全美兒童醫院利用 AWS 無伺服器服務幫助醫生治療癌症兒童

NCH 總部位於俄亥俄州哥倫布市，是美國最大的兒科醫院之一。NCH 的 IGM 專門從事基因體學資料生成和分析，使用血液和癌症樣本幫助醫生更好地治療兒童患者。IGM 處理的基因體資料達到 6 至 7 PB，每年增加 1 至 2 PB，並於 2017 年從現場部署環境遷移到了 AWS 雲端。NCH IGM 的雲端開發經理 Grant Lammi 表示：「若要在內部部署環境中完成所有工作，我們將無法完成目標。「我們需要一個解決方案，能擁有更具彈性的運算和儲存，因此我們遷移到了雲端。」

到 2021 年，IGM 已經開始使用 AWS Step Functions。當美國國家癌症研究所和兒童腫瘤學組織在那一年接觸 IGM 時，IGM 在處理運算密集型分子表徵專案方面，已經取得了非常強勢的地位。Lammi 說：「基本上我們需要對美國所有罹患癌症的兒童進行基因體排序，以查看他們是否有資格參加為他們進行治療的臨床試驗。利用 AWS，我們能夠從內部研究方案進行擴展，在大約 12 個月內處理來自全國各地的案例。」

IGM 利用 AWS 無伺服器解決方案，將兒童患者的癌症樣本轉化為有價值的資料。在樣本通過排序工作流程後，專家將對結果進行解讀並準備兩份報告：一份向美國國家癌症研究所的研究人員提供匿名處理結果，另一份幫助醫生為患者確定最佳治療方案。美國國家癌症研究所的研究人員可以透過 Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) 上的專用儲存貯體存取這些資訊，Amazon S3 物件儲存服務的可擴展性、資料可用性、安全性和效能在業界領先。醫院使用 AWS Identity and Access Management (AWS IAM) 服務來安全的管理身分及存取 AWS 服務和資源，從而在整個流程中保護病患資料，防止未經授權的使用者存取敏感的健康資訊。

IGM 使用 AWS Step Functions 自動化分析癌症樣本，並使用 AWS Batch 同時執行多個任務 (AWS Batch 服務可有效執行數十萬個批次處理和機器學習運算任務)。醫院使用 Amazon EventBridge (一種無伺服器事件匯流排) 在整個工作流程中發出事件，並追蹤每個癌症樣本在初級、次要和三級分析階段中的進度。Lammi 表示：「排序工作流程由 Amazon EventBridge 事件觸發，所以它們這些工作流程都是自動執行的。除了在實驗室中啟動工作之外，不需要人工干預。」 資料隨後儲存在 Amazon DynamoDB 中，這是一個全受管、無伺服器的鍵值 NoSQL 資料庫，幾乎任何規模皆能執行高效能應用程式。

利用 AWS 無伺服器服務，IGM 透過自動化節省了大量時間。Lammi 表示：「我們透過自動化獲得了額外的時間。我們從實驗室取出資料並同步之後，可能只需要 1 天就能完成對基因體的處理，並準備好結果供審查。」 由於不再需要手動管理排序工作流程中的每個步驟，醫院降低了人為錯誤的風險，並且可以每天全天候分析癌症樣本。

IGM 現在可以將時間專注於開發科學軟體以改善患者療效，而不是管理基礎設施。醫院加快了分析癌症樣本的速度後，可以更快的將重要數據傳遞給醫生，幫助兒童患者獲得所需的護理。Lammi 表示：「在現實世界中，孩子們需要我們產生的結果，並且越快越好。我們將報告交到醫生手中的速度越快，對孩子來說就越好。這就是推動我們一切工作的動力。」

利用 AWS 的無伺服器解決方案，IGM 的工作速度比傳統醫院開發人員快得多。他們能夠快速分析兒童患者的癌症樣本，提供治療建議，從而支援為患者取得更好的療效。此外，IGM 可以擴展而不必擔心運算容量；現在，無論需要執行多少個測試，他們都可以高枕無憂地處理工作流程。

未來，NCH 計劃將這項解決方案擴展到其他計劃，例如癲癇和罕見遺傳疾病的診斷和治療。Lammi 表示：「利用 AWS 無伺服器解決方案，我們可以專注於科學產出，而非專注於技術維護。我們可以專注於改善世界各地孩子的生活。」