医学影像平台（PACS）存储选择的探讨一

孟想成真

今年是疫情已经过去的第二年，遍及全球的新冠疫情暴露出了医疗行业的发展不足。而中国的抗疫胜利不但为整个行业指明了发展方向，更离不开医疗信息化的保驾护航。

对于医疗机构来说，不管是大型三甲医院还是基层社区医院，都在以患者为中心，提升诊疗服务、提高患者满意度；以精细化运营为目标，全面构建智慧医院，提升医院信息化水平已经迫在眉睫。
当前医院的信息化应用，每天都会产生大量的医疗数据，从数据结构来看，只有不到20%的数据为结构化数据，如EMR，HIS数据库，超过80%均为非结构化数据，尤其是PACS医学影像。各种医疗检查，如CT、MR、超声、造影、内镜等，每年至少产生数十甚至上百TB的影像文件，而且随着医疗技术的发展和检查手段的进步，导致更大量的非结构化影像文件的产生，随之而来的关键问题就是如何更好地保存和使用这些影像文件。
 
首先，我们来了解下PACS影像的三个重要特点：
1.    文件小、数量多
PACS文件量占比超过50%的都是500KB以下的小文件，如CT、MR，每次CT检查都会生成上百张KB级别的小文件。而一家三甲医院每个月CT、MR的检查量普遍可以达到几万次，因此产生了数以亿计的小文件。

2.    保留周期长
《医疗机构管理条例实施细则》第53条规定：医疗机构的门诊病历的保存期不得少于15年，住院病历的保存期不得少于30年。而实际上更多的医疗数据都选择了永久保留。

3.    回调要求高
放射科医生需要快速地审阅当天影像，以便在很短的时间内出具一份准确的影像报告。诊室医生则需要调取患者的所有历史影像来更精确地判断疾病的发展。这就需要存储能同时满足容量和性能要求。
 
其次，PACS影像的传统存储方式：
1.    SAN
医院信息化最早发展起来的时候都是采用IOE架构，不管是数据库的结构化数据还是影像文件的非结构化数据都存放在同一台SAN存储上。但是SAN存储的总容量相对都比较小，价格昂贵，最适合高性能数据库的使用场景。当影像文件的数量越来越多，容量增长越来越快，SAN存储就逐渐无法满足数据存放的要求。

2.    NAS
这时候就出现了使用NAS来存放非结构化的影像文件，而SAN单独给核心数据库使用。通过将不同业务类型的数据分开，既满足了数据库的高性能要求，也提供了影像文件的大容量存储空间，而且互不影响。

 
3.    磁带库
但是我们都知道，NAS的容量也无法做到无限扩展，PACS影像文件的增长速度要远远快于硬件设备的更新扩容。而且对于医院来说，通常三个月到半年之内的影像调阅频率最高，超过一年以上的影像调阅次数少。因此将这些历史影像文件离线备份到磁带库上也是各家医院所选择的通用解决方案。

 
这套存储架构发展至今可以说是非常的成熟的一套标准了，但是我们从细节上还是能发现不少问题。
1.    NAS存储在性能和容量上都成为了制约PACS进步的瓶颈。
2.    上亿甚至数十亿的PACS影像文件无法在规定的时间窗口内完成离线备份。
3.    历史影像文件的调阅需要花费很长的时间来查找数据备份。
4.    PACS数据无法标准化，医院无法掌握数据的控制权和归属权。
5.    内部信息架构的孤岛，内外网的脱节，通讯协议的不同，访问方式的老旧更是严重制约了互联网+医疗的发展。
那么，有没有一种类型的存储能够同时解决上述诸多问题，并且面向未来互联网技术的发展方向呢？答案就是：对象存储。基于对象存储在医院内搭建影像数据的私有云，同时再连通公有云，形成混合云的环境就能达成所有目标。
 
采用对象存储搭建院内非结构化数据私有云存储的优势在于：
1.    海量数据的存储
对象存储采用扁平化数据存储架构，数据分布在集群中的所有节点上，每个数据文件都对应唯一的访问键值，通过键值直接获取数据。对象存储的节点可以横向或纵向扩展，通常无扩展上限，以实现ZB规模，上千亿文件的存放。
因此对比NAS存储，对象存储可以实现存储容量和文件数量无上限；无需规划详细的目录结构；文件查询效率更优化。
2.    历史数据的免备份
对象存储基于纠删码、多副本、多版本、WORM、跨站点复制等功能，实现了无论是发生物理磁盘故障，认为误删除，病毒侵害，还是站点灾难的情况下都能保证数据的安全可靠，达到15个9的数据可用性。从而实现数据无需备份也能保证不丢失，降低数据备份开销，保持数据永久在线。
3.    数据全生命周期管理
超过50%的医疗数据都需要永久保留，但是通常的存储硬件产品都有生命周期，每次的产品更新都会涉及复杂繁琐的数据迁移。对象存储可以实现产品更新换代的同时数据在内部自动迁移到新产品，无需人工迁移，无需数据比对，业务不受影响，既保证了数据的完整性，又满足了合规要求。
4.    混合云的门户网关
互联网+医疗的发展让很多医院都开始在公有云上部署业务，但是由于数据的安全性、保密性要求，绝大部分的数据，包括PACS影像还都是存储在医院内部。
对象存储原生的互联网访问协议可以很容易的打通这一屏障，基于公有云部署的业务能直接访问院内数据，把需要的数据调取到外网，全量数据还是保存在一个安全可靠的环境中。
5.    元数据激活数据价值
大数据分析、算法深度学习、人工智能等新技术已经被不断地应用到医院业务中，帮助医生更快速、更准确地诊断病情。医疗数据互联互通、区域医疗中心也已经不是新名词。
对象存储特有的元数据+数据的组合，建立了一套标准化的，脱离应用也能随时调取的，不同PACS厂商、不同类型、跨院区的数据统一体。在后PACS时代，挖掘影像数据的价值。
 
Hitachi Vantara是行业中最早提出采用对象存储搭建医院PACS影像私有云平台。经过多年实践认证，Hitachi Vantara的对象存储HCP以其领先的高性能、高可用性和高可扩展性，在全国多家医院实现了传统平台到新技术平台的转型，赋予医院面向未来的创新和智能化变革。
待续未完……
下一期，我们来具体看下对象存储如何应用在医院PACS影像平台。