PACS調圖卡頓成為常態

醫療影像檢查技術發展日新月異，設備分辨率越來越高。CT檢查設備從早期的64排已經發展到256排；人工智能圖像識別廣泛使用，掃描切層厚度從5mm 減小到1mm。為了給患者提供更好的服務，醫院不斷引入新的檢查設備。這些因素使得PACS影像數據量急速增加。

• 10年前，一位患者檢查產生的CT圖像大約幾百張，數據量不到100M， 調圖時間只需要2~5秒。
• 10年過去了，患者一次檢查產生的圖像數量增長到3000幅以上，數據量達到1G。數據量增長了10倍，調圖時間長達2~3分鐘！

PACS影像數據在飛速增長，但是存儲設備的性能并沒有提高；不僅沒有提高，還在下降！存儲設備中的數據越多，讀取的速度越慢。

為了解決PACS影像調圖性能的問題，醫院、PACS廠商、存儲設備廠商十八般武藝輪番上陣，但基本思路都是把存儲分為在線、近線、離線三層。最近幾個月的熱數據保存到在線存儲，通常為FC-SAN存儲，硬件配置高，數據量少，保證設備性能達到良好；近線存儲用中低端NAS存儲，離線存儲使用磁盤庫……

但是，由于PACS數據量的增長，性能問題越來越嚴重，圖片調閱卡頓成為常態；數據要不斷遷移；調取歷史影像極為不便……

PACS影像調閱進入“高鐵”時代

在過去的10年里，存儲技術發展獲得突破，分布式存儲技術日漸成熟，為PACS影像存儲提供了革新的方案。

霄云科技研發的碧海分布式存儲系統，采用一系列創新技術，突破了傳統集中式存儲的性能和容量瓶頸；針對PACS影像的海量小文件特征進行深度優化，徹底解決PACS影像數據存儲的挑戰：

1、PACS影像調圖速度提高到300幅/秒！提升3~10倍！

2、1000幅的CT圖像，只需要3秒就可以調取完成！調圖再也不卡頓！

3、只需一套存儲，數據全部在線高速調取，再也不要做數據遷移了！

4、很多醫生電腦同時訪問時會不會變慢？

碧海存儲可以支持高達10000個并發連接，小文件讀取總吞吐率超過1GB/s，可以保證醫院工作高峰期間幾百臺電腦同時高速調閱；

5、以后數據量增多時會不會變慢？

大型3甲醫院每年生產的PACS文件數為2億左右。碧海存儲寫入100億文件，讀寫性能衰減小于10%！

與其他存儲對比

對比傳統存儲和開源軟件類存儲，碧海分布式存儲有以下核心優勢：

可擴展性不同

傳統存儲的性能隨容量增加而下降；碧海分布式存儲的性能隨容量增加而提升。

▲可擴展性

性能變化趨勢不同

傳統存儲隨著文件數量的增長性能下降，可管理文件數在億級；

Ceph在文件數量達到10億時性能下降75%；

碧海存儲在文件數量達到100億級時性能下降小于10%。

▲文件數量與性能

技術秘笈

碧海分布式存儲系統的IO路徑做了全面優化，才獲得良好的性能。最重要的技術點包括：

1、分布式架構， 將數據管理的負載均衡分布到很多個存儲節點上，存儲節點之間松耦合。增加存儲節點，容量和性能同步提升；

2、采用分布式方式管理元數據；

3、針對PACS影像的小文件特征進行深度優化，實時聚合后寫入磁盤，減少了元數據管理負載，也減少了磁盤尋道次數；

4、取消傳統RAID，磁盤獨立并發訪問，釋放磁盤IOPS性能；

5、使用異步編程模型，支持更高的并發連接數和并發IO，而且連接數增多時性能不下降；

6、自主研發，不基于開源軟件，掌握核心技術，產品穩定有保障。

上海市胸科醫院是國內胸外科醫院，每年手術量達到18000例。每天CT檢查量超過1000例，核磁MRI檢查超過100例。由于所有患者都需要定期做CT檢查，因此PACS數據量很大，每年達到80TB，對閱片調閱性能要求很高。

為了更好地支持一線醫生的工作，上海市胸科醫院信息科不斷探索引進新的先進技術。2019年對碧海分布式存儲進行了1年性能和可靠性測試，2020年正式上線，2021年初擴容，目前在線數據量達到400T，文件數量接近9億。

2021年4月，上海市軟件測評中心在醫院現場對PACS影像調圖性能進行了評測，結果如下：