In der heutigen Gesundheitsversorgung sind Computer- und Informationstechnologien zu entscheidenden Faktoren bei der Kostensenkung, Effizienzsteigerung und Verbesserung der Patientenversorgung geworden. Im Bereich der Radiologie haben Innovationen in der digitalen Bildgebung die Entwicklung von PACS vorangetrieben. Derzeit ist PACS zu einer kritischen Technologie und Infrastruktur in modernen radiologischen Praxen geworden und spielt eine äußerst wichtige Rolle in der klinischen Diagnose, medizinischen Forschung und anderen Bereichen.
Was ist PACS?
PACS (Picture Archiving and Communication System) ist ein spezielles System, das in der Gesundheitsbranche zur Speicherung, Verwaltung und Übertragung von medizinischen Bildern (wie CT, MRT, Röntgenbilder usw.) verwendet wird. Es ersetzt herkömmliche Filme durch digitale Bilder, unterstützt die schnelle Wiederherstellung, den Austausch und die Langzeitarchivierung von Bildern und ist mit Krankenhausinformationssystemen (HIS), radiologischen Informationssystemen (RIS) und anderen Systemen integriert. Der zentrale Standard von PACS ist DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), der die Kompatibilität von Bildern verschiedener Geräte sicherstellt.
Das medizinische Bildinformationssystem PACS ist ein sehr wichtiges objektives Diagnosewerkzeug in der Krankenhausdiagnostik und bei der Beratung komplexer Fälle. Es zeichnet sich durch große Datenmengen und schnelles Wachstum aus. In medizinischen Einrichtungen wachsen die PACS-Bilddaten jährlich um zehn oder sogar hundert Terabyte. Laut Branchenvorschriften müssen diese Daten mindestens 15 Jahre lang aufbewahrt werden, doch die Relevanz von medizinischen Bildern liegt gewöhnlich unterhalb von sechs Monaten. Nach Ablauf von sechs Monaten ist die Zugriffshäufigkeit auf die Daten relativ gering. Daher müssen Krankenhausserverräume sicherstellen, dass der Zugriff auf PACS-Bilddaten sowohl leistungsstark als auch hochverfügbar ist, gleichzeitig müssen sie die Anforderungen zur Datenaufbewahrung erfüllen und die Onlinestorage-, Nearline- sowie Offline-Speicherung und das Management des Datenlebenszyklus implementieren.
PACS-Speicherung und Sicherheitsanforderungen
Ausgehend von der obigen Analyse ergeben sich für die IT-Infrastruktur der Gesundheitsbranche folgende Anforderungen an Datenspeicherung und Sicherheit:
1. Die primären medizinischen Bilder im PACS-System sind Bilddokumente mit relativ geringem gleichzeitigem Zugriff, aber großen Dateigrößen. Laut Umfragen fügen Spitzenkliniken jährlich etwa 7,5 Millionen Dateien zum PACS-System hinzu. Nach 15 Jahren wird erwartet, dass der Archivbestand mehr als 100 Millionen Dateien überschreitet. Die enorme Menge an Dateien führt zu langsameren Lese-/Schreibreaktionen im Speichersystem, was bei der Datenabfrage aus dem Archivbestand zu erheblichen Verzögerungen führt und den medizinischen Geschäftsbetrieb stark beeinträchtigt.
2. Das PACS speichert eine große Datenmenge, die schnell anwächst. Nach 6–12 Monaten werden die meisten Daten archiviert und müssen sicher gespeichert sowie jederzeit bequem abrufbar sein. Die Daten müssen mithilfe einer hierarchischen Strategie gespeichert werden. Einige gesetzliche Vorschriften verlangen, dass Bilddaten von ambulanten Patienten mindestens 15 Jahre und Bilddaten von stationären Patienten mindestens 30 Jahre aufbewahrt werden. Krankenhäuser unterscheiden in der Regel nicht zwischen ambulanten und stationären Daten und ziehen nach Ablauf der Aufbewahrungsfrist keine Löschung in Betracht, was zu erhebruftmäßig bequem abrufbar sein. Die Daten müssen mithilfe einer hierarchischen Strategie gespeichert werden. Einige gesetzliche Vorschriften verlangen, dass Bilddaten von ambulanten Patienten mindestens 15 Jahre und Bilddaten von stationären Patienten mindestens 30 Jahre aufbewahrt werden. Krankenhäuser unterscheiden in der Regel nicht zwischen ambulanten und stationären Daten und ziehen nach Ablauf der Aufbewahrungsfrist keine Löschung in Betracht, was zu erheblichen Speicherplatzkosten für die Langzeitarchivierung führt. Herkömmliche Speicherhardware weist geschlossene Kompatibilität auf und verursacht hohe Expansions- und Wartungskosten. Krankenhäuser benötigen dringend eine kosteneffiziente, umfassende Lösung für Datenspeicherung und -management, die schnellen Zugriff in der Anfangsphase und kostengünstige Speicherung in späteren Phasen gewährleistet.
