关于影像科PACS影像传输速度过慢的探讨

李晓菲

南京脑科医院 设备科，江苏 南京210029

关于影像科PACS影像传输速度过慢的探讨

李晓菲

南京脑科医院 设备科，江苏 南京210029

目的解决由于影像存档和传输系统（PACS）服务器处理性能滞后带来的系统性能下降，影像传输速度过慢的问题。方法在不升级整个PACS的前提下，在影像工作站EA4.0服务器设置新的网络节点，将图像先上传到新添加的EA4.0服务器上，再由EA4.0服务器转存到PACS服务器中。结果通过很长一段时间的后续观察，极大地提高了检查工作站向PACS服务器传输影像资料的速度，解决了影像传输速度过慢的问题，减少了诊断医生从PACS服务器调阅图像时的等待时间。结论充分发挥医院现有设备的潜能，解决了影像传输速度过慢问题，使PACS充分发挥了其在影像科室的应用价值。

影像存档和传输系统；DICOM协议；CT图像；影像传输速度；负载均衡交换机

引言

影像存档和传输系统（PACS）是一个涉及影像医学、放射医学、计算机与通讯和数字图像采集和处理的技术含量高、实践性强的高技术复杂系统。PACS自20世纪80年代出现以来已经成为影像科现代化医疗信息系统必不可少的组成部分。近年来，随着数字成像技术、计算机技术和网络技术的不断发展，国内外大多数医院都在打造自己的信息化工程局域网，建立数字化医院，越来越多的医院已经完成了PACS的建设[1]。PACS打破了传统诊疗模式，改变了以前影像科的整体工作流程，可以实现影像科诊疗数据的收集、影像资料的提取和影像信息的存储、传送和管理等功能，还可以优化影像科及临床科室的工作流程。

近年来，随着科室医疗业务的急剧增长、新型医疗设备的不断增加和CT设备重建算法的完善，患者影像拍片的临床图像数据量迅猛增长，给PACS的网络负载、服务器吞吐能力和影像传输速度带来了更大的挑战，图像的传输速率已经成为PACS发展的瓶颈，图像传输是PACS的重要组成环节之一[2]。因此，伴随着科室工作量迅猛增长并且面对PACS不可避免地出现系统性能老化，如何有效提高临床图像数据的传输速度并且同时确保影像资料的完整性，是科室信息化建设过程中必须要面对的问题。

1 我院PACS现状

我院于2008年采购了GE的PACS，其数据库服务器和EA3.0应用服务器构成核心服务器。目前，系统架构采用企业架构（Enterprise Architecture，EA）的动态服务器页面（Active Server Page，ASP）负载均衡模式，EA的架构是基于纯正DICOM协议支持的，所有的数据都按照DICOM协议传输、保存和调阅。应用服务器和数据库服务器都采用32位的Windows 2003，主要分为归档和在线两个部分[3]。其中归档系统负责图像的异地备份，在线系统提供应用访问。在线系统架构为高性能的负载均衡系统，该系统构成复杂，由应用服务器、数据库服务器、负载均衡交换机构成，其目的是保证数据安全性并且提高应用访问的性能。

2 PACS影像传输速度过慢的探讨

医院所有的影像设备都是通过DICOM标准接入到PACS的。随着年前南京市医保改革的试运行，相关医院科室的检查费用降低近30%，刺激了病人做放射类检查的热情，因此年后科室病人的就诊量激增，单科室CT检查机房就由年前的100多人次增加到近200人次，无形之中给相关诊断医生书写报告的速度带来了一定的压力。但是年后发现PACS客服端如CT工作站在向服务器传输影像资料时，速度非常缓慢。由之前的5～6幅/s变成现在的2～3幅/s，导致很多患者检查的影像资料在上传到PACS服务器时处于排队等待状态（图1），大大增长了诊断医生调阅影像资料时的等待时间，医生纷纷反映调不出患者的图像或者调不全图像，使医生无法及时完成报告的书写，严重降低了其正常的工作效率[4]。

