杉岩分布式存储，助推医疗行业IT敏捷化转型实践
近年来，医疗体制改革取得了巨大发展。但随着人口老龄化加剧，国内医疗资源总量不足、分布不均等问题日益凸显，亟需加快推进信息化建设，进一步完善综合医疗服务体系。未来几年，医疗行业还将处在发展变革阶段。本文即是对医疗信息化建设的趋势和挑战加以分析，并基于分布式架构探索医疗私有云、PACS影像存储解决方案，为医疗行业信息化转型实践提供更多思路。
一、医疗信息系统及信息化趋势
在医疗信息化建设过程中，医疗信息系统作为医院必不可少的基础设施与技术环境，支撑着医院的日常管理运营。结合业务类型和数据特点，可以将医院信息系统分为业务平台系统、运营管理系统和区域医疗信息系统这三类。
1. 业务平台系统
业务平台系统一般包括医院信息系统（HIS）、临床信息系统（CIS）、放射信息管理系统（RIS）、实验室信息管理系统（LIS）、影像归档和通信系统（PACS）、电子病历（EMR）、客户管理系统（CRM）、医院运营管理系统（HRP）等，各子系统承担不同的业务模块，共同保障医院的正常运营。
医院信息系统（HIS）是提供病人诊疗信息和行政管理信息的存储处理和数据交换等功能需求的平台，如门诊住院收费、电子处方管理等。在HIS的输出数据中，结构化数据占比在80%左右，非结构化的数据在20%左右。
临床信息系统（CIS）是负责收集和处理病人的临床医疗信息（如医嘱处理、病人床边系统、医生工作站等）的系统，用于支持医院医护人员的临床活动，并提供临床咨询、辅助诊疗等服务。
影像归档系统（PACS）是集影像采集传输与存储管理、影像查询与报告管理等应用于一体的综合系统，负责将医学影像数据以数字化方式保存起来，并支持随时调用。PACS系统中除了少部分索引、日志数据外，绝大部分是由CT、超声等设备产生的非结构化数据，占比超过60%。
实验室信息系统（LIS）负责存储化验报告等电子化数据，方便医生及时查看检验结果，使病人样品登录、实验数据存取、报告审核等过程实现智能化管理。
2. 运营管理系统（ERP）
医院的ERP系统主要承载财务管理、人力资源管理等业务模块。除自身模块外，它还会和HIS等系统对接，跨系统整合资源。ERP系统中结构化数据约占70%，另外还有约30%的文档、图片等非结构化数据。
3. 区域医疗信息系统
区域医疗信息系统指基于政策和法规要求和行政区域卫生信息平台对接的业务系统，是医疗机构间数据共享、信息整合的基础和载体，承载包括医保互通、远程医疗等交互业务。
随着互联网时代的到来，就诊行为发生改变，网上问诊等新渠道异军突起，业务系统功能也在发生变化。由此可见，未来几年医疗行业仍将处在变革阶段，主要体现在：一是完善医疗服务体系，加强基层医疗建设，发挥分级诊疗优势。二是优化全局架构设计，深化内部业务整合，促进医院管理现代化。三是优先保障自身业务，加快跨部门系统对接，推进综合集成建设。四是建立综合监管体系，借力IT强化监管措施。不难看出，医疗机构在信息化进程中必然借力IT实现架构升级，进而提供更优质的医疗服务。
二、医疗信息化面临的困难与挑战
随着信息化建设不断深入，医院内部业务系统相互融合，统一共享平台以及应用深度交互成为刚需，这对存储架构提出了更高要求，以医院为代表的医疗机构在信息化转型实践中仍然面临诸多困难和挑战。
1. 数据存储挑战
随着医疗机构的整体规模不断扩大，其每天所产生的数据总量呈现海量增长态势，这给后端存储系统带来了极大的挑战。
一是“合规性要求”使存储更加严格，部分数据要求长期保存15-30年，对存储的安全性、成本要求更高，现有存储缺乏持久性、大容量、易维护的介质。
二是医疗数据增长快、体量大，单是CT、DR、超声等设备每天就会产生几十万个文件，年增量多达亿级，传统存储在支撑海量规模方面力不从心。
三是传统备份方式效率低、成本高，既影响业务连续性，运维成本也很高。
四是整体架构扩展性差、代价大，医院每年会更新和增加十几个系统，传统架构下规划难度高、空间利用率低、成本耗费大。
2. 数据访问风暴
人口老龄化趋势使医院接诊数量持续攀升，随之而来的除了存储容量的扩张，如何保证高效的数据访问是医疗机构面临的又一难题。
