華海醫(yī)信PACS影像處理H2O系統(tǒng)硬件配置綜述

1.1  PACS應(yīng)用特點(diǎn)分析

PACS應(yīng)用核心是醫(yī)療影像管理和處理，其應(yīng)用范圍除了主要在放射科及其他影像學(xué)科室之外，還為臨床和門診提供影像學(xué)資料和診斷報(bào)告信息。從處理流程來看，其主要的技術(shù)處理環(huán)節(jié)為：影像采集和轉(zhuǎn)換->影像集中管理->診斷工作站調(diào)閱->診斷信息描述->報(bào)告歸檔->影像查閱及打印服務(wù)。

作為影像處理的核心系統(tǒng)PACS具有數(shù)據(jù)量大、并發(fā)操作集中、可靠性要求高、處理量分布不均、安全性要求高等特點(diǎn)。同時(shí)隨著信息量增加和信息化應(yīng)用的深入和擴(kuò)展(如多維分析和遠(yuǎn)程醫(yī)療等)，面向診斷的信息量將會(huì)得到極大的提升和擴(kuò)展，同時(shí)應(yīng)該考慮到醫(yī)療業(yè)務(wù)的擴(kuò)展性和突發(fā)性，這些都說明了在硬件平臺(tái)時(shí)必需經(jīng)過慎重、全方位地考慮。

根據(jù)醫(yī)療影像診斷業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，正常的業(yè)務(wù)處理時(shí)間主要集中在每日的上午9:00-10:00，下午3:00-4:00，上下午各一個(gè)小時(shí)。對(duì)于某種特定時(shí)間或突發(fā)事件情況下，系統(tǒng)平臺(tái)的處理負(fù)荷可能在此期間將急劇增加，應(yīng)該考慮達(dá)到平時(shí)的2倍以上。

另外需要考慮的是，在醫(yī)療影像數(shù)字化集中管理和處理以后，硬件平臺(tái)的可靠性變得比任何時(shí)候都重要，如果說業(yè)務(wù)應(yīng)用在分布模式下運(yùn)行時(shí)硬件平臺(tái)的可靠性問題影響面還相對(duì)較小，那么全院集中以后硬件平臺(tái)的可靠性發(fā)生問題將使全院的診斷業(yè)務(wù)陷于半癱瘓狀態(tài)，后果不堪設(shè)想。

通過以上分析不難看出，PACS系統(tǒng)核心硬件平臺(tái)：核心服務(wù)器、Web服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)首先完成對(duì)業(yè)務(wù)量的精確估算，只有這樣才不至于錯(cuò)誤的選擇了太小、太大或技術(shù)特性不符的硬件平臺(tái)，使應(yīng)用系統(tǒng)在業(yè)務(wù)高峰期無法正常工作或整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)沒有達(dá)到有效的使用效率。

1.2   硬件配置考慮要點(diǎn)

PACS 與HIS 相比，具有數(shù)據(jù)量巨大的特點(diǎn)，如果沒有合理的服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分布、訪問策略規(guī)劃，整個(gè)醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都會(huì)承受巨大的壓力，甚至?xí)鹣到y(tǒng)阻塞癱瘓，因此需要充分考慮機(jī)構(gòu)內(nèi)部現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和PACS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)需求的有效結(jié)合。

PACS的中心服務(wù)器存儲(chǔ)和處理PACS系統(tǒng)中的所有影像，完成在線影像的管理和過期影像的歸檔; 響應(yīng)醫(yī)生在診斷工作站、臨床工作站上提出的對(duì)各類病患檢查影像的調(diào)閱請(qǐng)求; 對(duì)于影像存取規(guī)則的執(zhí)行，由圖像管理數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器完成。作為系統(tǒng)核心的中心服務(wù)器面臨著大量的數(shù)據(jù)處理和請(qǐng)求響應(yīng)工作，因此需要考慮設(shè)備的高可靠、高可用和高性價(jià)比，同時(shí)需要保證具有足夠的系統(tǒng)升級(jí)能力。PACS 核心服務(wù)器選擇應(yīng)著重考慮以下問題：