图1 向PACS传图时的任务状态

由于不是单一某一台CT设备出现传输速度过慢的问题，通过实地观察科室其他CT机房包括磁共振机房的图像传输状态，都变为2～3幅/s左右。但是磁共振机房网络传输状态列表中没有那么多排队等待的患者，因为1个磁共振检查的时间较CT检查慢很多，平均在15 min左右，1个病人的磁共振检查图像数据量大概在700多幅，2个病人的检查间隔完全有充足的时间把上一个病人的图像上传到PACS服务器中。而CT检查的时间很短，且随着CT设备重建算法的完善，患者产生的影像数据量达到1000多幅。按照2～3幅/s的传输速度，一个患者的图像完全上传到PACS服务器需要等待近10 min。下一个患者做检查时，前一个患者的图像还没有传输完，逐步累积下来造成了网路传输的堵塞，给PACS的系统网络负载、服务器吞吐能力和影像传输速度带来了挑战。

首先考虑整个PACS的网络通讯是否存在问题，此时需要远程登录PACS服务器进行重启。步骤如下：以WIN7系统为例，依次点击开始—所有程序—附件—远程桌面连接；输入医院PACS服务器的IP地址，如100.100.100.100，输入相应密码连接成功后重启即可。但是重启结束后发现各个机房的网络传输速度依旧没有改善，之后联系信息科相关人员查看PACS客户端到服务器之间的物理线路有无异常，相应的交换机、网线、Hub集线器通过检查后都是正常的。通过以往的维护经验，这时需要考虑PACS服务器的近线存储空间是否不足[5]，远程再次登录PACS服务器，双击打开动态服务器页面的应用程序EA3.0，点击选项Activity中的Status Info来查看磁盘的存储状态，发现近线磁盘LIB01和LIB02的存储水线都在设置的上限阈值之内，并没有出现以往存储空间不足的现象。

考虑科室之前购买了1台用于存储磁共振科研数据的EA4.0服务器，最终我们决定通过EA4.0服务器来解决CT机房的传输瓶颈问题。由于之前EA4.0服务器中已经添加了PACS服务器的节点，所以只需要在PACS客户端的CT工作站上设置新的EA4.0服务器的通讯节点，使得所有患者的影像资料不再直接上传到PACS服务器，而是自动传输到EA4.0服务器中。只需要配置EA4.0服务器的IP地址、AE title和端口号PORT这3个关键参数就可[6]，配置成功后需要重启工作站的应用程序才能使通讯节点生效，这时在工作站检查界面的网络传输选项中会增加一个EA4.0服务器的节点。由于患者进行CT检查的项目包含人体各个部位，且CT的检查序列种类繁多，如果每个患者在检查结束后都需要操作人员手动将传输节点从PACS改到EA4.0服务器的话，会大大降低操作人员的工作效率，此时需要将EA4.0服务器设置为默认上传节点。以西门子公司的CT工作站为例，其设置方法如下：在屏幕最上面的菜单栏中点击选项—配置，在配置面板中选择扫描方案助理，再选择改变参数，之后点击下一步，然后选择需要更改的CT扫描序列后再点击下一步。这样就在自动任务这一选项中将之前默认的PACS节点改成EA4.0服务器的节点[7]。由于EA4.0服务器只是作为一个中转站，最后还是需要将EA4.0服务器中所有CT检查的影像资料自动传输到PACS服务器中，此时需要注意的是原来EA4.0服务器中磁共振的相关图像不能上传到PACS服务器中。首先通过远程登录到EA4.0服务器中，双击打开动态服务器页面的应用程序EA4.0，点击选项Communications中的Auto Routing Rules进行设置，点击右侧的PACS节点，将下面的DICOM conditions选中，其作用是对自动上传PACS服务器的影像资料进行限制条件，如果选择Always True，其作用是将EA4.0服务器接收到的一切影像资料，无论是CT图像还是磁共振图像都传送到PACS服务器中[8]。接着在Evaluator中DICOM tag选项中选择（0008,0060），因为（0008,0060）在后台数据库代码中代表设备类型“Modality”，最后在Value中选择CT后点击Save保存即可，这样EA4.0就将有选择性地把接收到的CT图像自动转存到PACS服务器中。

