Архивирование данных в медицинских учреждениях (Medical Archive Solution)
Unknown Author

Краткий обзор

Сегодня решение для архивирования данных в медицинских учреждениях является одним из важнейших компонентов инфраструктуры предприятий здравоохранения, поскольку базируется на использовании цифровых ресурсов, которые играют существенную роль в предоставлении качественных медицинских услуг.

Изображения, получаемые в диагностических целях, являются критически важными данными для истории болезни каждого пациента, поэтому они автоматически попадают под действие законодательного Акта об отчетности медицинского страхования (HIPAA)1, регламентирующего во­просы защиты, целостности и доступности данных пациента. В связи с этим возникает вопрос, связанный с обеспечением их надежного хранения и легкого доступа к ним в течение длительного периода времени.

Хранение диагностических изображений (и другого фиксированного контента) в цифровом виде облегчает доступ медицинского персонала к критически важным данным пациента и позволяет административным сотрудникам более эффективно решать задачи управления этими данными и их защиты. Вместе с тем переход на цифровую систему хранения данных влечет за собой целый ряд новых проблем. Больницы и другие медицинские учреждения, которые перешли от использования фотопленок к цифровым системам обработки изображений, столкнулись с проблемой хранения чрезмерного объема информации, получаемой в ходе обследования пациента, которая должна содержаться в архивах десятилетиями. При каждом новом обследовании пациента диагностические приборы создают все возрастающее число файлов с изображениями, причем размеры каждого из этих файлов стремительно растут. В результате этого объемы медицинских архивов увеличиваются в три раза каждые два года, создавая потребности постоянно расширять вместительные возможности систем хранения данных. Постоянный рост объемов информации требует поиска более эффективных способов хранения и защиты графических данных, обеспечивающих легкий доступ к ним медицинского персонала и соответствующих строгим требованиям нормативных актов.

НР хорошо понимает, что сегодня одной из наиболее острых проблем здравоохранения является внедрение медицинских архивов для фиксированных данных. Компания активно пытается помочь учреждениям отрасли в решении данной задачи и разработала свое решение для архивирования данных в медицинских учреждениях (HP Medical Archiving – HP MAS), которое предоставляет стабильную, открытую и модульную среду хранения. Данное решение подразумевает более упрощенное обслуживание системы и ее администрирование, опирается на проверенные практикой передовые технологии с целью обеспечить максимальную эффективность инвестиций и минимальные эксплуатационные затраты (TCO). Компания уделяет особое внимание платформе, на которой базируется решение, поскольку стабильная платформа создает выигрышный «волновой эффект» на протяжении всего цикла жизни продукта. Принимая во внимание тот факт, что экономия затрат должна быть максимальной, решение НР основывается на простом обновлении аппаратных средств через увеличенные интервалы времени, а обратная совместимость технологий призвана гарантировать защиту инвестиций.

Решение HP MAS представляет собой современный комплекс, состоящий из аппаратных средств, программного обеспечения и услуг, спроектированный и развертываемый с целью удовлетворения требований организаций здравоохранения.

Архив является важнейшим компонентом инфраструктуры предприятия здравоохранения, поскольку в нем сосредоточены цифровые ресурсы, имеющие существенное значение для предоставления медицинских услуг. Выбор архива влечет за собой как краткосрочные, так и долгосрочные последствия.

Подход НР базируется на следующих руководящих принципах. Архив должен:

• допускать хранение изображений всех типов независимо от выбора программного обеспечения PACS для управления изображениями;
• соответствовать общепризнанным международным стандартам медицинских цифровых изображений и представлять собой открытое решение;
• обеспечивать рост емкости хранения «по требованию» без какого-либо влияния на конечных пользователей, без простоев и без необходимости прибегать к дорогостоящей миграции данных;
• представлять собой единый архив для разных местоположений, допускающий в случае необходимости расширения охватываемого географического пространства для существующих и будущих больничных комплексов по мере их подключения к сети;
• использовать все преимущества закона Мура, увеличивая плотность и снижая стоимость хранения за счет максимального использования пространства памяти без расчета на появление специализированных аппаратных средств, предназначенных для хранения;
• предусматривать автоматическое аварийное восстановление в режиме реального времени без необходимости использования процессов восстановления его вручную, которые чреваты сбоями в обслуживании. Это поможет обеспечить «непрерывность» бизнес-процессов в случае неисправности или сбоев оборудования и форс-мажорных обстоятельств. Данное положение противоречит подходам, базирующимся на концепции «восстановление услуг», которая подразумевает восстановление информации вручную;
• обеспечивать защиту инвестиций в аппаратные средства для хранения данных и предусматривать замену устаревших компонентов при непрерывном оказании услуг, без потери данных или ручной миграции данных;
• соответствовать нормативным требованиям HIPAA в области доступности и безопасности, обеспечивая конфиденциальность и целостность сохраняемых данных в течение многих десятилетий.

