DE102007043657B4

DE102007043657B4 - Satellitenübergreifende Speicherorganisation für medizinische Bilddaten

Info

Publication number: DE102007043657B4
Application number: DE102007043657A
Authority: DE
Inventors: Mihaela-Cristina Krause
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: US20090083285A1; DE102007043657A1

Abstract

Verfahren zum Speichern von medizinischen Bilddaten (BD) in einem verteilten computerbasierten System einer klinischen Einrichtung, umfassend mehrere Satelliten (S), wobei ein Satellit zumindest eine Modalität (M), ein Bildverwaltungssystem und zumindest zwei lokale Kurzzeitspeicher (10, 12, STS) mit unterschiedlichen Zugriffsgeschwindigkeiten, insbesondere einen Cache (10, 12) und einen STS-Speicher (STS) umfasst, und wobei die klinische Einrichtung eine zentrale Datenbank zum Verwalten der gespeicherten Bilddaten (BD, R) und einen zentralen Langzeitspeicher (LTS) zum Langzeitspeichern umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten:
– Erfassen der Bilddaten (BD) an der Modalität (M);
– Selektieren von relevanten Bilddaten (R) aus der Menge der erfassten Bilddaten (BD);
– lokales Speichern der relevanten Bilddaten (R) in dem Cache (10);
– lokales Replizieren aller erfassten Bilddaten (BD) in dem STS-Speicher (STS);
– zentrales Replizieren aller erfassten Bilddaten (BD) in dem Langzeitspeicher (LTS);
– dezentrales, automatisches Verteilen der relevanten Bilddaten (R) an jeweils einen lokalen Speicher...

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Medizintechnik und betrifft die Speicherorganisation von Bilddaten in einem verteilten System, das mehrere klinische Einrichtungen umfasst, die über ein Netzwerk miteinander in Datenaustausch stehen.
Heutige klinische Einrichtungen umfassen in der Regel eine Vielzahl von Abteilungen, im Folgenden auch Satelliten genannt, mit einem vollständigen PACS (PACS – Picture Archiving and Communication System) mit einer oder mit mehreren Modalitäten zur Erfassung von medizinischen Bilddaten oder von sonstige Untersuchungsdaten, wie z. B. CT, MR, AX etc., sowie mit Speichern und Datenbanken, sowie Managementsystemen.
In einem solchen verteilten System (dies kann z. B. ein Verbund von klinischen Einrichtungen sein, mit mehreren Satelliten, die weltweit verteilt angeordnet sind) wird ein sehr hohes Datenvolumen von medizinischen Bilddaten erfasst, transferiert und verwaltet. Daraus ergeben sich hohe Herausforderungen an die Speicherorganisation im Hinblick auf Speicherplatz auf der einen Seite und Zugriffszeiten auf der anderen Seite.
Bisher erfolgte die Speicherung und Archivierung von Untersuchungsdaten einer Modalität nur auf spezifischen Datenbanken innerhalb eines Satelliten. Um einen satelliten-übergreifenden Zugriff zu ermöglichen, musste bei den bisher im Stand der Technik bekannten Systemen eine Verwaltungs- und Zugriffsebene auf einer höheren Abstraktionsstufe eingeführt werden. In dieser Verwaltungsebene, die auch Datenbanken umfasst, wurde ver waltet, auf welchen Satelliten welche Untersuchungsdaten zugreifbar sind und zur Verfügung stehen. Dies hatte den Nachteil, dass ein hoher Administrationsaufwand erforderlich war, um einen solchen satelliten-übergreifenden Zugriff überhaupt zu ermöglichen.
Im Stand der Technik ist von der Firma Siemens das so genannte SIENET Magic Store System bekannt, das eine Magic View-Komponente und eine Magic Store-Komponente umfasst. Diese Komponenten waren jedoch immer einer spezifischen Modalität zugeordnet. Alle Informationen in Bezug auf Untersuchungsdaten wurden in zwei Datenbanken gespeichert und verwaltet:

1. In einem so genannten Patienten-Directory (PDIR), in dem alle Untersuchungsdatensätze für alle Patienten enthalten waren (darüber hinaus waren hier weitere Merkmale in Bezug auf einen Patienten gespeichert, wie beispielsweise ein Patientenname, Geburtsdatum, Geschlecht, Krankenhausabteilung, Patienten-Identifikationsnummer etc.)
2. in einer Bildmanagement-Systemdatenbank (Image Management System Database, IMS), die zum Speichern von Bilddaten in Bezug auf die Untersuchungen ausgelegt ist. Dies umfasst beispielsweise Bilder von Patienten, die aktuell untersucht werden oder die kürzlich untersucht worden sind. In beiden Datenbanken (INS, PDIR) wurde bisher über Queries gesucht, falls Arbeitsstationen (Workstations) bestimmte Datensätze von bestimmten Patienten anfordern.

