PACS影像系統(tǒng)能夠輔助臨床醫(yī)生進(jìn)行決策,在現(xiàn)代醫(yī)院運(yùn)行中越來越成為不可或缺的核心系統(tǒng)。

其生產(chǎn)的數(shù)據(jù)主要以圖片和視頻的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主。以三甲醫(yī)院為例,一家三甲醫(yī)院每年新增的PACS影像數(shù)據(jù)可達(dá)十幾TB到幾十TB。為了滿足法規(guī)遵從的要求,PACS影像數(shù)據(jù)還需要長(zhǎng)時(shí)間保存15-30年。

目前,醫(yī)院存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)80%-85%來自于影像數(shù)據(jù),而我國(guó)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的年增長(zhǎng)率大約為30-40%。

面對(duì)PACS影像數(shù)據(jù)的特點(diǎn)(非結(jié)構(gòu)化,數(shù)據(jù)增長(zhǎng)快,需要長(zhǎng)時(shí)間安全保存等),傳統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備在擴(kuò)展性、性能、管理等多方面逐漸難以滿足醫(yī)院需求,亟需一種新型的存儲(chǔ)架構(gòu)來滿足醫(yī)院不斷增長(zhǎng)的影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求:

? 并非為非結(jié)構(gòu)化內(nèi)容設(shè)計(jì)或優(yōu)化,專有設(shè)備,設(shè)備和品牌選擇受限,擴(kuò)容成本高;

? 從TB到PB的擴(kuò)展中,存在容量和性能瓶頸,無法靈活擴(kuò)展;

? 需要增強(qiáng)的數(shù)據(jù)冗余保護(hù);

? 環(huán)境異構(gòu)復(fù)雜,數(shù)據(jù)管理繁瑣,容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)孤島。

01一線和二線存儲(chǔ)

天津市北辰醫(yī)院始建于1963年10月,是一所集醫(yī)療、教學(xué)、科研為一體的三級(jí)甲等綜合性醫(yī)院。目前醫(yī)院日門診量2500余人次,年出院病人2.5萬(wàn)余人次。

圖片來源:北辰醫(yī)院官微

北辰醫(yī)院建立了以電子病歷為核心的臨床信息系統(tǒng)構(gòu)架,上線HIS系統(tǒng)、LIS系統(tǒng)、PACS系統(tǒng)等;同時(shí),建立數(shù)據(jù)分析與決策(BI)系統(tǒng)、醫(yī)院綜合運(yùn)營(yíng)(HRP)系統(tǒng)等輔助醫(yī)院運(yùn)營(yíng)決策管理。2016年,北辰醫(yī)院獲批電子病歷系統(tǒng)功能應(yīng)用分級(jí)評(píng)價(jià)五級(jí)醫(yī)院資格。

圖片來源:北辰醫(yī)院官微

2012年以來,為了進(jìn)一步提高影像診斷水平和工作效率,院方采用了東軟PACS系統(tǒng)。其中影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分為一線和二線存儲(chǔ),設(shè)計(jì)一線存儲(chǔ)僅保持30天內(nèi)數(shù)據(jù),30天以上的數(shù)據(jù)通過PACS歸檔軟件統(tǒng)一歸檔到二線存儲(chǔ)。

一、二線存儲(chǔ)開始各使用一臺(tái)傳統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備,后面在二線存儲(chǔ)增加了一套分布式存儲(chǔ)。三套存儲(chǔ)分別通過FC光纖和NFS掛載給AIX小機(jī),再通過FTP的方式分不同目錄給PACS歸檔提供存儲(chǔ)空間。

PACS存儲(chǔ)連接拓?fù)鋱D

通過查看PACS工具,發(fā)現(xiàn)目前二線歸檔存儲(chǔ)平均每天產(chǎn)生數(shù)據(jù)量約為23GB左右,并且隨著就診人數(shù)的增加,PACS影像數(shù)據(jù)還在以年均36%左右的速度增長(zhǎng)中。截至2018年底,歸檔存儲(chǔ)兩個(gè)文件夾2xian、2xian_2已基本接近飽和,已使用存儲(chǔ)空間分別為74%和87%。

