(jù)還沒有開始讀取就已經(jīng)用去了30S以上，而且根據(jù)接口的不同傳輸速率通常不大于80MBYTE/S，再加上網(wǎng)絡(luò)的影響，直接調(diào)用其上的影像數(shù)據(jù)的等待時間就可想而知了。光盤庫的情