Die bisherigen Systeme zeigen jedoch kein zufriedenstellendes Ergebnis bei satelliten-übergreifenden Zugriffen auf Untersuchungsdaten, die in einem verteilten System an unterschiedlichen Orten abgelegt bzw. gespeichert sind und auf die – insbesondere im Rahmen einer Diagnose oder Befundung – mitunter auch sehr schnell zugegriffen werden muss.
Darüber hinaus sind im Stand der Technik Steuerverfahren zur Verwaltung von Cache-Speichersystemen bekannt.
So zeigt die US 6.701.415 ein Verfahren zum Verarbeiten von Anfragen von einem Client, der auf Informationen zugreifen möchte, die auf einem Server gespeichert sind. Dabei werden im Vorfeld Attribute zur Ausführung von Cache-Funktionen festgelegt. Bei diesem Verfahren wird zunächst versucht, dieses Cache-Funktionen zur Verfügung zu stellen, falls ein Zugriff auf den Cache möglich ist, andernfalls werden die Cache-Funktionen umgangen und es wird ein Zugriff direkt auf den Server ausgeführt.
Darüber zeigt die US 6.434.680 ebenfalls ein Verfahren zur Steuerung eines Cache-Zugriffs. Ziel dieser Druckschrift liegt auf dem Gebiet der Multimedia-Anwendungen, bei denen es erforderlich ist, ein hohes Datenvolumen sehr schnell einem Client verfügbar zu machen. Der Zugriff soll auch dann sehr schnell ausführbar sein, wenn an den Server ein separater Cache angeschlossen ist. Dazu werden nach anwender-definierbaren Parametern Ober- und Untergrenzen für ein zu übertragendes Datenvolumen festgelegt. In Abhängigkeit von diesen festgelegten Grenzen wird dann der Cache-Zugriff ausgeführt.
Auf dem Gebiet der Medizintechnik besteht also für den Fachmann nach wie vor das Problem, den Zugriff auf Untersuchungsdaten mit umfangreichen Bilddaten auch in einem verteilten System zu beschleunigen.
Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb zur Aufgabe gestellt, Zugriffsmöglichkeiten auf Untersuchungsdaten zu verbessern, die in einem verteilten Multi-Site-System, umfassend mehrere Satelliten, abgelegt sind und insbesondere einen satelliten-übergreifenden Zugriff in unterschiedlichen Zugriffsgeschwindigkeiten bereitzustellen und diesen insbesondere auch zu beschleunigen.
Diese Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur Speicherorganisation für medizinische Bilddaten bzw. Bilder in einem verteilten, computerbasierten System einer klinischen Einrichtung, umfassend mehrere Satelliten, wobei ein Satellit zumindest eine Modalität zur Bilddatenerfassung, ein PACS-System und zumindest zwei lokale Kurzzeitspeicher mit unterschiedlichen Zugriffsgeschwindigkeiten, insbesondere einen Cache mit schnellem Zugriff und einen STS-Speicher mit einem im Vergleich zum Cache langsameren Zugriff, umfasst, wobei die klinische Einrichtung eine zentrale Datenbank zum Verwalten der gespeicherten Bilddaten und einen zentralen Langzeitspeicher zum Langzeitspeichern von Bilddaten umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten:

– Erfassen der Bilddaten an einer Modalität;
– Selektieren von relevanten Bilddaten aus der Menge der erfassten Bilddaten;
– lokales Speichern der relevanten Bilddaten in dem Cache;
– lokales Replizieren aller erfassten Bilddaten in dem STS-Speicher;
– zentrales Replizieren aller erfassten Bilddaten in dem Langzeitspeicher;
– dezentrales, automatisches Verteilen zum Zwecke des Speicherns der relevanten Bilddaten an jeweils einen lokalen Speicher aller Satelliten, so dass auf jeweils einem Satellit ein Zugriff auf entfernt erfasste oder gespeicherte Bilddaten bereitgestellt werden kann;

Im Folgenden sollen die Begrifflichkeiten, die in Zusammenhang mit Merkmalen der erfindungsgemäßen Lösung beschrieben oder beansprucht worden sind, kurz erläutert werden.
Das Verfahren betrifft eine Speicherorganisation. Damit soll das Bereitstellen von logischen und/oder physikalischen Speichereinheiten (z. B. Caches) und von dem Datenfluss der Bilddaten mit den Zugriffsmöglichkeiten verstanden sein. Grundsätzlich sind alle erwähnten Instanzen bzw. Module (wie z. B. der Cache, der STS-Speicher, der Langzeitspeicher, die Modalität, das PACS-System, die jeweiligen Satelliten untereinander und die jeweiligen Clients, wie z. B. Workstations etc.) über ein Netzwerk miteinander verbunden.
