亿彼恩PACS系统建设方案书.docx
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亿彼恩PACS系统建设方案书
PACS系统技术方案
第一章公司介绍
一、成立时间
北京亿彼恩科技有限公司（EBMTechnologiesIncorporated）成立于2007年，致力于推广自主研发的医疗影像软件，并提供相应的售后服务，以渠道经营的模式推广高质量的产品与服务，助力于医疗影像及信息产业的发展。
EBM的总公司在台湾，成立于1988年,为台湾区域医疗影像软件的研发先驱，成功的结合日本、台湾、中国等三地精英,投入PACS产品自有技术的开发，通过长期与国外知名医疗仪器大厂配合开发DICOM影像软件功能,同步取得市场最新发展趋势,持续地与国际接轨。
主要产品包括医疗影像储存与传输系统（PACS）,放射科信息管理系统（RIS）,数字文件管理系统（DDC）及生理检查影像报告系统等。
经过20余年的长足发展，EBM的合作伙伴已经遍布美国、日本、东南亚等地，在全球共有1500余家医疗机构建置了EBM的PACS系统，积累了丰富的系统实施经验，技术及售后服务亦日臻完善。
迄今EBM在中国的用户已遍布北京、上海、山东、江浙、厦门、福建、新疆等地。
EBM在医疗影像信息领域上一直努力不懈,并获得不少成果,主要原因是EBM在宏观的企业愿景下,除了提供先进的技术之外,也能随着市场与客户的变化而不断的调整更新。
二十余年以来,EBM凭借一步一脚印稳健踏实的精神,奠定未来企业良好的发展基础。
第二章伊犁州妇幼保健院PACS项目需求分析
第一节、伊犁州妇幼保健院简介
伊犁州妇幼保健院始建于1987年，经过20年不懈努力，发展为现在基础设施完善、技术实力雄厚、诊疗设备齐全、检测手段先进、服务项目全面，集医疗、保健、科研、教学为一体的国家二级医疗保健机构。
现已是伊犁规模最大的集预防、保健、医疗、科研、教学、培训为一体，专科特色最突出的二级妇幼保健机构。
是全疆新型农牧区合作医疗定点医疗机构；新疆维吾尔自治区医疗保险定点医疗机构；城镇职工生育保险定点医疗机构；商业保险定点医疗机构。
同时与国内外多家一流的医疗机构、医学科研机构建立了长期广泛的技术合作和学术交流机制。
承担伊犁地区的妇幼保健组织管理、技术指导及业务培训工作。
目前，医院占地面积30亩；建筑面积35000平方米，开放床位400张。
医院拥有职工537名，专业技术人员400人，其中高级技术职称人员37人，中级技术职称人员54人。
医院下设科室15个，设有产前筛查中心，产前诊断中心，新生儿疾病筛查中心，新生儿重症转运中心，重症孕产妇救治中心等。
设备情况及建设需求。
一、医院准备接入PACS网络的设备情况
医院现有超声设备8台，放射设备3台，心电设备2台，共13台设备，为了医院3-5年的业务规划，预留超声设备3台，放射设备1台，病理设备2台。
总计19台设备。
二、总体建设需求
伊犁州妇幼保健院院级临床医学影像系统的建设目的在于：
●构建伊犁州妇幼保健院符合国际标准/规范及国情和院情的图像存储和通讯系统（PACS）及医学影像信息系统（MIIS）,为医院全面数字化、信息化奠定基础；
●构建伊犁州妇幼保健院（西部）医学影像信息无胶片化、无纸化及自动化运行及管理；构建各个影像学科图像及文本信息整合，实现在统一ID、统一界面及统一索引下涵盖医疗、教学和科研信息的“电子医学图像档案”（EMIR）管理；
●以DICOM、HL7等国际标准为基础，利用IHE定义的技术框架，实现PACS/MIIS/HIS（CIS）的跨系统通讯，实现影像学科与临床学科的信息共享以及EMIR与EMR/EPR集成；
第二节、伊犁州妇幼保健院PACS系统设计原则
根据伊犁州妇幼保健院的总体要求以及PACS自身的规律性，并充分考虑到PACS系统的工作流程及数据结构特征，我们在设计伊犁州妇幼保健院PACS时，将遵循下述设计原则：
