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Comment les archives électroniques d'informations médicales aideront à diagnostiquer plus efficacement les maladies



Selon les prévisions d'IDC, d'ici 2025, la quantité totale de données stockées dans les établissements de santé passera à 2,3 zettaoctets, et diverses images médicales représenteront jusqu'à 80 à 90% de la capacité de stockage utilisée. L'importance d'un stockage efficace des images médicales est importante dans l'exemple suivant.

Dans le service de diagnostic d'un hôpital de Tucson (Arizona), jusqu'à 40 images radiographiques sont prises pour deux mammifères à l'aide d'une IRM pour la mammographie (diagnostic du cancer du sein basé sur les rayons X, l'échographie et l'IRM). ainsi que deux à cinq biopsies. Dans 80% des cas, les anciennes images de patient prises il y a deux ans et plus sont utilisées pour interpréter les résultats de la mammographie, et dans les cas difficiles, des images prises il y a 10 ans peuvent être nécessaires. Pour récupérer rapidement les anciennes images des archives, le système hospitalier numérique PACS (Picture Archiving And Communication System) est utilisé.

L'utilisation d'anciennes images stockées dans le PACS réduit considérablement le risque d'erreurs dans le diagnostic des tumeurs malignes et évite aux patients atteints d'une tumeur bénigne d'avoir à subir une mammographie et même une biopsie à nouveau juste pour s'assurer que leur tumeur n'est pas maligne. Dans le même temps, la comparaison avec des images anciennes réduit le risque d'interprétation erronée des images de tumeurs malignes et vous permet d'assigner rapidement au patient le traitement approprié de la pathologie et des analyses supplémentaires.

Caractéristiques du stockage à long terme des archives d'images médicales


Quel devrait être le système de stockage idéal utilisé comme système de stockage pour PACS? Evidemment, compte tenu de la grande taille des images médicales, celle-ci doit être hautement évolutive afin de pouvoir stocker les résultats d'analyses de chaque patient, cumulées sur plusieurs décennies. La deuxième exigence est d'assurer une recherche et une récupération rapides des données des archives, sans lesquelles il est impossible d'utiliser d'anciennes images pour interpréter les résultats de nouvelles enquêtes.

Enfin, lors du stockage d'images médicales, il est nécessaire d'éliminer complètement la possibilité de «fuite de données», de perte et de suppression ou dommage accidentel ou intentionnel. Le stockage des données dans PACS se caractérise par des exigences de performances d'E / S relativement modestes: il est évident que les résultats de l'analyse ne sont écrits dans l'archive qu'une seule fois et ne changent jamais, et seul un nombre limité d'utilisateurs peuvent envoyer des demandes d'extraction de ces données de l'archive. Les données des patients ne sont généralement pas demandées plus d'une fois par an.



Les systèmes de stockage traditionnels de classe entreprise ne conviennent pas au PACS principalement en raison du coût trop élevé du stockage des données, qui est en grande partie dû aux performances élevées qui ne sont pas nécessaires pour les archives d'images médicales lors de la maintenance des applications transactionnelles, et les systèmes de stockage d'entrée de gamme moins chers n'ont pas l'évolutivité requise pour les archives PACS.

Peut-être la meilleure solution pour stocker des images médicales


La principale solution pour le stockage d'images médicales et d'autres contenus non structurés dans les établissements de santé est l'utilisation de systèmes de stockage de fichiers et d'objets à haute évolutivité et à faible coût de stockage par gigaoctet. Un des leaders de ce segment de stockage est Scality, qui fait la promotion de son stockage défini par logiciel, Scality RING. La première version de Scality RING est sortie en 2010. Il s'agit d'une solution évolutive qui utilise des connexions d'égal à égal et une architecture distribuée de partage rien qui est déployée sur des serveurs x86 standard. Scality RING prend en charge les protocoles d'accès aux données d'objets S3 et Swift, les API HTTP simples et l'accès aux fichiers. L'année dernière, Scality a réussi à doubler le nombre d'installations de ses systèmes dans le domaine de la santé.

Le logiciel Scality RING est déployé sur un cluster composé d'une configuration minimale de trois nœuds de stockage et met en œuvre un ensemble de services d'accès aux données intelligents, ainsi que la protection des données et la gestion du système. Au niveau supérieur se trouvent des services d'accès aux données évolutifs (connecteurs), qui fournissent des données aux applications via les protocoles SMB, NFS et S3, ainsi qu'un superviseur pour la gestion centralisée et la surveillance de l'état du système. Les connecteurs sont généralement installés directement sur les nœuds de stockage, mais ils peuvent également être déployés sur des serveurs dédiés.

