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Como os arquivos eletrônicos de informações médicas ajudarão a diagnosticar doenças de maneira mais eficaz



De acordo com as previsões da IDC, até 2025, a quantidade total de dados armazenados nas organizações de saúde aumentará para 2,3 zettabytes e várias imagens médicas serão responsáveis ​​por 80 a 90% da capacidade de armazenamento usada. A importância do armazenamento eficiente de imagens médicas é importante pelo exemplo a seguir.

No departamento de diagnóstico de um hospital em Tucson (Arizona), são tiradas até 40 imagens de raio-x para uma mamografia (diagnóstico de câncer de mama feminino com base em raios-x, ultra-som e ressonância magnética) e duas ou quatro fotos são feitas com ressonância magnética bem como duas a cinco biópsias. Em 80% dos casos, imagens antigas de pacientes tiradas há dois anos e anteriores são usadas para interpretar os resultados da mamografia e, em casos difíceis, podem ser necessárias imagens tiradas há 10 anos. Para recuperar rapidamente fotografias antigas do arquivo, é utilizado o sistema hospitalar digital PACS (Sistema de Comunicação e Arquivo de Imagens).

O uso de imagens antigas armazenadas no PACS reduz significativamente o risco de erros no diagnóstico de tumores malignos e evita que pacientes com tumor benigno tenham que fazer uma mamografia e até uma biópsia novamente apenas para garantir que o tumor não seja maligno. Ao mesmo tempo, a comparação com imagens antigas reduz o risco de interpretação incorreta das imagens de tumores malignos e permite atribuir rapidamente ao paciente o tratamento adequado da patologia e análises adicionais.

Recursos de armazenamento a longo prazo de arquivos de imagens médicas


Qual deve ser o sistema de armazenamento ideal usado como sistema de armazenamento para o PACS? Obviamente, devido ao grande tamanho das imagens médicas, ela deve ser altamente escalável para poder armazenar os resultados das análises de cada paciente, acumuladas ao longo de várias décadas. O segundo requisito é garantir a pesquisa e recuperação rápidas de dados do arquivo, sem as quais é impossível usar imagens antigas para interpretar os resultados de novas pesquisas.

Finalmente, ao armazenar imagens médicas, é necessário eliminar completamente a possibilidade de "vazamento de dados", perda e exclusão ou dano acidental ou intencional. Um recurso de armazenamento de dados no PACS é os requisitos de desempenho de E / S relativamente modestos: é óbvio que os resultados da análise são gravados no arquivo apenas uma vez e nunca mudam, e apenas um número limitado de usuários pode enviar solicitações para extrair esses dados do arquivo. Os dados do paciente geralmente não são solicitados mais de uma vez por ano.



Os sistemas tradicionais de armazenamento de classe corporativa não são adequados para o PACS principalmente por causa do custo muito alto do armazenamento de dados, que se deve em grande parte ao alto desempenho desnecessário para os arquivos de imagens médicas ao atender a aplicativos transacionais, e os sistemas de armazenamento mais baratos não têm a escalabilidade necessária para os arquivos do PACS.

Talvez a melhor solução para armazenar imagens médicas


A principal solução para armazenar imagens médicas e outro conteúdo não estruturado em organizações de assistência médica é o uso de sistemas de armazenamento de arquivos e objetos com alta escalabilidade e baixo custo de armazenamento por gigabyte. Um dos líderes nesse segmento de armazenamento é o Scality, que está promovendo seu armazenamento definido por software, o Scality RING. A primeira versão do Scality RING foi lançada em 2010. Esta é uma solução em expansão que usa conexões ponto a ponto e a arquitetura distribuída sem compartilhamento, que é implantada em servidores x86 padrão. O Scality RING suporta protocolos de acesso a dados de objeto S3 e Swift, APIs HTTP simples e acesso a arquivos. No ano passado, a Scality conseguiu dobrar o número de instalações de seus sistemas na área da saúde.

O software Scality RING é implantado em um cluster que consiste em uma configuração mínima de três nós de armazenamento e implementa um conjunto de serviços inteligentes de acesso a dados, além de proteção de dados e gerenciamento de sistemas. No nível superior, estão os serviços de acesso a dados escalonáveis ​​(conectores), que fornecem dados aos aplicativos via protocolos SMB, NFS e S3, além de um supervisor para gerenciamento centralizado e monitoramento do status do sistema. Os conectores geralmente são instalados diretamente nos nós de armazenamento, mas também podem ser implantados em servidores dedicados.

