抗疫背后另一场战斗,中南医院如何化解影像大数据挑战

2020-12-05 12:01:12 来源: 极客网

  原标题:抗疫背后另一场战斗,中南医院如何化解影像大数据挑战

  荆楚大地、九省通衢,一片敢为人先、诞生英雄的土地。

  年初,一场突如其来的新冠疫情,让武汉这座城市仿佛按下了“暂停键”。当经历了艰苦的疫情阻击战之后,随着武汉在4月8号正式解封,也宣告后疫情时代正式开启。不忘过去,方知未来,回顾疫情期间的种种考验,我们努力探寻那些闪耀的瞬间,记录下来让后人铭记。

  2020年2月3日,武汉大学中南医院一线抗疫医生张笑春在朋友圈建议将CT影像作为新冠确诊依据,从而引来了广泛关注。此时正是新冠疫情最猛烈的时候,医院发热门诊人满为患,肺部CT显示出严重病变的患者因核酸检测阴性无法确诊入院,只能回家自我隔离。

  随后,国家卫健委在2月5号公布的第五版新冠肺炎诊疗方案中,要求湖北省内增加“临床诊断病例”分类,即根据临床症状和CT影像,把具有肺炎影像特征的疑似病例判定为“临床诊断病例”,并予以单间隔离治疗。此举让很多无法确诊的新冠患者得到及时救治。

  与此同时,随着方舱、雷神山、火神山等医院建立,大量患者对于肺部CT影像的需求骤增,另一场看不见硝烟的战斗随即打响:武汉当地医院的数字化能力和数字基础设施能否承受住这次严峻考验?方舱医院背后另一场战斗

  东西湖方舱医院是武汉市首批兴建的方舱医院中规模最大的一座,由中南医院牵头,设有A、B、C三个舱,总床位达到了2200张。从2月7日正式开仓收治新冠肺炎病人,到3月8号上午正式休舱,东西湖方舱医院累计收治患者1760名,实现了“收治患者零死亡、医护人员零感染、安全生产零事故、进驻人员零投诉、治愈人员零复发”的“五个零”成绩,成为疫情高峰期开放床位多、收治患者多、运转效率高的“生命之舱”。

  然而,整个方舱医院在建立之初,挑战也是接踵而至。尤其是随着入住患者越来越多,对于肺部CT需求大幅上升,虽然移动CT等设备及时进驻,但由于没有医疗影像系统接入,CT检查报告出具的速度远远跟不上诊疗的需求。

  方舱医院一角

  武汉大学中南医院信息中心副主任李汉民介绍:“报告数量需要跟疫情诊疗相匹配,尤其是疫情早期,通过PACS影像来确诊病情是一个非常重要的手段。但方舱医院最开始的时候,每天大约只能出几十分报告。”

  此时,时间就是生命!最紧要的任务就是提升CT检查报告出具的效率,让一线抗疫医生及时了解患者的病情,并根据病情进行相应的救治。为此,中南医院信息中心团队决定将方舱医院CT设备扫描数据接入到中南医院的PACS系统。“接入之后,当天报告出具数量就上升到200份以上。”李汉民如是说。

  随着方舱医院CT设备接入,影像报告逐渐增多,另一个挑战开始出现:即中南医院的PACS系统以及背后的存储系统能否扛住这突如其来的爆发性“需求”。

  众所周知,每一名患者拿到手的片子可能只有两三张,但其背后的影像数据则可能多达几百甚至上千份切片,而CT设备成像观测精度越高,检测带来的影像数据量也会大幅提升。李汉民介绍:“在疫情期间,CT的数据量提升了几十倍都不夸张。”

  据悉,中南医院采用的浪潮“全闪存+分布式存储”分级存储方案很好地承载起PACS系统在整个疫情期间的各种存储需求。“疫情期间,我们对于设备稳定性和可靠性的依赖度是空前高的。如果设备出现故障,摆在面前的现实是:备件有没有,工程师有没有,备件和工程师又如何进来等。”李汉民表示。

  “当时物流已经断了。浪潮存储能做的就是及时了解用户采购设备的型号、配置,提前做好准备、随时待命。所幸浪潮存储扛住了疫情的‘压测’,在整个疫情期间没有出现故障或意外。”浪潮存储产品线总经理李辉补充道。分级存储应对影像大数据挑战