Решение HP MAS рассчитано на поддержку увеличения вместимости хранилища и расширения географического охвата территорий по мере подключения новых пользователей PACS в масштабах одного узла или в распределенной больничной среде. Это решение рассчитано на создание единого архива, который будет интегрироваться с выбранным программным обеспечением PACS по обработке изображений, и обеспечение отказоустойчивой и безопасной передачи изображений, производимых всеми диагностическими приборами, размещенными в различных корпусах лечебного учреждения.
Решение HP МАS предоставляет эффективный, масштабируемый до петабайтов инструмент для архивирования информации на длительное время центрами обработки и хранения изображений, сетями медицинских учреждений, а также исследовательскими центрами; оно предлагает возможности надежного и безопасного хранения, извлечения и передачи изображений и документов медицинского назначения. Подход HP предусматривает интеграцию лучших в своем классе технологий на основе стандартной архитектуры с целью повышения эффективности ухода за пациентами, расширения сотрудничества между медицинскими учреждениями, создания решений для отрасли здравоохранения, а также соблюдения организациями, работающими в этой отрасли, дейст­вующих норм и положений.

Понятие «фиксированный контент» относится к цифровой клинической информации, которая после создания не подлежит изменениям и регламентируется нормативными требованиями к хранению, конфиденциальности и целостности. Диагностические изображения, аудио- и видеоматериалы, а также тексты, – все это различные типы данных фиксированного контента, которые могут храниться в архиве.

Для хранения фиксированного контента решение HP MАS, в соответствии с уникальными требованиями отрасли здравоохранения, предусматривает применение технологии вычислительных сетей Grid.

Решение HP MAS представляет собой крупную, виртуальную внешнюю файловую систему, обслуживающую систему PACS. Она опирается на открытые стандарты для возможности взаимодействия с внешними больничными системами и не использует специальные методы сжатия или файловые форматы. Процесс обмена данными с внешними клиническими системами включает такие компоненты, как PACS, рабочие станции, приборы для просмотра, и осуществляется через файловые системы (NFS/CIFS) или стандартные протоколы, включая DICOM.

В решении HP MAS информация, поступающая из разных местоположений и узлов, хранится в кэш-памяти и дублируется на основе предварительно определенной бизнес-логики. Эта бизнес-логика основана на метаданных объектов, включая теги DICOM, и позволяет перераспределять, очищать и дублировать объекты, хранящиеся в разных местоположениях и узлах. В результате появляется возможность интеллектуального управления жизненным циклом информации (iILM), поскольку политики базируются на метаданных объекта, которые отобра­жают не только дату и время, но и важность объекта для учреждения.

Число узлов, емкость и рейтинг устройства хранения, управляемого каждым узлом, определяются на основе требований каждого подразделения к производительности и объему памяти. В рамках одного подразделения все узлы соединены между собой стандартными сетями TCP/IP и поддерживают связь с локальными устройствами отображения информации, PACS и рабочими станциями. Глобальная сеть (WAN) обеспечивает возможность внешнего дублирования контента с целью поддержания непрерывности бизнес-процессов и повышения доступности контента. С помощью глобальной сети можно легко просмотреть изображения с локального узла независимо от его удаленности. С каждого из узлов можно затребовать ввод данных в любой узел, входящий в состав HP Medical Archive.

