醫(yī)療影像云(共7頁)

1、構(gòu)建(u jin)PACS系統(tǒng)云存儲關(guān)鍵詞：醫(yī)院(yyun)信息化 醫(yī)療信息化 區(qū)域(qy)醫(yī)療 PACS 云計算 云存儲 Symantec 賽門鐵克 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)摘要隨著醫(yī)院PACS項目逐漸普及，很多地區(qū)已經(jīng)從省會級城市擴展到地市級、乃至區(qū)縣級城市。另一方面，很多PACS建設(shè)較早的醫(yī)院已經(jīng)遇到數(shù)據(jù)量激增導(dǎo)致的瓶頸。如何利用先進的云存儲理念來進行區(qū)域級PACS存儲平臺的建設(shè)，以應(yīng)對PACS影像數(shù)據(jù)激增的壓力，并為區(qū)域信息共享提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)成為醫(yī)院和各級衛(wèi)生行政主管部門所面臨的重要議題。云存儲平臺可以為醫(yī)院和區(qū)域醫(yī)療提供PACS影像統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，為長期的健康信息保存提供安全、靈活、可擴展和可持續(xù)

2、的支撐，是PACS影像存儲的發(fā)展趨勢。一、當(dāng)前困擾由于各家醫(yī)院獨立建設(shè)PACS系統(tǒng)，雖然各大PACS軟件廠商都遵循DICOM標(biāo)準(zhǔn)，但DICOM僅僅是應(yīng)用層面的標(biāo)準(zhǔn)，主要面向影像對象進行一定程度的規(guī)范，特別是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和文件格式的標(biāo)準(zhǔn)，而對存儲層次則缺乏相關(guān)的規(guī)范。傳統(tǒng)的PACS存儲架構(gòu)如下圖所示：圖1：PACS系統(tǒng)(xtng)傳統(tǒng)存儲架構(gòu)正是因為這個原因，目前PACS系統(tǒng)存在以下幾個(j )問題：各大PACS軟件廠商采用(ciyng)的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和存儲結(jié)構(gòu)各不相同操作系統(tǒng)包括Windows、Linux、AIX、HP-UX、Solaris等；數(shù)據(jù)庫包括MSSQL Server、Oracle、

3、Sybase等；存儲結(jié)構(gòu)有SAN、NAS以及一些私有的結(jié)構(gòu)如CAS等，這樣的情況實際上造成了每一套PACS系統(tǒng)在后臺都是一個黑盒子，不僅軟硬件完全異構(gòu)，而且不具有互操作性；目前的存儲架構(gòu)很難實現(xiàn)PACS影像數(shù)據(jù)長期、可持續(xù)的支撐很多PACS上線較早的醫(yī)院幾乎每一兩年就需要進行一次存儲擴容，不僅投資巨大，而且每次擴容的實施難度很大，而性能卻越來越低；難以實現(xiàn)PACS信息區(qū)域共享由于每家醫(yī)院的PACS系統(tǒng)存儲平臺不統(tǒng)一，存儲接口比較混亂，如果要實現(xiàn)PACS區(qū)域共享，則必須從DICOM接口來進行數(shù)據(jù)共享，這種從應(yīng)用層面進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄?dǎo)致PACS應(yīng)用的大量改動，而一旦出現(xiàn)問題，往往會有各家廠商

4、之間互相扯皮的現(xiàn)象；沒有足夠的安全性考慮很多PACS系統(tǒng)中，連最基本的防病毒措施都沒有，往往PACS存儲系統(tǒng)成為醫(yī)院最大的“毒窩”，很多終端因此而反復(fù)感染病毒。包括數(shù)據(jù)的備份，存儲冗余等基本的措施都沒有，PACS系統(tǒng)實際上處在一種非常脆弱的狀態(tài)中，一個簡單的存儲故障就可能導(dǎo)致整個PACS系統(tǒng)完全癱瘓，而一個硬盤的故障可能會導(dǎo)致PACS影像數(shù)據(jù)的大量丟失，甚至永遠無法恢復(fù)；缺乏對前端透明的數(shù)據(jù)生命周期管理現(xiàn)有的存儲系統(tǒng)對PACS影像的管理幾乎都是把所有數(shù)據(jù)放在同一級別上的粗放式管理，沒有根據(jù)數(shù)據(jù)生命周期進行合理的分配，或者是有一些簡單的分級措施，但對前端影響太大，往往導(dǎo)致歷史查詢很困難，數(shù)據(jù)丟失