  事实上,中南医院在此次抗疫中成功完成各项艰巨的任务,除了广大一线医护人员奋勇拼搏之外,其强大的数字化能力与数字基础设施也发挥了重要的作用。

  中南医院坐落在武汉十景之一的双湖桥畔,是国家首批三级甲等医院,拥有编制床位3300张,46个临床医技科室,3个国家级机构、2个国家级基地、3个省重点实验室、8个省医学临床研究中心。在疫情之前,中南医院已经进行了多年数字基础设施建设,来应对因业务全面数字化而带来的各种大数据挑战。

  当前,中南医院是医疗行业在数字化时代下一个典型缩影:其一,业务系统日趋丰富,带来了结构化和非结构化等各种类型数据的大量增加;其二,在数字化时代下,各种医学检测设备的精度不断提升产生了指数级的数据增长,并且检测数据在医疗过程中起到越来越重要的作用;其三,医学数据在日常科研中越来越被重视,医院开始注意收集、存储日常积累的各种数据。

  李汉民介绍抗疫情况

  “过去会区分核心数据和非核心数据。现在是所有的数据都重要,所有的数据都不能丢失。”李汉民直言道:“结构化数据的量较小,但对于存储的高并发、读写均衡要求很高;非结构化数据则呈现出单个文件小、目录深、数据量大等特征,对于存储在性能、容量、管理等要求很高。”

  近年来,以非结构化数据为主的医学影像大数据在存储层面带来的挑战更加明显。以PACS系统对接的各种影像设备为例,都在朝着超高速、高精度方向发展。

  最典型的就是CT成像技术,320排探测器、动态640层带来了比以往大得多的数据量。另外,PACS系统对接多台医疗设备经常是多台设备同时连续写入,而医生在阅片时又是序列读取,这就要求PACS系统具有连续写、序列读的技术特征。

  为了解决医疗影像大数据快速增长带来的挑战,中南医院采用了浪潮存储提供的“全闪存+分布式存储”的分级影像存储解决方案。李汉民表示:“针对影像数据,中南医院采用了分级存储策略。一级存储针对在院数据,病人做检查时候需要迅速把数据存储下来,同时为了支撑治疗,还要支持阅片、发报告、对比分析等;二级存储主要是归档数据和一些科研数据。”

  在浪潮存储“全闪存+分布式存储”的分级影像存储解决方案中,在一级存储采用全闪存存储来构建双活方案,确保高并发写入和业务安全;在二级存储中则采用浪潮存储AS13000分布式存储集群,实现性能、容量的线下扩容。

  与此同时,针对同一集群目录下的文件大小可能相差很大,为了充分保障大小文件的读写性能要求,浪潮分布式存储提供了大文件拆分、小文件聚合等多种性能优化方式。此外,为适配前端多个业务系统,该集群专门满足1MB左右PACS小文件读写性能,让医生在调用、读取各种影像数据时不再受限于系统速度的困扰。

  “中南医院影像数据每月增长规模大概是10-15TB。因此,我们最为看重存储产品三个特征:第一,容量和性能等扩容要容易;第二,产品生命力要长;第三,由于医疗数据使用周期长,存储一定需要具备高的可靠性和安全性。”李汉民如是说:“中南医院在PACS一级存储采用全闪存存储,在全省范围都是领先的。”智慧医院建设:平地起高楼

  在整个疫情期间,存储、云计算、大数据、人工智能等数字化技术在医院抗疫一线中发挥了重要的作用。随着后疫情时代的开启,医院也必然会加速数字化、智能化的建设步伐。

  李汉民也谈到了对未来智慧医院建设的思考。首先,智慧医院的建设是一个需要广泛参与、平地起高楼的长期过程,智慧医院一定是建立在多个系统之上,对系统、体系、数据量和质量有一定积累之后,才能逐渐走到智慧。“例如,智能小车很聪明,会让路、会送药等;但是如果不能与其他系统流程进行梳理和配合,智能小车就不能适应医院场景。”

  其次,智慧医院建设与临床业务沟通非常重要。智慧医院建设者与临床一线人员是供给关系,二者之间永远存在着高度差,需要通过沟通、倾听来降低这种高度差,这样才能让各种智慧应用在临床业务中发挥作用。

  总体来看,以存储为代表的数字基础设施在本次抗疫中起到重要的支撑作用。疫情之后,医院加速走向数字化、智能化已成必然。未来,随着新基建的稳步推进,无论是日常的医学应用还是医疗科研,存储这个数字底座将会在智慧医院的建设中发挥更大作用。

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