Инфраструктура Grid работает совместно с серверами и устройствами хранения HP. Используя сервер HP ProLiant DL380, это решение обеспечивает отказоустойчивость и управляемость корпоративного уровня. В его состав входит также система HP StorageWorks Modular Smart Array 20 Enclosure, обеспечивающая самую высокую в отрасли доступность, плотность хранения и возможность модернизации для удовлетворения растущих требований к системе хранения. Решение HP MAS представляет собой идеальное сочетание доступной цены и большой емкости для хранения фиксированного контента.

Решение HP MAS предоставляет единое средство хранения, охватывающее различные типы контента, различные дисциплины (разновидности систем PACS, приборов и приложений) и различные учреждения с использованием существующей глобальной сети для широкого доступа ко всему контенту. Медицинские изображения, документы, а также аудио- и видеофайлы надежно хранятся и защищаются от случайной порчи, деградации носителя или несанкционированного доступа. Целостность данных обеспечивается за счет использования цифровых подписей и проактивной их проверки.
Решение HP MAS опирается на использование открытых стандартов, файловых систем NFS, CIFS и стандарта DICOM для связи с PACS, приборами и рабочими станциями для просмотра. HP MAS не использует аппаратное обеспечение, форматы или технологии сжатия, являющиеся частной интеллектуальной собственностью других компаний. Поэтому выбор архива никак не отразится на существующей стратегии PACS и всегда будет соответствовать любым системам PACS в будущем, развертываемым на основе открытых стандартов в лечебном учреждении или в сети лечебного учреждения. Эта открытость для взаимодействия позволяет обеспечить в рамках лечебного учреждения обмен изображениями между многочисленными приложениями PACS даже из различных дисциплин (например, таких как кардиология и рентгенология).
Решение HP MAS является отказоустойчивым, самовосстанавливающимся и устойчивым к разрушению благодаря тому, что у него нет критической точки отказа. Репликация данных в реальном масштабе времени в сочетании с управлением репликами на основе бизнес-правил обеспечивают распределение данных по архиву HP MAS. Подход, основанный на правилах, позволяет медицинским учреждениям учитывать особенности географического расположения и число реплик базы данных, достигая тем самым необходимого уровня избыточности. В случае сбоя запросы на хранение и доступ к изображениям прозрачно переадресуются оптимальным ресурсам, и решение HP MAS самовосстанавливается, автоматически создавая новые реплики для восстановления требуемого уровня надежности.

Конструктивные особенности предусматривают возможность возникновения неисправностей аппаратного обеспечения, сбоев в сети и катастрофических отказов, и поэтому система должна быть всегда готова к быстрому устранению сбоев в автоматическом режиме без последствий для хранящихся данных и для конечных пользователей. В случае временных сбоев в сети каждая секция HP MAS продолжит выполнение базовых функций, предотвращая тем самым полное отключение удаленного учреждения из-за неполадок в глобальной сети. Решение HP MAS усиливает защиту непрерывности бизнеса в случае перехода систем PACS в режим оффлайн. Если это случилось, рабочие станции и диагностические приборы могут непосредственно направлять и извлекать из сети Grid изображения при условии, что опциональный режим DICOM установлен.

Решение HP MAS допускает потоковую передачу данных реального времени, ускоряющую доступ к сохраняемому архивному контенту. Оно способно оптимально перенаправлять запросы реального времени в зависимости от расстояния, степени использования памяти, загрузки ЦПУ и пропускной способности. В результате обеспечивается оптимизация производительности даже в средах со сравнительно медленными сетями благодаря эффективному использованию пропускной способности. На основе нагрузки и географического местоположения опре­деляется оптимальный узел хранения с учетом минимизации задержки и сокращения сетевого трафика через глобальную сеть. Узлы хранения, физически размещенные в том же самом местоположении, получают приоритет по сравнению с удаленными

Рост по запросу с защитой от устаревания

Архитектура решения HP MAS построена таким образом, чтобы удовлетворить самые высокие требования к хранению как сегодня, так и в будущем. Емкость, производительность и географический охват медицинского архива увеличиваются путем добавления новых узлов без какого-либо влияния на конечных пользователей. Удаление устаревшего оборудования не вызывает никаких затруднений и также полностью прозрачно для пользователей и систем. Устаревший узел начинает проактивно перераспределять свое содержимое по другим узлам в сети Grid, давая возможность поставщикам услуг здравоохранения воспользоваться всеми преимуществами новейших достижений в области аппаратных средств без применения дорогостоящих миграционных стратегий. Переоснащение HP MAS новейшими устройствами хранения и процессорами поможет поддержанию инфраструктуры хранения на современном уровне.

