蘇虞磊

摘要：現(xiàn)代化信息技術(shù)產(chǎn)生的階段性成果為醫(yī)療影像系統(tǒng)的發(fā)展提供強(qiáng)大動(dòng)力，醫(yī)療體系的信息化進(jìn)程，使了醫(yī)療數(shù)據(jù)、影像數(shù)量呈倍數(shù)增長(zhǎng)，其中醫(yī)療影像數(shù)據(jù)在整體醫(yī)學(xué)內(nèi)容數(shù)據(jù)占據(jù)較大比例，由于醫(yī)療設(shè)備的成像技術(shù)更新迭代，使醫(yī)療影像的數(shù)據(jù)格式更加復(fù)雜，無(wú)論影像的數(shù)字化傳輸，還是醫(yī)學(xué)內(nèi)容共享，都帶來(lái)不便影響。目前醫(yī)療影像大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)任務(wù)對(duì)PACS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)過(guò)于龐大，亟需對(duì)影響存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新性研發(fā)。通過(guò)運(yùn)用云計(jì)算平臺(tái)、醫(yī)學(xué)數(shù)字成像技術(shù)及總體存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，針對(duì)當(dāng)前醫(yī)療影像數(shù)據(jù)產(chǎn)生問(wèn)題各區(qū)域研究現(xiàn)狀，展開(kāi)對(duì)醫(yī)療影像系統(tǒng)的分析與研究。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算;存儲(chǔ)系統(tǒng);影像大數(shù)據(jù);醫(yī)療體系

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2020）07-0091-04

現(xiàn)代化信息技術(shù)的迅速發(fā)展和“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下數(shù)字化進(jìn)程的推進(jìn)，各行各業(yè)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代。大數(shù)據(jù)的主要含義是指數(shù)據(jù)量、數(shù)字維度規(guī)模巨大，其表現(xiàn)形式廣泛應(yīng)用于諸多類(lèi)別，比如數(shù)字、圖像、音頻、視頻等。因?yàn)榭萍蓟畔⒓夹g(shù)逐步深入醫(yī)療體系中時(shí)，使其在相關(guān)醫(yī)療技術(shù)中具備信息化、智能化、自動(dòng)化的特征，醫(yī)療體系中的數(shù)據(jù)量單位由TB升級(jí)到PB。怎樣將大量醫(yī)療影像數(shù)據(jù)及繁冗的數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行合理存儲(chǔ)及計(jì)算，減小影像數(shù)據(jù)對(duì)醫(yī)療內(nèi)容的存儲(chǔ)負(fù)擔(dān)。當(dāng)前綜合性醫(yī)療數(shù)據(jù)里影像數(shù)據(jù)的占比達(dá)到90%，成為醫(yī)學(xué)研究?jī)?nèi)容的關(guān)鍵組成部分。

1云計(jì)算技術(shù)對(duì)影像存儲(chǔ)功能研究概況

1.1云計(jì)算技術(shù)概念

云計(jì)算技術(shù)的影響范圍不斷擴(kuò)大，并且隨著數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程不斷變化。根據(jù)“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的計(jì)算，積極結(jié)合此模式的工作方式，實(shí)現(xiàn)軟件與硬件的有效資源信息管理，滿足包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)工作設(shè)備一些合理需求，與醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的模式相似的是電網(wǎng)的組成形態(tài)"。在經(jīng)過(guò)大型計(jì)算機(jī)到客戶機(jī)/服務(wù)器的階段性發(fā)展后，又一改革性技術(shù)就是云計(jì)算。云計(jì)算的操作不要求用戶掌握“云”中基本構(gòu)建，不對(duì)用戶專(zhuān)業(yè)性知識(shí)產(chǎn)生限制，甚至不需要直接的操控。云計(jì)算體現(xiàn)的是一種“互聯(lián)網(wǎng)+”形式下的新型服務(wù)模式，目前形勢(shì)下，牽扯的主要內(nèi)容是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)指向有效動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，并且其性質(zhì)為虛擬資源。供應(yīng)云計(jì)算的企業(yè)通常都會(huì)提供商業(yè)業(yè)務(wù)服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)地址、軟件作為載體，使用戶進(jìn)行訪問(wèn)。

1.2國(guó)內(nèi)外影像系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.2.1國(guó)內(nèi)

我國(guó)云PACS系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)入專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域周期短，各項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)缺乏，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)影像信息與異地在線診療系統(tǒng)的醫(yī)院數(shù)量占比全國(guó)醫(yī)院數(shù)量較低，在涉及大量影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題上，造成云PACS系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)人瓶頸期。實(shí)際操作于云PACS系統(tǒng)的過(guò)程中，主要面對(duì)的是影像傳導(dǎo)、顯示以及保存。此外，由于高分辨率圖形工作站的普及優(yōu)惠，推動(dòng)了醫(yī)療影像傳輸與顯示的優(yōu)化。