Die medizinischen Bilder umfassen Bilddaten und Metadaten. Die Metadaten sind üblicherweise in einem Header abgelegt (z. B. in einem DICOM-Header) und haben einen Bezug auf die Bilddaten (wie z. B. Alter des Patienten, Krankenversicherungsstatus etc.). Die Bilddaten können von unterschiedlichen Modalitäten akquiriert worden sein und umfassen Ultraschallbilder, Kernspinbilder, computer-tomographische Bilddaten etc.
Bei der klinischen Einrichtung kann es sich um ein Krankenhaus mit unterschiedlichen Abteilungen oder um eine Klinik, die Dependancen in unterschiedlichen Regionen hat, handeln. Die Abteilungen der klinischen Einrichtung sind hier als Satelliten bezeichnet und umfassen eine vollständige medizintechnische Infrastruktur, wie ein PACS-System, ein Datenmanagement-System, ein Verwaltungsmanagement-System und Speicher bzw. Speicherbereiche, sowie einen File-Server, der zum Speichern, Replizieren und/oder Weiterleiten von Daten bestimmt ist.
Erfindungsgemäß sind vorzugsweise zwei lokale Kurzzeitspeicher vorgesehen, nämlich ein Cache und ein STS-Speicher. Der Cache ist als logischer Speicher innerhalb des STS-Speichers ausgebildet, indem ein bestimmter Speicherbereich als Cache reserviert ist, um einen sehr schnellen Zugriff zu ermöglichen. Der Cache kann jedoch auch als separate Speichereinheit ausgebildet sein. Die Kurzzeitspeicher ermöglichen einen Zugriff mit relativ geringer Zugriffsgeschwindigkeit, im Gegensatz zu dem Langzeitspeicher, der eine langsamere Zugriffsgeschwindigkeit bereitstellt.
Die Modalität ist eine medizintechnische Modalität zur Akquisition von medizinischen Bilddaten, wie z. B. ein Computer-Tomograph, ein Kernsein-Gerät, ein Ultraschall-Gerät etc. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Modalität mit einer zusätzlichen Speicherinstanz, insbesondere mit einem physikalischen Cache ausgebildet. Ebenso ist es möglich, die Modalität an eine zusätzliche Speicherinstanz anzubinden.
Ein Replizieren von Bilddaten setzt voraus, dass die Bilddaten mehrfach gespeichert werden. Sie werden also nicht von einem ersten Speicherort lediglich an einen zweiten Speicherort verschoben, sondern sie werden redundant gespeichert, was einerseits die Sicherheit des Systems erhöht und andererseits die Zugriffsgeschwindigkeiten zu verbessern vermag, wenn die Speicherung in einem schnellen Speicher erfolgt. Das Verteilen der als relevant selektierten Bilddaten erfolgt zum Zwecke des Speicherns. In der Regel ist es vorgesehen, dass an einer Modalität erfasste Bilddaten in relevante Bilddaten selektiert werden, wobei anschließend nur die als relevant selektierten Bilddaten an alle Satelliten automatisch verteilt werden. In den Satelliten werden sie jeweils in einem lokalen Speicher gespeichert. Dabei handelt es sich entweder um den Cache oder – falls dieser nicht verfügbar ist oder ein Zugriff fehlerhaft war – um den Kurzzeitspeicher.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Modalität mit zumindest einer Zusatzfunktionalität ausgebildet. Diese umfasst vorzugsweise ein Weiterleiten bzw. ein Senden von Bilddaten an andere Speicherbereiche bzw. Instanzen. Grundsätzlich können jedoch alle Funktionalitäten, die der STS-Speicher bereitstellt, auch als Zusatzfunktionalität ausgebildet sein. Die Zusatzfunktionalität wird seitens der Modalität dann ausgeführt, wenn festgestellt wird, dass der STS-Speicher, der der jeweiligen Modalität zugeordnet ist, eine vorkonfigurierbare Grenzbelastung überschritten hat. Mit anderen Worten kann die Modalität auch Funktionen bzw. Aufgaben von dem STS-Speicher übernehmen, wenn dieser überlastet ist, z. B. weil zu viele Workplaces entsprechende Anforderungen mit Bildladeaufträgen haben. Die Grenzbelastung kann dynamisch angepasst werden und ist voreinstellbar. In der Kommunikation zwischen Modalität und STS-Speicher werden Metadaten erfasst, die eine Auslastung der beteiligten Instanzen, insbesondere des STS-Speichers erfassen.
Nachstehend wird die Lösung der Aufgabe gemäß des Verfahrens beschrieben. Hierbei erwähnte Merkmale, alternative Ausführungsformen und/oder Vorteile sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können auch die gegenständlichen Ansprüche mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module, insbeson dere durch Soft- und/oder Hardware-Module, des Systems ausgebildet.
