亚马逊云科技助力微至云动打造多、快、好、省的云上医学影像服务

2020

互联网技术的兴起,对医疗行业产生了深远的影响,医学影像正是其中一股不容忽视的力量,而电子胶片/云胶片以其成本低、应用方便等特点,正在逐步替代实体胶片,成为时代发展的大趋势。成立于2015年的北京微至云动科技有限公司(简称“微至云动”)就是一家致力于研发下一代医学影像技术、向客户提供医学影像技术、服务及解决方案的高新技术公司。自成立以来,获得国家发明专利授权以及著作权近30余项。公司以向医疗机构、医生集团及区域医疗服务机构,提供医学影像技术和服务作为核心业务,同时面向个人提供电子胶片等增值服务,真正实现影像数据随时随地调用,助力医学影像产业升级、降低医疗成本,提高医疗质量。

亚马逊云科技强大、专业的云服务,帮助我们全面走向无服务器架构,打造出功能多、速度快、体验好、成本省的医学影像平台,支持每天近千万个医学影像文件处理。”

彭志勇

北京微至云动科技有限公司 联合创始人兼CTO

面临的挑战

微至云动通过挖掘HTML5标准各项技术,并采用云计算、云存储等云技术,提供快速、专业的H5架构影像调阅,不仅可以在PC、PAD和手机的浏览器中直接打开,也可以轻松集成到APP、桌面程序中。
“医疗影像调阅有三个指标,一是首副图像显示时间在1秒以内;二是用户调窗等操作响应时间(发出指令到图像变化显示)在10毫秒内;三是上千幅甚至几千幅的大量图像检查也能在移动端流畅、快速地调阅。”微至云动联合创始人兼CTO彭志勇介绍说:“同时满足这三个指标非常不容易。一名患者在大排量CT上的扫描结果有上千张图片,若是肿瘤病患,图片数量甚至是几千张,如何快速完成检查上千张DICOM影像的解析、创建索引、压缩等处理过程,如何确保网络和移动端用户快速调阅这些图像,都是很大的挑战。”
为了提升用户体验,提高影像处理、调阅效率,从IT支撑的角度,微至云动需要从架构、运维、成本、安全和服务支持等多方面进行考量:
第一,安全性。医疗数据非常敏感,所以合规性和安全性是考量的重点。云安全防护能力必须跟上业务发展速度;
其次,架构重构。使用云端虚拟机、专属服务器、GPU主机等部署方式会带来运维繁琐、资源利用率不高等问题,资源无法随着负载的变化快速调整,同时消耗大量技术人员的精力。架构重构还必须满足业务快速迭代、高并发流量不停服等挑战;
最后,成本控制。微至云动最大的成本之一就是影像的存储以及影像调阅的流量。降低成本是提高产品竞争力的一项关键因素。

为什么选择亚马逊云科技

“此前我们尝试过其它云服务商的服务,但因产品功能缺少一些关键特性、稳定性差、网络连通性存在兼容问题等原因,最终选择了亚马逊云科技,” 彭志勇表示,“亚马逊云科技的产品功能丰富、成熟度高、稳定性好、安全合规,且有很多按需或者按量付费的服务可选,可以帮助微至云动未来的技术架构向更为灵活和高效的方向发展。”

  • 生态完整,赋能医疗创新
  • 医疗是一件非常严肃的事情,微至云动希望医生能够利用其影像云平台的产品和服务,为患者提供体验更好、质量更高的服务。更重要的是,微至云动期望通过自身实践把更多新的技术产品带入到行业应用领域里,从而给行业发展带来新的活力和动力。亚马逊云科技是一个持续创新的企业,云服务功能全面,产品体系完备,成熟度高,因此能够推动微至云动不断创新,进而为医生构建出更好的产品和服务。同时,能够充分为行业赋能,带去更多、更前沿的价值。 

  • 多重安全保障,确保云上数据完整安全
  • 为了确保数据安全,微至云动希望网络请求只能从API 网关进入,所有服务流量都不经过公网,但还要保留服务器主动访问公网的能力。将Amazon API GatewayAmazon Private LinkElastic Load BalancingAmazon Elastic Container Service (Amazon ECS) 结合应用,利用“Serverless服务”搭建无服务器架构,并且对外只暴露API 网关的接口,所有业务数据的流转路径都在 Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) 的私有子网中,很好地保护系统不受外部攻击。此外,Amazon Relational Database Service (Amazon RDS) 、Elastic Load Balancing、Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) 、Amazon DynamoDB等服务都提供了数据传输加密和静态数据加密的功能。 

  • 稳定可靠,提升网络连通性,增强用户体验
  • 通常,患者的一次大检查就会产生2000张以上的图片,医学影像数据量在1 GB以上。将影像快速地从云中下载到移动设备的浏览器上,对于服务器带宽、网络连通性和稳定性都提出了很高的要求。亚马逊云科技的外网数据传输采用上传免费,下载按实际使用计费的方式,而非按带宽收费;且产品的高稳定性和可靠性,可以让微至云动针对网络服务性能放心大胆地进行应用级别的优化,降低响应时延,有助于提高用户访问连接成功率、增强用户体验。

