一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息存儲(chǔ)領(lǐng)域，尤其涉及一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著醫(yī)療信息化建設(shè)的推進(jìn)，醫(yī)院信息系統(tǒng)(Hospital informat1n system,HIS)、放射信息系統(tǒng)(Rad1logy informat1n system, RIS)以及影像歸檔和通信系統(tǒng)(Picture archiving and communicat1n system, PACS)在國(guó)內(nèi)各大、中型醫(yī)療機(jī)構(gòu)逐漸得到普及。隨著就診細(xì)節(jié)、臨床診斷和影像檢查方法的不斷改進(jìn)，醫(yī)療信息系統(tǒng)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量爆炸式地增長(zhǎng)。
[0003]隨著醫(yī)院各類醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的不斷增加，醫(yī)學(xué)影像的數(shù)據(jù)量也會(huì)越來(lái)越大，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的規(guī)模和要求越來(lái)越大，對(duì)這些數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理和利用成了當(dāng)前醫(yī)院信息化的一個(gè)重點(diǎn)。如何安全保存這些非結(jié)構(gòu)化醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，為擁有不同使用權(quán)限的用戶(如醫(yī)生、病人、衛(wèi)生監(jiān)管機(jī)構(gòu)等)提供快速查詢和調(diào)閱服務(wù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域醫(yī)療信息共享，成為醫(yī)療行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)之一。
[0004]現(xiàn)有醫(yī)療系統(tǒng)的影像存儲(chǔ)都是存儲(chǔ)于單臺(tái)服務(wù)器上，它具有以下瓶頸，一是當(dāng)存儲(chǔ)服務(wù)器宕機(jī)時(shí)，會(huì)影響醫(yī)療業(yè)務(wù)系統(tǒng)的正常使用，嚴(yán)重的情況如出現(xiàn)磁盤數(shù)據(jù)損壞，一段時(shí)間難以修復(fù)數(shù)據(jù)，使得醫(yī)療設(shè)備和業(yè)務(wù)系統(tǒng)不可用，嚴(yán)重影響醫(yī)院的正常診療工作；二是隨著醫(yī)療信息化的發(fā)展，使得影像數(shù)據(jù)爆炸式地增長(zhǎng)，單臺(tái)服務(wù)器只能以添加磁盤的方式增加存儲(chǔ)空間，但是，單臺(tái)服務(wù)由于受到內(nèi)存和處理器的限制，存儲(chǔ)容量擴(kuò)容是有限的，并且在數(shù)據(jù)量達(dá)到一定規(guī)模后，訪問(wèn)效率大大降低，影響醫(yī)療系統(tǒng)讀取影像數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，不僅能解決存儲(chǔ)海量醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)時(shí)的不穩(wěn)定性和效率低的問(wèn)題，還為醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供了高效、安全的海量醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)和訪問(wèn)服務(wù)。
[0006]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括影像存儲(chǔ)層，與所述影像存儲(chǔ)層相連的元數(shù)據(jù)層以及與所述元數(shù)據(jù)層相連的應(yīng)用客戶端層，其中，所述影像存儲(chǔ)層包括多個(gè)影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，所述影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中含有多個(gè)影像數(shù)據(jù)塊。
[0007]上述所述一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，用戶通過(guò)所述影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)/讀取所述醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)。
[0008]上述所述一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)具有動(dòng)態(tài)擴(kuò)容機(jī)制。
[0009]上述所述一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述影像數(shù)據(jù)塊包括一個(gè)患者單次檢查的所有醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)。
[0010]上述所述一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，根據(jù)副本冗余的原則分配所述影像數(shù)據(jù)塊。
[0011]上述所述一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述元數(shù)據(jù)層包括多個(gè)元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，所述元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)用于處理所述應(yīng)用客戶端層的請(qǐng)求以及分配/獲取所述醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)。
[0012]上述所述一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)就近原則和所述影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況，分配所述醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)。
[0013]上述所述一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)包括主元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和從元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。
[0014]上述所述一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中的元數(shù)據(jù)為所述影像數(shù)據(jù)塊的映射。