Erfindungsgemäß wird ein geschichtetes Speichersystem bzw. Speicherorganisation vorgeschlagen, wobei die jeweiligen Speicher in Abhängigkeit von ihren Zugriffsgeschwindigkeiten gestuft sind, um lokal schnelle Zugriffe und remote langsamere Zugriffe ausführen zu können.
Das Speichern, das Replizieren der Bilddaten und/oder das Verteilen der relevanten Bilddaten wird üblicherweise mittels eines lokalen File-Servers ausgeführt. Alternativ können diese Funktionen jedoch auch von einer externen Instanz ausgeführt werden, die mit den beteiligten Instanzen des Satelliten in Datenaustausch steht.
Von einem lokalen Satelliten wird ein Zugriff auf entfernt gespeicherte Bilddaten mittels der zentralen Datenbank bereitgestellt. Mit anderen Worten ist es möglich, ausgehend von einem lokalen Satelliten nicht nur auf die lokal abgelegten Bilddaten in den jeweiligen lokalen Speichern des Satelliten, sondern auch auf entfernt abgelegte Bilddaten zuzugreifen. Dies können beispielsweise Bilddaten sein, die von entfernten Satelliten akquiriert worden sind oder es kann sich um Bilddaten handeln, die bereits in dem Langzeitspeicher abgelegt worden sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest ein lokaler Kurzzeitspeicher eines Satelliten, insbesondere also ein lokaler Cache oder ein lokaler STS-Speicher, als Sammelspeicher konfigurierbar ist, wobei der Sammelspeicher jeweils dazu bestimmt ist, alle oder ausgewählte Bilddaten einer Studie und/oder Bilddaten eines Patienten aus unterschiedlichen Satelliten und/oder von unterschiedlichen Modalitäten gesammelt zu speichern. Dieser Sammelspeicher kann als STS-Speicher, als Cache oder als Langzeitspeicher ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, nicht unmittelbar die Bilddaten an sich zu speichern, sondern lediglich Verweise bzw. Referenzen auf einen Speicherort der Daten.
In der zentralen Datenbank werden stets alle Metadaten in Bezug auf die Bilddaten verwaltet. Die Metadaten umfassen insbesondere einen Datei-Header der Bilddaten (bei dem DICOM-Format insbesondere den DICOM-Header). Aus den Metadaten kann beispielsweise abgeleitet werden, ob der angeforderte Datensatz schnell zugreifbar im Cache oder im STS-Speicher liegt oder einen langsamen Zugriff auf den Langzeitspeicher erfordert. Die Analyse der Metadaten erfolgt vorzugsweise automatisch. Dieses Merkmal hat den Vorteil, dass der Zugriff auf die Bilddaten zeitoptimiert ausgeführt werden kann.
Die Kriterien anhand derer ein Löschen der Bilddaten aus dem Kurzzeitspeichern, also aus dem Cache und aus dem STS-Speicher, erfolgt, sind konfigurierbar. Bei diesen Kriterien handelt es sich um Löschkriterien, die im Einzelfall adaptiv modifiziert werden können. Vorzugsweise ist es eingestellt, dass die Bilddaten jeweils sechs Monate in einem Kurzzeitspeicher gespeichert werden. Darüber hinaus werden die Bilddaten so früh wie möglich ebenfalls in dem Langzeitspeicher archiviert. Von daher kann sich eine Überlappungszeit zur Speicherung der Daten in dem Langzeitspeicher und in dem Kurzzeitspeicher von maximal sechs Monaten ergeben. Alternativ sind hier auch andere Zeiten oder Ereignisse einstellbar.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist es ebenfalls konfigurierbar, anhand welcher Kriterien ein Langzeitspeichern in dem Langzeitspeicher (Long-Term-Storage, LTS) er folgt. Diese Langzeitspeicher-Kriterien sind ebenfalls konfigurierbar. Durch die eben erwähnten Konfigurationsmöglichkeiten kann die Flexibilität der erfindungsgemäßen Lösung gesteigert werden.
Um das zu übertragende Datenvolumen für die Bilddaten möglichst klein halten zu können, ist es vorgesehen, dass nicht grundsätzlich alle Bilddaten an alle Satelliten verteilt werden, sondern dass nur die als relevant selektierten Bilddaten verteilt werden. Mit anderen Worten werden nur die relevanten Bilddaten innerhalb der klinischen Einrichtung an die anderen Satelliten verteilt.
Die Selektion von relevanten Bilddaten erfolgt automatisch. Dies wird insbesondere mittels einer Analyse eines Datei-Headers der Bilddaten ausgeführt. Alternativ oder kumulativ können sonstige Indizien herangezogen werden. Beispielsweise kann es eingestellt sein, dass grundsätzlich dann eine Datei als relevant gekennzeichnet und ausgewählt wird, wenn ein behandelnder Arzt einen Vermerk in die Datei eingefügt hat (z. B. in Form eines Pfeiles auf eine bestimmte Körperregion etc.) oder sonstige Änderungen an den Daten vorgenommen hat.