一是传统存储在海量文件规模下访问效率低，无法满足准实时需求，降低了就诊效率。二是影像数据访问需求更加多元，比如快速查看影像结果、移动查看患者影像等，需要高效访问作支撑。三是区域医共体、远程会诊等新场景对数据访问的路径、带宽、性能提出了更高要求。
3. 数据价值利用
数据作为重要资产，如何深化价值利用也是医疗机构关注的问题。当前在移动阅片、病情预测、智能辅助分析等方面都需要基于存储平台进行大数据分析和价值挖掘。而传统存储缺乏对数据内容的感知能力，无法与上层应用紧密配合实现高效的价值利用。
面对这些挑战，传统架构已经难以满足需求，随着软件定义存储广泛应用，医疗信息化建设必将迎来又一次存储架构升级。在后面的章节中，我们将结合杉岩的具体实践，针对医疗机构在数据存储、管理、利用等方面的难题，探讨基于分布式架构的存储解决方案。
三、基于分布式架构的PACS影像存储方案
医院业务量的增加使PACS数据快速增长，医学影像技术的进步推动二维PACS向三维升级转变，加之医疗行业法规的数据保存要求，如何高效存储海量PACS数据是亟需解决的问题。
部分医疗机构仍采用传统NAS设备来存储和管理PACS数据，随着文件数量的增长，NAS存储受限于性能瓶颈，无法满足当前海量非结构化数据的存储需求，急需一种新的存储方案来满足应用和发展。
杉岩PACS影像存储解决方案采用全分布式、去中心化的软件定义存储架构基于海量对象存储系统（SandStone MOS），集成丰富的生命周期自动化管理功能，打造一站式、高性能、智能化的存储解决方案。统一共享的资源池，便于影像数据的联通共享；弹性扩展，轻松支撑百亿级文件存储；按需部署，节省基础设施投入；解决性能瓶颈，高效应对多并发访问，提高诊疗效率；生命周期自动化管理，实现PACS数据分级存储和自动迁移、归档，简化运维；集成AI后处理框架，结合大数据分析、AI工具挖掘数据价值；帮助用户实现一站式、智能化、价值化的PACS管理与应用。
图1：杉岩PACS影像存储解决方案架构图
四、基于分布式架构的医疗私有云方案
医疗行业软件系统较多且分散，在数据量上非结构化数据占大多数，计算和存储资源的运维管理工作量较大，对计算和存储资源进行虚拟化并整合可以简化管理、节省IT资源、减少机房空间占用，便于向集成信息平台的发展，以及未来跨业务系统的数据关联分析和大数据智能分析。
杉岩医疗私有云解决方案结合了分布式存储和超融合两大技术优势，帮助医疗机构实现架构革新和管理赋能。分布式存储非常适合医疗机构PACS影像等非结构化数据占多数的行业特征，以低成本实现高性能存储、备份和归档需求；支持大规模集群统一管理，降低运维人员的压力；统一存储方案支持集成信息平台的建设，通过集成AI后处理框架挖掘数据价值。此外，超融合架构在同一设备中集合了计算、网络、存储资源，以及虚拟化技术、备份等功能特性，实现智能化、易用化管理；多套设备线性叠加实现无缝扩展，轻松应对日益增长的数据规模和访问压力；软件预集成，开箱即用，部署简单，缩短业务上线时间，保障业务连续性。该方案帮助客户在经济高效的前提下构建未来就绪的存储基础架构，向弹性、敏捷的新IT架构转型升级。
五、杉岩医疗解决方案为客户提升效益
基于软件定义存储的解决方案，无疑给医疗信息化建设带来了更佳选择，帮助客户提升整体效益。其价值主要体现在如下几个方面。
1. 安全可靠的海量存储
基于分布式架构，轻松支撑百亿级文件存储；弹性扩展，存储容量和性能线性增长；通过副本、纠删等策略提高数据可靠性；支持海量小文件内置备份功能，备份效率高且成本低。
2. 高效敏捷的数据访问
每个节点同时提供计算和存储资源，满足海量文件访问的毫秒级响应；采用一致性动态哈希算法，支撑亿级影像文件规模下稳定运行。
3. 功能完善的自动化管理
1) 生命周期管理，自动完成数据归档
提供面向数据全生命周期管理的在线、近线和离线的分级存储策略，需要长期保存的数据自动归档到蓝光存储或云平台，降低整体建设成本。
2) 影像智能标签检索及管理
PACS影像智能检索，能自动解析并存储影像中的病人信息，为专家会诊、病案研究等业务创新提供支持，提高检索和共享效率，为精准诊疗提供有力支撑。
3) 精简IT系统，让业务更敏捷