3. Da sich mit wachsendem Datenvolumen die Anforderungen an diagnostische und Browsing-Arbeitsplätze erhöhen, ist eine schnellere Online-Bildabrufgeschwindigkeit erforderlich, idealerweise im Sekundenbereich.
4. Einige Bilddaten werden für Forschung und Lehre verwendet, und ihre Bedeutung erfordert eine zuverlässige und effektive Lösung zum Schutz vor Datenverlusten bei Katastrophen.
5. Datenmigration ist schwierig. Da Bilddaten über lange Zeiträume gespeichert werden, erhöht sich nach fünf Jahren Betrieb die Ausfallrate der Hardware, und die Migration von massiven kleinen Dateien beim Austausch des Speichers dauert Monate und beansprucht viele menschliche und materielle Ressourcen.
Gängige Speichermethoden für PACS-Daten
Bei Bilddaten stellen drei wesentliche Eigenschaften Herausforderungen für die Speicherung und Datensicherung dar:
1. Massendaten: Ohne Optimierung des Algorithmus kann die Anzahl der Dateien Hunderte von Millionen erreichen, wodurch es schwierig ist, die Leseeffizienz zu verbessern.
2. Fragmentierte Dateien: Die Bilddaten desselben Patienten werden üblicherweise in mehreren unabhängigen Dateien gespeichert. Während des Archivierens müssen die Integrität und Konsistenz der Dateien gewährleistet sein.
3. komplexe hierarchische Beziehungen: Die Verzeichnisstruktur der Dateien ist mit den Indizes in der RIS-Datenbank verknüpft. Sobald die ursprünglichen hierarchischen Beziehungen gestört sind, treten bei der Informationsrecherche durch Benutzer leicht Fehler auf.
In der Anfangsphase der Krankenhausinformatisierung wurden lokale Speicher oder NAS-Freigabespeichergeräte häufig für die Datenspeicherung verwendet. Mit dem explosionsartigen Wachstum der Krankenhausdaten haben sich Speichersysteme, die auf einer Schichtenarchitektur basieren, nach und nach zu Online-, Nearline- und Offline-Speicherstrukturen weiterentwickelt. Viele Krankenhäuser verwenden jedoch immer noch Optischen Medienspeicher oder Bandbibliotheken für die Offline-Datenspeicherung, was zukünftig den Zugriff auf Daten durch medizinisches Personal stark beeinträchtigt.
Traditionelle zentralisierte Speicherarchitekturen, die SAN+NAS zur Verwaltung von massiven unstrukturierten Dateien und Archivierung verwenden, weisen erhebliche Nachteile hinsichtlich der Abfrageleistung und Skalierbarkeit auf. Im Gegensatz dazu bietet Objektspeicherung, unter Verwendung neuer Speichertechnologien, klare Vorteile in Bezug auf Zuverlässigkeit, Zugriffsleistung und Verwaltungskomfort bei der Archivierung von PACS-Bilddaten und stellt somit eine effektive Lösung zur Verwaltung großer Mengen an Dateien dar.
Aufgrund dessen gewinnen objektbasierte Speicherlösungen, die auf privaten Clouds oder lokalen Hardware-Installationen basieren, immer mehr an Beliebtheit. Dies wirft die Herausforderung auf, wie große Datenmengen schnell und effektiv in den Objektspeicher migriert werden können, was zu einer zentralen Herausforderung für den digitalen Aufbau der Gesundheitsbranche geworden ist.
Mittlerweile, mit der Vertiefung der Digitalisierung im Gesundheitswesen, migrieren immer mehr medizinische Einrichtungen ihre Bilddaten in die Cloud, um sie zentral zu speichern, zu verwalten und auszutauschen. Diese Entwicklung verbessert nicht nur die Effizienz der medizinischen Versorgung, sondern erleichtert auch die Patientenversorgung erheblich.
Vorteile der Cloud für die medizinische Bildgebung
Der Ansatz, medizinische Bildgebung in die Cloud zu verlagern, ist zweifellos anerkennenswert und förderungswürdig, da er Patienten, medizinischen Einrichtungen und der gesamten Gesundheitsbranche auf mehreren Ebenen erhebliche Vorteile bringt:
1. Reduzierung der Patientenbelastung: Durch die Einrichtung von Cloud-Plattformen können Patienten vermeiden, in verschiedenen Krankenhäusern wiederholt untersucht zu werden, wodurch Ausgaben reduziert, das Risiko körperlicher Schäden verringert sowie Zeit und Energie gespart werden.
