PACS系统与数据归档

PACS系统与数据归档学院：医学院班级：0509411学号：0509411**姓名：**PACS系统是医学影像信息无片化和网络化管理的具体实现。PACS融各种医学影像的获取、处理、归档、复制、分析、比较以及资源共享、远程传输、异地会诊等功能于一体，不仅可以是一个政务、事务处理中心，而且更重要的是代医学影像诊断、处理中心。医学影像归档与通信系统（PACS）服务器是PACS系统的核心组成部分，它负责图像的存储、归档、管理与通讯，并为PACS工作站对图像数据的查询、提取提供服务。因为它的重要性，PACS服务器必须是可靠、稳定和安全的，因此系统对软、硬件都有较高的要求。PACS服务器包括两部分：PACS控制器和图像存储设备。PACS控制器由一个数据库服务器和一个归档系统组成，它通过一系列的进程来引导数据在整个PACS系统中流动。它的工作流程是：图像采集工作站在获得由图像产生设备生成的图像后，将其进行一定的处理，然后将图像传送到PACS控制器；PACS控制器首先将与图像相关的各种医学信息插入到图像数据库，然后将图像存储到短期存储设备中；PACS控制器将定期检查短期存储设备，将一定时间内的需要保存的图像归档到长期存储设备；PACS控制器还要将图像传送到图像显示工作站，或由图像显示工作站通过PACS控制器对图像数据库进行查询、提取图像；另外，PACS控制器还要与HIS、RIS进行数据通讯，交换与病人、检查有关的信息。PACS服务器包含了七个连续不断运行的进程：图像接收、图像存储、图像归档、图像路由、图像移动、图像发送及查询／提取服务。数据流程为：首先由图像接收进程接收图像采集工作站传送的图像文件，然后将图像文件重新命名后加入到一个专门为PACS设计的队列中；图像存储进程从队列中取出图像文件，打开图像文件，取出与图像相关的各种医学信息，将这些信息加入到数据库，同时在磁盘阵列中生成一个图像文件的拷贝，并将图像文件加入到队列中；图像归档进程定期检查磁盘阵列，将超过一定时间的、需要长期保存的图像文件保存在磁带库或光盘库中，同时将图像位置的更改通知数据库，在数据库中作相应的修改；图像路由进程从队列中取出图像文件，根据图像文件中的信息，查找数据库中的路由表，确定图像应传送的显示工作站，并将图像文件及显示工作站名（计算机名）加入到队列中；图像发送进程从队列中取出图像文件和显示工作站名，根据服务器记录的计算机名与IP地址对，将图像发送到显示工作站。PACS服务器支持PACS局域网内部的任何一台工作站的查询／提取请求和外部主机的提取请求，这些请求由查询／提取服务进程响应，查询／提取服务进程通过查找数据库，将查询结果返回给提出查询请求的工作站，或将从数据库取出的图像文件加入队列；由图像移动进程从队列中取出图像文件，并加入队列；根据请求的来源，由图像发送进程将图像发送到内部工作站或外部主机。根据该服务器的主要组成单元和数据流程，我们提出了服务器设计的五点原则：（1）标准性；（2）开放结构和可扩展性；（3）安全性和可靠性、稳定性；（4）跨平台、多功能；（5）与HIS、RIS的融和。数据模型设计与数据库的实现：根据DIC0M3.0定义的信息对象模型，建立服务器的数据模型，并根据该模型在数据库中建立一系列相关表。数据库采用ORACLE数据库系统。采用ORACLE提供的数据库操作接口和语言ORACLECALLINTERFACE和PL/SQL开发对数据库对像进行操作的程序，并设计与实现在数据库中对普通病人与VIP病人的数据进行隔离操作。图像通讯与服务功能的实现：本服务器程序工作在七层网络协议的应用层，图像通讯都采用DICOM3.0标准，低层协议采用TCP/IP协议。服务器首先以TCP/IP方式初始化一个端口，进行对网络的监听，在收到一个请求后，服务器端要检查对方的IP地址是否有效，即能否被服务器识别，另外还要检查对方请求的服务是否在本系统所支持DICOM服务（如CStore,CFind,CMove等）范围之中。在检查通过后，服务器端发给对方一个承认请求的回答，双方即可建立连接，进行数据的传输。由于现在广泛使用的网络都支持TCP/IP协议，因此只要通讯双方都采用DICOM标准，数据即可在大多数通讯网络（ATM，Ethernet,ISDN等）上传输。DICOM3.0定义了许多服务，本服务器主要实现了其中最基本的两类：存储（Storage）和查询/提取（Query/Retrieve）。存储服务主要是对图像数据的接收和发送，查询/提取服务则是对PACS工作站对数据库进行数据查询与图像提取的响应。可扩展性：考虑到不同医院或同一医院不同阶段的应用和扩展需求，本服务器的存储策略采用短、中、长期相结合的方法。短、中期可考虑使用磁盘阵列（RAID），它可用来保存两、三周的各种医学图像。长期存储设备使用磁带库或光盘库，它们的容量很大，可长久保存大量病人信息。保存在磁盘阵列的病人信息需要定期刷新，将信息写到磁带或光盘上。这样随着医院的发展，存储容量可相应扩大。由于本论文课题要应用到上海华东医院数字影像会诊与管理系统中，在该系统中需要长期存储的病人图像数据量不大，故使用磁盘阵列（RAID5）对图像进行长期存储。安全性：由于病人信息属于个人隐私，因此要保证数据存放在服务器上的安全性，不能随意让人存取。除了UNIX系统和ORACLE数据库本身提供的用户与密码管理外，通过在服务器端进行应用程序标志（ApplicationEntityTitle）检查，来保证病人信息的安全性。另外设置使用VIP数据的用户帐号和密码，限制一般人对VIP数据的存取。可靠性和稳定性：为了保证系统的可靠性和稳定性，首先要采用UNIX系统，因为在目前WindowsNT系统还不是很稳定的情况下，UNIX仍然是服务器上较理想的操作系统。其次采用功能强大、可靠稳定的商业数据库系统ORACLE来建立数据库。在程序设计方面，则采用父／子多层进程的方法。服务器在收到并承认一个应用请求后，就产生一个子进程，由子进程来处理这个请求。如果在通讯中产生任何网络问题或由于程序的漏洞，使得子进程异常中断，则父进程不受任何影响，服务器可以继续工作。另外将一个大的应用进行分割处理，中间通过一个队列来连接，例如图像存储就分为图像接收和数据插入数据库操作两部分。图像接收进程将接收的图像文件加入到一个队列，而数据插入进程从队列中取出图像文件。打开文件将数据插入数据库。这样就降低程序漏洞出现的可能性和防止网络传输与数据库操作的互干扰。同时，由于采用父、子进程和队列的方法，服务器的各个进程之间以流水线的方式工作。服务器根据进来的多个请求分别产生子进程，这些子进程和服务器主进程同时并发运行，由较大的应用分割产生的各个进程也是并发运行。这样就可最大限度消除图像通讯、存储及查询中的瓶颈效应，提高了服务器的工作性能。PACS与RIS的集成方法有三种，第一种是终端模拟，即一个PACS工作站作为RIS的一个终端，进行RIS的操作，这种方法的缺点是不能在PACS与RIS之间进行数据交换；第二种是数据库与数据库之间的传输，即两个系统共享存储在公共区域的一部分数据，由于PACS的数据通讯与存储格式采用DICOM，RIS的部分数据通讯格式采用HL7，所以两者在使用数据时要进行数据格式转换；第三