通过跨系统资源整合提高空间利用率，实现架构清晰的自动化数据中心；构建多应用共享的统一管理平台，避免重复建设，降低运维成本，实现高效管理。
六、杉岩助推信息化变革，帮助客户成功
近几年，杉岩在医疗行业持续深耕和探索，依托自主研发的软件定义存储产品，不断完善场景化解决方案，赢得了更多客户的信赖。越来越多的医疗机构选择杉岩的产品作为底层存储支撑，以实现信息化建设和敏捷化转型。
海量PACS数据的存储一直医疗机构面临的难题。随着门诊量的激增，北大深圳医院的PACS 系统存储了海量非结构化数据，原有存储性能差、文件无法实时调阅。通过采用杉岩海量对象存储（SandStone MOS）替代原有存储，提升了PACS系统运行效率，实现生命周期自动化管理，满足了法规遵从要求，推动智慧医疗加速建设。
南方医科大学深圳医院在信息化建设方面也有着多年实践，为了整合医院现有的业务系统，需要搭建统一的医疗私有云平台。通过采用杉岩医疗解决方案，不仅解决了原有存储利用率低、容量不足、扩容难的问题，而且通过统一管理平台消除了数据孤岛，增强了集约化管理运维能力，医疗服务水平得到显著提升。
此外，杉岩基于分布式架构帮助成都市第八人民医院搭建HIS医院信息系统，实现业务快速对接上线；基于统一存储平台（SandStone USP）帮助内江市第六人民医院搭建PACS影像平台，高效存储和管理海量影像数据；基于超融合系统（SandStone HyperCube）帮助绵阳市中心医院、武汉大学人民医院搭建统一共享的存储平台，帮助提升诊疗服务能力。通过在医疗行业的深入实践，杉岩医疗解决方案不断完善并具备成熟的可复制性，随着越来越多的项目成功落地，帮助医疗客户借力IT实现架构升级，提升综合效益，打造高效的智慧医疗。
总结
对于医疗行业用户来说，信息化建设和敏捷化转型固然重要，但更加关键的是，如何能够根据自身业务规模和整体预算投入，在解决方案设计上“量体裁衣”，在保证经济性、易用性、便捷性的同时实现IT敏捷化转型。
杉岩医疗解决方案很好地满足了医疗客户在影像存储和私有云建设方面的需求，兼顾存储的容量、性能和成本，在应对海量数据、高并发访问、敏捷响应等方面无疑是极佳选择，帮助医疗机构实现IT敏捷化转型，为数字化诊疗服务搭建智能存储基石。
一、医疗信息系统及信息化趋势
在医疗信息化建设过程中，医疗信息系统作为医院必不可少的基础设施与技术环境，支撑着医院的日常管理运营。结合业务类型和数据特点，可以将医院信息系统分为业务平台系统、运营管理系统和区域医疗信息系统这三类。
1. 业务平台系统
业务平台系统一般包括医院信息系统（HIS）、临床信息系统（CIS）、放射信息管理系统（RIS）、实验室信息管理系统（LIS）、影像归档和通信系统（PACS）、电子病历（EMR）、客户管理系统（CRM）、医院运营管理系统（HRP）等，各子系统承担不同的业务模块，共同保障医院的正常运营。
医院信息系统（HIS）是提供病人诊疗信息和行政管理信息的存储处理和数据交换等功能需求的平台，如门诊住院收费、电子处方管理等。在HIS的输出数据中，结构化数据占比在80%左右，非结构化的数据在20%左右。
临床信息系统（CIS）是负责收集和处理病人的临床医疗信息（如医嘱处理、病人床边系统、医生工作站等）的系统，用于支持医院医护人员的临床活动，并提供临床咨询、辅助诊疗等服务。
影像归档系统（PACS）是集影像采集传输与存储管理、影像查询与报告管理等应用于一体的综合系统，负责将医学影像数据以数字化方式保存起来，并支持随时调用。PACS系统中除了少部分索引、日志数据外，绝大部分是由CT、超声等设备产生的非结构化数据，占比超过60%。
实验室信息系统（LIS）负责存储化验报告等电子化数据，方便医生及时查看检验结果，使病人样品登录、实验数据存取、报告审核等过程实现智能化管理。
2. 运营管理系统（ERP）
医院的ERP系统主要承载财务管理、人力资源管理等业务模块。除自身模块外，它还会和HIS等系统对接，跨系统整合资源。ERP系统中结构化数据约占70%，另外还有约30%的文档、图片等非结构化数据。
3. 区域医疗信息系统
区域医疗信息系统指基于政策和法规要求和行政区域卫生信息平台对接的业务系统，是医疗机构间数据共享、信息整合的基础和载体，承载包括医保互通、远程医疗等交互业务。