2. Machbarkeit der Technologieumsetzung: Technologisch gesehen ist es für Krankenhäuser heute nicht mehr schwierig, ihre eigenen medizinischen Bilddatenbanken einzurichten. Durch den Aufbau einheitlicher Plattformen und Koordinationsmechanismen können Datenaustausch und Interoperabilität erreicht werden, wodurch Informationsbarrieren beseitigt werden. Erfolgreiche Beispiele dafür gibt es bereits in anderen Bereichen.
3. Datenwert und technologische Innovation: Die massive Ansammlung von medizinischen Bilddaten stellt wertvolle Ressourcen für die Big-Data-Analyse bereit, um Krankheitsmechanismen zu erforschen, neue Behandlungsstrategien zu untersuchen und Künstliche Intelligenz zu trainieren, und trägt somit zur technologischen Innovation in der Gesundheitsbranche bei.
4. Verbesserte Effizienz der medizinischen Versorgung: Die Einrichtung von Cloud-Plattformen ermöglicht es, dass Daten "mehr bewegen", während Patienten "weniger bewegen", wodurch die Kosten für Gesundheitswesen gesenkt und die Effizienz und Qualität der medizinischen Dienstleistungen verbessert werden.
5. Förderung einer ausgewogenen Verteilung medizinischer Ressourcen: Über Cloud-Plattformen können medizinische Einrichtungen auf unterer Ebene problemlos auf Bilddaten großer Krankenhäuser zugreifen, wodurch die medizinische Versorgungsqualität auf unterer Ebene verbessert und eine gerechtere Verteilung medizinischer Ressourcen gefördert wird.
Wie migriert man PACS-Daten in einen Objektspeicher oder eine Cloud-Plattform?
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Vinchin Backup & Recovery bietet effiziente und sichere Lösungen für die Datenmigration für medizinische Einrichtungen und stellt sicher, dass Vorschriften der Branche wie HIPAA eingehalten werden. Mit leistungsstarken, plattformübergreifenden Backup- und Migrationsfunktionen vereinfacht es den Datentransfer zu S3 und anderen Cloud-Plattformen wie Microsoft Azure, Wasabi, usw. Zudem bietet es professionelles NAS-Backup und Wiederherstellung für Unternehmen.
Die optimierte Verwaltung von Massen-Small-File-Backups verbessert die Effizienz und reduziert Kosten, insbesondere bei medizinischen Bilddaten. Fortgeschrittene Funktionen wie inkrementelle Backups, Deduplizierung und eingebaute Katastrophenwiederherstellung steigern die Speicheroptimierung und Systemverfügbarkeit.
Um eine Sicherung für S3 mit Vinchin Backup & Recovery zu erstellen, folgen Sie einfach den unten stehenden Schritten:
1. Wählen Sie das Sicherungsquellenobjektspeicher aus.
2. Sichern Sie das Backup-Ziel aus.
3. Sichern Sie die Backup-Strategien.
4. Stellenangebot überprüfen und einreichen.
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PACS-Migration – Häufig gestellte Fragen
Welche vier Komponenten gehören zum PACS?
Die vier Hauptkomponenten eines PACS sind Abbildungsmethoden, Speichersysteme (Archivierungsserver), Arbeitsplätze und Kommunikationsnetze. Zu den Abbildungsmethoden gehören Geräte wie Röntgenapparate und MRT-Geräte, die medizinische Bilder aufnehmen. Speichersysteme verwahren diese Bilder und die dazugehörigen Daten sicher, oft in digitalen Formaten wie DICOM. Arbeitsplätze ermöglichen es medizinischem Fachpersonal, die Bilder anzusehen und zu analysieren, während Kommunikationsnetze den Datentransfer zwischen den einzelnen Methoden, dem Speicher und den Arbeitsplätzen erleichtern und somit einen effizienten und zeitgerechten Zugriff auf die Bilder gewährleisten.
Fazit
Zusammenfassend bietet die Integration von Cloud-basierten Lösungen in die Speicherung und Verwaltung von PACS eine transformative Gelegenheit für die Gesundheitsbranche. Indem Krankenhäuser medizinische Bilddaten in die Cloud verlagern, können sie die Herausforderungen riesiger Datenmengen bewältigen, die Zugriffsgeschwindigkeit verbessern und die langfristige Datensicherheit gewährleisten. Dieser Wandel steigert nicht nur die operative Effizienz, sondern trägt auch zu einer besseren Patientenversorgung, zum Datenaustausch und zu technologischen Innovationen bei und kommt letztendlich sowohl medizinischen Einrichtungen als auch Patienten zugute.