一、标准性原则（建设PACS考虑的首要因素）
系统遵循DIOCM3.0国际标准，并符合卫生部《医院信息系统基本功能规范》要求，同时按照ISO9001国际质量管理体系进行开发与系统实施。
按照IHE的建议进行流程设计。
二、实用性原则（应用优先，为临床和病人服务）
PACS能够充分满足放射科的业务需求与应用，并满足临床应用、教学、会诊和科研的需要，快速、准确、实时地提供有效的医学影像以及诊断等综合信息，满足伊犁州妇幼保健院本地化要求，增强PACS系统的实用性。
三、经济性原则（保护医院投资，物有所值）
充分利用伊犁州妇幼保健院现有基础设施、设备和信息技术资源，保护医院原有投资，同时全面考虑系统升级时对现有设施的利用，保证用户在系统中的投资及实现其价值的最优化。
四、整体性原则（整体考虑，分期分批）
遵循硬件、系统软件、应用软件及用户界面的整体设计部署原则，全面体现PACS系统功能，实现医学影像信息全院共享。
在系统设计过程中遵循整体规划，分步实施，避免形成新的信息孤岛。
五、科学性原则（采用先进的服务器存储架构，安全应急设计）
采用成熟的、先进的、开放的及符合国际标准的系统结构、计算机技术、存储技术和网络技术，并遵循PACS建设的一般规律，以保证系统具有国际先进水平。
六、扩展性原则（应用和技术在不断进步，要求可持续性发展）
充分考虑到医院未来发展后续所产生的可能需求，在不改变总体设计结构的前提下，医院新的需求可顺畅进入系统。
可扩展部分包括服务器以及存储系统，未来新购置设备接入PACS，各应用工作站的扩展，预留的数据接口保障软件系统的融合等等。
七、安全可靠性（是业务不间断运行的重要保障）
在系统架构中,充分考虑到系统运行的安全和稳定性，考虑防病毒、大数据量压力、系统安全应急解决方案，保证业务7*24小时连续运行。
第三章伊犁州妇幼保健院PACS解决方案概述
伊犁州妇幼保健院PACS系统总体解决方案的目标是通过PACS项目建设，实现整个医院影像诊疗过程数字化、网络化、无胶片化；优化医院业务流程，提高工作效率及诊疗质量，更好的的体现“以病人中心”服务宗旨。
第一节、系统总体设计目标
结合伊犁州妇幼保健院对数字化医院的整体规划，以建设企业级PACS系统为总目标，通过总体规划、分步实施，建设既遵从国际及行业标准，同时又符合医院实际情况的数字化影像系统，以优化现有医院业务流程、提高工作效率，改善医疗服务质量为核心指导思想，为最终实现数字化医院打下良好基础。
通过实施PACS项目，除了大量节省胶片的使用费用之外，还将为医院工作带来如下的收益和变化：
1．实现医院影像诊疗过程效率提高50%～300%，为医院创造良好的社会效应和经济效益：
●工作方式从原来的“单兵全能”模式转为“集团网络”模式，分工协作的“流水”模式成倍提高工作效率
●影像传递从原来的“胶片输出传递”模式转为“数字网络传递”模式，实现瞬时传递患者数字影像
●患者影像查找从原来的“片库手工查询”模式转为“精确比对查询”模式，实现15秒内调阅数字对比影像
●诊断报告输出从原来的“手工重复”模式转为“电子模版”模式
●会诊模式从原来的“专家集中”模式转为“远程会诊”、“电子会诊”模式
●临床医生查看放射科报告从原来的“人工传递”模式转为“一键调阅”瞬时查看模式
2．实现医院影像数据及相关信息长期的可靠存储与科学有效管理，使其能更好的应用到医院的诊断、科研、教学等实际工作中：
●一期实现全部影像数据及诊断数据一年在线存储，未来可平滑升级存储
●调阅患者在线静态影像数据时间（第一幅任何图像）≤2秒
●调阅患者归档静态影像数据时间（第一幅任何图像）≤15秒
●系统一年内系统宕机不超过一次，故障恢复时间≤4小时
3．实现医院影像诊断过程中各类信息的全面科学管理，提高医院管理效率及管理水平：
●查询三年内的患者诊断信息时间≤7秒
