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作者：佚名    综艺来源：来自网络    点击数：    更新时间：2023/8/29    
1、PACS影像数据存储的挑战PACS影像数据占医院信息化数据总量的80%以上。随着CT/MR等检查设备分辨率的不断提高，如CT检查设备从早期的64排已经发展到256排，使用人工智能图像分析术后将扫描切层从5mm减小到1mm， 这些因素使得医院的PACS影像数据量急速增加。急速增长的PACS影像数据量使得医院信息化面临如下严峻挑战：（1）PACS调图时间长达1~2分钟十年前，患者检查产生的图像大约几百张，医生调阅患者PACS图像只需要10秒左右。目前患者一次检查产生的图像数量达到2000幅以上，调图时间普遍长达1到2分钟。调图卡顿是常态，严重影响了医生的工作效率。（2）存储架构复杂，扩容运维困难目前医院普遍采用在线/近线/离线三层架构，在线使用SAN存储，近线/离线使用SAN/NAS或对象存储。SAN存储设备扩容困难，需要划分很多逻辑卷。使用小的逻辑卷，数据风险小，但盘符数量多，而Windows 服务器对盘符数量又有限制;使用大的逻辑卷，盘符数量少，但是数据安全风险大，一旦发生文件系统损坏，检查修复时间会长达几周。传统存储设备的扩展能力有限，医院需要不断购买新的存储设备，需要不断做数据迁移，存储架构复杂，运维负担繁重。2、性能瓶颈分析PACS系统调图涉及到多个环节，包括PACS客户端软件、医生端电脑、网络、存储设备，它们都对性能有重要影响。（1）PACS软件本文不关注PACS软件的核心功能，只从PACS软件调图性能角度分析。PACS软件的并发度对调图性能有很大影响。比如，用4个线程同时调取4个图像文件，其性能就是1线程方式的4倍!有一些厂商的旧版本PACS软件是单线程模式，这时PACS软件就是系统的主要性能瓶颈。对于这种场景，升级PACS软件就成为必须要做的工作。（2）医生端电脑医生端电脑硬件配置对PACS调图性能也有一定影响。如果启用了AI辅助分析，则CPU/GPU的配置对性能就很关键。由于每位患者的PACS影像数据量都比较大，无法全部存储在内存，因此PACS软件都会把下载的PACS文件先写入本地硬盘，再从本地硬盘读取，本地盘的读写性能往往会成为瓶颈。医生端电脑使用SSD固态盘会显著提升性能。（3）网络带宽从网络角度看，只要做到千兆到桌面，万兆到核心，网络就不会成为性能瓶颈。PACS服务器到网络存储设备之间数据流量比较大，应使用万兆以太网，而不是千兆以太网，否则网络也会成为性能瓶颈。（4）存储设备在大多数场景下，PACS系统的调图性能瓶颈主要在于存储设备，而不在于PACS软件。目前普遍30~50幅/秒的调图速度就是传统存储设备的正常性能。使用SAN存储设备时，承担数据管理功能的文件系统运行在Windows 服务器上，该服务器往往会成为性能瓶颈，大幅增加该服务器的内存会改善性能。3、新一代PACS影像存储解决方案上海霄云信息科技是国内软件定义分布式存储的引领者，为医疗PACS影像带来了创新的数据存储解决方案。碧海分布式存储通过万兆以太网接入数据中心，现有网络架构无需调整。碧海分布式存储所有功能都采用冗余设计，避免单点故障，保证高可用。具有独有的智能自适应修复技术，在磁盘发生故障进行数据修复时可以保障业务性能不受影响。新的方案具有如下优势：（1）性能优异，PACS影像调图速度提升3倍以上碧海分布式存储的性能显著优于传统集中式SAN和NAS存储，也高于某国际高端集群存储Ixxxxx。PACS影像调图速度可达到300幅/秒。（2）一套存储，数据全部在线经过实际测试，碧海分布式存储系统能够做到百亿级文件性能衰减小于5%(传统存储可管理文件数在亿级，Hadoop大数据平台可管理文件数在10亿级)。对于PACS影像数据，100TB对应的文件数量约为2亿。目前国内大型三甲医院的历史PACS影像数据一般在500TB左右，文件数约为10亿。因此，使用碧海存储可以将几十年的PACS影像数据全部存储到一套存储，PACS系统的存储架构得以极大简化，扩容与运维负担大幅减轻。（3）国产自主研发，非开源存储软件，技术先进碧海分布式存储是如何实现高性能的呢?分布式元数据管理碧海分布式存储使用创新的技术，基于NoSQL分布式数据库技术管理分布式文件系统的元数据，消除了传统集中式存储的单点性能瓶颈。经过实际测试验证，能够存储百亿级以上的文件。针对PACS海量小文件的定制优化碧海分布式存储针对PACS小文件进行了深度定制优化，减少了小文件元数据规模，对于PACS影像等小文件场景，文件数可压缩到1/100;将小文件的读写合并后写盘，大幅提高了小文件读写性能。高效SSD缓存设计传统的SAN/NAS的SSD缓存方式在块设备底层实现，无法获得文件层的信息，比如哪些内容是目录，哪些是文件元数据inode等，只有当数据被反复多次访问时才会保持在SSD中，因此SSD缓存的命中率比较低。碧海分布式存储系统在系统架构设计中融入了SSD缓存设计，将目录数据、文件元数据、热点数据全部保持在SSD中，大幅提高了SSD缓存的命中率，从而能够在节省成本的前提下大幅提高读写性能。对象和文件互通访问，性能无衰减碧海分布式存储的底层使用统一方式管理数据，文件和对象无需转换网关就能够互通访问，对象的读写性能和文件一样优异，突破了对象存储性能低的局限。4、实践案例上海市胸科医院是国内最大的胸外科三甲医院，所有的检查与诊断都需要拍片，对PACS系统的调阅要求高于很多综合性大型三甲医院，每年新增PACS数据量压缩后达到80TB。之前使用高端存储HP 3Par，PACS影像调图速度为50幅/秒，影像科复核医生在阅片时会发生卡顿。为了更好地支持一线医生的工作，上海市胸科医院信息科不断探索引进新的先进技术，组织PACS厂商卫宁健康与霄云科技一起分析攻关，PACS软件也进行了深度优化，增加了多种调图模式，并针对分布式存储的特点提高了并发调图线程数。新的方案获得显著的提升效果。调图速度达到300幅/秒，1000幅的CT图像可在4秒内调阅完毕。影像科复核医生每天审核的报告数提升了50%。碧海分布式存储上线2年之后，将历史影像数据全部迁移到碧海分布式存储，实现了一套存储数据全部在线。截至2022年3月，在线数据量达到400TB，文件数达到9.4亿。权威第三方测评机构在医院现场对PACS影像调图性能进行了评测，结果如下：
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