随着互联网时代的到来，就诊行为发生改变，网上问诊等新渠道异军突起，业务系统功能也在发生变化。由此可见，未来几年医疗行业仍将处在变革阶段，主要体现在：一是完善医疗服务体系，加强基层医疗建设，发挥分级诊疗优势。二是优化全局架构设计，深化内部业务整合，促进医院管理现代化。三是优先保障自身业务，加快跨部门系统对接，推进综合集成建设。四是建立综合监管体系，借力IT强化监管措施。不难看出，医疗机构在信息化进程中必然借力IT实现架构升级，进而提供更优质的医疗服务。
二、医疗信息化面临的困难与挑战
随着信息化建设不断深入，医院内部业务系统相互融合，统一共享平台以及应用深度交互成为刚需，这对存储架构提出了更高要求，以医院为代表的医疗机构在信息化转型实践中仍然面临诸多困难和挑战。
1. 数据存储挑战
随着医疗机构的整体规模不断扩大，其每天所产生的数据总量呈现海量增长态势，这给后端存储系统带来了极大的挑战。
一是“合规性要求”使存储更加严格，部分数据要求长期保存15-30年，对存储的安全性、成本要求更高，现有存储缺乏持久性、大容量、易维护的介质。
二是医疗数据增长快、体量大，单是CT、DR、超声等设备每天就会产生几十万个文件，年增量多达亿级，传统存储在支撑海量规模方面力不从心。
三是传统备份方式效率低、成本高，既影响业务连续性，运维成本也很高。
四是整体架构扩展性差、代价大，医院每年会更新和增加十几个系统，传统架构下规划难度高、空间利用率低、成本耗费大。
2. 数据访问风暴
人口老龄化趋势使医院接诊数量持续攀升，随之而来的除了存储容量的扩张，如何保证高效的数据访问是医疗机构面临的又一难题。
一是传统存储在海量文件规模下访问效率低，无法满足准实时需求，降低了就诊效率。二是影像数据访问需求更加多元，比如快速查看影像结果、移动查看患者影像等，需要高效访问作支撑。三是区域医共体、远程会诊等新场景对数据访问的路径、带宽、性能提出了更高要求。
3. 数据价值利用
数据作为重要资产，如何深化价值利用也是医疗机构关注的问题。当前在移动阅片、病情预测、智能辅助分析等方面都需要基于存储平台进行大数据分析和价值挖掘。而传统存储缺乏对数据内容的感知能力，无法与上层应用紧密配合实现高效的价值利用。
面对这些挑战，传统架构已经难以满足需求，随着软件定义存储广泛应用，医疗信息化建设必将迎来又一次存储架构升级。在后面的章节中，我们将结合杉岩的具体实践，针对医疗机构在数据存储、管理、利用等方面的难题，探讨基于分布式架构的存储解决方案。
三、基于分布式架构的PACS影像存储方案
医院业务量的增加使PACS数据快速增长，医学影像技术的进步推动二维PACS向三维升级转变，加之医疗行业法规的数据保存要求，如何高效存储海量PACS数据是亟需解决的问题。
部分医疗机构仍采用传统NAS设备来存储和管理PACS数据，随着文件数量的增长，NAS存储受限于性能瓶颈，无法满足当前海量非结构化数据的存储需求，急需一种新的存储方案来满足应用和发展。
杉岩PACS影像存储解决方案采用全分布式、去中心化的软件定义存储架构基于海量对象存储系统（SandStone MOS），集成丰富的生命周期自动化管理功能，打造一站式、高性能、智能化的存储解决方案。统一共享的资源池，便于影像数据的联通共享；弹性扩展，轻松支撑百亿级文件存储；按需部署，节省基础设施投入；解决性能瓶颈，高效应对多并发访问，提高诊疗效率；生命周期自动化管理，实现PACS数据分级存储和自动迁移、归档，简化运维；集成AI后处理框架，结合大数据分析、AI工具挖掘数据价值；帮助用户实现一站式、智能化、价值化的PACS管理与应用。
图1：杉岩PACS影像存储解决方案架构图
四、基于分布式架构的医疗私有云方案
医疗行业软件系统较多且分散，在数据量上非结构化数据占大多数，计算和存储资源的运维管理工作量较大，对计算和存储资源进行虚拟化并整合可以简化管理、节省IT资源、减少机房空间占用，便于向集成信息平台的发展，以及未来跨业务系统的数据关联分析和大数据智能分析。
