云存儲技術在醫療影像數據管理中的應用與評估

顧 亞

(鹽城市第三人民醫院,江蘇 鹽城 224000)

0 引言

隨著信息技術的發展,醫療診斷技術也在快速進步,醫療信息化的重要性日益凸顯。為了提升現代醫療管理水平和合理配置醫療資源,滿足人民日益增長的醫療衛生服務需求,國家出臺了一系列利好政策,積極推進“互聯網+醫療”,以推動公立醫院更好的發展,提高醫院的醫療服務質量[1]。如2021年3月發布的《國務院辦公廳關于推動公立醫院高質量發展的意見》(國辦發〔2021〕18號)指出要強化信息化支撐作用,推動新一代信息技術與醫療服務深度融合。然而,隨著醫學影像技術的不斷發展,越來越多的診療過程依賴于影像檢查,導致醫學影像數據海量增長,傳統的醫學影像數據存儲方式已經無法滿足當前巨大數據量的需求,導致存儲容量不足、存儲效率低下以及存儲策略不科學等問題,從而影響了數據的安全性[2]。近年來,隨著云計算技術地不斷進步,被越來越多的行業領域所認可,并逐步應用到醫療領域中,為醫療數據存儲管理帶來了新的發展,將數據存儲從本地轉移到云端,推動數據云化轉型進程,大大提升了醫院的信息化管理水平,降低了數據儲存和管理的成本[3]。本文旨在探究醫院醫療影像數據存儲面臨的挑戰,分析傳統存儲方式的局限性和云存儲的優勢,并結合實際案例對云存儲在醫療影像數據存儲和管理中的應用進行評估和總結。

1 傳統醫療影像數據存儲面臨的挑戰

NAS(網絡附加存儲)是一種文件共享服務,將分散的數據整合為大型、集中化管理的數據中心。NAS使用自己的文件系統,通過NFS或CIFS對外提供文件訪問服務,以數據為中心,將存儲設備與服務器完全分離,從而降低整體成本,提高性能,并釋放帶寬。NAS存儲通常使用SAS/SATA硬盤,其性能受到硬盤轉速限制,擴展性受到NAS網關限制,容量規模也有一定的上限。

SAN(存儲區域網絡)是一種基于塊的存儲方案,通過高速網絡將存儲設備和服務器連接在一起,適合安全防護、數據保護和災難恢復等場景。SAN的主要特點是可以集中管理和共享存儲資源,提高存儲利用率和數據可靠性,支持大容量和高速度的數據傳輸,滿足對性能和安全性要求較高的應用需求。SAN的主要問題是需要專業的人員和設備來維護和管理,成本較高,且與其他類型的存儲網絡兼容性較差[4]。

隨著醫療技術的不斷進步,醫學圖像數據的分辨率越來越高、包含的信息元素越來越多,導致每個患者的圖像數據量越來越大[2]。同時,政策要求影像數據需要長期存儲,常年累計的影像數據存量巨大,醫療影像數據的容量以TB級的速度增長。這使得傳統存儲系統面臨著存儲空間不足的問題,每1～2年就需要進行一次存儲擴容,投資巨大,擴容實施難度大。傳統的SAN+NAS存儲方式難以滿足這種數據量的增長。因此,如何合理擴容機房,如何合理增加存儲設備以及如何降低維護成本成了迫切需要解決的問題。

醫療影像數據的安全性和可靠性也是一個重要挑戰。醫療影像數據包含了患者的就診信息,如病歷、病史、影像結果等,這些數據對于患者的診療至關重要。如果數據遺失、損壞或者遭到惡意攻擊,將會對患者的隱私和安全造成嚴重的影響。醫院通常采用分層存儲管理方式[5],將醫療影像數據根據訪問頻率分為不同的層級。常被訪問的數據存儲在速度快、價格高的介質上,而不經常被訪問的數據則存儲在速度慢、價格低的介質上,這樣做的好處是節約成本。但這種方法存在以下缺點:(1)由于可用性受限,訪問被移到較慢存儲介質上的舊醫療圖像可能會很慢,影響醫生的診斷治療效率和病患情緒。(2)醫療數據是敏感的,分層存儲管理涉及在不同的存儲介質之間移動數據,增加了數據泄露和其他安全問題的風險。(3)由于單點故障和數據備份不足等問題,容易導致數據丟失或損壞。

綜上所述,傳統醫療影像數據存儲面臨著多重挑戰,包括存儲容量、安全性和可靠性等方面。為了解決這些挑戰,需要采用新的存儲技術和策略,以提高存儲效率、安全性和可用性。

2 云存儲的優勢

云計算是一種利用虛擬化技術將大數據分散到網絡上多個小程序進行計算和處理的分布式計算模式。在醫院信息化建設中,云計算技術發揮著越來越重要的作用。云計算擁有較強的擴展性、較高的服務性和安全性,同時具備數據信息共享和互通功能,可以促進不同系統之間的數據交流,從而提高醫療數據的利用效率,提升用戶體驗。云計算為醫院信息化建設帶來了機遇,能夠減少管理和維護難度,降低成本,并提供較高的可靠性[6]。

