Bài giảng Hệ thống thông tin y tế - Chương 5: PACS Controller và hệ thống lưu trữ - Phạm Phúc Ngọc

 1
CHƢƠNG 5: PACS CONTROLLER VÀ
HỆ THỐNG LƢU TRỮ
MỤC TIÊU
Sau khi học xong chƣơng này, sinh viên có thể:
- Nắm đƣợc các khái niệm trong PACS Controller
- Xây dựng đƣợc cấu trúc của PACS Controller
- Liệt kê đƣợc các nhiệm vụ của PACS controller
- Liệt kê đƣợc các loại thiết bị lƣu trữ
 2
5.1. Các khái niệm
• Bộ điều khiển PACS bao gồm kiến trúc phần cứng và phần mềm
để thực hiện quá trình trao đổi thông tin giữa các bộ phận trong
PACS.
• Hệ thống cơ sở dữ liệu thực hiện chức năng lƣu trữ dữ liệu về hình
ảnh thu nhận đƣợc từ cổng nhận ảnh và cung cấp cho các bộ phận
cần thiết trong PACS.
• Quá trình lƣu trữ thông tin hình ảnh đƣợc đánh giá qua 2 chỉ tiêu:
- An toàn dữ liệu: Đảm bảo không bị mất thông tin...
- Hiệu quả: Tối thiểu hóa thời gian truy cập...
 3
Cấu trúc các phân hệ lƣu trữ trong PACS
 4
5.2. Cấu trúc của PACS controller
Cấu trúc của PACS controller và hệ thống lƣu trữ gồm 4 thành
phần chính sau:
• Máy chủ lƣu trữ;
• Hệ thống cơ sở dữ liệu;
• Hệ thống đĩa quang lƣu trữ;
• Mạng truyền thông.
 5
MÁY CHỦ LƢU TRỮ
• Gồm nhiều bộ vi xử lý đa nhiệm công suất lớn để thực hiện
điều khiển mọi hoạt động truyền thông ảnh trong mạng;
• Ngoài ra trong máy chủ có bộ nhớ RAID hoặc đĩa từ Data
Cache (xét ở phần sau) để lƣu trữ tạm thời dữ liệu ảnh trƣớc
khi lƣu vào hệ thống lƣu trữ cố định;
• Thời gian lƣu trữ tạm thời ở máy chủ lƣu trữ từ 1 đến 2 tuần...
 6
HỆ THỐNG CƠ SỞ DỮ LIỆU
• Gồm 2 máy chủ cơ sở dữ liệu cùng chạy 1 hệ quản trị, mục
đích là để dự phòng cơ sở dữ liệu, tránh mất mát thông tin;
• Thực hiện chức năng xắp xếp ảnh để giúp cho quá trình tìm
kiếm dữ liệu nhanh hơn;
• Giao tiếp với HIS và RIS để cho PACS có thể truy suất
thông tin từ hai cơ sở dữ liệu này...
 7
HỆ THỐNG LƢU TRỮ
• Gồm nhiều loại thiết bị lƣu trữ khác nhau nhƣ: Đĩa quang,
WORM, băng từ... Có dung lƣợng lớn cỡ TBytes, có chức
năng điều khiển để có thể đồng thời vừa lƣu trữ, vừa tìm kiếm
khi có yêu cầu;
• Luôn có 1 hệ thống lƣu trữ dự phòng khác, đảm bảo không
mất mát dữ liệu khi có sự cố xảy ra.
• Nguyên tắc dự phòng là phải: một file ảnh luôn kèm theo 2
bản sao và lƣu trữ ở hai nơi cách xa nhau...
 8
MẠNG TRUYỀN THÔNG
• Các thành phần trong PACS controller kết nối với nhau và
kết nối với các thành phần khác trong mạng thông tin y tế
thông qua mạng LAN hoặc WAN;
• Khi mạng hoạt động bị lỗi thì phần mềm quản trị mạng sẽ tự
động khởi động lại máy chủ để thiết lập lại cấu hình cho
mạng để mạng luôn hoạt động.
 9
Sơ đồ cấu trúc PACS controller và hệ thống lƣu trữ
 10
5.3. Các nhiệm vụ chính của PACS controller
• Nhận ảnh từ cổng nhận ảnh, dữ liệu ảnh từ các thiết bị tạo ảnh đã
đƣợc chuẩn hóa theo DICOM;
• Xắp xếp ảnh giúp cho quá trình tìm kiếm nhanh;
• Định tuyến ảnh để thực hiện gửi ảnh tới những nơi cần thiết thông
qua 1 bảng định tuyến;
• Lƣu trữ ảnh lâu dài;
• Nhóm gộp các xét nghiệm khác nhau của cùng một bệnh nhân
trong những thời gian xét nghiệm khác nhau;
 11
5.3. Các nhiệm vụ chính của PACS controller
• Giao diện với HIS và RIS để khi có một bệnh nhân nhập viện, sau
khi nhận bản tin ADT từ HIS và RIS sẽ cho khởi tạo các công việc
cần thiết;
• Cập nhật cơ sở dữ liệu khi có ảnh mới;
• Truy suất ảnh cho những trạm có yêu cầu;
• Nạp các ảnh xét nghiệm trƣớc khi bệnh nhân nhập viện lại;
• Quản lý băng đĩa thực hiện việc quản lý không gian nhớ dự trữ
trên đĩa cho các ảnh tƣơng lai trong trƣờng hợp bệnh nhân nhập
viện lại, việc này khá khó khăn và tốn kém...