Vorzugsweise ist der Cache als logischer Cache ausgebildet und/oder innerhalb des STS-Speichers angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der bestehende STS-Kurzzeitspeicher nicht modifiziert werden muss, um die erfindungsgemäße Lösung umzusetzen. Es wird lediglich ein bestimmter Speicherbereich des bestehenden STS-Speichers als Cache reserviert. Alternativ kann jedoch auch ein zusätzliches Speichermodul integriert werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Modalität zusätzlich mit einem weiteren Speichermodul ausgerüstet ist, nämlich mit einem physikalischen Cache, um mit kurzen Zugriffszeiten auf Bilddaten zugreifen zu können. Dieses Merkmal erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn die Modalität noch weitere Funktionen des STS-Speichers übernehmen soll, falls dieser durch eine hohe Anzahl von Aufträgen überlastet ist.
Eine weitere Aufgabenlösung liegt in einem System zum Speichern von medizinischen Bildern in einer computerbasierten klinischen Einrichtung, die mehrere Satelliten umfasst, wobei ein Satellit zumindest

– eine Modalität zur Erfassung der Bilddaten,
– ein PACS-System zur Verwaltung und zum Management von Daten und
– zwei lokale Kurzzeitspeicher, insbesondere einen Cache und einen STS-Speicher, umfasst und wobei die klinische Einrichtung Folgendes umfasst:
– eine zentrale Datenbank zum Verwalten der gespeicherten Bilddaten
– einen zentralen Langzeitspeicher zum Langzeitspeichern
– einen File-Server, der die von der Modalität erfassten Bilddaten speichert, repliziert und/oder weiterleitet und
– ein Selektionsmodul, das dazu bestimmt ist, relevante Bilddaten aus der Menge der erfassten Bilddaten auszuwählen;

Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass zwischen allen beteiligten Modulen und insbesondere zwischen den Satelliten ein Datenaustausch bereitgestellt wird.
Das System kann in einer vorteilhaften Weiterbildung zusätzlich einen Sammelspeicher umfassen, der als Cache oder als STS-Speicher ausgebildet ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Modalität des Systems zusätzlich mit einem physikalischen Cache ausgebildet, der einen schnellen Zugriff auf lokale Bilddaten ermöglicht.
Es sei hier nochmals daraufhin gewiesen, dass die im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnten, beschriebenen oder beanspruchten Aspekte bzw. Merkmale ebenso in dem System, in dem Computerprogrammprodukt und/oder in dem Speichermedium zur Anwendung kommen können, wobei die Funktionalitäten durch entsprechende Module ausgebildet sind, die zur Ausführung der entsprechenden Funktionalität bestimmt sind.
Die vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Verfahrens können auch als Computerprogrammprodukt ausgebildet sein, wobei der Computer zur Durchführung des oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens veranlasst wird und dessen Programmcode durch einen Prozessor ausgeführt wird.
Eine alternative Aufgabenlösung sieht ein Speichermedium vor, das zur Speicherung des vorstehend beschriebenen, computerimplementierten Verfahrens bestimmt ist und von einem Computer lesbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In der folgenden detaillierten Figurenbeschreibung werden nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele mit deren Merkmalen und weiteren Vorteilen anhand der Zeichnungen besprochen. In dieser zeigen:
1 eine übersichtsartige Darstellung von Modulen mit zugeordneten Speichereinheiten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und
2 eine schematische Darstellung einer Aufteilung von Bilddaten in relevante und nichtrelevante Bilddaten und deren Speicherung bzw. Archivierung in unterschiedlichen Speichereinheiten.
In 1 ist der schematische Aufbau einer klinischen Einrichtung dargestellt, die aus einer Vielzahl von Satelliten S besteht. In 1 sind vier Satelliten S₁, S₂, S₃ und S₄ dargestellt, wobei der erste Satellit S₁ die Main-Site kennzeichnen soll.
Ein Satellit S umfasst zumindest eine Modalität M zur Akquisition der Bilddaten, die gemäß einem Aspekt der Erfindung mit einem physikalischen Cache 12 ausgestattet ist. Darüber hinaus umfasst der Satellit S einen STS-Speicher als Kurzzeitspeicher, der einen logischen Cache 10 umfasst. Ein File-Server FS hat die Hauptaufgabe, Speicherplatz für größere Datenmengen (insbesondere Bilddaten BD) bereitzustellen und mehreren Benutzern über ein Netzwerk Zugriff auf diese Daten zu ermöglichen. Der File-Server kann auch Dateiserver genannt werden und umfasst Hardware (z. B. in Form von Festplatten) in Kombination mit Software, die Zugriffsmodalitäten regelt. In der Main-Site kommuniziert eine lokale Datenbank 14, die dem File-Server FS zugeordnet ist, mit einem zentralen Datenmanagement 16 (bzw. mit einer zentralen Datenmanagement-Einheit). An die vorstehend erwähnten Einheiten des Satelliten S₁ sind eine Vielzahl von Clients C angeschlossen. Alternative Ausführungsformen eines Satelliten S sehen hier noch zusätzliche Module vor, wie beispielsweise ein Bilddaten-Managementsystem (Image Data Management – IDM) und ein Verwaltungsmanagement (Operation Management – OPM). Alle Satelliten S haben Zugang zu einer zentralen Datenbank (in den Figuren nicht dargestellt). Das Speichersystem zur Langzeitspeicherung (Long Time Storage) LTS kann auch durch ein NAS-System (Network Attached Storage) zur satelliten-übergreifenden Archivierung von Bilddaten ersetzt sein.