[0015]上述所述一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述元數(shù)據(jù)包含患者ID、影像序列ID、所述影像數(shù)據(jù)塊的大小和備份數(shù)以及所述影像數(shù)據(jù)塊所在的節(jié)點(diǎn)列表和路徑。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以影像數(shù)據(jù)塊為最小存儲(chǔ)單元，由于最小存儲(chǔ)單元的讀寫機(jī)制具有原子性，因此，降低了讀寫醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的工作效率，減少了影像的存儲(chǔ)空間，降低了對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求；
[0017]進(jìn)一步地，使用元數(shù)據(jù)映射影像數(shù)據(jù)塊，元數(shù)據(jù)僅包括了數(shù)據(jù)塊的基本存儲(chǔ)信息，遠(yuǎn)小于實(shí)際影像數(shù)據(jù)塊的大小，使得系統(tǒng)可以存儲(chǔ)和管理海量醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)；
[0018]進(jìn)一步地，采用元數(shù)據(jù)尋址映射和高效的數(shù)據(jù)分配策略，提高系統(tǒng)讀寫影像數(shù)據(jù)塊的效率，解決了高并發(fā)情況下，海量影像數(shù)據(jù)訪問(wèn)的效率問(wèn)題；
[0019]進(jìn)一步地，影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)具有動(dòng)態(tài)擴(kuò)容的機(jī)制，用戶可根據(jù)實(shí)際需求實(shí)時(shí)、在線新增影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，具有較好的實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例所述影像數(shù)據(jù)塊的副本冗余示意圖；
[0022]圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例客戶端寫數(shù)據(jù)的流程示意圖；
[0023]圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例客戶端讀數(shù)據(jù)的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0025]其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)地描述。本發(fā)明實(shí)施例醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)如圖1所示，所述醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)包括影像存儲(chǔ)層3，與所述影像存儲(chǔ)層3相連的元數(shù)據(jù)層2以及與所述元數(shù)據(jù)層2相連的應(yīng)用客戶端層I。其中，所述影像存儲(chǔ)層3包括多個(gè)影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)31，用戶通過(guò)所述影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)31存儲(chǔ)/讀取所述醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)；所述元數(shù)據(jù)層2包括多個(gè)元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，所述元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)用于處理所述應(yīng)用客戶端層的請(qǐng)求以及分配/獲取所述醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，所述元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)包括主元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)21和從元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)22。具體地，所述影像存儲(chǔ)層3用于醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，包括多個(gè)影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)為一臺(tái)醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)服務(wù)器。影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)把醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于本地磁盤中，同時(shí)周期性地向元數(shù)據(jù)層發(fā)送請(qǐng)求，以獲得操作指令(如新建、刪除、復(fù)制影像數(shù)據(jù)等)。所述影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中含有多個(gè)影像數(shù)據(jù)塊，一個(gè)影像數(shù)據(jù)塊包括了一名患者單次檢查的所有影像數(shù)據(jù)，為最小存儲(chǔ)單元。具體地，根據(jù)患者的ID和影像的序列ID，識(shí)別出患者單次檢查所有的影像數(shù)據(jù)，并將其壓縮打包成一個(gè)數(shù)據(jù)塊，以減少影像數(shù)據(jù)塊的存儲(chǔ)空間。由于不同患者、不同檢查包括的醫(yī)學(xué)影像文件大小不同，因此，影像數(shù)據(jù)塊大小不是固定的。影像數(shù)據(jù)塊是存儲(chǔ)的最小單位，讀寫所述影像數(shù)據(jù)塊都是原子性的，不需要切分或合并，降低了讀寫患者單次檢查的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，提高了數(shù)據(jù)的讀寫效率。為了避免因影像數(shù)據(jù)塊損壞、磁盤或單臺(tái)機(jī)器故障出現(xiàn)患者影像數(shù)據(jù)丟失的情況，根據(jù)副本冗余的原則分配所述影像數(shù)據(jù)塊，將醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)于多個(gè)影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)31上,從而保證存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全性和可靠性。