Масштабируемость «по запросу» и защита от устаревания повышают производительность, снижают общую стоимость владения, а также могут исключить расходы, связанные с процессами переноса данных.

Наряду с присущими решению HP Medical Archiving Solution преимуществами распределенной архитектуры, это решение предоставляет также преимущества, связанные с централизованным управлением. Это позволяет учреждению здравоохранения осуществлять мониторинг состояния решения HP MAS из любой точки сети. Всеобъемлющий инструмент сетевого администрирования облегчает процесс отслеживания работы центрального процессора, сети и ресурсов хранения, наряду с управлением собственно цифровыми данными. Централизованное управление и отчетность способствуют быстрому выявлению и устранению проблем.
Решение HP MAS предусматривает меры безопасности для защиты конфиденциальности и целостности информации при передаче и хранении. В нем запрограммированы подробные журналы аудита всех системных транзакций, что способствует выполнению предписаний HIPAA. Предусмотрены также меро­приятия по обеспечению конфиденциальности, целостности и доступности всех вводимых данных в течение всего их жизненного цикла.
Распределенная архитектура решения HP MAS минимизирует нагрузку пропускной способности в сети WAN. Это достигается благодаря следующим особенностям:

• в любом местоположении запросы на определенное диагностическое обследование направляются в узлы хранения, находящиеся в конкретном местоположении. Это позволяет извлекать информацию из ближайшего узла хранения, минимизируя тем самым нагрузку на пропускную способность в сети WAN;
• в случаях, когда запрашиваемое диагностическое обследование не хранится в местном узле, оно извлекается из оптимального местоположения и временно сохраняется в кэш-памяти местного узла хранения. Сохранение в кэш-памяти позволяет обрабатывать запросы локально, снижая нагрузку на пропускную способность в сети WAN;
• при сохранении или извлечении данных приложением PACS весь сетевой трафик сосредотачивается в полностью коммутируемой, специализированной локальной сети gigabit Ethernet, связывающей серверы PACS, серверы Web, узлы межсетевого интерфейса и локальные узлы хранения. Операции передачи данных в данном конкретном местоположении никак не влияют друг на друга или какую-либо внешнюю сетевую инфраструктуру. Единственная нагрузка на пропускную способность исходит от сетевого трафика от системы PACS и веб-серверов, а также от локального трафика в сети WAN между узлами хранения (для передачи результатов тех диагностических обследований, которые не хранятся локально).

Стоимость развертывания, управления и использования решения HP MAS ниже, чем у других решений хранения. Заводские настройки могут быть без труда интегрированы в существующую сеть и инфраструктуру клиента за считанные дни. Интеллектуальный потенциал и возможность самовосстановления, которыми обладает сеть Grid, существенно упрощают процесс управления системой и значительно снижают требования по кадровому обеспечению, будь то отдельное устройство на 5 Тб или развертывание масштабируемой до нескольких петабайтов системы. Более того, решение HP MAS может резко сократить затраты на управление данными в течение всего их жизненного цикла за счет автоматизации процесса миграции данных для защиты от устаревания аппаратных средств.

HP MAS предлагает целый набор решений по хранению данных: от стандартной системы хранения начального уровня, рассчитанной на 5 Тб, для небольших клиник до распределенных, созданных в соответствии с индивидуальными требованиями клиента решений, доступных пользователям в разных местоположениях и рассчитанных на петабайты корпоративной информации для крупных больничных систем, таких как сети Independent Delivery Networks (IDN).

Решение HP MAS состоит из узлов (включая стандартные узлы, остальные модули предлагаются по выбору). Данный раздел предлагает краткий обзор функций, выполняемых каждым из этих компонентов и модулей.

