黄虹:华山医院医疗影像数据混合云存储探索

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▲复旦大学附属华山医院信息中心主任黄虹

      复旦大学附属华山医院创建于1907年,是国家卫生计生委委属医院、复旦大学附属教学医院和中国红十字会冠名的医院,1992年首批通过国家三级甲等医院评审,为全国文明单位,是国内最著名、最具国际化特征的医教研中心之一,也是全国首家通过JCI认证的部属公立医院,在国内外享有很高声誉。

  复旦大学附属华山医院放射科成立于1933 年,科室经过70多年的发展和几代人的努力,已成为技术力量雄厚,设备先进,医教研成绩突出的具有鲜明特色科室之一。1997年被国家教委评为“211工程”影像医学重点学科。近年来科室又积极筹建PACS系统,实现集中打印,使放射科工作流程得到优化,最大程度地满足了医疗的增长,医疗质量不断提高。

  随着今年医院业务量增长,影像检查业务逐年递增,或者发展方向,如何将承载整个医学检验后台的PACS系统实施、运维好,成了信息中心头等重要的工作。

      医学影像存储面临成本、运维、安全等压力

  国家规定医疗数据要保存30年,但事实证明,3年后影像数据调阅频率大幅降低,设备利用率低,但医学影像的存储维护成本没有变化。

  同时,医学影像本身的特征是非结构化的大数据,随着影像设备的发展和技术的进步,加之影像存储需求的快速增长,医学影像数据呈几何倍增长,而作为信息中心而言,PACS的投入只是信息规划的一部分而非全部。以上种种原因造成PACS系统的存储成本压力非常之高。

  另一方面,医学影像的运维压力也与日俱增。由于影像存储成本很高,且历史影像数据由于缺乏日常维护,缺乏有效备份,而影像数据的安全验证、可用性、完整性校核工作量巨大。同时,由于影像数据丢失或损坏的风险高,医院自身缺乏第三方的安全承诺和风险共担机制,导致目前国内整个医学影像存储的安全性、可靠性不尽人意,运维压力很大。

      私有云和混合云的比较

      1. “医疗专网+私有云”方案

  在传统模式下,国内医院多选择“医疗专网+私有云(自建大型数据中心)”的建设模式来解决医学影像的存储问题,但这种模式也面临着私有云建设时间长、运维复杂、管理费用高等问题。一般来讲,物理存储设备的使用年限是5年,但多数医院面临存储机房刚建设好运行不久,设备的使用年限就到了,又要购置新设备的问题,数据存储面临“永远在路上”的尴尬。

      2. 混合云存储方案

  混合云存储方案即构建“私有云存储热数据+公有云存储冷数据”的混合云存储方案。所谓热数据,就是经常被用到的数据,冷数据就是调阅量非常少的数据,将两种数据在私有云公有云上分开存储,间接降低了基础设施管理成本,同时增强影像数据的存储计算能力,也可以增加结构的灵活性。

  综合对比两种建设方案,首先从机房建设角度来看,私有云空间体量要求比较高,而公有云的机房建设则不用医院干预。从人员角度来看,私有云一定要配备一个专职人员做性能调整、资源调整等工作,而公有云则更多是需要工作人员来熟悉云管理软件的用法;从数据共享角度来看,私有云节点多,共享复杂度高,而公有云节点少,网络共享方式简单;从逻辑安全来讲,私有云因为部署在医院内部,其人为控制风险更高,公有云本身有一套经过多行业验证的安全基础,比较有保障;最后,从建设周期来看,私有云是从“零”开始,建设周期长,而公有云在机房、网络、设备、技术方面都有成熟经验可循,一年左右即可建成。

  所以,考虑到目前我院的实际情况,影像存储方案要有突破和变化,最终采取PACS影像实行混合云部署实践。

      华山医院混合云实施方案

  2014年,我院在确定实施方案的前提下, 与微软合作部署了基于混合云技术构建的华山医院影像云存储。我们在医院内网配置一台设备用于存储部分本地数据,同时通过基站把冷数据慢慢备份到云端去,真正通过数据利用来实现数据分层。这个方案适用于涉及大数据存储的各类系统,其灵活的扩展性和无与伦比的速度优势,能有效解决医疗系统中大量新增数据的存储难题,并提供卓越的数据管理维护体验。

因为本地数据中心和公有云统一管理,按需切换,允许业务能够在公有云和本地数据中心之间无缝移动和扩展,可以说我院混合云存储方案是根据实际情况作出的最快捷最灵活的数据中心解决方案。

  而且,我院目前在Azure上部署云存储之外,还有科研计算服务,满足部分科室对数据的重力、计算与展现需求,如药剂科的个性化给药项目,就可以把临床数据放在服务器上建模。在互联网时代,影像数据发挥更大的使用市场和使用价值更多会依赖于公有云来实现。

      测试保证混合存储方案正常运行

  在混合云存储实施上线的使用过程中,我们也进行多项测试来保证其正常运行。

      1. 简化存储灾备架构 

  测试目标是验证存储架构在被往往隔离环境中架构,以及Storsimple被置于网区后接受内网服务器访问的能力。通过将Storsimple置于内网区,使其可以访问互联网,以在防火墙上开放单向(从内网到Storsimple)的TCP443(用于管理)和3260(用于ISCSI连接)的方式,得到在交换机上开放单向的上述两个端口后,我们可以从内网的特定计算机访问Storsimple的管理站点和通过ISCSI Initiator连接StorSimple,发现并使用其提供的磁盘卷的测试结果。验证通过这样一个架构访问远端,发现其效率非常高,基本上没有时间上的延迟。

      2. 备份技术 

  通过部署分层、去重、压缩、加密四项工作,来测试验证StorSimple的去重能力对PACS 影像数据的去重效果。我们发现,当我们从备用的PACS服务器上复制1.5TB旧数据到StorSimple 分配给该台服务器的磁盘卷后,当空间达到80% 的时候,它会自动保存数据到下一层,将数据自动分层后保存。而且在自动备份功能上,通过测试也达到了非常高的效率水平。

     3. 瞬间数据恢复和调阅 

  此项测试是验证StorSimple的容灾及快速数据恢复能力。从用户角度来看,测试结果还是比较满意的,因为公有云的访问并不存在很复杂的才做,也没有太多应用层的影响,基本上从云端恢复数据不需要大量的时间。

    未来的医疗数据必然是分析与协同

  未来的医疗数据最重要的作用就是分析与协同。小到医院与患者之间,大到医院与国家人口健康数据之间,任何业务上的协同,一定是基于更灵活、方便的基础设施,才有可能做更多的临床数据的获得和分享。未来信息中心的任务也将更加艰巨,如何提供可靠、灵活的保障系统来满足医院应用需求,支撑医院未来业务升级将是整个行业需要重点努力的工作。

 

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最后修改于 星期日, 28 8月 2016 22:42