Armazenamento de nível médio O Scality RING é um sistema de arquivos virtual distribuído com vários mecanismos de proteção de dados, processos de auto-recuperação e serviços de gerenciamento e monitoramento de sistemas. O nível inferior da pilha é o nível de armazenamento distribuído que os nós de armazenamento virtual e os daemons de E / S formam, que abstraem os servidores de armazenamento físico e as interfaces de disco.

O coração da camada de armazenamento é o armazenamento de objetos distribuídos com valor-chave escalável, com base no protocolo de roteamento ponto a ponto da segunda geração. O roteamento fornece dimensionamento eficiente de armazenamento horizontal e pesquisa em um número muito grande de nós. O software para esses serviços de armazenamento é implantado em todos os servidores com a capacidade e capacidade de computação necessárias do subsistema de disco. Os servidores (nós) nos quais o software Scality RING está implantado são conectados por uma fábrica de rede baseada em IP padrão, por exemplo, usando 10/25/40/100 Gigabit Ethernet.

O Scality RING inclui os seguintes componentes de software: servidores de conectores, um MESA DBMS distribuído para armazenar metadados, nós de armazenamento, daemons de E / S e um portal de gerenciamento baseado na Web. O MESA fornece indexação de objetos e gerenciamento de metadados usados ​​no nível de abstração do Scality Scale-out file system (SOFS).

Os conectores Scality RING fornecem acesso do aplicativo aos dados armazenados nos servidores. Eles suportam muitos protocolos de acesso a dados, incluindo o objeto Amazon Web Services (AWS) S3, com base no padrão REST (Representational State Transfer), bem como nos protocolos de arquivo NFS, SMB e FUSE. Um único aplicativo pode usar simultaneamente vários conectores RING para acessar dados, se você precisar escalar E / S horizontalmente ou atender muitos usuários em paralelo.

Um nó de armazenamento é um processo virtual responsável por objetos associados à parte alocada de um hash de chave distribuído de um RING de chave (espaço de chave). Daemons de nós de armazenamento (o chamado bizoid) garantem a imutabilidade dos dados armazenados no disco em um sistema de arquivos local de baixo nível. Seis nós de armazenamento virtual são implantados em um servidor físico (host). Cada biziod é uma instância de um processo de baixo nível que controla as operações de entrada / saída em um disco físico específico e mantém a correspondência das chaves do objeto com os endereços de objetos específicos nesse disco.

Para garantir alta disponibilidade de armazenamento de objetos (até 14 noves), em vez da tecnologia RAID clássica, o Scality RING usa vários mecanismos de proteção de dados otimizados para sistemas distribuídos, incluindo replicação local e geograficamente distribuída e codificação de apagamento, que podem ser combinados com replicação codificação de apagamento em um conector. Ao armazenar objetos pequenos (até 60 Kbytes de tamanho), a replicação é uma solução de segurança mais econômica e apaga a codificação de objetos grandes, nos quais não é necessário replicar grandes conjuntos de dados. Durante a replicação, seis níveis da classe de serviço de Classe de Serviço (CoS) são usados ​​de 0 a 5, o que corresponde a salvar 3-5 réplicas de um objeto e todas as réplicas são armazenadas em discos diferentes.

No caso de usar a codificação de apagamento, é usado o mecanismo de correção de erros de Reed-Solomon, no qual, em vez de armazenar várias réplicas de um objeto, ele é dividido em "blocos de dados" que são escritos juntamente com blocos de paridade. Essas partes são distribuídas entre os nós RING e você pode restaurar dados a partir deles quando um ou mais nós falham. Além disso, a alta tolerância a falhas do RING é garantida pela arquitetura de compartilhamento-nada, na qual não há nó principal ("mestre"), cuja falha pode levar à falha de todo o sistema.

Ecossistema RING Scality


Embora o Scality RING possa ser implantado em qualquer arquitetura de servidor x86 padrão, o Gartner, em seu Quadrante Mágico para Sistemas de Arquivos Distribuídos e Armazenamento de Objetos, observa que sua implementação requer seleção cuidadosa de equipamentos e design detalhado do projeto, além de imersão profunda na TI - especialistas do cliente em tecnologia Scality.

Desde 2014, a Hewlett Packard Enterprise, parceira estratégica da Scality, oferece dois modelos de servidor da série HPE Apollo 4000 Gen10 , desenvolvidos especificamente para análise de Big Data , como uma solução de plataforma conjunta para armazenamento de objetos definidos pelo software Scality RING e armazenamento de objetos: HPE Apollo 4200fornecendo densidade de armazenamento ultra-alta (até 392 TB em um gabinete de 2U de altura que acomoda 28 discos LFF de tamanho completo ou 54 unidades SFF de 2,5 polegadas) e projetada para aumentar a capacidade das capacidades do HPE Apollo 4510 com base no chassi 4U (68 discos de tamanho completo por chassi, mais 9 petabytes em um rack de servidor 42U padrão).