Le niveau intermédiaire du stockage Scality RING est un système de fichiers virtuel distribué avec plusieurs mécanismes de protection des données, des processus d'autoréparation du système et des services de gestion et de surveillance du système. Le niveau inférieur de la pile est le niveau de stockage distribué que forment les nœuds de stockage virtuels et les démons d'E / S, qui font abstraction des serveurs de stockage physique et des interfaces de disque.

Le cœur du niveau de stockage est le stockage d'objets distribués à valeur-clé évolutif basé sur le protocole de routage peer-to-peer de deuxième génération. Le routage permet une mise à l'échelle du stockage horizontal et une recherche efficaces sur un très grand nombre de nœuds. Le logiciel de ces services de stockage est déployé sur tous les serveurs avec la puissance de calcul et la capacité nécessaires du sous-système de disque. Les serveurs (nœuds) sur lesquels le logiciel Scality RING est déployé sont connectés par une usine de réseau IP standard, par exemple, en utilisant 10/25/40/100 Gigabit Ethernet.

Scality RING comprend les composants logiciels suivants: des serveurs de connecteurs, un SGBD MESA distribué pour le stockage des métadonnées, des nœuds de stockage, des démons d'E / S et un portail de gestion Web. MESA fournit l'indexation des objets et la gestion des métadonnées utilisées au niveau d'abstraction du système de fichiers évolutif Scality (SOFS).

Les connecteurs Scality RING permettent aux applications d'accéder aux données stockées sur les serveurs. Ils prennent en charge de nombreux protocoles d'accès aux données, y compris l'objet Amazon Web Services (AWS) S3 basé sur la norme REST (Representational State Transfer), ainsi que les protocoles de fichiers NFS, SMB et FUSE. Une seule application peut utiliser simultanément plusieurs connecteurs RING pour accéder aux données si vous avez besoin de faire évoluer les E / S horizontalement ou de servir de nombreux utilisateurs en parallèle.

Un nœud de stockage est un processus virtuel qui est responsable des objets associés à la partie allouée d'un hachage de clé distribué d'un anneau de clé (espace de clé). Les démons de nœuds de stockage (ce que l'on appelle bizoid) garantissent l'immuabilité des données stockées sur disque dans un système de fichiers local de bas niveau. Six nœuds de stockage virtuels sont déployés sur un serveur physique (hôte). Chaque biziod est une instance d'un processus de bas niveau qui contrôle les opérations d'entrée / sortie sur un disque physique spécifique et maintient la correspondance des clés d'objet avec les adresses d'objets spécifiques sur ce disque.

Pour garantir une haute disponibilité du stockage d'objets (jusqu'à 14 neuf), au lieu de la technologie RAID classique, Scality RING utilise divers mécanismes de protection des données optimisés pour les systèmes distribués, y compris la réplication locale et géographiquement distribuée et le codage d'effacement, qui peuvent être combinés avec la réplication codage d'effacement dans un connecteur. Lors du stockage de petits objets (jusqu'à 60 Ko), la réplication est une solution de protection plus rentable, et pour les gros - le codage d'effacement, dans lequel les grands ensembles de données n'ont pas besoin d'être répliqués. Pendant la réplication, six niveaux de la classe de service Classe de service (CoS) sont utilisés de 0 à 5, ce qui correspond à la sauvegarde de 3 à 5 répliques d'un objet, et toutes les répliques sont stockées sur des disques différents.

Dans le cas de l'utilisation du codage d'effacement, le mécanisme de correction d'erreur Reed-Solomon est utilisé, dans lequel, au lieu de stocker plusieurs répliques d'un objet, il est divisé en «blocs de données», qui sont écrits avec des blocs de parité. Ces pièces sont réparties entre les nœuds RING et vous pouvez en restaurer les données en cas de défaillance d'un ou plusieurs nœuds. En outre, une tolérance de panne RING élevée est assurée par l'architecture de partage de rien, dans laquelle il n'y a pas de nœud principal («maître»), dont la défaillance peut entraîner la défaillance de l'ensemble du système.

Écosystème Scality RING


Bien que Scality RING puisse être déployé sur n'importe quelle architecture de serveur x86 standard, Gartner, dans son Magic Quadrant pour les systèmes de fichiers distribués et le stockage d'objets, note que sa mise en œuvre nécessite une sélection minutieuse de l'équipement et une conception détaillée du projet, ainsi qu'une immersion informatique approfondie - les spécialistes du client en technologie Scality.

Depuis 2014, Hewlett Packard Enterprise, partenaire stratégique de Scality, propose deux modèles de serveurs de la série HPE Apollo 4000 Gen10 , qui ont été développés spécifiquement pour l'analyse de Big Data , en tant que solution de plate-forme commune pour le stockage d'objets défini par logiciel Scality RING. et stockage d'objets: HPE Apollo 4200offrant une densité de stockage ultra-élevée (jusqu'à 392 To dans un boîtier de hauteur 2U pouvant accueillir 28 disques LFF pleine taille ou 54 disques SFF 2,5 pouces) et conçu pour l'hyper- évolutivité des capacités HPE Apollo 4510 basées sur un châssis 4U (68 disques pleine taille par châssis, plus 9 pétaoctets dans un rack de serveur standard 42U).