3 结果

通过对CT工作站和EA4.0服务器进行一系列的参数配置后，CT工作站病人检查后的影像资料不再直接上传到PACS服务器，而是默认先传输到EA4.0服务器。经过很长一段时间的后续观察，科室各机房影像传输速度过慢的问题得到极大改善，由之前的2～3幅/s提高到9～10幅/s，传输速度增加了近4倍，且传输速度稳定性及持续性没有出现异常情况，极大减少了诊断医生从PACS服务器调阅图像的等待时间，提高了诊断医生书写报告的工作效率。

4 结论

相对于PACS服务器的32位操作系统，新添加的EA4.0服务器的操作系统是64位的，不仅可以支持更大的内存容量，而且可以进行更大范围内的算术运算处理。当服务器在处理大型数据集时，可以先将更多的数据预先加载到虚拟内存中，这样64位处理器可以减少搜寻、读写和写入数据存储设备的时间，从而大大提高了系统的运行速度和效率。最重要的是相对于32位操作系统而言，64位操作系统的寻址范围、数据传输和处理速度、数值精度、最大内存容量等指标都成倍增加，带来的结果是处理数据的能力得到了大幅度地提升，特别是对强烈依赖巨大数据吞吐量和需要超大并发处理的应用的提升效果非常明显。所以当使用新添加的64位操作系统的服务器EA4.0进行影像资料的接收时，设备的传输速率高达10幅/s。

影像传输速度是衡量PACS性能的关键指标之一，在对现有系统架构不进行大的升级的前提下充分发挥系统现有设备的潜力，解决了由PACS服务器处理性能滞后导致影像传输速度过慢问题，极大地减少了诊断医生从PACS服务器调阅影像资料的等待时间，提高了其书写诊断报告的工作效率，使PACS充分发挥了其在影像科室的应用价值，带来的效益和便利不仅仅是放射科自己，也推动了整个医院的信息数字化的建设与发展。

[1]梁志刚,李坤成.医学图像存储与传输系统[J].中国医学影像技术,2003,19(3):365-366.

[2]罗敏,彭承琳,王小林,等.医学图像存储与传输系统的初步应用与效益分析[J].中华放射学杂志,2003,37(2):150-155.

[3]郭辉,沈君姝,李昂,等.浅谈医学影像传输归档系统升级方案的设计[J].生物医学工程与临床,2014,18(3):283-286.

[4]王燕楠.基于Hadoop的海量医学影像数据处理过程中的优化方向[D].北京:首都师范大学,2014.

[5]李晓君.提高PACS系统影像传输速度的相关技术[J].中国临床医学影像杂志,2005,16(8):472-473.

[6]张茸,李清楚,刘士远.医学图像的传输速度分析[J].实用放射学杂志,2009,25(8):1213-1215.

[7]赵阳柳.浅谈医院PACS/RIS系统的应用维护和发展[J].医疗装备,2015,(7):81-82.

[8]吴健,崔志明.医学图像的网络传输研究[J].微机发展,2003, 13(8):117-118.

Discussion on the Slow Speed of Image Transmission in PACS

ObjectiveTo solve the bottleneck problems on decreasing system performance and low speed of image transmission due to the processing performance lag of Picture Archiving and Communication System (PACS) server.MethodsIn the premise of no upgrading the entire PACS system, a new network node was set up on the image workstation. The images were uploaded to the newly added EA4.0 server, and then transferred to the PACS server by EA4.0 server.ResultsBy follow-up observations for a long period of time, the speed of image transmission from inspection workstation to PACS server was greatly improved. The bottleneck problem on low speed of image transmission was solved. The time of the diagnostician waiting for images from PACS server was saved.ConclusionIt made full use of the potential of the hospital’s existing equipment. And the problem of slow image transmission speed was solved so that PACS could fully play its application value in the imaging department.

PACS; DICOM protocol; CT image; transmission speed; load balanced switch

LI Xiao-fei
Department of Equipment, Nanjing Brain Hospital, Nanjing Jiangsu 210002, China

TP399 ；TP333

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.12.023

1674-1633(2016)12-0089-03

2016-04-05

2016-05-10

本文作者：李晓菲，南京脑科医院设备科科长。研究方向：设备保障与管理。

作者邮箱：lxf_njbh@163.com