[0027]在本實(shí)施例中，所設(shè)置的副本冗余為3，即每一個(gè)所述影像數(shù)據(jù)塊都在其它影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上有2個(gè)拷貝。如圖2所示，機(jī)架(即一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)數(shù)臺(tái)服務(wù)器組成的集群)I中的影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)含有影像數(shù)據(jù)塊1、2、3和4，對(duì)于每一個(gè)影像數(shù)據(jù)塊，在機(jī)架I和機(jī)架2的其它影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中各含有一個(gè)副本。對(duì)于影像數(shù)據(jù)塊I來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)在機(jī)架I的影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)2中，而且在機(jī)架I的影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)3和機(jī)架2的影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)M中各有一個(gè)副本。當(dāng)機(jī)架I中的影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)2巖機(jī)時(shí),仍然能夠從機(jī)架I的影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)3中獲得所述影像數(shù)據(jù)；當(dāng)機(jī)架中的全部影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)宕機(jī)時(shí)，可以從機(jī)架2的影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)M中獲得所述影像數(shù)據(jù)。需要說(shuō)明的是，用戶可以通過(guò)配置文件更改副本的數(shù)量，從而保證存儲(chǔ)的安全性和可靠性。
[0028]所述元數(shù)據(jù)層2中的元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)接受來(lái)自客戶端的RPC(Remote Procedure Callprotocol，遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用協(xié)議)請(qǐng)求，根據(jù)請(qǐng)求獲得所述醫(yī)學(xué)影像所對(duì)應(yīng)的元數(shù)據(jù)信息，并指派所述影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)工作，且將操作結(jié)果返回給客戶端。而所述影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)以心跳包的方式周期性地發(fā)送報(bào)告給所述元數(shù)據(jù)層，告知所述元數(shù)據(jù)層其工作狀態(tài)和負(fù)載狀況(CPU、內(nèi)存、磁盤10、磁盤存儲(chǔ)空間、網(wǎng)絡(luò)10、進(jìn)程資源等)，其中，心跳包的內(nèi)容可根據(jù)用戶的需求通過(guò)配置文件來(lái)設(shè)置。具體地，所述醫(yī)學(xué)影像的元數(shù)據(jù)為上述影像數(shù)據(jù)塊信息的映射，包含患者ID、序列ID、影像數(shù)據(jù)塊的大小、影像數(shù)據(jù)塊的備份數(shù)、存儲(chǔ)所述影像數(shù)據(jù)塊的節(jié)點(diǎn)列表以及路徑。一條元數(shù)據(jù)信息的大小約為1KB，遠(yuǎn)小于實(shí)際影像數(shù)據(jù)塊的大小。所述元數(shù)據(jù)通過(guò)元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)在內(nèi)存和固定硬盤中，若一個(gè)服務(wù)器有64GB的內(nèi)存，可存儲(chǔ)的元數(shù)據(jù)數(shù)目為64*1024個(gè)，即系統(tǒng)可存儲(chǔ)和管理的影像數(shù)據(jù)塊為64*1024個(gè),可滿足一般醫(yī)院的存儲(chǔ)需求。
[0029]為了防止宕機(jī)時(shí)，系統(tǒng)將不能使用，所述元數(shù)據(jù)層包括主元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和從元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)定時(shí)向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送心跳信息包，心跳信息包的內(nèi)容包括主機(jī)時(shí)間和消息狀態(tài)碼。當(dāng)從節(jié)點(diǎn)不能在指定時(shí)間接受到心跳包時(shí)，認(rèn)定主節(jié)點(diǎn)失效，從節(jié)點(diǎn)利用虛擬IP切換接管主節(jié)點(diǎn)的資源和服務(wù)進(jìn)行工作。在本實(shí)施例中，設(shè)置的時(shí)間間隔為10秒。
[0030]當(dāng)元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)接受到來(lái)自客戶端的存儲(chǔ)請(qǐng)求時(shí)，元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)就近原則和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)負(fù)載情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)分配，即元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)根據(jù)客戶端所處的網(wǎng)絡(luò)位置和IP地址分配影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。由上述可知，影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)以心跳包的方式周期性發(fā)送報(bào)告給所述元數(shù)據(jù)層，告知所述元數(shù)據(jù)層其工作狀態(tài)和負(fù)載狀況，從而所述元數(shù)據(jù)層中的元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)根據(jù)影像儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況進(jìn)行數(shù)據(jù)的分配。具體地，所述元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)根據(jù)影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)定時(shí)發(fā)送的報(bào)告信息，在機(jī)架內(nèi)部(即和所述客戶端在同一局域網(wǎng)內(nèi)的機(jī)架)查找負(fù)載較輕的影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，如果所述機(jī)架內(nèi)所有影像存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)都滿載，則向其他機(jī)架查找，若所述其他機(jī)架內(nèi)