梁晓峰 张 锦

1 云计算的概念

1.1 医学影像数据传输及储存系统(picture archiving and communication systems, PACS)

PACS由影像采集系统、图像的显示与处理系统、数据库的存储管理系统、数据处理库的管理系统以及医学图像的传输系统等5部分组成，主要应用于医院影像科系统，其功能为将每天所产生的各种医学影像(包括核磁，CT，超声，各种X光机，各种红外仪、显微仪等设备产生的图像)通过各种接口(目前以DICOM3.0协议为主)，进行传输和储存，在需要查看时能够及时调回，并增加了图像后处理功能来辅助诊断[1]。

1.2 云计算的定义

云计算是一种动态的、易扩展的、且通常是通过互联网提供虚拟化的资源计算方式(如图1所示)。互联网常以一个云状图案来表示，因此可以形象地称为云计算。私有云的区别在于基于私有云的服务中，在组织内管理数据和流程，而没有网络带宽、安全性暴露和法律要求的限制，但在开放的公共网络中使用公共云服务却可能需要这些限制[2]。

图1 PACS系统“云计算”示意图

2 私有云的架构

2.1 硬件

构建云计算平台，搭建动态的、具有充分扩展性和高效能的硬件平台是整体平台的重要基础。PACS系统在物理结构层次上分为4层：①核心层；②资源层；③网络用户层；④接入层。在硬件平台中具体的硬件设备涉及服务器、外置磁盘储存系统、网络设备和安全产品，这些硬件设备的选择非常重要。

(1)服务器包括×86架构服务器和非×86架构服务器(包括IA-64、RISC架构的服务器)，选用×86服务器是在于它的好处是可以全面的兼容以前的32位×86架构的应用程序[3]。

(2)外置磁盘存储系统从存储系统的连接方式上分为3种，即：DAS、NAS、SAN[4]。其中SAN存储系统多台服务器可以通过存储网络同时访问SAN存储系统，实现存储整合数据集中管理，扩展性高。根据SAN存储系统的接口，如4 Gb/s光纤通道技术或3 Gb/s SAS接口技术，相应为服务器配置4 Gb/s的主机光纤接口卡或SAS接口卡。根据应用系统的存储性能要求，可采用FC/SAS高性能硬盘或大容量的SATA硬盘。SAN存储系统的容量可从1TB扩展至上百TB。DSA、NSA与SAN相比只是通讯协定不同，可以选择使用。

(3)网络设备包括集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网络接口卡(NIC)、无线接入点(WAP)、打印机和调制解调器等。在此重点介绍路由器和交换机：路由器通过在相对独立的网络中交换具体协议的信息来实现[5]，路由器与网桥相比，不但能过滤和分隔网络信息流、连接网络分支，还能访问数据包中更多的信息，并且用来提高数据包的传输效率；交换机与集线器或网桥相比除有相似的功能外还拥有更好性能，能够对任意两个端口进行临时连接。交换机与集线器不同的是仅将信息帧从一个端口传送到目标节点所在的其他端口，而不会向所有其他端口广播。

(4)安全产品的软件防火墙只有包过滤功能，而硬件防火墙是将防火墙程序做到芯片内，由硬件行使其功能，可减少CPU负担而使路由更稳定[6]。

2.2 云服务平台

云服务平台通过利用本地服务器的分布式计算机为云内用户提供服务，从而有效地提高对软件、硬件资源的利用效率，使用户通过云计算享受高性能并行计算所带来的便利[7]。云服务平台的核心是数据虚拟化技术，通过此技术可以将云内用户的硬件资源进行划分，如将硬盘、内存和处理器资源单独划分，然后根据实际需求将划分的资源通过虚拟化技术软件进行重组，虚拟系统可以根据使用情况，进行动态变更，以适应系统计算的变化[8]。目前，“云端计算”的“大云1.5”、“e 云”等计算平台的虚拟化技术已将网络计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络储存及负载平衡等与计算机和网络技术相融合在一起，只需将其引入现有的PACS系统中即可形成一个超级虚拟计算机。

3 结论

目前的PACS系统只是进行数据储存、传输和进行一部分简单的数据运算及图像后处理。随着临床医学诊疗所需医疗设备的不断更新换代，每天将会产生大量的图文数据，在数据存储方面，PACS系统的存储空间是有限的，而为了保障数据的完整性，容灾备份必须要配备至少3个不同的地理位置，过多的冗余会造成储存空间不足，而需不断购置新的存储介质。在数据运算及图像的后处理方面，因目前对影像诊断和图像处理的要求不断提升，单台工作站的处理能力是有限的。将云计算引入PACS系统中建立一个“私有云”，使用“云”内用户的硬盘、内存和处理器资源，可在“云”内进行数据存储和数据运算。如今各个医院都拥有PACS系统或RIS系统，因其购置时间不同，硬件和功能也不相同，但其共同的特点是所需的硬件设备一应俱全，只需较少的硬件升级，即可拥有能够实施“云计算”方案的硬件平台。

4 结语

PACS系统中应用云计算，因其为私有云不与公众网相连，存储是在虚拟云内，故某单独工作站瘫痪则不会引起数据丢失，外漏的可能性几乎为零，保证了其安全和可靠性。在PACS系统数据库中“私有云”设计的实施，为PACS系统在延续了原有的流程管理和服务上拥有了更高的性能，提升了其可用性和安全性。

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