1.2.2國(guó)外

谷歌公司率先推出了云計(jì)算技術(shù)，隨之引起全世界對(duì)云計(jì)算技術(shù)的探索熱潮，諸多國(guó)際性貿(mào)易企業(yè)、科技企業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域的應(yīng)用，比如亞馬遜、微軟等跨國(guó)企業(yè)。基于云計(jì)算搭建的云平臺(tái)，在基礎(chǔ)特性上具有云計(jì)算的開(kāi)放式特征，也是云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用化表表，云計(jì)算得以快速發(fā)展的因素還有其對(duì)應(yīng)的技術(shù)軟件具備開(kāi)源特點(diǎn)，意味著用戶能夠直接獲取并完善代碼。

2云計(jì)算服務(wù)

云計(jì)算服務(wù)技術(shù)的搭建于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)程序組建模式，根據(jù)此模式方式，云計(jì)算可以將應(yīng)用的軟硬件作為傳輸介質(zhì)，對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)或其他設(shè)備產(chǎn)生支持。云計(jì)算服務(wù)的特點(diǎn)如圖1所示。

2.1云平臺(tái)服務(wù)類(lèi)型

2.1.1基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（laaS）

結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)施的硬件整合，給予云平臺(tái)服務(wù)計(jì)算、保存的能力，大大減少用戶對(duì)與硬件設(shè)施方面的需求，使用過(guò)程是對(duì)服務(wù)器的應(yīng)用屬性、規(guī)定指標(biāo)及運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行選擇，之后通過(guò)購(gòu)買(mǎi)來(lái)獲取云平臺(tái)服務(wù)，在展開(kāi)對(duì)硬件設(shè)施的各項(xiàng)物力及費(fèi)用的支出時(shí)，對(duì)任何軟件進(jìn)行迅速應(yīng)用部署[4-6]。

2.1.2平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）

平臺(tái)及服務(wù)的主要內(nèi)容是為用戶提供具備完整架構(gòu)的開(kāi)發(fā)環(huán)境，其中包括平臺(tái)設(shè)施、應(yīng)用系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)軟件等。服務(wù)供應(yīng)商結(jié)合用戶的軟硬件兼容環(huán)境，展開(kāi)自身產(chǎn)品的研發(fā)，并發(fā)布在供應(yīng)商所授互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中。

2.1.3軟件即服務(wù)（SaaS）

給予用戶云服務(wù)的介質(zhì)是以軟件呈現(xiàn)，用戶的操作過(guò)程不需要對(duì)現(xiàn)有環(huán)境進(jìn)行改變，只需連接網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，訪問(wèn)供應(yīng)商網(wǎng)頁(yè)或客戶端即可享用服務(wù)，供應(yīng)商的軟件售后服務(wù)包括對(duì)軟件的維護(hù)、更新、查錯(cuò)、控制等。

2.2虛擬化應(yīng)用分類(lèi)

2.2.1平臺(tái)虛擬化

平臺(tái)虛擬化包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與主屏幕區(qū)域的虛化，平臺(tái)虛擬化任務(wù)根據(jù)對(duì)IO、存儲(chǔ)空間、CPU的虛化工作展開(kāi)的。對(duì)桌面進(jìn)行虛擬化的作用是為了減少操作計(jì)算機(jī)復(fù)雜步驟，提升用戶操作高效率以及平臺(tái)使用感。平臺(tái)的服務(wù)器虛擬化作用是提高主機(jī)利用率，同時(shí)操控?cái)?shù)個(gè)客戶，基于對(duì)資源等級(jí)的排列，通過(guò)對(duì)服務(wù)器資源的合理分配，實(shí)現(xiàn)工作負(fù)載的均衡，其功能可有效提升虛擬機(jī)的便捷性，整合服務(wù)器數(shù)據(jù)內(nèi)容，降低管理、運(yùn)行成本。

2.2.2資源虛擬化

資源虛擬技術(shù)的經(jīng)典表現(xiàn)主要存在存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化兩方面。存儲(chǔ)虛擬化能夠?qū)⒉僮魅蝿?wù)對(duì)多個(gè)內(nèi)外存儲(chǔ)器進(jìn)行分布，強(qiáng)化目標(biāo)服務(wù)功能結(jié)合

其他功能的有效整合，為云平臺(tái)提供切實(shí)有效的服務(wù)保障;網(wǎng)絡(luò)虛擬化是將軟件的網(wǎng)絡(luò)體系元素中的內(nèi)外網(wǎng)流量進(jìn)行分開(kāi)處理，應(yīng)用于網(wǎng)格計(jì)算，并形成邏輯閉環(huán)，便捷化的服務(wù)于客戶。

