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

其生產的數據主要以圖片和視頻的非結構化數據為主。以三甲醫(yī)院為例,一家三甲醫(yī)院每年新增的PACS影像數據可達十幾TB到幾十TB。為了滿足法規(guī)遵從的要求,PACS影像數據還需要長時間保存15-30年。

目前,醫(yī)院存儲的數據80%-85%來自于影像數據,而我國醫(yī)學影像數據的年增長率大約為30-40%。

面對PACS影像數據的特點(非結構化,數據增長快,需要長時間安全保存等),傳統(tǒng)存儲設備在擴展性、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架構來滿足醫(yī)院不斷增長的影像數據存儲需求:

? 并非為非結構化內容設計或優(yōu)化,專有設備,設備和品牌選擇受限,擴容成本高;

? 從TB到PB的擴展中,存在容量和性能瓶頸,無法靈活擴展;

? 需要增強的數據冗余保護;

? 環(huán)境異構復雜,數據管理繁瑣,容易出現數據孤島。

01一線和二線存儲

天津市北辰醫(yī)院始建于1963年10月,是一所集醫(yī)療、教學、科研為一體的三級甲等綜合性醫(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)構架,上線HIS系統(tǒng)、LIS系統(tǒng)、PACS系統(tǒng)等;同時,建立數據分析與決策(BI)系統(tǒng)、醫(yī)院綜合運營(HRP)系統(tǒng)等輔助醫(yī)院運營決策管理。2016年,北辰醫(yī)院獲批電子病歷系統(tǒng)功能應用分級評價五級醫(yī)院資格。

圖片來源:北辰醫(yī)院官微

2012年以來,為了進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)。其中影像數據存儲分為一線和二線存儲,設計一線存儲僅保持30天內數據,30天以上的數據通過PACS歸檔軟件統(tǒng)一歸檔到二線存儲。

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

PACS存儲連接拓撲圖

通過查看PACS工具,發(fā)現目前二線歸檔存儲平均每天產生數據量約為23GB左右,并且隨著就診人數的增加,PACS影像數據還在以年均36%左右的速度增長中。截至2018年底,歸檔存儲兩個文件夾2xian、2xian_2已基本接近飽和,已使用存儲空間分別為74%和87%。

02存儲改造方案

為了對現有的PACS后端存儲進行擴容升級,滿足未來3-5年的影像數據存儲需求,同時進一步提升存儲性能,提高醫(yī)生閱片速度。院方在分布式存儲技術使用基礎上,希望進一步利用分布式軟件定義存儲,實現彈性擴展和高性能。

在改造方案設計上,XSKY和院方以及東軟三方經過分析,提出了新的PACS后端存儲方案。一方面新購存儲節(jié)點用于容量擴展,另一方面利舊現有的分布式存儲設備,均部署XSKY XEFS存儲軟件,統(tǒng)一整合為新的XSKY存儲集群。

改造后的存儲方案

新的存儲集群可提供280TB存儲裸容量,采用2副本機制進行數據冗余保護,可用容量140TB左右。為保障數據讀寫的高效性,采用SSD盤+HDD盤的硬件部署方式,通過SSD盤為HDD盤進行數據加速,HDD盤作為數據存儲的宿主空間。

同時,對原有一線生產存儲和二線歸檔存儲做數據遷移,遷移后傳統(tǒng)存儲全部下線處理。新的XSKY存儲集群同時為PACS系統(tǒng)的一線存儲和二線存儲提供數據支撐;其中一線生產存儲和二線歸檔存儲的空間根據用戶需求逐年動態(tài)分配,不再有固定的比例限制。

數據遷移完成后,原分布式存儲設備搬遷至新機房,添加SSD和萬兆網卡后加入新存儲集群,容量合并,性能提升。新存儲集群總讀寫帶寬由180MB/s提高至560MB/s。

一方面,新存儲集群自帶FTP功能,無需掛載在AIX小機之下,消除了網絡接口瓶頸(原來存儲的讀寫瓶頸在AIX小機的千兆連接);另一方面,PACS應用服務器位于新機房,可以本地化訪問存儲,直接讀寫數據,延遲方面的性能指標獲得提升。

03客戶收益

? 存儲系統(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,現在僅需1～2秒,閱片速度提高2倍以上;

? 簡化存儲管理,單一界面即可完成存儲狀態(tài)檢查,運維效率提高50%;

? 彈性擴展,存儲性能及容量隨著節(jié)點增加而線性增長;

? 支持設備利舊,保護院方原有投資;

? 在線遷移數據,業(yè)務不停機,保持業(yè)務連續(xù)性;

? 2副本數據冗余保護,達到5個9的數據可靠性。

隨著本項目改造的完成,不僅協(xié)助東軟PACS系統(tǒng)完成從3.5到5.5版本的升級,幫助院方獲得評定電子病歷系統(tǒng)功能應用六級,同時面向未來的醫(yī)院信息化應用實現了IT基礎架構的現代化改造,可為PACS到HIS,LIS等更多核心系統(tǒng)提供可靠支撐。