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7.- Jost RG, Rodewald SS, Hill RL, et al. A Computer System To Monitor Radiology DepartmentActivity: A Management Tool To ...
35.- Huang HK, Taira RK. Infrastructure Design of a Picture Archiving and CommunicationSystem. AJR 1992;158:743- 749.36.- ...
Jukebox: Equipo informático que contiene una grabadora-reproductora de discos ópticos, y unsistema mecánico de almacemanie...
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Sistemas de archivo y comunicación de imagen en radiología

  1. 1. Sistemas de Archivo y Comunicación de Imagen en Radiología. Joaquim Piqueras Pardellans, Joan-Carles Carreño Pedemonte, y Javier Lucaya Layret. (1993) Servicio de Radiología Pediátrica. Hospital Materno-Infantil Vall dHebron, 08035 Barcelona, España Versión del artículo Publicado en Radiologia 1994 vol. 36(2) pp.67-76.ResumenLos Sistemas de Archivo y Comunicación de Imagen (SACI) son una herramienta informáticaque aporta nuevos modos de trabajo a la radiología diagnóstica. El objetivo final de un SACI espermitir el funcionamiento de un servicio de radiologia sin imágenes en película ni documentosen papel, integrando las imágenes y la información clínica. Alrededor de un sistema central degestión y archivo se disponen diferentes sistemas de adquisición, visualización y archivo deimágenes, unidos por redes de comunicaciones. Se describen sus componentes, discutiendolas ventajas, inconvenientes, y limitaciones, desde el punto de vista tecnológico y de su impactoasistencial, como una revisión crítica del estado de la cuestión en 1993.IntroducciónLos sistemas de archivo y comunicación de imagen (SACI) constituyen el principal avance en lagestión mecanizada de la información en los departamentos de diagnóstico por la imagen. LosSACI son el conjunto de equipos informáticos dedicados a la adquisición, almacenamiento,procesado y comunicación de imágenes radiológicas digitales e información asociada. Sedenominan PACS (acrónimo inglés de: Picture Archiving and Communication System), oIMACS (Image Management and Communication System) en la bibliografía inglesa (1-3). En eltexto nos refererimos a ellos como PACS, siguiendo la terminología más extendida. Los PACSdeben distinguirse conceptualmente de los Sistemas de Información de Radiología (SIR). LosSIR soportan la gestión de información textual, tanto asistencial como administrativa (4-7). LosPACS, voluminosos y potentes, están dedicados a la gestión de las imágenes y exploraciones,y desde un punto de vista funcional dependen de los SIR en el tratamiento de la información.Con la integración de ambos sistemas se constituye una poderosa valiosa herramienta degestión asistencial, docente, de investigación y administrativa, que maneja de forma unificadatoda la información del servicio de radiologia, sin pérdidas ni redundancias en datos oesfuerzos, y con la potencial desaparición de la película radiográfica. Los PACS vieron su primera instalación operativa en los servicios de diagnóstico por la imagende la Universidad de California - Los Angeles (UCLA) a lo largo de la pasada decada (3). UCLAcontinua siendo el principal centro de desarrollo y experimentación en PACS. En Europa, con20 PACS en 1992 en distintos niveles de implantación, cabe citar especialmente por sustrabajos teóricos y de estandarización o por el nivel de implantación, el Hospital de laUniversidad Libre de Bruselas (Bélgica) (9), el recientemente contruido Hospital del Danubio(Viena, Austria), diseñado para funcionar sin película (10). En nuestro país, el HospitalMaterno-Infantil Vall dHebron (Barcelona) lleva dos años dedicado a la implantación yevaluación de un PACS (11), y recientemente se ha instalado un equipo en el Hospital Principede Asturias de Alcalá de Henares. En la actualidad, las grandes empresas de utillaje radiológicoy de informática están compitiendo, y estableciendo alianzas, para perfeccionar estatecnología.La introducción de modalidades radiológicas con adquisición digital: Tomografía Computada(TC), Angiografía de Substracción Digital (ASD), Medicina Nuclear (MN), Imagen porResonancia Magnética (IRM), Ultrasonidos (US), y, sobretodo, la Radiografía Computada (RC),
  2. 2. y el progreso de las tecnologías informáticas y de comunicaciones, ha facilitado el desarrollo delas primeras experiencias en la gestión directa de las imágenes en formato digital (12,13). Laimagen médica diagnóstica digital constituye un paradigma de requerimientos para cualquiersistema informático: Las imágenes radiológicas presentan un volumen muy elevado deinformación, tanto por sus características de resolución espacial, como por el volumen de datosó número de imágenes por exploración. Considerando el formato de la información original noshallamos frente a dos fuentes de imágenes claramente diferenciadas: imágenes generadas enformato digital de forma directa: TAC, RMN, ASD, y radiografía digital, y de imágenesproducidas sobre película (radiografía, ó ecografía) que deberán ser digitalizadas para poderser explotadas digitalmente. En 1985 el volumen de exploraciones en formato digital que seproducían en un Departamento de Diagnóstico por la Imagen de un hospital Universitario de losEE.UU. representaba el 26% del total, o 639 megabytes (2). Para 1990 se pronosticaba quehasta el 50% de las imágenes de uso en medicina se producirían en formato digital (1). Estepronóstico se ha cumplido, y en la actualidad el volumen de datos digitales en los paísesdesarrollados es más del doble, y si se incluye la Radiografía Computada es hasta 10 vecessuperior (6 GigaBytes diarios).Componentes de un PACS :Todos los sistemas de archivo y comunicación de imagen tienen los seis componentes osubsistemas que se describen en la Tabla 1.1.