云存储技术在医疗影像数据管理中的应用与评估

顾 亚

(盐城市第三人民医院,江苏 盐城 224000)

0 引言

随着信息技术的发展,医疗诊断技术也在快速进步,医疗信息化的重要性日益凸显。为了提升现代医疗管理水平和合理配置医疗资源,满足人民日益增长的医疗卫生服务需求,国家出台了一系列利好政策,积极推进“互联网+医疗”,以推动公立医院更好的发展,提高医院的医疗服务质量[1]。如2021年3月发布的《国务院办公厅关于推动公立医院高质量发展的意见》(国办发〔2021〕18号)指出要强化信息化支撑作用,推动新一代信息技术与医疗服务深度融合。然而,随着医学影像技术的不断发展,越来越多的诊疗过程依赖于影像检查,导致医学影像数据海量增长,传统的医学影像数据存储方式已经无法满足当前巨大数据量的需求,导致存储容量不足、存储效率低下以及存储策略不科学等问题,从而影响了数据的安全性[2]。近年来,随着云计算技术地不断进步,被越来越多的行业领域所认可,并逐步应用到医疗领域中,为医疗数据存储管理带来了新的发展,将数据存储从本地转移到云端,推动数据云化转型进程,大大提升了医院的信息化管理水平,降低了数据储存和管理的成本[3]。本文旨在探究医院医疗影像数据存储面临的挑战,分析传统存储方式的局限性和云存储的优势,并结合实际案例对云存储在医疗影像数据存储和管理中的应用进行评估和总结。

1 传统医疗影像数据存储面临的挑战

NAS(网络附加存储)是一种文件共享服务,将分散的数据整合为大型、集中化管理的数据中心。NAS使用自己的文件系统,通过NFS或CIFS对外提供文件访问服务,以数据为中心,将存储设备与服务器完全分离,从而降低整体成本,提高性能,并释放带宽。NAS存储通常使用SAS/SATA硬盘,其性能受到硬盘转速限制,扩展性受到NAS网关限制,容量规模也有一定的上限。

SAN(存储区域网络)是一种基于块的存储方案,通过高速网络将存储设备和服务器连接在一起,适合安全防护、数据保护和灾难恢复等场景。SAN的主要特点是可以集中管理和共享存储资源,提高存储利用率和数据可靠性,支持大容量和高速度的数据传输,满足对性能和安全性要求较高的应用需求。SAN的主要问题是需要专业的人员和设备来维护和管理,成本较高,且与其他类型的存储网络兼容性较差[4]。

随着医疗技术的不断进步,医学图像数据的分辨率越来越高、包含的信息元素越来越多,导致每个患者的图像数据量越来越大[2]。同时,政策要求影像数据需要长期存储,常年累计的影像数据存量巨大,医疗影像数据的容量以TB级的速度增长。这使得传统存储系统面临着存储空间不足的问题,每1～2年就需要进行一次存储扩容,投资巨大,扩容实施难度大。传统的SAN+NAS存储方式难以满足这种数据量的增长。因此,如何合理扩容机房,如何合理增加存储设备以及如何降低维护成本成了迫切需要解决的问题。

医疗影像数据的安全性和可靠性也是一个重要挑战。医疗影像数据包含了患者的就诊信息,如病历、病史、影像结果等,这些数据对于患者的诊疗至关重要。如果数据遗失、损坏或者遭到恶意攻击,将会对患者的隐私和安全造成严重的影响。医院通常采用分层存储管理方式[5],将医疗影像数据根据访问频率分为不同的层级。常被访问的数据存储在速度快、价格高的介质上,而不经常被访问的数据则存储在速度慢、价格低的介质上,这样做的好处是节约成本。但这种方法存在以下缺点:(1)由于可用性受限,访问被移到较慢存储介质上的旧医疗图像可能会很慢,影响医生的诊断治疗效率和病患情绪。(2)医疗数据是敏感的,分层存储管理涉及在不同的存储介质之间移动数据,增加了数据泄露和其他安全问题的风险。(3)由于单点故障和数据备份不足等问题,容易导致数据丢失或损坏。

综上所述,传统医疗影像数据存储面临着多重挑战,包括存储容量、安全性和可靠性等方面。为了解决这些挑战,需要采用新的存储技术和策略,以提高存储效率、安全性和可用性。

2 云存储的优势

云计算是一种利用虚拟化技术将大数据分散到网络上多个小程序进行计算和处理的分布式计算模式。在医院信息化建设中,云计算技术发挥着越来越重要的作用。云计算拥有较强的扩展性、较高的服务性和安全性,同时具备数据信息共享和互通功能,可以促进不同系统之间的数据交流,从而提高医疗数据的利用效率,提升用户体验。云计算为医院信息化建设带来了机遇,能够减少管理和维护难度,降低成本,并提供较高的可靠性[6]。