В решении HP MAS имеются узлы нескольких классов. Узел определяется как предварительно созданный модуль (программный, аппаратный, служебный), который предоставляет услуги для сети Grid и к которому может подсоединяться оборудование для хранения. В зависимости от конфигурации в рамках одного и того же решения HP MAS может быть развернуто несколько узлов данного класса.
Узел межсетевого интерфейса обеспечивает интерфейс, посредством которого программное обеспечение по управлению изображениями PACS сохраняет и извлекает изображения из архива HP MAS. Узел межсетевого интерфейса позволяет внешним приложениям взаимодействовать с HP MAS посредством файловой системы с использованием NFS/CIFS или DICOM. Несколько систем PAC могут сохранять и извлекать изображения из архива HP MAS без модификации или использования специализированных программных интерфейсов.
Узел управления обеспечивает избыточное и распределенное хранение метаданных. Он состоит из двух отдельных программных сервисов: Content Metadata Service (CMS) и Administrative Domain Controller (ADC).

CMS представляет собой полностью распределенный механизм бизнес-правил, который выполняет функции хранения метаданных контента, синхронизации метаданных, запроса метаданных и внедрения бизнес-логики управления жизненным циклом информации и дублированием. Политики управления дублированием и жизненным циклом информации основаны на метаданных, связанных с сохраненными объектами. Это позволяет создавать бизнес-правила, определяющие местоположение, в котором хранится контент, количество сохраненных копий, а также носители, на которых они будут храниться на протяжении всего своего жизненного цикла. Кроме того, с помощью этого сервиса осуществляется репликация метаданных в реальном масштабе времени и их синхронизация в распределенной среде.

Сервис ADC функционирует как безопасный репозитарий аутентификации для поузлового соединения. Также он предоставляет знания системной топологии и информацию, используя которую можно оптимизировать использование пропускной способности, ресурсов процессора и ресурсов хранения в режиме реального времени. Это позволяет автоматизировать управление вычислительными ресурсами и динамическое распределение нагрузки от запросов на доступные ресурсы процессора, хранения и пропускной способности.

Администраторский узел обеспечивает централизованное управление и мониторинг посредством безопасной управляющей веб-консоли для компактного или распределенного лечебного учреждения. Администраторский узел собирает и отображает отчеты реального времени и исторические по ряду системных параметров, включая объем памяти, пропускную способность, загрузку ЦПУ.

Он включает в себя два сервиса: Network Management Service и Audit Service. Network Management Service (сервис управления сетью) собирает и обрабатывает в режиме реального времени информацию об использовании вычислительных ресурсов, ресурсов хранения и пропускной способности. Он создает отчеты по актуальному и историческому использованию ресурсов. Кроме того, он отвечает за создание отчетов о сбоях и управление конфигурацией.

Audit Service (сервис проверки) осуществляет безопасную и надежную отправку и хранение событий проверки операций с содержимым, выполняемых во всей сети хранения Grid. События проверки создаются узлами хранения, узлами межсетевого интерфейса и узлами контроля в режиме реального времени. Затем они передаются по сети хранения Grid с помощью надежного механизма передачи непосредственно в администраторские узлы. После обработки сервисом проверки сообщения о проверках направляются в журнальный файл.

Узел хранения обеспечивает распределенное хранение данных на вращающихся носителях, интеллектуальное кэширование данных и безопасную передачу данных между узлами.

Узел хранения состоит из одного сервиса, использующего вычислительный ресурс, который управляет ограниченным объемом дискового пространства SATA. Все узлы хранения могут принимать данные и обрабатывать запросы на извлечение; кроме того, из всех узлов хранения можно извлечь данные, введенные на любом из них. Узлы хранения дублируют данные и помещают их в кэш-память, распределяя по нескольким узлам.