Les deux modèles HPE Apollo 4000 Gen10 vous permettent de configurer de manière flexible le sous-système de disque pour répondre aux exigences spécifiques de performances et de capacité des nœuds de stockage et prennent en charge les outils de gestion à distance du serveur HPE iLO 5 familiers aux utilisateurs de serveurs HPE ProLiant qui vous aident à déployer rapidement un grand nombre de nœuds de stockage Scality RING et les gérer efficacement.

La solution conjointe de HPE et Scality se positionne comme un stockage global de données non structurées (y compris les archives), lorsque la large bande passante et la capacité sont beaucoup plus importantes que le délai minimum d'accès aux données stockées. Il évolue vers plusieurs milliers de nœuds de stockage et d'accès aux données, offrant un stockage de centaines de pétaoctets de données et des milliards d'objets dans un même espace de noms.

Pour une protection supplémentaire des informations stockées, vous pouvez utiliser divers progiciels de sauvegarde, car Scality a certifié la compatibilité de son stockage cloud avec les produits VEEAM, Commvault, Microfocus Data Protector, Cloudera, MAPR et WEKA.IO, et l'utilisation de Scality RING dans les soins de santé comme archive d'images médicales. fournit une certification pour la compatibilité avec les systèmes PACS Fujifilm, GE Healthcare, Philips et plusieurs autres fournisseurs.

Études de cas sur les réseaux de santé


Actuellement, rien qu'en France, plus d'une douzaine des plus grands hôpitaux utilisent le stockage Scality Ring de 400 To à 6 PB pour stocker des archives d'images médicales. Par exemple, une grande installation commune HPE et Scality est mise en œuvre à l'Assistance Publique Hôpitaux de Marseille (AP-HM), qui regroupe quatre hôpitaux marseillais avec 3400 lits et est le troisième en France. Dans les hôpitaux AP-HM, 2 000 médecins et 8 500 autres membres du personnel médical travaillent.

Jusqu'en 2011, l'AP-HM utilisait EMC Centera pour stocker des images PACS. À ce moment-là, le volume total des images médicales était de 60 To, mais elles ont été répliquées pour protéger les données, elles ont donc pris 120 To de capacité. Chaque année, l'hôpital PACS a généré 20 To supplémentaires de nouvelles images. En 2011, AP-HM a remplacé Centera par un système NAS et en 2017, le volume d'images est passé à 320 To et le taux de croissance à 40 To par an. Le NAS étant hors garantie et la capacité de stockage de ce stockage n'étant plus suffisante en raison de la croissance rapide des volumes de données, la direction des hôpitaux AP-HM a décidé de remplacer à nouveau.

Lors du choix d'un nouveau système de stockage, il était nécessaire d'assurer la compatibilité avec toutes les applications utilisées dans les hôpitaux, notamment la prise en charge des protocoles de fichiers CIFS et NFS, la mise à l'échelle sur plusieurs pétaoctets, une protection fiable et la sécurité des données. AP-HM a sélectionné HPE et Scality RING et a construit un cluster RING distribué dans trois centres de données à partir de six serveurs de stockage HPE Apollo 4510, ainsi que deux serveurs HPE ProLiant DL360 qui stockent des bases de données de métadonnées META. Les principales applications sont le système Carestream PACS de GE Healthcare, qui enregistre les images obtenues à la suite d'études radiologiques et les archives génomiques. Les images médicales et autres données sont sauvegardées à l'aide du logiciel Commvault.

Disponibilité de Scality Ring en Russie


HPE et Scality ont acquis une vaste expérience dans les projets collaboratifs. Avec la mise en œuvre de Scality RING dans les institutions médicales en Russie, les ingénieurs certifiés du bureau de HPE à Moscou sont prêts à aider le client.

Sous Factory Express, HPE fournit Apollo 4000 Gen10 préconfiguré aux besoins des clients pour un déploiement rapide du cluster Scality RING, et propose également l'architecture de référence de ces systèmes de serveurs pour le cluster RING. Depuis mai de l'année dernière, HPE fournit le pack de démarrage de l'ensemble de base des serveurs Apollo 4200 Gen10 d'une capacité initiale de 240 To et du logiciel Scality RING préinstallé. Pour déployer le pack de base, il vous suffit de définir la vitesse du réseau et la capacité de stockage requise.

Vous pouvez obtenir des informations supplémentaires sur le Scality Ring, ainsi que vous familiariser avec l'interface et des exemples d'intégration avec un logiciel de sauvegarde lors du webinaire technique HPE, qui se tiendra le 17 juin. L'inscription est disponible à: bit.ly/3bA9HP7

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