●查询超过三年的患者诊断信息时间≤9秒
●统计三年内的诊疗信息时间≤20秒
●统计超过三年的诊疗信息时间≤30秒
●生成统计报表时间≤6秒
4．通过完善的系统接口功能，实现与医院HIS进行无缝连接，实现医院信息系统、工作流程的高效整合：
●检查申请单从原来的“人工传递”模式转为“一键调阅”瞬时查看模式
●临床医生查看放射科报告从原来的“人工传递”模式转为“一键调阅”瞬时查看模式
●临床医生查看放射科影像从原来的“胶片输出传递”模式转为“数字网络传递”模式
●临床医生调阅放射科在线静态影像数据时间（第一幅任何图像）≤3秒
●临床医生调阅放射科归档静态影像数据时间（第一幅任何图像）≤15秒
第二节、伊犁州妇幼保健院PACS总体建设规划
实施医院影像设备的初步整合，建立标准的影像资料、病人资料存储管理系统，为实施全院级影像系统奠定基础。
●连接医院放射科现有主要影像设备，实现非DICOM接口设备的影像标准化，实现全院影像资料标准化存储与管理；
●以SAN存储架构为中心，建立PACS服务器集群和大容量集中存储系统，并可平滑扩容，所有数据按照国家相应法律法规进行长期备份保留，提供多级（前置/在线/归档）数据安全体系保障；
●建立系统备份机制及应急措施，系统出现故障时可实时切换，保证不因PACS故障使医院工作受到影响；
●建立数据的备份及容错系统，提供数据转移、恢复措施；
●优化放射科室内部工作流程，充分利用网络传输功能，减少检查诊断过程的人工环节，系统流程可根据需要进行设定或修改；
●通过与HIS融合，实现患者检查申请、收费确认、预约管理、诊断结果反馈等关联业务流程的自动进行，提高工作效率并减少人工操作可能出现的错误；
●在系统内部建立统一全面的用户权限管理；
●实现诊断报告模版化、规范化，报告集中管理打印；
●提供多种影像调阅模式，实现放射科、门诊、住院及部分相关科室的影像快速调阅，可提供各种影像后处理功能以提高质量诊断；
●实现影像检查质量控制管理和诊断报告质量控制管理；
●实现科室内各种信息全面、实时、客观统计管理，提供数据分析统计功能并可作为量化管理与绩效考核的考评依据，系统可提供流程评估分析功能；
●实现临床科室影像调阅和报告阅读；
●连接超声科、内窥镜科、核医学科、病理科等影像科室，实现全院范围内的标准化数字化影像系统；
●建立科研，教学服务系统以及会诊中心；
●对医院整个影像检查、诊断、治疗流程进行优化，如：
申请电子化，建设完整统一的影像信息管理系统；
●实现医院内部影像资料及相关信息的统一存储管理，数据共享；
●实现与HIS系统及电子病历系统的进一步融合；
●连接医院相关科室，重点科室以C/S模式，其它科室以Web方式进行影像的快速调阅，实现影像诊疗的无胶片化、无纸化作业；
●建立整个医院PACS系统的系统安全机制，主系统出现故障进可快速切换；
●实现数据的容错、容灾及安全备份，在线数据系统出现灾难性故障时，可提供及时、准确的数据恢复。
第四章伊犁州妇幼保健院PACS系统技术实现方案
第一节、医疗设备影像获取方案
一、DICOM设备的连接
对于医院影像中心的CT、MR、CR、DR等支持DICOMStorageSCU的设备，可通过在设备上设定DICOM3.0技术参数（例如：
AETitle，IPAddress，PortNO.等信息）直接接入PACS系统，将其影像传输至服务器及存储系统进行集中存储管理。
通过DICOMStorage方式可获取原始的影像数据，可保证影像及相关信息的完整性。
二、非DICOM设备的连接
对于医院影像中心的非DICOM设备（超声、内窥镜等），使用PacsGateDICOM网关进行影像采集，PacsGate将采集的影像转换为标准DICOM影像并与病人信息进行整合后归档到PACS服务器。
只要采集设备采集分辨率高于原始图像分辨率，就可保证获取图像在诊断过程中的质量要求。
第二节、服务器分级体系架构
