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Wie Flash-Storage der medizinischen Bildverarbeitung hilft

Flash-Cache ist eine Anwendung, von der die Verwaltung digitaler medizinischer Bilddaten durch kürzere Zugriffszeiten und geringere Systembelastung profitieren kann.

Oberflächlich betrachtet, sieht es auf den ersten Blick so aus, als ob Flash-Storage nicht die erste Wahl für ein medizinisches Bildarchiv wäre. Letztlich besticht Flash-Storage vor allem durch ihre Geschwindigkeit, doch Archive medizinischer Daten sind per Definition statisch. Die meisten Daten in diesen Archiven werden wahrscheinlich für immer dort liegen und nicht mehr bewegt oder abgefragt werden, bis der Datenlebenszyklus der betreffenden Organisation, die nationalen Gesetze oder Normen gestatten, dass diese Daten gelöscht werden.

Zudem gibt es das Thema Speicherkapazität. Tendenziell brauchen medizinische Bilddaten sehr viel Platz. Es handelt sich beispielsweise um hochauflösende Bilder für Radiologen und Ärzte, die diese bei der Diagnose verwenden. Typische Krankenhäuser erzeugen zwischen zehn und 20 TByte Bilddaten pro Jahr, die alle irgendwo gespeichert werden müssen.

Obwohl Hersteller in den vergangenen Jahren Solid-State Drives (SSDs) mit Kapazitäten, die sich mit denen von Festplatten vergleichen lassen, auf den Markt gebracht haben, sind deren Kosten pro Gigabyte tendenziell sehr viel höher als bei Festplatten. Ein medizinisches Bildarchiv ist möglicherweise nicht das beste Anwendungsfeld für so teuren Storage.

Allerdings gibt es ein anderes mögliches Einsatzfeld für All-Flash-Storage im Umfeld medizinischer Bildarchive, das interessante praktische Implikationen hat: die Verwendung von Flash-Storage als Lese- und Schreib-Cache. Flash-basiertes Caching führt zu schnellerem Schreiben und Lesen von Daten. Bei intensiver Nutzung können digitale medizinische Bildarchive mehr Lese-/Schreibzugriffe verursachen. IOPS (Input/Outputs per Second) sind ein verbreiteter Leistungsparameter bei Storage-Systemen. Flash-basierter Cache kann zu weniger Ein-/Ausgabevorgängen führen daher die Antwortzeiten des Systems verkürzen und seine Gesamtbelastung senken.

Es gibt ein anderes mögliches Einsatzfeld für All-Flash-Storage im Umfeld medizinischer Bildarchive, das interessante praktische Implikationen hat: die Verwendung von Flash-Storage als Lese- und Schreib-Cache.

Wie genau hilft Flash-Cache bei der Nutzung digitaler medizinischer Bildarchive? Liest etwa ein Klinikmitarbeiter Daten aus einem medizinischen Bildarchiv aus, werden sie automatisch auf einen SSD-basierten Lese-Cache kopiert, sofern dieser vorhanden ist. Darauffolgende Lesezugriffe auf dieselben Daten dauern dann wesentlich kürzer, als wenn dieselben Daten noch einmal aus der Archiv-Storage hätten geholt werden müssen. Werden die Daten schließlich vom System wieder als „kalt“ betrachtet, werden sie also wieder seltener abgefragt als andere und müssen daher nicht mehr auf Hochleistungs-Storage liegen, werden sie aus dem Cache in den Storage überführt, um Platz für andere, häufiger abgefragte Daten zu machen.

Gleichzeitig kann Flash-Storage auch als Schreibschicht fungieren. Dieses Design würde es erlauben, die Daten mit SSD-Geschwindigkeit in das medizinische Bildarchiv zu schreiben. Die Daten im Cache werden dann vom System Schritt für Schritt aus dem Schreib-Cache und auf die Hochleistungsebene verschoben.

Bildgebende Verfahren in der Medizin haben sich in den vergangenen 20 Jahren gravierend verändert, besonders ihre digitalen Aspekte. Deshalb müssen Gesundheitsorganisationen periodisch neu bewerten, wie sie diese Informationen speichern. Zwei Beispiele: Erstens die Bildanalyse mit künstlicher Intelligenz. Es muss sich erst zeigen, wie solche Verfahren die genannten Optionen beim Flash-Einsatz beeinflussen könnten. Denn mit künstlicher Intelligenz lassen sich medizinische Bilddaten in Echtzeit analysieren. Das könnte die Vorstellung, ein Bild sei ein statischer Inhalt, in Frage stellen. Zweitens könnten Bilddaten wegen der engeren Zusammenarbeit zwischen Organisationen in Zukunft öfter auf mehreren Storage-Systemen gleichzeitig gespeichert werden.

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Artikel wurde zuletzt im September 2018 aktualisiert

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