In 1 ist der Langzeitspeicher LTS an zentraler Stelle angeordnet und kommuniziert mit den jeweils angeschlossenen Satelliten S. Darüber hinaus stehen die jeweiligen Satelliten S miteinander in Datenaustausch. An dem jeweiligen Satelliten sind Clients C ausgebildet, die auf die Bilddaten BD zugreifen.
Wie in 1 gezeigt, umfasst der Kurzzeitspeicher einen Cache 10, 12 und einen STS-Speicher STS. Der STS-Speicher STS umfasst einen logischen Cache 10. Vorzugsweise ist der logische Cache 10 als Speicherbereich für schnelle Zugriffe auf dem STS-Speicher STS reserviert. Zusätzlich umfasst die Modalität M einen physikalischen Cache 12, der als internes Modul innerhalb der Modalität M angeordnet sein kann oder der als separate Speicherinstanz der Modalität M bedarfsweise zugeschaltet wird.
Der Cache 10, 12 hat eine begrenzte, konfigurierbare Speichergröße. Falls das in dem Cache 10, 12 zu speichernde Datenvolumen eine vordefinierbare Schwellgrenze überschreitet, kann es vorgesehen sein, dass die jeweiligen Einträge in dem STS-Speicher STS gespeichert und gegebenenfalls aus dem Cache 10, 12 gelöscht werden. Alternativ oder kumulativ ist es möglich, hier bestimmte Löschkriterien vorzusehen, nach denen die Datensätze in dem Cache 10, 12 gelöscht werden. Die Löschkriterien können ereignisabhängig (z. B. zur Vermeidung eines Speicher Überlaufs) oder zeitabhängig (z. B. Speicherzeit) sein. Jedenfalls sind die Löschkriterien konfigurierbar bzw. an den jeweiligen Fall anpassbar.
In 2 soll schematisch ein erfindungsgemäßer Datenfluss gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt sein. Die Daten werden von der Modalität M als Bilddaten BD erfasst. Daran schließt sich ein Selektionsmodul SM an, das aus der Menge der Bilddaten BD die relevanten Bilddaten R filtert. Daraufhin werden die relevanten Bilddaten R getrennt von nichtrelevanten Bilddaten verarbeitet. Die relevanten Bilddaten R werden in dem logischen Cache 10 gespeichert, während die vollständige Menge der erfassten Bilddaten BD in dem STS-Speicher STS und in dem Langzeitspeicher LTS abgelegt werden. Mit diesem Merkmal kann einerseits eine deutliche Performance-Steigerung erreicht werden. Auf der anderen Seite werden Sicherheitsbedingungen insofern erfüllt, als dass grundsätzlich alle Bilder so schnell wie möglich im Langzeitspeicher gespeichert werden.
Durch das Vorsehen eines logischen Caches 10 an jedem STS-Speicher STS auf jedem Satelliten S wird es möglich, einen schnellen Zugriff auf die Bilddaten BD innerhalb einer klinischen Einrichtung zu gewährleisten. Darüber hinaus ist das hier vorgeschlagene System weniger fehleranfällig beim Ausfall einer Krankenhausabteilung bzw. eines Satelliten S, da die jeweils anderen Satelliten S zumindest einen Teil der erfassten Bilddaten BD gespeichert haben. Sobald irgendwelche Änderungen an den Bilddaten vorgenommen werden (Texteingabe, neue Bezeichnung, Indizieren durch Pfeil-Einfügen von bestimmten Körperbereichen etc.) oder durch Änderung des Speicherortes werden diese Daten unmittelbar als Metadaten in einer zentralen Datenbank abgelegt und sind für alle Satelliten S verfügbar. Die zentrale Datenbank erfasst alle Metadaten der gesamten klinischen Einrichtung, also von allen Satelliten S.