5、等情況時有發(fā)生。綜合以上現(xiàn)狀，我們發(fā)現(xiàn)，完全依賴PACS軟件廠商來進行醫(yī)院PACS系統(tǒng)的存儲平臺規(guī)劃是不可行的PACS軟件廠商更多專注于應(yīng)用層面，在存儲層面不具有足夠的專業(yè)性。另一方面，單純依賴某個存儲設(shè)備廠商也行不通某一個存儲設(shè)備廠商在存儲層面無法統(tǒng)一所有其他廠商的產(chǎn)品，無法為PACS應(yīng)用提供統(tǒng)一、無差別的存儲服務(wù)。那么，站在PACS系統(tǒng)長期發(fā)展和區(qū)域信息共享的角度，PACS存儲平臺應(yīng)該具有什么樣的特點呢？二、需求梳理從PACS應(yīng)用(yngyng)角度來看，PACS存儲平臺應(yīng)該(ynggi)具有如下特點：統(tǒng)一(tngy)的標(biāo)準(zhǔn)可以支持幾乎任意存儲設(shè)備，對PACS應(yīng)用透明，PACS軟件無需關(guān)心

6、底層存儲架構(gòu)；具有開放接口協(xié)議采用開放協(xié)議（如NFS、CIFS、FTP或HTTP等），避免因協(xié)議的封閉性帶來長期存儲的風(fēng)險；安全包括防病毒、內(nèi)容審計、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)備份、高可用等設(shè)計，不需要由PACS軟件來對存儲層次進行安全考慮；“零”管理PACS應(yīng)用只管存數(shù)據(jù)、讀數(shù)據(jù)，至于數(shù)據(jù)在存儲平臺內(nèi)部究竟如何管理，則交給存儲平臺自身，這樣結(jié)構(gòu)層次清晰，分工更專業(yè)；從存儲設(shè)備角度來看，PACS存儲平臺應(yīng)該具有如下特點：良好的兼容性可以支持所有主流的存儲設(shè)備，從而跳出存儲設(shè)備本身的限制，擴容時可以不受品牌限制，可以采用不同品牌型號的存儲設(shè)備共同提供存儲空間；統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)支持對所有存儲設(shè)備進行統(tǒng)一管理，以

7、一致的方式為PACS應(yīng)用提供服務(wù)；高度可擴展性可以在磁盤陣列、SAN網(wǎng)絡(luò)通道、服務(wù)接口等各個層次進行橫向擴展，可以輕松支持PB級海量數(shù)據(jù)，性能得到線性增加，同時不中斷對PACS前端的服務(wù)；高可用性通過先進的技術(shù)手段保證將計劃內(nèi)和計劃外停機控制在可接受的時間范圍內(nèi)，不論是磁盤陣列故障、SAN交換機故障，還是服務(wù)網(wǎng)關(guān)故障，都不會造成服務(wù)中斷；而且完全實現(xiàn)在線存儲擴容、橫向擴展、數(shù)據(jù)遷移等高級功能，后臺操作不造成前端服務(wù)中斷；易于共享通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)復(fù)制，為PACS影像信息共享提供基礎(chǔ)支撐，方便區(qū)域PACS信息的集中共享；那么，上述需求應(yīng)該如何實現(xiàn)呢？三、云存儲在醫(yī)療領(lǐng)域的引入3.1、云存儲的發(fā)展什么

8、是云存儲？讓我們來看一看百度百科的解釋：“云存儲(cn ch)是在云計算（cloud computing）概念上延伸和發(fā)展出來的一個(y )新的概念，是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格(wn )技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個系統(tǒng)?！薄熬腿缤茽畹膹V域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)一樣，云存儲對使用者來講，不是指某一個具體的設(shè)備，而是指一個由許許多多個存儲設(shè)備和服務(wù)器所構(gòu)成的集合體。使用者使用云存儲，并不是使用某一個存儲設(shè)備，而是使用整個云存儲系統(tǒng)帶來的一種數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。所以嚴(yán)格來講，云存儲不是存儲，而是一種服務(wù)。” 引自百度

9、百科，鏈接：/view/2044736.htm從上面的解釋，我們可以看到這樣幾個要點：云存儲集合了集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能；將大量不同類型的存儲設(shè)備集合起來，協(xié)同工作；對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能；使用者不需要關(guān)心具體的設(shè)備如何；云存儲不是存儲，而是一種服務(wù)；如何我們把上述5個要點與PACS系統(tǒng)的整體存儲需求對應(yīng)起來，可以看到云存儲是非常適合PACS系統(tǒng)對存儲的要求的。那么，云存儲如何與PACS系統(tǒng)相結(jié)合，從而達到PACS系統(tǒng)對存儲平臺的多方面要求呢？3.2、云存儲在PACS領(lǐng)域的應(yīng)用首先，我們需要對云存儲的架構(gòu)有一個基本的了解。云存儲的結(jié)構(gòu)層次如下圖所示：圖2：云存儲的結(jié)構(gòu)

