附属第一医院打造医学影像云

概述

挑战

• 在数据和设备不断增加的情况下，维持医院的数据质量。

解决方案

• Hitachi Data Ingestor、Hitachi Content Platform。

成果

• 提高了一线医生日常影像阅片速度。
• 获得了充足的影像数据存储空间，且具有弹性扩展的能力。
• 提供医院历史影像数据的线上访问。
• 提供免备份可靠性，以长期保护影像数据。

第一附属医院利用互联网医疗数据，管理医学影像文件。

挑战：存储、管理和访问数据，并保存数据而不丢失

浙江大学附属第一医院是一家大型三甲医院（三甲医院是国内综合实力最强的医院，在诊疗、教育、科研等方面均处于领先地位）。随着医院医疗设备数量的不断增加，医学影像像素数不断提升，其 PACS（影像归档与通信系统）数据量每年以 30%-40% 的速度增长。以 2018 年已有的 260TB 影像数据计算，预计到 2023 年，该院的 PACS 影像数据量将达到 1000TB。

管理这些近 PB 级的影像数据，已成为该院 IT 部门面临的最大挑战之一。该院要求 IT 部门永久保留影像数据，以便将来用于患者信息或咨询、研究、统计等活动。因此，他们无法选择删除存储的影像以释放存储空间。另一个因素是，医生需要在查房和会诊期间，快速访问最近的影像。对于长期慢性病患者，医生需要快速访问历史影像。

该院的 PACS 系统也出现了性能问题，医生反映每天上午查房时，影像访问很慢。另外，PACS存储设备上的空间也不够，为了节省在线空间，PACS 软件每天都会把十几天前的数据从 FC 硬盘移动到低速的 SATA 硬盘上。值得注意的是，PACS 软件每天都需要读写离线硬盘，这个操作由 PACS 软件公司的专业人员负责。过去离线存储数据的介质都是光盘 (4.7GB)，一个房间里就有上万张光盘，查找起来极为不便。现如今，使用 2TB 的硬盘就方便多了。

当需要数据回溯时，使用光盘归档并不容易。从房间里的一大堆光盘中找出一张正常可读的光盘并从中读取数据困难重重。虽然离线硬盘归档效果稍好，但这种归档可能会因 PACS 软件或归档软件模块升级时软件格式的错误而失败。

该院在使用 PACS 软件时遇到以下问题。

• PACS 软件错误可能导致归档失败，尤其是在软件升级期间。
• 该软件归档效率相对较低，因为需要将数据读入 PACS 服务器，再写入存储，并非直接从高速磁盘写入低速磁盘，或者直接将影像移入离线光盘或硬盘中。
• 离线数据检索具有较高的失败风险。

很多大型医院已经逐渐摒弃了这种传统的存储方式，因为单纯通过扩容或者更换更大容量的存储设备并不能完全解决其弊端问题，三大挑战依然存在：1) 系统性能低下；2) 海量数据存储性价比低；3) 海量数据保护。PACS 系统需要的是采用全新存储架构来应对这三大挑战。

解决方案：改进影像数据的访问、备份和保护

该院总共需要 2000 台读片客户端和近百台 PACS 设备，能够对 PACS 存储进行在线读写，需要部署高性能的 Hitachi Data Ingestor (HDI) 文件处理器，配置 70TB 的闪存存储容量，可以存储近一年的数据，吞吐量为 2000MB/s 的在线存储系统，可以轻松满足 50% 的并发读写需求。此外，Hitachi Vantara 配置的闪存空间提供了最快的存储响应速度，例如，对于较小 CT 生成文件 (512KB)，访问时间从之前的一分钟缩短到几秒；对于较大的 X 光片生成的 500MB 文件，访问时间从半小时缩短到几秒（在万兆网络中），最终提高了该院领导和医生的读片速度。

通过底层存储复制功能，系统每天将高性能 HDI 闪存复制到 Hitachi Content Platform (HCP) 海量镜像存储中，在线 HDI 和在线归档 HCP 中分别保存一组 12 个月的镜像数据。策略是 HDI 会删除 12 个月以上的镜像原件，节省在线高速存储空间，只保留镜像文件指向 HCP 的指针，用于归档镜像的在线回溯，实现高效自动化的硬件归档和归档镜像的在线访问。

HCP 是专为海量镜像文件定制的对象存储平台，可在线扩展至近 800PB 可用存储空间。写入 HCP 的镜像具有 WORM 保护、镜像数据自动双写、文件自修复等功能，避免误删除或软件错误导致镜像文件损坏。HCP 拥有专利 EC（纠删码），可实现 6 块硬盘同时损坏而不丢失数据，避免物理故障导致的数据丢失。HCP 的互备、多活特性可轻松实现容灾。海量镜像数据可低成本在线归档存储，实现所有物理和逻辑故障场景的免备份数据保护。

结果：增强数据可访问性，降低数据保留成本

该院通过 PACS 系统升级改造，建立了全新存储架构，取代了原有的存储架构，益处如下：

• 访问速度更快：将最新影像保存在高速 NAS 存储中，可以利用更强大的文件处理性能，并配置适当数量的闪存硬盘，从而提高医生的影像访问速度。
• 在线归档：每天产生的影像可以通过底层存储自动复制到影像归档平台，不需要 PACS 软件的归档功能，不影响 PACS 服务器的性能，也不需要人工干预归档。更重要的是现在归档是全天候 (24x7) 运行，随时都可以在线访问。这个系统架构正是该院的 PACS 系统所不可或缺的。
• 更好地保护 PACS 影像：影像归档平台不使用常见的 SAN 或 NAS 存储，而是使用专为海量非结构化数据设计的对象存储。

合作伙伴

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