云存储是一种新型的存储方式,相较于传统的存储方式,它具有多方面的优势[4]。首先,云存储具有可扩容性的优势,可以通过添加存储节点实现快速扩容,避免了传统存储方式中需要不断增加存储设备和新增扩容机房的问题。其次,云存储可以根据实际需求进行动态调整,实现存储资源的灵活分配和管理。再次,云存储具有较高的安全性,采用了数据加密、身份认证和访问控制等多种安全措施,保障了医学影像数据的隐私和安全。最后,云存储提供了灾难恢复和数据备份功能,可以快速恢复或备份数据,防止数据丢失或损坏,保证数据的高可用性[7]。

综上所述,采用云存储技术来存储医疗影像数据,可以有效提高存储效率、安全性和可用性,为医疗行业的发展提供了新的可能性和机遇。

3 某三甲医院的具体应用案例

3.1 案例背景

随着医疗信息化建设的不断推进,医疗影像数据作为医疗诊断和治疗的重要依据,其存储和管理成为医院信息系统的核心内容之一。然而,由于医疗影像数据量大、增长快、调阅频繁、存储周期长等特点,传统的存储方式已经无法满足医院的需求,导致存储效率低、成本高、安全性差等问题。(1)存储效率低:由于数据量大,调阅速度慢,影响患者就医体验和医生诊断效率;(2)存储成本高:由于数据增长快,需要定期扩容,存储设备的采购周期长,运维成本高,资金压力大;(3)存储安全性差:由于服务器故障等因素,存在数据丢失或损坏的风险,管理难度大,安全性和可靠性不足。因此,如何利用新技术和新模式,实现医疗影像数据的高效、安全、经济和可持续的存储和管理,成为医院信息化建设面临的重要挑战。

本案例以某院为对象,某院是一家市级大型三甲综合型医院,每年门急诊量超过100万人次,出院量超过7万人次。随着信息化建设的不断推进,该医院的核心业务基本实现了数字化覆盖,年检查量超过30万人次,历史影像量200 TB,年新增数据量25 TB。该院在传统存储方式下遇到了诸多困难和挑战,如存储扩容过程烦琐且复杂,数据量大导致调阅速度慢,服务器故障引起的潜在安全问题等。

3.2 实施过程

为了解决这些问题,按照医院医疗信息化建设发展规划,医院采用了云存储服务作为影像数据存储的一种选择,综合了云存储、NAS和SAN的优势,形成了以云+NAS+SAN的复合式存储架构方案(见图1),从而支持医院未来至少5～10年的发展需求。在院内按需保留一定量级影像数据进行本地存储,保证数据高级别的安全性,实现本地影像的快速调阅。通过设定好安全访问策略的防火墙与前置机相连,将PACS数据同步到前置机,再由前置机将历史影像数据迁移至云存储中进行长期存储管理,平衡影像调阅性能和存储成本的考量,减轻院内影像存储压力。同时,设置专门的水线管理机制,以保证存储空间的有效性。当存储空间只剩下快到10%时,启动删除图像的命令,被删除的图像在数据库系统里面,就会被标记为离线,进而划转为云存储。

图1 改造后的存储架构

3.3 案例效果

通过采用云存储技术,该医院实现了医疗影像数据的统一存储和管理。首先,云存储技术提高了医疗影像数据的存储效率,大大缩短了数据读取和传输时间,提高了医生的工作效率和患者的诊疗质量。其次,利用云存储的弹性和可扩展性,实现了按需动态扩容,节省大量资金,降低了医院的存储成本,避免了传统存储方式中不断增加存储设备和维护成本的问题。最后,实现提高了存储效率和成本效益,保障了数据的安全性和可靠性,保障了患者的隐私。

4 结语

本文分析了传统医疗影像数据存储方式所面临的挑战和问题,并探讨了云存储在医疗影像数据存储中的优势。同时,本文结合某三甲医院的具体应用案例,展示了云存储在医疗影像数据存储方面的具体应用。研究结果表明,云存储技术在医疗影像数据存储方面具有巨大的潜力,能够有效提高医院信息化管理水平,降低数据存储和管理成本,保障医院信息化建设的顺利进行。