PACS与HIS相比，一个突出的不同是需要具备处理海量数据的能力，如果没有合理的服务器、存储系统、数据分布、访问策略规划，整个医院的网络系统都会承受巨大的压力，甚至会引起系统阻塞瘫痪。
一、PACS负载压力分析
由上图可以看出服务器负载压力主要来源于各个影像科室，临床影像调阅和未来的数据增长。
通过对伊犁州妇幼保健院连接设备分析，我们得出如下影像数据量：
根据医院目前接入设备及数据量计算，伊犁州妇幼保健院每天产生的数据量约4.2G，按在线时间一年计算，数据量约为1.5T。
因此影像数据存储设计：
在线磁盘阵列存储，15块600GSATA硬盘，采用RAID5方式，数据容量设计为9T；即可满足目前医院业务需求，并能适应未来数字化设备的增加并留有一定的余量。
按照伊犁州妇幼保健院业务量平均每年递增20%的保守估计，五年后负载压力为当前的2.5倍。
二、服务器和存储系统面临的问题与挑战
面对业务量和负载压力的迅速增长，PACS服务器的体系结构设计需要考虑以下问题：
●如何设计一个高度可用的系统体系结构，来防止因单台服务器或它所运行的软件出现故障而导致的服务丢失？
●计划内的服务器停机时间（如进行软件升级）如何不影响系统的可用性？
●在保持可接受的性能级别的同时，如何设计一个可适应负载变化的、可伸缩的系统体系结构？
既满足现在，又满足未来发展的要求？
●是否选择无止境的硬件升级？
●如果架构不合理，是否需要重新部署？
●如何控制管理维护成本，复杂度？
三、服务器分级体系架构的组成
的服务器分级体系架构即可解决以上问题。
整个服务器集群系统包含两台中心服务器（构成双机热备份）、一套临床服务器、多套科室（病理科、超声内窥镜科）前置服务器，系统的逻辑示意图如下：
各个子系统的目的与作用如下：
1．中心服务器系统
ArchievPACS中心服务器系统是PACS系统的核心，系统基于Windows平台运行，部署PACS中心数据库、RIS服务模块及PACS中心服务模块，负责对各个前置服务器发送来的影像进行自动归档存储，进行全局影像数据库管理，系统网络通信管理；提供全部RIS/超声/内镜/病理系统的文本信息存储及检索服务，提供全部影像数据的存储和检索服务，提供长期历史影像数据的访问服务；在接收到来自各个检查科室前置服务器转发来的数据后，负责向临床服务器发送影像及报告数据；当各个子网的图像访问终端试图调阅图像时，中心服务器负责返回给调阅者指定影像信息存储的具体位置；当某个前置服务器出现故障时，中心服务器负责顶替前置服务器工作以保持医院业务的连续性。
2．前置服务器系统（超声科、内窥镜科、病理科等检查科室服务器）
PACS前置服务器部署在各个检查子网上，部署PACS分中心服务模块，主要负责向PACS中心服务器转发设备发来的原始图像，同时向子网终端客户提供近期图像访问服务以减轻主服务器访问压力，进行系统负载均衡，形成多级访问机制，提高系统安全性、稳定性、可靠性和访问速度。
PACS前置服务器可配合ArchievPACS中心服务器组成负载均衡集群，解决前端（各影像科室）应用压力和负载压力，并额外提供多一级的本地应用安全保障。
3．临床服务器系统
PACS临床服务器部署在各个临床科室子网上，部署PACS分中心服务模块，主要负责向对影像质量和处理功能要求较高的临床终端客户提供病人原始图像及文字报告访问服务以减轻主服务器访问压力，进行系统负载均衡，形成多级访问机制，提高系统安全性、稳定性、可靠性和访问速度。
PACS临床服务器可加入到ArchievPACS中心服务器集群系统中，解决前端应用压力和负载压力，并额外提供多一级的本地应用安全保障。
4．Web服务器系统