杉岩医疗私有云解决方案结合了分布式存储和超融合两大技术优势，帮助医疗机构实现架构革新和管理赋能。分布式存储非常适合医疗机构PACS影像等非结构化数据占多数的行业特征，以低成本实现高性能存储、备份和归档需求；支持大规模集群统一管理，降低运维人员的压力；统一存储方案支持集成信息平台的建设，通过集成AI后处理框架挖掘数据价值。此外，超融合架构在同一设备中集合了计算、网络、存储资源，以及虚拟化技术、备份等功能特性，实现智能化、易用化管理；多套设备线性叠加实现无缝扩展，轻松应对日益增长的数据规模和访问压力；软件预集成，开箱即用，部署简单，缩短业务上线时间，保障业务连续性。该方案帮助客户在经济高效的前提下构建未来就绪的存储基础架构，向弹性、敏捷的新IT架构转型升级。
图2：杉岩医疗私有云解决方案架构图
五、杉岩医疗解决方案为客户提升效益
基于软件定义存储的解决方案，无疑给医疗信息化建设带来了更佳选择，帮助客户提升整体效益。其价值主要体现在如下几个方面。
1. 安全可靠的海量存储
基于分布式架构，轻松支撑百亿级文件存储；弹性扩展，存储容量和性能线性增长；通过副本、纠删等策略提高数据可靠性；支持海量小文件内置备份功能，备份效率高且成本低。
2. 高效敏捷的数据访问
每个节点同时提供计算和存储资源，满足海量文件访问的毫秒级响应；采用一致性动态哈希算法，支撑亿级影像文件规模下稳定运行。
3. 功能完善的自动化管理
1) 生命周期管理，自动完成数据归档
提供面向数据全生命周期管理的在线、近线和离线的分级存储策略，需要长期保存的数据自动归档到蓝光存储或云平台，降低整体建设成本。
2) 影像智能标签检索及管理
PACS影像智能检索，能自动解析并存储影像中的病人信息，为专家会诊、病案研究等业务创新提供支持，提高检索和共享效率，为精准诊疗提供有力支撑。
3) 精简IT系统，让业务更敏捷
通过跨系统资源整合提高空间利用率，实现架构清晰的自动化数据中心；构建多应用共享的统一管理平台，避免重复建设，降低运维成本，实现高效管理。
六、杉岩助推信息化变革，帮助客户成功
近几年，杉岩在医疗行业持续深耕和探索，依托自主研发的软件定义存储产品，不断完善场景化解决方案，赢得了更多客户的信赖。越来越多的医疗机构选择杉岩的产品作为底层存储支撑，以实现信息化建设和敏捷化转型。
海量PACS数据的存储一直医疗机构面临的难题。随着门诊量的激增，北大深圳医院的PACS 系统存储了海量非结构化数据，原有存储性能差、文件无法实时调阅。通过采用杉岩海量对象存储（SandStone MOS）替代原有存储，提升了PACS系统运行效率，实现生命周期自动化管理，满足了法规遵从要求，推动智慧医疗加速建设。
南方医科大学深圳医院在信息化建设方面也有着多年实践，为了整合医院现有的业务系统，需要搭建统一的医疗私有云平台。通过采用杉岩医疗解决方案，不仅解决了原有存储利用率低、容量不足、扩容难的问题，而且通过统一管理平台消除了数据孤岛，增强了集约化管理运维能力，医疗服务水平得到显著提升。
此外，杉岩基于分布式架构帮助成都市第八人民医院搭建HIS医院信息系统，实现业务快速对接上线；基于统一存储平台（SandStone USP）帮助内江市第六人民医院搭建PACS影像平台，高效存储和管理海量影像数据；基于超融合系统（SandStone HyperCube）帮助绵阳市中心医院、武汉大学人民医院搭建统一共享的存储平台，帮助提升诊疗服务能力。通过在医疗行业的深入实践，杉岩医疗解决方案不断完善并具备成熟的可复制性，随着越来越多的项目成功落地，帮助医疗客户借力IT实现架构升级，提升综合效益，打造高效的智慧医疗。
总结
对于医疗行业用户来说，信息化建设和敏捷化转型固然重要，但更加关键的是，如何能够根据自身业务规模和整体预算投入，在解决方案设计上“量体裁衣”，在保证经济性、易用性、便捷性的同时实现IT敏捷化转型。
杉岩医疗解决方案很好地满足了医疗客户在影像存储和私有云建设方面的需求，兼顾存储的容量、性能和成本，在应对海量数据、高并发访问、敏捷响应等方面无疑是极佳选择，帮助医疗机构实现IT敏捷化转型，为数字化诊疗服务搭建智能存储基石。
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