 12
5.4. Thiết bị lƣu trữ
• Các yêu cầu đối thiết bị lƣu trữ
• Các thiết bị lƣu trữ dùng trong dùng trong PACS bao gồm:
- Đĩa từ, đĩa quang, băng từ, CD-ROM;
- RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks);
- Băng quang số;
- DVD-ROM...
 13
CÁC YÊU CẦU VỀ LƢU TRỮ
• Dữ liệu luôn sẵn sàng và tin cậy;
• Có thể nâng cấp cả về khả năng lƣu trữ và hiệu suất;
• Tính bảo mật cao;
• Đối với dữ liệu lƣu trữ ngắn hạn: Tốc độ truy cập nhanh,
độ tin cậy lớn;
• Đối với dữ liệu lƣu trữ dài hạn: Dung lƣợng lƣu trữ lớn
TBytes...
 14
CÁC YÊU CẦU VỀ THIẾT BỊ
• Thiết bị tạo ảnh: Khi có xác nhận lƣu trữ an toàn thì mới xóa
dữ liệu ảnh tại bộ nhớ của thiết bị;
• Cổng nhận ảnh: Chỉ xóa dữ liệu ảnh tại bộ nhớ cục bộ khi đã
có xác nhận lƣu trữ hoàn thành;
• Nút trung tâm: Dữ liệu ảnh truyền từ các nút tới sẽ không bị
xóa cho đến khi quá trình lƣu trữ lâu dài trên hệ thống
thành công;
• Trạm hiển thị: Dữ liệu ảnh đƣợc lƣu trữ cho đến khi bệnh
nhân ra viện...
 15
RAID
• Đƣợc sử dụng vào những năm 80;
• Sử dụng kỹ thuật phân nhỏ dữ liệu để lƣu trữ đồng thời lên
nhiều đĩa chứa trong RAID;
• Có khả năng khôi phục lại dữ liệu từ những dữ liệu còn lại
trên đĩa;
• Tăng tốc độ vào ra dữ liệu do đọc ghi dữ liệu một cách
đồng thời trên nhiều đĩa...
 16
RAID GỒM 5 MỨC
• RAID1: Đĩa sao chép;
• RAID2: Đĩa sửa lỗi Hamming;
• RAID3: Dữ liệu đƣợc phân bố ở mức Byte;
• RAID4: Dữ liệu đƣợc phân bố ở mức khối Parity Drive;
• RAID5: Dữ liệu đƣợc phân bố ở mức khối Parity
Distributed.
Tuy nhiên chỉ có 2 mức RAID đƣợc sử dụng trong PACS là
RAID3 và RAID5.
 17
• RAID3: Sử dụng đĩa 5 luôn là đĩa chứa mã chống lỗi;
• RAID5: Mã chống lỗi đƣợc luân phiên qua từng đĩa;
• Nếu 1 trong 5 đĩa bị hỏng thì dữ liệu có thể phục hồi lại nguyên
vẹn từ các đĩa còn lại. Còn nếu hỏng 2 đĩa đồng thời thì không thể
khôi phục lại đƣợc;
• Bất cứ khi nào bị lỗi trên 1 đĩa nào đó thì tiến trình khôi phục lại
dữ liệu sẽ thực hiện ngay lập tức;
 18
BĂNG QUANG SỐ
• Sử dụng tia Laser để đọc và ghi dữ liệu tƣơng tự nhƣ kỹ
thuật đĩa quang;
• Tốc độ vào ra dữ liệu 5MBytes/s;
• Mật độ dữ liệu 80TBytes/ft2;
• Khả năng lƣu trữ lớn, giá thành rẻ, không cần sự tiếp xúc
vật lý giữa băng và đầu ghi đọc nên rất phù hợp với
PACS...
 19
DVD-ROM
• Là kỹ thuật mới, đã và đang phát triển. Cùng với DVD
video, DVD audio, DVD ROM cũng đang đƣợc khai thác
mạnh nhƣ CD ROM.
• Mật độ dữ liệu có thể lên tới 4,7GBytess/ft2;
• Tốc độ ghi/đọc lớn hơn 10 lần so với CD ROM;
• Các hệ thống PACS đang sử dụng CD ROM đang chuyển
dần sang sử dụng DVD ROM để lƣu trữ dữ liệu vĩnh viễn...