Os dois modelos HPE Apollo 4000 Gen10 permitem configurar de maneira flexível o subsistema de disco para atender aos requisitos específicos de desempenho e capacidade do nó de armazenamento e dar suporte às ferramentas de gerenciamento remoto do servidor HPE iLO 5 , familiares aos usuários dos servidores HPE ProLiant , que ajudam a implantar rapidamente um grande número de nós de armazenamento Scality RING e efetivamente gerenciá-los.

A solução conjunta da HPE e Scality está posicionada como um armazenamento global de dados não estruturados (incluindo arquivos), quando grande largura de banda e capacidade são muito mais importantes que o atraso mínimo no acesso aos dados armazenados. Ele é dimensionado para vários milhares de nós de armazenamento e acesso a dados, fornecendo armazenamento de centenas de petabytes de dados e trilhões de objetos em um espaço para nome.

Para proteção adicional das informações armazenadas, você pode usar vários pacotes de software de backup, uma vez que a Scality certificou seu armazenamento na nuvem para compatibilidade com os produtos VEEAM, Commvault, Microfocus Data Protector, Cloudera, MAPR e WEKA.IO e o uso do Scality RING na área da saúde como um arquivo de imagens médicas fornece certificação de compatibilidade com os sistemas PACS Fujifilm, GE Healthcare, Philips e vários outros fornecedores.

Estudos de caso sobre anel de Scality na área da saúde


Atualmente, somente na França, mais de uma dúzia dos maiores hospitais usam o armazenamento Scality Ring de 400 TB a 6 PB para armazenar arquivos de imagens médicas. Por exemplo, uma grande instalação conjunta de HPE e Scality é implementada na Assistência Pública de Marselha (AP-HM), que combina quatro hospitais de Marselha com 3400 leitos e é o terceiro maior da França. Nos hospitais AP-HM, 2.000 médicos e 8.500 outras equipes médicas trabalham.

Até 2011, o AP-HM usava o EMC Centera para armazenar imagens PACS. Nessa época, o volume total de imagens médicas era de 60 TB, mas elas foram replicadas para proteger os dados e, portanto, ocupavam 120 TB de capacidade. A cada ano, o PACS do hospital gerava outros 20 TB de novas imagens. Em 2011, o AP-HM substituiu o Centera por um sistema NAS e, em 2017, o volume de imagens aumentou para 320 TB e a taxa de crescimento aumentou para 40 TB por ano. Como o NAS estava ficando sem garantia e a capacidade de armazenamento desse armazenamento não era mais suficiente devido ao rápido crescimento do volume de dados, o gerenciamento dos hospitais AP-HM decidiu substituir novamente.

Ao escolher um novo sistema de armazenamento, era necessário garantir a compatibilidade com todos os aplicativos usados ​​nos hospitais, incluindo suporte aos protocolos de arquivos CIFS e NFS, escalonamento em vários petabytes, proteção confiável e segurança de dados. O AP-HM selecionou o HPE e o Scality RING e construiu um cluster RING distribuído por três data centers de seis servidores de armazenamento HPE Apollo 4510, além de dois servidores HPE ProLiant DL360 que armazenam bancos de dados de metadados META. As principais aplicações são o sistema Carestream PACS da GE Healthcare, que registra as imagens obtidas como resultado de estudos radiológicos e do arquivo genômico. É feito backup de imagens médicas e outros dados usando o software Commvault.

Disponibilidade do anel de Scality na Rússia


HPE e Scality adquiriram uma vasta experiência em projetos colaborativos. Com a implementação do Scality RING em instituições médicas na Rússia, engenheiros certificados do escritório da HPE em Moscou estão prontos para ajudar o cliente.

No Factory Express, a HPE fornece a Apollo 4000 Gen10 pré-configurada para os requisitos do cliente para implantação rápida do cluster Scality RING e também oferece a Arquitetura de Referência desses sistemas de servidor para o cluster RING. Desde maio do ano passado, a HPE fornece o pacote básico dos servidores Apollo 4200 Gen10 com capacidade inicial de 240 TB e o software Scality RING pré-instalado. Para implantar o pacote básico, você só precisa definir a velocidade da rede e a capacidade de armazenamento necessária.

Você pode obter informações adicionais sobre o Scality Ring, além de se familiarizar com a interface e exemplos de integração com o software de backup no webinar técnico da HPE, que será realizado em 17 de junho. O registro está disponível em: bit.ly/3bA9HP7

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