02存儲(chǔ)改造方案

為了對(duì)現(xiàn)有的PACS后端存儲(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)容升級(jí),滿足未來3-5年的影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求,同時(shí)進(jìn)一步提升存儲(chǔ)性能,提高醫(yī)生閱片速度。院方在分布式存儲(chǔ)技術(shù)使用基礎(chǔ)上,希望進(jìn)一步利用分布式軟件定義存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn)彈性擴(kuò)展和高性能。

在改造方案設(shè)計(jì)上,XSKY和院方以及東軟三方經(jīng)過分析,提出了新的PACS后端存儲(chǔ)方案。一方面新購(gòu)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)用于容量擴(kuò)展,另一方面利舊現(xiàn)有的分布式存儲(chǔ)設(shè)備,均部署XSKY XEFS存儲(chǔ)軟件,統(tǒng)一整合為新的XSKY存儲(chǔ)集群。

改造后的存儲(chǔ)方案

新的存儲(chǔ)集群可提供280TB存儲(chǔ)裸容量,采用2副本機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)冗余保護(hù),可用容量140TB左右。為保障數(shù)據(jù)讀寫的高效性,采用SSD盤+HDD盤的硬件部署方式,通過SSD盤為HDD盤進(jìn)行數(shù)據(jù)加速,HDD盤作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的宿主空間。

同時(shí),對(duì)原有一線生產(chǎn)存儲(chǔ)和二線歸檔存儲(chǔ)做數(shù)據(jù)遷移,遷移后傳統(tǒng)存儲(chǔ)全部下線處理。新的XSKY存儲(chǔ)集群同時(shí)為PACS系統(tǒng)的一線存儲(chǔ)和二線存儲(chǔ)提供數(shù)據(jù)支撐;其中一線生產(chǎn)存儲(chǔ)和二線歸檔存儲(chǔ)的空間根據(jù)用戶需求逐年動(dòng)態(tài)分配,不再有固定的比例限制。

數(shù)據(jù)遷移完成后,原分布式存儲(chǔ)設(shè)備搬遷至新機(jī)房,添加SSD和萬(wàn)兆網(wǎng)卡后加入新存儲(chǔ)集群,容量合并,性能提升。新存儲(chǔ)集群總讀寫帶寬由180MB/s提高至560MB/s。

一方面,新存儲(chǔ)集群自帶FTP功能,無需掛載在AIX小機(jī)之下,消除了網(wǎng)絡(luò)接口瓶頸(原來存儲(chǔ)的讀寫瓶頸在AIX小機(jī)的千兆連接);另一方面,PACS應(yīng)用服務(wù)器位于新機(jī)房,可以本地化訪問存儲(chǔ),直接讀寫數(shù)據(jù),延遲方面的性能指標(biāo)獲得提升。

03客戶收益

? 存儲(chǔ)系統(tǒng)整體性能提高200%,延遲降低40%;

? 醫(yī)生閱片過去需要4～5秒打開,現(xiàn)在僅需1～2秒,閱片速度提高2倍以上;

? 簡(jiǎn)化存儲(chǔ)管理,單一界面即可完成存儲(chǔ)狀態(tài)檢查,運(yùn)維效率提高50%;

? 彈性擴(kuò)展,存儲(chǔ)性能及容量隨著節(jié)點(diǎn)增加而線性增長(zhǎng);

? 支持設(shè)備利舊,保護(hù)院方原有投資;

? 在線遷移數(shù)據(jù),業(yè)務(wù)不停機(jī),保持業(yè)務(wù)連續(xù)性;

? 2副本數(shù)據(jù)冗余保護(hù),達(dá)到5個(gè)9的數(shù)據(jù)可靠性。

隨著本項(xiàng)目改造的完成,不僅協(xié)助東軟PACS系統(tǒng)完成從3.5到5.5版本的升級(jí),幫助院方獲得評(píng)定電子病歷系統(tǒng)功能應(yīng)用六級(jí),同時(shí)面向未來的醫(yī)院信息化應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了IT基礎(chǔ)架構(gòu)的現(xiàn)代化改造,可為PACS到HIS,LIS等更多核心系統(tǒng)提供可靠支撐。