В качестве дополнительной функции HP MAS может обеспечить использование метаданных, ассоциированных с файлами DICOM, таких как прибор, используемый для получения диагностического изображения, рассматриваемая часть тела пациента и другие отличительные характеристики пациента, а не просто дата и время создания файла. Использование метаданных на основе правил DICOM позволяет хранить данные в соответствии с их клинической ценностью, благодаря чему повышается экономическая эффективность хранения.
Это опциональный программный модуль, используемый для хранения и распределения архивных данных в пределах HP MAS. Модуль шифрования прилагается к администраторскому узлу и узлу хранения и выполняет следующие функции:

• Хранение и передача зашифрованного контента — все сохраняемые данные зашифровываются для хранения и передачи с использованием сертифицированных алгоритмов шифрования.
• Проактивная проверка – с целью обеспечения целостности информации на протяжении всего ее жизненного цикла сохраняемые данные проактивно проверяются с использованием одобренных алгоритмов цифровой подписи и проверки целост­ности.
• Аудит и отчетность – сбор подробных отчетов аудита всех транзакций с привязкой по времени. Это дает возможность создавать всеобъемлющую историю аудита для подтверждения соответствия нормативным требованиям.
• Сжатие с возможностью восстановления без потерь – прозрачное сжатие данных с возможностью восстановления без потерь при хранении и для передачи между узлами. Сжатие данных прозрачно для приложения PACS и не влечет за собой потери информации или несовместимости форматов.

В рамках решения HP MAS компания HP предлагает единый репозитарий, объединяющий файлы с фиксированным контентом из нескольких приложений PACS и различных узлов медицинского учреждения. Это решение обеспечивает повышенную целостность, безопасность и доступность данных 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Полностью поддерживаемое решение, HP может предоставить сквозное решение, которое соответствует индивидуальным требованиям и специфическим особенностям организаций отрасли здраво­охранения. Найти наиболее эффективные способы оплаты решения клиентам поможет служба HP Financial Services.

Кроме того, HP сможет предоставлять поддержку Вашего решения на постоянной основе, включая увеличение емкости и технологическую модернизацию. Применение отраслевых технологических стандартов позволит организациям пользоваться преимуществами новых серверных технологий, технологий хранения и сетевых компонентов по мере их появления. Учитывая выше перечисленные факты, решение HP MAS можно охарактеризовать как ключевое условие соответствия актуальным и будущим требованиям цифрового архивирования.

• Высокомасштабируемое решение. Гибкость построенной на основе сетевой технологии Grid архитектуры содержит потенциал роста объема хранящихся данных двоичного кода на годы вперед, предлагая высокую отказоустойчивость и самовосстановление системы.
• Соответствие регулирующим положениям и нормам. Соответствует положениям и нормам, регулирующим хранение, передачу и защиту информации о пациентах, благодаря использованию модели безопасности, действующей в рамках законодательного Акта об отчетности медицинского страхования (HIPAA).
• Обеспечение непрерывности бизнес-процессов. Высокая отказоустойчивость и доступность, без единой критической точки. Дополнительная поддержка непрерывности бизнес-процессов обеспечивается благодаря возможности автоматического резервирования и аварийного восстановления.
• Интеллектуальные средства управления. Сеть Grid функционирует как система интеллектуального управления, отслеживая загруженность ресурсов хранения, пропускную способность и вычислительную мощность каждого узла и используя эту информацию для достижения максимальной производительности и доступности системы хранения.
• Ресурсы по требованию. Нагрузка на ресурсы и масштаб решения могут быть увеличены до петабайтов без последствий для пользовательских систем, связанных с простоем или сбоями в их работе.

В целом решение HP MAS призвано помочь медицинскому учреждению повысить уровень обслуживания своих пациентов. Оно предоставляет медицинскому персоналу быстрый доступ к данным пациентов, даже к тем файлам, которые хранятся уже несколько лет. Кроме того, это решение HP упрощает процесс взаимодействия врачей из разных клиник по поводу лечения одного пациента, позволяя просматривать одни и те же изображения и данные одновременно.
СНОСКИ

* При подготовке данной статьи использовались преимущественно данные зарубежных стран.
¹ Акт об отчетности медицинского страхования (Health Insurance Portability and Accountability Act(HIPAA) был принят в 1996 году. Согласно данному акту медицинские организации обязаны защищать целостность, конфиденциальность и доступность существующих у них сведений о пациентах. Этот акт также обязывает организации здравоохранения модернизировать свои информационные системы в соответствии с набором требований для безопасной электронной передачи данных пациента.

---

---

&copy Информационное общество, 2006, вып. 1, с. 9-15.