● 如何既滿足現(xiàn)在，又滿足發(fā)展，滿足未來的要求？

● 服務(wù)器的升級(jí)能力是否高于業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)速度？

● 是否選擇無止境的硬件升級(jí)？

● 如果架構(gòu)不合理，是否能夠迅速重新部署？

● 如何控制管理維護(hù)成本，復(fù)雜度？

華海MedPACS系統(tǒng)支持B/S結(jié)構(gòu)，因此Web服務(wù)器是系統(tǒng)中支撐臨床和門診或外部機(jī)構(gòu)基于瀏覽器調(diào)閱方式的服務(wù)核心，其采用HTTP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸并組成全院的影像Intranet網(wǎng)絡(luò)，為將來接入Internet做好準(zhǔn)備。網(wǎng)絡(luò)中的任何站點(diǎn)都可以瀏覽授權(quán)的影像資料，也可以查閱或編輯診斷報(bào)告(受權(quán)限保護(hù))。遠(yuǎn)程的用戶可以登入該服務(wù)器，如同在局域網(wǎng)中，進(jìn)行閱片及診斷工作，縮短距離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診。對(duì)于大中型醫(yī)療機(jī)構(gòu)建設(shè)全院級(jí)PACS的情況下，可能會(huì)提供此類便利的調(diào)閱服務(wù)，而WEB服務(wù)器將面臨更多的工作前端甚至遠(yuǎn)程前端的訪問，因此需要考慮Web服務(wù)器設(shè)備的高可用部署和高可服務(wù)性性能，同時(shí)保證Web服務(wù)器的橫向擴(kuò)展能力。Web服務(wù)器選擇應(yīng)著重考慮以下問題：

● 如何既滿足現(xiàn)在，又滿足發(fā)展，滿足未來的要求？

● 服務(wù)器的部署方式能否滿足前端不可知調(diào)閱量的增長(zhǎng)速度？

● 如果架構(gòu)不合理，是否能夠迅速重新部署？

● 如何控制整體成本和管理復(fù)雜度？

在建設(shè)了PACS系統(tǒng)之后，大量醫(yī)療影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字方式存放，美國(guó)1996年頒布HIPPA(健康保險(xiǎn)便利及責(zé)任法案)要求所有病人資料保存長(zhǎng)達(dá)7年之久，因而對(duì)MRI、PET、CT掃描的存儲(chǔ)量將是巨大的。一個(gè)病人做一次MRI圖像可以多達(dá)千幅，按一幅500KB計(jì)算，一次檢查可以達(dá)到500MB，存儲(chǔ)管理和海量存儲(chǔ)系統(tǒng)就更成為必須解決的問題，因此存儲(chǔ)系統(tǒng)需要考慮的設(shè)備的高可靠、大容量及足夠的系統(tǒng)升級(jí)能力等方面的指標(biāo)。同時(shí)需要一起考慮的是應(yīng)將海量存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)遷移等PACS問題，與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)備份/恢復(fù)統(tǒng)一考慮，以降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。PACS 核心存儲(chǔ)平臺(tái)選擇應(yīng)著重考慮以下問題： #p#page_title#e#

● 如何既滿足現(xiàn)在，又滿足發(fā)展，滿足未來的要求？

● 存儲(chǔ)設(shè)備的升級(jí)能力是否高于業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)速度？

● 是否選擇無止境的硬件升級(jí)？

● 如果架構(gòu)不合理，是否能夠迅速重新部署？

● 如何控制管理維護(hù)成本，復(fù)雜度？

綜上所述，PACS的系統(tǒng)硬件平臺(tái)選擇時(shí)應(yīng)著重考慮以下幾個(gè)方面：

1. 高性價(jià)比的服務(wù)器平臺(tái)，在要有很強(qiáng)的聯(lián)機(jī)事務(wù)處理OLTP處理能力

2. 高可靠的系統(tǒng)硬件設(shè)施，將系統(tǒng)單機(jī)故障降到最低水平

3. 高可用性的設(shè)備部署形式，適應(yīng)典型的7天/24小時(shí)不間斷服務(wù)

4. 高容量的存儲(chǔ)備份系統(tǒng)，適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)空間需求

5. 高可擴(kuò)展的機(jī)內(nèi)升級(jí)擴(kuò)容能力，適應(yīng)短期內(nèi)適當(dāng)?shù)男阅軘U(kuò)展

6. 可剪裁、可伸縮和可調(diào)配的靈活計(jì)算環(huán)境，適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展需求并靈活調(diào)配資源

