ＰＡＣＳ系统中存储技术的探讨

摘要：本文介绍了PACS医学图像领域的应用，分析了PACS对存储的需求，论述了DAS，NAS，SAN三种常用的存储技术。

关键词：PACS；存储；DAS；NAS；SAN

中图分类号：TP391　文献标识码：A　文章编号：1006—3315(2009)03—155—001

1　PACS系统概述

随着现代医学技术水平的进步，医学图像的数字化及应用计算机进行医学图像处理已经成为一门新兴的交叉学科。计算机技术和现代医学技术紧密结合，研制出了CT (X射线计算机断层摄影设备)，ECT(发射单光子计算机断层扫描仪)，MRI(医用磁共振成像设备)，DSA(旋转数字减影血管造影)，DR(数字摄影设备)等一些大型医疗设备，为传统医学诊断带来了革命性突破。但目前这些医疗设备所产生图像的主要存储介质是胶片，用胶片来存储医学图像资料成本高、不利于查询检索和统计、资料易遗失、图像处理困难并且随着胶片日益增多，为其管理带来诸多不便。

为了更好的满足临床医师对医学图像诊断需求，采用数字化图像管理方法已经成为共识，在这种背景下出现了医院PACS系统。

PA，CS的全称是(PicⅫ：e Archiving And Communication System)，即图像存储与传输系统。它以数字化形式提供了医学图像存储与传输的解决方案。PACS是随着计算机网络技术、图像处理技术以及存储技术的发展而产生的。它是由通过数字化网络连接在一起的图像及数据获取、存储、显示等系统组件组成的，其特点是利用现代计算机通讯技术来高效地获取、存储、传送、显示和管理医学图像和病人信息，实现计算机医学图像处理和辅助诊断，大大降低了医生对传统胶片的依赖。

2　PACS系统对存储的需求

1、海量存储

PACS系统中存放大量的医学图像资料，由于医生对其精度有较高的要求，故不宜采用有损压缩方法进行存储。

2、高速传输

PACS中关于高精度图像资料的传输，对网络带宽、服务器性能、调度算法，尤其是PACS对存储的访问速度有非常高的要求。

3、商可靠性和高可用性

PACS系统一般是和HIS和RIS结合使用，作为数字医疗系统的关键应用，需要做到7×24小时不间断可靠服务，出现故障能在最短时间内迅速无损恢复。

4、可扩展性和兼容性

随着时间的推移，数据量将会逐步增长，对存储容量的需求也将会不断的增大。这就要求PACS所用的存储系统可以方便可靠地扩展。

5、数据安全、备份与恢复

通过PACS存储系统设置的归档管理功能，结合良好的备份和恢复机制，保证数据的安全性、通过定时备份等方法基本解决网络备份占用带宽影响应用的问题。

3　各种存储技术的比较分析

3.1　直连式存储(DAS)

这是一种以服务器为中心的存储结构。在一个机架上将几个硬盘驱动器堆叠一起，作为单个附加存储设备(JBOD)添加到服务器，通过IDE，SCSI等I／O总线进行通讯。

3.2　网络附加存储(NAS)

NAS的核心思想是把服务器和储存设备分开来，存储设备也附加在网络上，而不是通过I／O总线直接和服务器相连。NAS上特别安装了一个存储服务器，也称为NAS Server，该服务器是经过优化的，只提供存储服务的功能。可以看成一种瘦服务器。

NAS的特点是通过基于IP网络的网络文件协议向客户提供文件级别的I／O服务。客户端可以在NAS提供的目录或是设备中进行透明的文件操作。

3.3　存储区域网络(SAN)

SAN是一项将存储设备、连接设备和接口集成在一个高速网络中的技术，是一种基于光纤通道技术(Fibre Channel FC)，由专用光交换机和存储设备组成的独立专用存储网络系统。

服务器和客户机之间的数据通信通过SCSI总线而非TCP／IP协议。该结构的最大特点是数据在存储设备间传送、复制，不再通过局域网，不会对网络带宽产生影响，且能极大地提高数据备份和恢复操作的可靠性和可扩展性。SAN还可以与远程设备无缝地连接，从而提高容载的能力。这项技术使数据和存储设备真正与服务器脱离开，而形成一个数据存储专用网络。它独立于服务器网络系统之外，即存储系统和主机从物理连接和功能上都独立出来。分别组成自己的网络。

4　PACS存储体系的设计

由于PACS数据产生的医学图像数据的数据量非常庞大。如果仅仅依靠SAN来存储，不但耗费的成本会比较大，而且SAN以块(Block)级的方式操作并不完全适合对与海量医学图像文件的存储。因此可以采用以文件(Fde)级的方式操作的NAS作为PACS图像数据的存储技术。根据NAS的特点，理论上可以无限制的增加NAS的存储设备来满足日益增长的医学图像数据的存储需要。

从医院的数据特点来看，NAS+SAN的应用与传统网络存储技术相比而言，无论是从网络传输带宽、数据共享性，还是从存储容量的可扩充性、数据的一体化和安全性等各个方面来说，其优越性是不言而喻的。选择NAS+NAS方式来解决数据的存储问题，成本更低，网络资源分配更合理，能充分把医院的存储资源利用起来，既解决了PACS图像的海量存储，也能保证长时间的PACS在线图像浏览。