PACSWeb服务器系统可以架设在临床服务器硬件上，部署PACSWeb服务模块，主要负责向对图像要求一般的临床终端客户或配置较低的临床终端客户提供病人原始或压缩图像及文字报告访问服务，客户端以浏览器方式运行，不须安装任何软件，对硬件要求较低，易于部署和快速实施，后台系统通过数据库实体化视图方式保持与中心服务器的数据同步，可以达到减轻主服务器访问压力，形成多级访问机制，提高系统安全性、稳定性、可靠性和访问速度的目的。
5．数据备份管理系统
数据备份管理系统由系统管理工作站和近线磁盘阵列组成，物理上位于SAN内部，通过与存储备份管理软件的结合，负责完成数据库备份、图像文件备份、存储规划、系统监控、数据还原等功能；能对数据库进行自动备份，备份任务统一管理，备份时间放在业务量较小的夜间进行，不影响系统正常业务；
四、服务器分级体系架构的优势和特点
●由PACS主服务器进行“系统调度”，巧妙的进行系统负载均衡；
●可以灵活增加前置服务器以应对负载的增加和科室的扩充；
●多一级安全保障，提供更高的可用性保障；
●无须担心业务量爆炸式的增长
●
管理维护成本易于控制
没有应用前置服务器和应用前置服务器的负载压力对比分析（评估）
服务器分级体系架构不但保证系统具有更高的可用性，而且非常适合总体规划、分步实施的信息系统建设模式。
根据伊犁州妇幼保健院的整体规划要求，PACS项目从大的方面分成两个阶段。
如何保证从第一阶段顺利过渡到第二阶段，保护医院的投资，是一个非常关键的问题。
第三节、
存储归档解决方案
PACS中的存储归档系统（ArchivingManager）不是简单的影像存储，还包括影像及其相关信息的定位、传送和存储规划等功能。
PACS具备图像及相关信息的长期存储管理（LTSM）和短期存储管理（STSM）。
存储系统中存储设备通常会分成三种角色：
在线存储、近线存储、离线存储。
通常将传输速率要求高或经常访问的数据存放在在线存储的设备上（如SAN磁盘阵列），将不经常访问的数据存放在近线存储的设备上。
●在线（On-Line）存储，是指连接在计算机系统中可保持直接、实时、快速访问的存储设备。
在线设备实际应用中通常选用光纤磁盘阵列。
●离线（Off-Line）存储，是指设备或介质平时不装载在计算机系统中，在存取数据时将设备或介质临时装载或连接到计算机系统，最典型的离线存储设备是磁带机。
离线方式通常在访问速度上要低一些，但是因其可以随时更换存储介质，所以其存储容量没有实际限制。
由于离线到在线的介质装载过程很长，所以离线存储一般用来存储那些不经常使用的冷数据。
●近线（Near-Line）存储介于在线存储和离线存储之间，近线存储可采用硬盘、数据流磁带、光盘作为存储介质，通常由SATA磁盘阵列、磁带库、光盘库和存储管理软件构成。
根据对伊犁州妇幼保健院目前数据量的分析，我们推荐三级存储解决方案（前置/在线/归档）供医院参考：
第四节、影像和数据访问解决方案
一、数据流分析
在病人到放射科就诊的实际业务过程中，服务器集群系统的各个子系统相互协作，分别在病人检查、图像匹配、存储归档、医生调阅的各个环节上发挥作用。
当病人在放射科进行登记后，影像设备即可通过访问所属前置服务器来取得RIS中存储的病人Worklist信息，并通过DicomMPPS服务将检查状态反馈给前置服务器，前置服务器随之根据MPPS中的内容更改保存在中心服务器RIS系统中的病人检查状态；
当病人完成检查，技师将图像发送给设备所属前置服务器后，前置服务器通过DicomStorageCommit服务对图像数目进行确认，并与RIS中保存的病人文本数据进行匹配，确保病人信息与图像信息的一致性；随后前置服务器对图像进行标记，并将图像压入图像归档队列；安装于各个前置服务器上的队列管理器实时监测图像归档队列，按照预定义规则将队列中的图像送至接收者（指中心服务器），并对归档过程进行监控，当发现归档失败时队列管理器可以自动按照预定义规则处理错误（一定时间后自动重试，多次重试仍失败后记录报警日志，而后管理员可以选择手动重试或取消任务），以保证中心服务器和前置服务器之间数据的一致性；
