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

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

目前,醫院存儲的數據80%-85%來自于影像數據,而我國醫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),傳統存儲設備在擴展性、性能、管理等多方面逐漸難以滿足醫院需求,亟需一種新型的存儲架構來滿足醫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

天津市北辰醫院始建于1963年10月,是一所集醫療、教學、科研為一體的三級甲等綜合性醫院。目前醫院日門診量2500余人次,年出院病人2.5萬余人次。

圖片來源:北辰醫院官微

北辰醫院建立了以電子病歷為核心的臨床信息系統構架,上線HIS系統、LIS系統、PACS系統等;同時,建立數據分析與決策(BI)系統、醫院綜合運營(HRP)系統等輔助醫院運營決策管理。2016年,北辰醫院獲批電子病歷系統功能應用分級評價五級醫院資格。

圖片來源:北辰醫院官微

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。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歸檔軟件統一歸檔到二線存儲。

一、二線存儲開始各使用一臺傳統存儲設備,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,遷移后傳統存儲全部下線處理。新的XSKY存儲集群同時為PACS系統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

? 存儲系統整體性能提高200%,延遲降低40%;

? 醫生閱片過去需要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檢查,運維效率提高50%;

? 彈性擴展,存儲性能及容量隨著節點增加而線性增長;

? 支持設備利舊,保護院方原有投資;

? 在線遷移數據,業務不停機,保持業務連續性;

? 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,不僅協助東軟PACS系統完成從3.5到5.5版本的升級,幫助院方獲得評定電子病歷系統功能應用六級,同時面向未來的醫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等更多核心系統提供可靠支撐。