Durch das Ausbilden eines physikalischen Caches 12 an der Modalität M wird es möglich, die Bilder schneller an den jeweiligen Arbeitsstationen/Clients C zu laden. Der File-Server ES oder eine andere Instanz analysiert zunächst, nach dem Erhalt eines Ladeauftrags für einen bestimmten Bilddatensatz BD, ob die jeweils angeforderten Bilddaten BD sich im Cache 10, 12 oder im STS-Speicher STS befinden. Falls dies der Fall ist, werden die Bilddaten BD von den "schnellen" Speichern abgegriffen. Anderenfalls müssen sie von langsameren Speichereinheiten, insbesondere aus dem Langzeitspeicher LTS, abgerufen werden.
Da die Modalität M gemäß einem Aspekt der Erfindung eine Zusatzfunktionalität übernimmt, und somit auch Funktionen des STS-Speichers STS übernehmen kann, kann es sein, dass mit einem parallelen Laden von Bilddaten BD die Ladezeit deutlich verringert werden kann. Beispielsweise kann die Modalität M eine erste Hälfte von angeforderten Bilddaten BD laden, während der Kurzzeitspeicher STS die zweite Hälfte der zu ladenden Bilddaten übernimmt. Damit kann einer Überlastung des STS-Speichers STS abgeholfen werden, die beispielsweise dann auftreten kann, falls zu viele Clients C Bildladeaufträge absenden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist es also vorgesehen, dass die Netzwerkbelastung und die Belastung der einzelnen Module (insbesondere der Modalität M und der Speicher STS, 10, 12) analysiert wird und über einen Watchdog die Belastungsgrenzen überwacht werden. Falls für ein Modul eine Belastungsgrenze überschritten worden ist, kann der aktuelle Auftrag auf die anderen Module verteilt werden. Insbesondere können Bilddaten BD teilweise von dem STS-Speicher STS und teilweise von der Modalität M geladen und gespeichert werden. Es ist ein Datenaustausch zwischen den Clients C, der Modalität M und dem STS-Speicher STS vorgesehen. Geht man beispielsweise davon aus, dass ein Client C einen Ladeauftrag zum Laden von Bilddaten BD für eine Untersuchung ausgegeben hat, wobei die Untersuchung beispielsweise 1.000 Bilder umfasst, so ist es möglich, dass die Modalität M die Datenübertragung bei dem tausendsten Bild beginnt, dann dekrementell mit dem 999-sten Bild, 998-sten Bild, 997-sten Bild fortfährt, bis es die Mitte erreicht hat. In derselben Zeit beginnt der STS-Speicher STS mit dem inkrementellen Versenden des ersten, zweiten, dritten usw. Bildes. Damit können die Transferraten deutlich gesteigert werden.
Grundsätzlich werden alle Metadaten, die auch einen Speicherort für die jeweiligen Daten umfassen, in einer zentralen Datenbank abgelegt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Metadaten an allen Satelliten S zu replizieren. Auf jeden Fall muss sichergestellt sein, dass eine jeweilige Site bzw. ein jeweiliger Satellit S alle aktuellen Adressen gespeichert hat, unter denen alle Bilddaten BD innerhalb der klinischen Einrichtung verfügbar sind. Falls an einem Satelliten S neue Daten erfasst werden, werden alle anderen Satelliten S darüber informiert.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Beschreibung der Erfindung und die Ausführungsbeispiele grundsätzlich nicht einschränkend in Hinblick auf eine bestimmte physikalische Realisierung der Erfindung zu verstehen sind. Für einen einschlägigen Fachmann ist es insbesondere offensichtlich, dass die Erfindung teilweise oder vollständig in Soft- und/oder Hardware und/oder auf mehrere physikalische Produkte – dabei insbesondere auch Computerprogrammprodukte – verteilt realisiert werden kann.