云存儲是一種新型的存儲方式,相較于傳統的存儲方式,它具有多方面的優勢[4]。首先,云存儲具有可擴容性的優勢,可以通過添加存儲節點實現快速擴容,避免了傳統存儲方式中需要不斷增加存儲設備和新增擴容機房的問題。其次,云存儲可以根據實際需求進行動態調整,實現存儲資源的靈活分配和管理。再次,云存儲具有較高的安全性,采用了數據加密、身份認證和訪問控制等多種安全措施,保障了醫學影像數據的隱私和安全。最后,云存儲提供了災難恢復和數據備份功能,可以快速恢復或備份數據,防止數據丟失或損壞,保證數據的高可用性[7]。

綜上所述,采用云存儲技術來存儲醫療影像數據,可以有效提高存儲效率、安全性和可用性,為醫療行業的發展提供了新的可能性和機遇。

3 某三甲醫院的具體應用案例

3.1 案例背景

隨著醫療信息化建設的不斷推進,醫療影像數據作為醫療診斷和治療的重要依據,其存儲和管理成為醫院信息系統的核心內容之一。然而,由于醫療影像數據量大、增長快、調閱頻繁、存儲周期長等特點,傳統的存儲方式已經無法滿足醫院的需求,導致存儲效率低、成本高、安全性差等問題。(1)存儲效率低:由于數據量大,調閱速度慢,影響患者就醫體驗和醫生診斷效率;(2)存儲成本高:由于數據增長快,需要定期擴容,存儲設備的采購周期長,運維成本高,資金壓力大;(3)存儲安全性差:由于服務器故障等因素,存在數據丟失或損壞的風險,管理難度大,安全性和可靠性不足。因此,如何利用新技術和新模式,實現醫療影像數據的高效、安全、經濟和可持續的存儲和管理,成為醫院信息化建設面臨的重要挑戰。

本案例以某院為對象,某院是一家市級大型三甲綜合型醫院,每年門急診量超過100萬人次,出院量超過7萬人次。隨著信息化建設的不斷推進,該醫院的核心業務基本實現了數字化覆蓋,年檢查量超過30萬人次,歷史影像量200 TB,年新增數據量25 TB。該院在傳統存儲方式下遇到了諸多困難和挑戰,如存儲擴容過程煩瑣且復雜,數據量大導致調閱速度慢,服務器故障引起的潛在安全問題等。

3.2 實施過程

為了解決這些問題,按照醫院醫療信息化建設發展規劃,醫院采用了云存儲服務作為影像數據存儲的一種選擇,綜合了云存儲、NAS和SAN的優勢,形成了以云+NAS+SAN的復合式存儲架構方案(見圖1),從而支持醫院未來至少5～10年的發展需求。在院內按需保留一定量級影像數據進行本地存儲,保證數據高級別的安全性,實現本地影像的快速調閱。通過設定好安全訪問策略的防火墻與前置機相連,將PACS數據同步到前置機,再由前置機將歷史影像數據遷移至云存儲中進行長期存儲管理,平衡影像調閱性能和存儲成本的考量,減輕院內影像存儲壓力。同時,設置專門的水線管理機制,以保證存儲空間的有效性。當存儲空間只剩下快到10%時,啟動刪除圖像的命令,被刪除的圖像在數據庫系統里面,就會被標記為離線,進而劃轉為云存儲。

圖1 改造后的存儲架構

3.3 案例效果

通過采用云存儲技術,該醫院實現了醫療影像數據的統一存儲和管理。首先,云存儲技術提高了醫療影像數據的存儲效率,大大縮短了數據讀取和傳輸時間,提高了醫生的工作效率和患者的診療質量。其次,利用云存儲的彈性和可擴展性,實現了按需動態擴容,節省大量資金,降低了醫院的存儲成本,避免了傳統存儲方式中不斷增加存儲設備和維護成本的問題。最后,實現提高了存儲效率和成本效益,保障了數據的安全性和可靠性,保障了患者的隱私。

4 結語

本文分析了傳統醫療影像數據存儲方式所面臨的挑戰和問題,并探討了云存儲在醫療影像數據存儲中的優勢。同時,本文結合某三甲醫院的具體應用案例,展示了云存儲在醫療影像數據存儲方面的具體應用。研究結果表明,云存儲技術在醫療影像數據存儲方面具有巨大的潛力,能夠有效提高醫院信息化管理水平,降低數據存儲和管理成本,保障醫院信息化建設的順利進行。