  • 全面拥抱无服务器架构,实现成本节省、运维简化
  • 亚马逊云科技对微至云动的价值还体现在技术卓越性方面。随着架构的不断优化,微至云动借助Amazon API Gateway、Amazon Lambda、Amazon DynamoDB、Amazon Fargate 等产品构建了Serverless 无服务器架构。

    以业务消息管理系统为例,利用Amazon Simple Notification Service (SNS)的订阅发布模式,不仅可以结合Amazon Simple Queue Service (SQS) ,帮助微至云动将业务数据的状态变化消息根据不同的消息属性,分发到不同的内部子业务处理系统中;还能结合Amazon Lambda实现将这些消息从内部数据格式自动转换成客户指定的消息格式,并发送到客户的消息接收系统中。在业务消息的处理过程中,每一步处理的结果都会保存到Amazon DynamoDB数据库。Amazon DynamoDB读写容量按需扩展和毫秒级延迟的特性,使管理者不必担心频繁写入大量业务消息数据所带来的延迟和性能瓶颈。此外,微至云动还使用了Amazon Fargate提供高可用、可弹性扩展的web服务,不必再预置、配置和扩展虚拟机集群即可运行容器,自动应对波峰和波谷不同时段对计算资源的需求。

    微至云动通过构建Serverless无服务器架构满足了多种业务场景需要,技术团队一方面可以实时监控业务数据的状态变化、消息是否正确的分发到各个接收系统,并在出现错误时告警。另一方面,也能迅速回溯消息发送历史和状态变化记录,降低运维成本,这样团队就可以将更多的精力投入到产品开发和业务创新中去,而不是重复大量繁琐的运维工作。

图 1 微至云动基于亚马逊云科技的云阅片技术架构示意图
图 2 微至云动基于亚马逊云科技的影像处理技术架构示意图

微至云动向亚马逊云科技迁移非常谨慎,采取了循序渐进的方式。迁移的过程中,出于业务连续性和安全性的考虑,微至云动首先利用Amazon S3实现数据存储,利用Amazon Lambda和Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2)处理影像数据,这也是学习和试错的过程;在对亚马逊云科技产品熟悉后,再将基础架构部分的API服务迁移到亚马逊云科技,此服务原为docker集群方式部署,迁移后通过Amazon API Gateway和 Network Load Balancer(NLB)等服务来部署;最后,将云上流程系统进行整体迁移。微至云动所使用的亚马逊云科技云服务包括Amazon API Gateway、Amazon Lambda、Amazon DynamoDB 、Amazon Fargate、Amazon Private Link、Amazon SNS、Amazon SQS、Amazon S3 、Amazon EC2 、Amazon RDS、Elastic Load Balancing、Amazon ECS、Amazon ElastiCacheAmazon CloudFrontAmazon CloudWatch等。  

获得的收益

如今,微至云动SaaS云阅片系统已完全实现了All-in on 亚马逊云科技,为医生提供功能多、速度快、体验好、成本省的在线阅片相关功能和服务。影像处理系统则对上传到Amazon S3的影像进行处理,并将处理后的数据存储到Amazon S3和Amazon RDS中,最后提供给用户调阅。每天在其管理的云平台上处理和调阅的影像已近千万。
通过使用亚马逊云科技,微至云动所获得的具体收益可以归结为“多、快、好、省”四方面:

  • 多——支撑海量用户,确保高并发流量不停服。2020年上半年,因疫情筛查而导致CT量骤增,每天处理的数据量提升了300%,得益于亚马逊云科技高度弹性可扩展的系统架构,微至云动很好地帮助客户应对了此次数据高峰的挑战。
  • 快——快速响应用户需求,支持业务快速迭代。对于用户来讲,调阅速度快、性能好,在图像加载和处理时,特别是2000张以上大检查的处理具有明显优势;对于开发人员来讲,借助Amazon API Gateway与Amazon Lambda,可将原来一周的新功能迭代时间缩短为现在的3天;得益于亚马逊云科技云服务的高可用性和Amazon ECS的可扩展性,紧急修复几分钟即可上线;而在接入新用户方面,所花费的时间也比以前更短、更高效。
  • 好、省——系统稳定、数据可靠,用户操作体验好。登记、预约、调阅等流程系统也已经大量切换到基于亚马逊云科技搭建的无服务器架构上,在安全性、可扩展性、高可用方面都有明显提升,同时也带来了成本与效益的“一减一增”,使其能够更好地实现“用无服务器架构,为中国甚至全世界成百上千万医生提供专业医学影像云服务”的目标。微至云动总架构师章少安介绍:“无服务器化改造之前,我们在部署的API网关上更新某些配置时,某些关键基础服务需要重启才能生效,这可能会导致服务暂停几秒,所以配置更新都选择在夜间进行。如今,通过无服务器化部署可以实现全天候更新,用户完全零感知。”

未来,微至云动将继续与亚马逊云科技保持紧密的合作关系。彭志勇表示:“我们希望借助 亚马逊云科技 多样化的服务对架构实现持续地性能与成本优化,并引入更多的亚马逊云科技产品和服务来提升生产力、提高业务系统的功能。比如,利用Amazon CodeBuild持续集成,提升产品代码质量;借助Amazon SageMaker进行报告的智能解读等,使自身始终能够保持竞争优势。” 

更多信息

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