1.3   目標(biāo)市場(chǎng)的定位

1.3.1   目標(biāo)市場(chǎng)的分類

由于PACS的部署方式存在著多樣性，同時(shí)每個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)PACS的要求甚至同個(gè)機(jī)構(gòu)不同時(shí)期對(duì)PACS系統(tǒng)的要求是有很大差異的。因此有必要在此對(duì)目標(biāo)環(huán)境進(jìn)行一些原則性的分類和定義，有利于針對(duì)不同的環(huán)境和要求提供更有針對(duì)性的解決方案。

從實(shí)際實(shí)施經(jīng)驗(yàn)來看,PACS部署環(huán)境的規(guī)模主要由幾個(gè)關(guān)鍵因素決定：日病例數(shù)量-決定了每日PACS系統(tǒng)的處理總?cè)萘亢涂傂阅芤?；工作站?shù)量-決定了最大的并發(fā)應(yīng)用數(shù)量；機(jī)構(gòu)屬性-決定了PACS的總體部署要求級(jí)別；部署模式-決定了具體的軟硬件部署環(huán)境的差異。同時(shí)根據(jù)這些指標(biāo)，我們可以將醫(yī)療機(jī)構(gòu)的規(guī)模大致劃分為小、中、大、超大和院際五個(gè)級(jí)別(根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)估算，具體定位還要視實(shí)際情況，這里只是作為指導(dǎo)性的指標(biāo))：

                   小型機(jī)構(gòu)用戶 中型機(jī)構(gòu)用戶 大型機(jī)構(gòu)用戶 超大型機(jī)構(gòu)用戶 院際機(jī)構(gòu)用戶

日病例數(shù)量 <150             150～300         300～600      600～900           >900

工作站數(shù)量 <30               30~50              50~100         100~300             >300

機(jī)構(gòu)屬性    科室級(jí)         多科室/二級(jí)醫(yī)院   二、三級(jí)醫(yī)院  三級(jí)醫(yī)院   區(qū)域跨機(jī)構(gòu)

部署模式   部門集中     多部門集中   全院集中/分布  全院集中/分布  廣域分布

通過對(duì)目標(biāo)市場(chǎng)的分類，我們可以提供對(duì)應(yīng)五個(gè)等級(jí)PACS系統(tǒng)建設(shè)的整體解決方案，并給出相應(yīng)的針對(duì)性的指標(biāo)和配置。

1.3.2   各類機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)量估算

通過對(duì)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單的分類，我們?cè)诙x了五個(gè)級(jí)別的應(yīng)用環(huán)境的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，大致對(duì)各類機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)量進(jìn)行了估算(這只能作為系統(tǒng)配置的簡(jiǎn)單依據(jù)，具體還是需要跟各醫(yī)療機(jī)構(gòu)自身的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)做出測(cè)算)。

根據(jù)以往實(shí)際案例的測(cè)算統(tǒng)計(jì)，醫(yī)療機(jī)構(gòu)的各類影像業(yè)務(wù)的比例大致如下(僅供參考)：

PACS影像信息量占全院數(shù)據(jù)總量 > 90%

X光：70%

CT：20%

MRI：5%

DSA：1%

ECT&PET：3%

*US：<1%

*內(nèi)窺鏡：<1%

同時(shí)，業(yè)務(wù)量統(tǒng)計(jì)的測(cè)算公式如下：

影像數(shù)字化存儲(chǔ)量的估算依據(jù)以下估算公式：

影像寬度×影像高度×位數(shù)/8/1024/1024=影像大小(MB)

日存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的估算依據(jù)以下估算公式：

影像大小(Mbyte)×病例數(shù)×平均圖像數(shù)=每天原始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量(MB)

日無損壓縮數(shù)據(jù)量的估算依據(jù)以下估算公式： #p#page_title#e#

每天原始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量(MB)×平均壓縮率(40%)=每天無損壓縮存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量(MB)

每年的數(shù)據(jù)量依據(jù)以下計(jì)算公式：

每天原始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量(MB)×365天/1024=每年原始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量(GB)

每天無損壓縮存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量(MB)×365天/1024=每年無損壓縮存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量(GB)

現(xiàn)代醫(yī)療影像的保存年限在各個(gè)機(jī)構(gòu)有不同的要求，如美國(guó)要求醫(yī)療影像必需保存7年以上，我國(guó)的醫(yī)療影像保存年限以五年為限，并假設(shè)每年的遞增率為20%。