2.3緩存技術(shù)

通過(guò)對(duì)緩存技術(shù)的研究突破，有效減少動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)給存儲(chǔ)設(shè)備帶來(lái)的數(shù)據(jù)壓力，目的是及時(shí)釋放內(nèi)部存儲(chǔ)器中的各種內(nèi)容，降低對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的打開(kāi)頻率，從而提高訪問(wèn)速度。軟件程序通過(guò)智能識(shí)別高頻訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)或內(nèi)容并對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)，有效提高內(nèi)存性能。對(duì)比之前通過(guò)將緩存內(nèi)容保存到本地的形式，Redis能夠?yàn)榫彺婕夹g(shù)的發(fā)展提供多層次補(bǔ)充及完善。Redis的實(shí)現(xiàn)構(gòu)架如圖2所示。

3醫(yī)學(xué)影像相關(guān)內(nèi)容探究

3.1醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信的影像標(biāo)準(zhǔn)

醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信的存在標(biāo)準(zhǔn)，概括了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域影像數(shù)據(jù)的數(shù)字化、智能化管理內(nèi)容。并為影像的收集方式制定標(biāo)準(zhǔn)條件，醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信標(biāo)準(zhǔn)的制定為不同層次、不同項(xiàng)目的影像資料信息進(jìn)行歸檔，以及影像信息查詢程序與影像編碼顯示，使醫(yī)療信息響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化。醫(yī)學(xué)數(shù)字成像與通信的主要內(nèi)容由文件頭與資料集組成：首先，文件頭的是患者在醫(yī)療系統(tǒng)中的個(gè)人信息與各項(xiàng)檢查數(shù)據(jù)，信息內(nèi)容的多少影響了文件頭的大小，識(shí)別辦法是通過(guò)對(duì)文件頭的前綴符號(hào)進(jìn)行分辨;其次，資料集的作用是對(duì)數(shù)字設(shè)備的初始影像內(nèi)容進(jìn)行存儲(chǔ)，TLV編碼是數(shù)據(jù)碼的基本構(gòu)造，數(shù)據(jù)集合的標(biāo)簽通過(guò)資料的標(biāo)簽、值表現(xiàn)、值長(zhǎng)度及值域組成。

3.2醫(yī)療影像調(diào)研工作研究

醫(yī)生在對(duì)病情的判斷處理中，依靠現(xiàn)代化醫(yī)療體系中的醫(yī)學(xué)影像，基于對(duì)某地三甲醫(yī)院的放射科影像資料調(diào)閱記錄查詢，發(fā)現(xiàn)每日新增病情資料數(shù)據(jù)高達(dá)幾十GB，而且醫(yī)療體系內(nèi)部工作人員每天需查看的數(shù)據(jù)資料相較新增數(shù)量還要高。因此，云計(jì)算對(duì)醫(yī)療體系的工作需參考醫(yī)學(xué)影像資料的調(diào)閱次數(shù)、訪問(wèn)頻率以及存續(xù)流程[7]。

參照北京某醫(yī)院放射診療部門(mén)的數(shù)據(jù)，為保證參考依據(jù)的時(shí)效性。將范圍規(guī)定在近四年的調(diào)閱活動(dòng)里，如表1所示，并通過(guò)計(jì)算得出結(jié)論：醫(yī)療工作人員對(duì)影像資料的高頻參考主要集中在兩個(gè)月內(nèi)病情診療過(guò)程中產(chǎn)生的資料數(shù)據(jù)，隨著診療工作的結(jié)束，大多醫(yī)療影像便失去利用價(jià)值，查閱次數(shù)隨之減少。雖然臨床診療的關(guān)鍵依據(jù)是最新采集的影像描寫(xiě)，但影像數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)時(shí)間邊長(zhǎng)后依然具備參考價(jià)值。

4關(guān)于云計(jì)算的醫(yī)療影像存儲(chǔ)服務(wù)設(shè)計(jì)及檢驗(yàn)

本節(jié)主要闡明有關(guān)醫(yī)療影像存儲(chǔ)體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并結(jié)合云計(jì)算的特征性應(yīng)用展開(kāi)服務(wù)系統(tǒng)的檢驗(yàn)工作。

4.1醫(yī)療影像存儲(chǔ)架構(gòu)整體設(shè)計(jì)

針對(duì)醫(yī)院信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化管理，將醫(yī)院信息系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)影像信息系統(tǒng)、分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行接口連接，完成存儲(chǔ)設(shè)施“本地一云端”的兩極化形式。使系統(tǒng)用戶在調(diào)閱文件的過(guò)程中，步驟更加簡(jiǎn)化，合理使用云平臺(tái)的存取功效。