归档过程完成后，在医生点击“调图”按钮以显示病人本次或历史影像时，所有的调阅请求均先提交给中心服务器调度管理程序，调度管理程序查阅中心数据库中保存的数据迁移记录（图像是否已从前置服务器迁出或从中心服务器迁回），按照就近分配原则指示客户端从前置服务器或中心服务器上取得所需图像，通常情况下的图像分配策略是，病人本次检查的各种图像（一次检查可以包括不同类型、如既做CT又做超声或MR）将从所做检查对应科室前置服务器上获得，病人历次检查的所有图像将从中心服务器（无预约时）或所属科室前置服务器上获得（病人提前预约时）。
二、数据一致性的保障措施
服务器集群系统实际上采用了一种集中+分级的混合型结构，综合了分布式系统网络负载均衡和集中式系统数据统一管理的优点，同时避免了分布式系统数据容易发生不一致和集中式系统所有终端直联服务器导致网络和中心节点负载过大的问题。
在服务器分级体系架构中，通过以下两个策略保证了节点之间数据的一致性：
首先所有用户可以访问的数据（报告和图像）索引只保留一份，均直接存储在中心服务器上，客户端直接与中心服务器进行交互，然后按照中心服务器的指示从集群内指定节点上（通常是前置服务器）取得所需数据，这样既可以保证不同前置服务器所属的终端客户均访问的是同一份数据，又可以保证因图像传输而产生的大量数据流均保持在科室服务器和所属工作站之间，大大节省了宝贵的中心网络带宽；
其次所有可能导致在多个节点之间需要进行同步数据的更新操作（如管理员手动修改了图像中的姓名，医生将对图像所作标注保存到服务器上等）也直接由客户端向中心服务器提交，中心服务器收到数据更新请求后，首先按照操作内容更新本地影像数据，并修改中心数据库中相应数据记录以保证所有对已修改数据的访问请求均直接从中心服务器本地影像中获得响应，随后再将所作更新操作广播到集群中每个节点上，保证整个集群内部数据的一致性；即使因为网络故障等原因导致个别节点的更新操作不能进行，系统也可以日志方式通知管理员，同时由于更新操作涉及的图像均可以直接从中心服务器本地阵列中获得，该部分“脏”数据用户永远也不可能访问到，从而确保了整个系统数据的统一。
三、全面的影像预取方案
由于伊犁州妇幼保健院门诊量大，由此产生的业务数据量很大，为提高设备利用效率，优化系统设计，提高大业务量下的终端数据访问速度，设计以下影像预取方案。
为实现影像预取，相关影像设备需支持DICOMMPPS（ModalityPerformedProcedureStep），PACS归档服务器支持DICOMMPPS，其工作原理图示为：
根据医院业务特点，将预取工作流程分为两大类，由HIS（临床或门诊）触发预取和由RIS（放射科或影像科室）触发预取，其基本原理和流程相同，只是触发对象不同：
●预取信息内容：
预取的信息主要是患者的历史信息，主要包括：
患者影像信息、患者检查信息、患者诊断信息、患者随访信息及其它信息（如专家信息）。
●预取触发事件：
复诊患者，包括门诊患者与住院患者
●预取流程：
⏹如果复诊患者指定所预约的临床医生，则预取过程是：
1）检索患者历史信息，察看所有信息是否均在线，如果不在线，则将所有数据逐级预取到中心服务器
2）将数据（包括影像、诊断信息、随访信息等历史信息）预取到影像科室前置服务器
3）从前置服务器推送到临床医生的工作站上
4）临床医生下检查申请单之后，如果制定了放射科室诊断医生，则数据从中心服务器推送到相应的放射科室诊断医生本地
⏹如果复诊患者未指定所预约的临床医生，则预取过程是：
1）检索患者历史信息，察看是否所有信息均在线，如果不在线，则将将数据（包括影像、诊断信息、随访信息等历史信息）预取到前置服务器
2）临床医生通过工作站直接访问前置服务器。
第五节、胶片输出及管理解决方案
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