10、層次 引自百度百科，鏈接：/view/2044736.htm從上圖可以(ky)看出，目前醫(yī)院的PACS系統(tǒng)對于存儲平臺的規(guī)劃主要針對的是存儲層的設(shè)計，PACS應(yīng)用本身和存儲之間的耦合度很緊，這就使得PACS影像數(shù)據(jù)的管理總是(zn sh)受到很多牽制與PACS應(yīng)用的關(guān)系(gun x)、與存儲設(shè)備的關(guān)系等等。訪問層和應(yīng)用接口層對于PACS系統(tǒng)來說是相對固定的，對于PACS影像數(shù)據(jù)，完全可以通過標(biāo)準(zhǔn)的NFS、CIFS、FTP或HTTP等協(xié)議來提供服務(wù)。存儲層主要針對當(dāng)前環(huán)境做一些補充如存儲虛擬化、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控和故障維護等，著力于功能上的完善。最大的難點在于基礎(chǔ)管理層的建設(shè)由于PACS軟件廠商和存儲

11、設(shè)備廠商幾乎都不具有這部分的技術(shù)，同時還需要進行高度的整合，所以變得困難重重。目前市場上雖然有很多關(guān)于云存儲的討論，但大多數(shù)停留在理論探討層面，很難落地，其主要原因在于沒有具體的產(chǎn)品來完成整個云存儲結(jié)構(gòu)層次中每一個層次的支撐，尤其是基礎(chǔ)管理層的落地，是整個云存儲實現(xiàn)的最重要基礎(chǔ)前提。針對目前的現(xiàn)狀，Symantec率先推出了一款云存儲產(chǎn)品FileStore，填補了市場上的空白。事實上，Symantec FileStore并不是非常新的技術(shù)，相反，它是融合了Symantec之前所擁有的多項成熟技術(shù)所構(gòu)建的一套云存儲系統(tǒng)。如下圖所示：圖3：Symantec FileStore在云存儲各層次用到的技

12、術(shù)利用Symantec FileStore，我們(w men)可以將標(biāo)準(zhǔn)的硬件設(shè)備進行集成，順利打通從獨立存儲系統(tǒng)到云存儲服務(wù)的最后一公里，從而以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)為PACS系統(tǒng)提供文件存儲服務(wù)。改造后的PACS存儲(cn ch)架構(gòu)如下：圖4：基于(jy)云的PACS存儲架構(gòu)從上圖我們可以看到，F(xiàn)ileStore將所有影像文件獨立出來，通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對外提供文件服務(wù)，PACS擴容的時候，只需要對FileStore后端進行擴容即可，對PACS服務(wù)器沒有影響。同時，可以橫向擴展FileStore服務(wù)器（也叫“機頭”），從而擴增文件服務(wù)的吞吐能力，在一個FileStore文件系統(tǒng)中，可以達到256TB

13、的存儲容量（普通的SAN存儲文件系統(tǒng)最大只有16TB），一個FileStore集群可以支持多達16個機頭，存儲容量可以達到2PB。四、應(yīng)用效果運用云存儲可以在兩個大的方面為PACS影像數(shù)據(jù)的存儲帶來好處：從長期存儲的角度來看，PACS影像數(shù)據(jù)不僅需要做長期的保存，而且需要完整的生命周期管理。利用云存儲，可以達到以下幾個效果：存儲容量幾乎沒有限制，可以無限擴增；可以通過生命周期策略設(shè)置，實現(xiàn)效率與成本的平衡，為新的、訪問頻度高的數(shù)據(jù)提供高性能，為大量非活動數(shù)據(jù)提供廉價的海量存儲空間；為不同級別的數(shù)據(jù)提供相應(yīng)的安全保護措施，包括時間點備份、實時鏡像、遠程容災(zāi)、防病毒等等；為非活動數(shù)據(jù)提供自動訪問通道(tngdo)，無需人工干預(yù)；為過期數(shù)據(jù)提供退出(tuch)策略；另一方面，區(qū)域(qy)醫(yī)療其實更加需要云存儲平臺作為支撐：通過云存儲架構(gòu)，可以將所有不同類型的存儲設(shè)備相互整合，實現(xiàn)整個區(qū)域范圍內(nèi)的存儲共享；利用云存儲的復(fù)制技術(shù)，可以將數(shù)據(jù)在整個區(qū)域范圍內(nèi)進行復(fù)制，方便數(shù)據(jù)的集中與共享；區(qū)域醫(yī)療同樣需要在云存儲平臺的各項安全措施，包括備份、實時時間點鏡像、遠程容災(zāi)、防病毒等等；區(qū)域醫(yī)療的PACS影像數(shù)據(jù)會很容易達到和超過PB級，這就更需要云存儲帶來的幾乎無限的擴容能力；區(qū)域醫(yī)療的PACS影像數(shù)據(jù)非常需要云存儲所提供的超高性能支撐。因此，筆者認為在當(dāng)前區(qū)域醫(yī)療以及PACS應(yīng)用加速發(fā)展的時期