Claims

Verfahren zum Speichern von medizinischen Bilddaten (BD) in einem verteilten computerbasierten System einer klinischen Einrichtung, umfassend mehrere Satelliten (S), wobei ein Satellit zumindest eine Modalität (M), ein Bildverwaltungssystem und zumindest zwei lokale Kurzzeitspeicher (10, 12, STS) mit unterschiedlichen Zugriffsgeschwindigkeiten, insbesondere einen Cache (10, 12) und einen STS-Speicher (STS) umfasst, und wobei die klinische Einrichtung eine zentrale Datenbank zum Verwalten der gespeicherten Bilddaten (BD, R) und einen zentralen Langzeitspeicher (LTS) zum Langzeitspeichern umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten: – Erfassen der Bilddaten (BD) an der Modalität (M); – Selektieren von relevanten Bilddaten (R) aus der Menge der erfassten Bilddaten (BD); – lokales Speichern der relevanten Bilddaten (R) in dem Cache (10); – lokales Replizieren aller erfassten Bilddaten (BD) in dem STS-Speicher (STS); – zentrales Replizieren aller erfassten Bilddaten (BD) in dem Langzeitspeicher (LTS); – dezentrales, automatisches Verteilen der relevanten Bilddaten (R) an jeweils einen lokalen Speicher (10, 12, STS) aller Satelliten (S), wobei die Modalität (M) mit zumindest einem physikalischen Cache (12) und mit zumindest einer Zusatzfunktionalität ausgebildet ist, die seitens der Modalität (M) dann ausgeführt wird, wenn für den der Modalität (M) lokal zugeordneten STS-Speicher (STS) eine vorkonfigurierbare Grenzbelastung überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichern, das Replizieren der Bilddaten (BD) und/oder das Verteilen der relevanten Bilddaten (R) mittels eines lokalen File-Servers (FS) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der zentralen Datenbank von einem lokalen Satelliten (S) ein Zugriff auf entfernt gespeicherte Bilddaten (BD, R) bereitgestellt wird, wobei nur die als relevant selektierten Bilddaten (R) an alle Satelliten (S) der klinischen Einrichtung verteilt werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein lokaler Kurzzeitspeicher (10, 12, STS) eines Satelliten (S) als Sammelspeicher konfigurierbar ist, wobei der Sammelspeicher jeweils dazu bestimmt ist, alle oder ausgewählte Bilddaten (BD) einer Studie aus unterschiedlichen Satelliten (S) und/oder unterschiedlicher Modalitäten (M) gesammelt zu speichern.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zentralen Datenbank stets alle Metadaten in Bezug auf die Bilddaten (BD) verwaltet werden, um einen zeitoptimierten Zugriff auf die Bilddaten (BD) zu gewährleisten.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Löschkriterien konfigurierbar sind, anhand derer ein Löschen der Bilddaten (BD, R) aus dem Cache (10, 12) und/oder aus dem STS-Speicher (STS) erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Langzeitspeicher-Kriterien konfigurierbar sind, anhand derer ein Langzeitspeichern der Bilddaten (BD) in dem Langzeitspeicher (LTS) erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Selektieren von relevanten Bilddaten (R) automatisch erfolgt und insbesondere auf einer Analyse von Metadaten, insbesondere auf einer Analyse eines Datei-Headers der Bilddaten (BD), basiert.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Cache ein logischer Cache (10) des STS-Speichers (STS) ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modalität (M) mit einem physikalischen Cache (12) ausgebildet ist.
System zum Speichern von medizinischen Bildern in einer computerbasierten klinischen Einrichtung, die mehrere Satelliten (S) umfasst, wobei ein Satellit (S) zumindest umfasst: – eine Modalität (M) zur Erfassung der Bilddaten (BD), – ein PACS-System zur Verwaltung und zum Management von Daten und – zwei lokale Kurzzeitspeicher (10, 12, STS), insbesondere einen Cache (10) und einen STS-Speicher (STS), und wobei das System weiter umfasst: – eine zentrale Datenbank zum Verwalten der gespeicherten Bilddaten (BD, R) – einen zentralen Langzeitspeicher (LTS) zum Langzeitspeichern – einen File-Server (FS), der die von der Modalität (M) erfassten Bilddaten (BD, R) speichert, repliziert und/oder weiterleitet – ein Selektionsmodul (SM), das dazu bestimmt ist, relevante Bilddaten (R) aus der Menge der erfassten Bilddaten (BD) auszuwählen; wobei der File-Server (FS) dazu bestimmt ist, die vom Selektionsmodul (SM) als relevant erfassten Bilddaten (R) lokal in dem Cache (10) zu speichern und alle von der Modalität (M) erfassten Bilddaten (BD) lokal in dem STS-Speicher (STS) zu replizieren und alle von der Modalität (M) erfassten Bilddaten (BD) in dem Langzeitspeicher (LTS) zentral zu replizieren und der automatisch die vom Selektionsmodul (SM) als relevant erfassten Bilddaten (R) dezentral an alle anderen Satelliten (S) verteilt, insbesondere an die jeweils lokalen Speicher der jeweiligen Satelliten (S), so dass auf jeweils einem Satellit (S) ein Zugriff auf entfernt erfasste oder ge speicherte Bilddaten (BD) ermöglicht wird, wobei die Modalität (M) mit zumindest einem Zusatzmodul ausgebildet ist, wobei das Zusatzmodul dann in der Modalität (M) zur Ausführung kommt, wenn eine bestimmte Funktionalität in dem STS-Speicher (STS), der der Modalität (M) lokal zugeordnet ist, deshalb nicht ausgeführt werden kann, weil der STS-Speicher (STS) eine vorkonfigurierbare Grenzbelastung überschritten hat, wobei das Zusatzmodul zur Ausführung dieser Funktionalität bestimmt ist.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher eines Computers ladbar ist, mit Programm-Code-Mitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach zumindest einem der Verfahrensansprüche 1 bis 10 auszuführen, wenn das Programm in dem Computer ausgeführt wird, wobei der Computer in Datenaustausch mit dem computer-basierten System der klinischen Einrichtung steht.