4.1.1總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)開(kāi)源系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)信息管理應(yīng)用制定使用規(guī)范，保證一定期間內(nèi)的調(diào)研結(jié)論的有效性，基于對(duì)國(guó)內(nèi)各地區(qū)醫(yī)療環(huán)境的參考，制作有關(guān)于云平臺(tái)的醫(yī)療影像綜合性構(gòu)架設(shè)計(jì)，針對(duì)不同層次應(yīng)用設(shè)計(jì)與之相符的編程設(shè)計(jì)，綜合結(jié)構(gòu)如圖3所示。

基于我國(guó)醫(yī)療系統(tǒng)現(xiàn)狀及醫(yī)院各項(xiàng)資料數(shù)據(jù)的管理模式，劃分了應(yīng)用層、存儲(chǔ)層以及平臺(tái)層。其中應(yīng)用層包含醫(yī)院信息、醫(yī)學(xué)影像存檔與通訊這兩種專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)，主要服務(wù)于用戶的影像查詢及信息管理等工作;存儲(chǔ)端作為系統(tǒng)核心內(nèi)容，分為本地端與云端，二者主要分別于存儲(chǔ)周期的長(zhǎng)短，醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)先有本地端存取，之后定期傳輸至云端;平臺(tái)層是立足于虛擬技術(shù)的設(shè)計(jì)與制定，通過(guò)對(duì)醫(yī)療設(shè)施的合理操控，展開(kāi)醫(yī)療體系中的云服務(wù)功能。

4.1.2“本地一云端”兩級(jí)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

從醫(yī)療信息的存儲(chǔ)模式進(jìn)化過(guò)程來(lái)看，目前的影響存儲(chǔ)模式向由在線至近線再至離線的模式轉(zhuǎn)換為本地端至遠(yuǎn)端的模式，實(shí)現(xiàn)所有醫(yī)療信息資源不存在離線狀態(tài)，一切數(shù)據(jù)通過(guò)訪問(wèn)本地存儲(chǔ)或云平臺(tái)的存儲(chǔ)，進(jìn)行隨時(shí)查看，本地端口設(shè)備僅保留近期影像資料，云端負(fù)責(zé)長(zhǎng)遠(yuǎn)的存儲(chǔ)任務(wù)，輕量級(jí)分布式文件能夠保證醫(yī)院對(duì)影像資料長(zhǎng)期存儲(chǔ)的滿足8-10]。

4.2云計(jì)算的醫(yī)院影像存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)

4.2.1醫(yī)療數(shù)據(jù)校驗(yàn)

關(guān)于數(shù)據(jù)的校驗(yàn)應(yīng)采取人工與機(jī)器校驗(yàn)相結(jié)合的雙保險(xiǎn)方案：首先，人工校驗(yàn)利用主管操控針對(duì)影像資料的傳輸質(zhì)量進(jìn)行校驗(yàn)，采取抽樣檢查的方式，對(duì)比檢查影像傳輸前后質(zhì)量;其次，積極利用MD5信息摘要算法，確保備份數(shù)據(jù)真實(shí)有效。

4.2.2本地影像存儲(chǔ)

從保護(hù)本地醫(yī)療影像資料的目的出發(fā)，應(yīng)對(duì)兩年內(nèi)的醫(yī)療影像采取雙活保護(hù)措施，對(duì)兩年以上的本地端影像資料進(jìn)行向云端轉(zhuǎn)移。

4.2.3云端數(shù)據(jù)訪問(wèn)流程

確定云端影像資料完整轉(zhuǎn)移至云端后，對(duì)占用本地存儲(chǔ)空間的影像數(shù)據(jù)展開(kāi)刪除，之后將訪問(wèn)地址指向云端。

5結(jié)語(yǔ)

文章主要講述的是關(guān)于醫(yī)療影像云儲(chǔ)存的設(shè)計(jì)概念與落實(shí)措施，主要針對(duì)醫(yī)療影像應(yīng)用環(huán)境的考慮以及提升傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)儲(chǔ)存設(shè)備的性能，結(jié)合開(kāi)放源代碼，采用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，形成一個(gè)規(guī)范化的醫(yī)學(xué)影響信息的儲(chǔ)存管理系統(tǒng)，并通過(guò)虛擬化技術(shù)搭建出一個(gè)完整的云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)。利用云計(jì)算的服務(wù)功能，達(dá)到對(duì)用戶信息的安全性保障、醫(yī)療資料讀取速度大幅提升、無(wú)限擴(kuò)展空間的使用?；谠朴?jì)算技術(shù)的深人應(yīng)用，使海量醫(yī)療影像信息的存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)革新性發(fā)展。

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