- Sistema de Adquisición de ImágenesMultimodalidad2.- Red de Comunicaciones Intradepartamental- Intrahospitalaria3.- Sistema de Gestión de Información eimagenes4.- " de Archivo de información eimagenes5.- " de Visualización y proceso deimagenes6.- " de Impresión de ImágenesTabla 1 - Componentes de un PACSCada uno de estos componentes cumple un papel importante en el funcionamiento satisfactoriodel sistema. La integración de los distintos subsistemas se realiza por medio de unoselementos físicos (redes e interficies) bajo el control de algoritmos y estructuras de datos(programas y protocolos). En cada implantación o desarrollo de PACS se puede potenciaralguno de los componentes, pero todos deben existir para poder considerar al equipo como unPACS. El rendimiento y funcionalidad de un PACS depende de la capacidad e interacción decada uno de estos componentes, buscando el equilibrio entre coste y objetivo. A continuaciónpasaremos a describir con detalle cada uno de los componentes.1.- Sistema de adquisición de ImágenesLa finalidad primordial de los PACS es integrar las distintas exploraciones de un paciente en unsistema que las haga disponibles en el espacio (Comunicación) como en el tiempo (Archivo).Los estudios de todas las técnicas, o como mínimo los que generan mayor actividadasistencial, debería estar conectados al PACS para rentabilizar el sistema asistencialmente.Como veremos esto lleva a paradojas de orden organizativo y tecnológico.
  3. 3. Cada uno de los equipos de diagnóstico por la imagen que obtienen imágenes de pacientes sedenominan modalidades. Así pues, son modalidades la Ultrasonografía, la radiografíacomputada, la tomografia computada, la imagen por resonancia magnética, el digitalizador depelícula, la angiografía digital, la fluoroscopia digital (14). Cada modalidad presenta un conjuntoparticular de características en la imagen obtenida (Tabla 2).Modalidad Dimensiones Resolución DensidadesRadiografia Torax 2-D 4000x4000 1000 (10 bit)Radiografía Computada 2-D 2000x2000 1000 (10 bit)Digitalizador 2-D 2500x2500 2000 (12 bit)Ecografía 2-D 256x256 256 (8 bit)Doppler 2-D/4-D 512x512 256 (8 bit)Color 2-D/4-D 512x512 256 (8 bit)TC 3-D 512x512 4000 (12 bit)IRM 3-D/4-D 512x512 256 (8 bit)Angiografía 4-D 1024x1024 256 (8 bit)Densitometría 2-D 512x512 256 (8 bit)Gammagrafía 2-D/4-D 512x512 256 (8 bit)Tabla 2 - Características de la Imagen por ModalidadHay modalidades que pueden generar varios conjuntos de características. La mayor resolución espacial corresponde a laradiografía digital; una imagen digital del tórax, con calidad equivalente a una placa radiográfica, se estima como el equivale auna matriz de datos de 4096 x 4096 pixels, cada uno con 1000 densidades posibles (2 bytes), y ocupa 32 Megabytes (15).Como referencia una imagen de Angiografía digital clásica, 512 x 512 pixels de 256 grises (1 byte), ocupa tan solo entre 262 y328 Kilobytes (15).La exploraciones radiográficas siguen siendo la mayor fuente de actividad en todos losservicios de radiologia (15-17). Aún cuando el número total de imágenes producidas en losestudios radiográficos es inferior a las de los estudios digitales, las primeras con mayorresolución espacial y de densidad son la fuente principal en volumen de información. Suinclusión en un PACS es prioritaria desde el punto del impacto asistencial y organizativo, perolas demandas que genera al sistema se constituyen en un escollo de primera magnitud. Laradiografía computada, conectada directamente al PACS obvia la necesidad de digitalizar laspelículas radiográficas convencionales, pero tiene una resolución espacial limitada (2000x2000pixels aproximadamente). Numerosas instalaciones de PACS han eludido la inclusión de laradiografía en su función. El subsistema de adquisición, que convierte la información de imagen obtenida en un ficherodel manejable por el PACS, puede formar parte del utillaje de exploración, o bien ser unordenador del propio PACS. Hay que señalar que en la actualidad es difícil realizar la conexiónde utillaje de diagnóstico por la imagen con los PACS, incluso del mismo fabricante y diseñadoshace pocos años. Ello es debido a la falta de implementación adecuada, o deficiencias propias,del estándar ACR-NEMA para el formato de las imágenes y el control de los equipos. Unasolución propuesta es el uso de ordenadores intermediarios estandarizado, de bajo coste yarquitectura abierta, que permita la conexión de cualquier modalidad a un PACS. Una de susfunciones sería incorporar los datos administrativos a las imágenes. Los fabricantes de utillajepodrían mantener sus diseños internos simplemente desarrollando la conexión hacia, y desde,estos equipos intermediarios estandarizados (18). La mayor calidad de información se obtienecon la conexión digital directa de las modalidades, que permite tener toda la informaciónoriginal de la exploración, pero ello no es siempre posible: equipos sin conexión digital,conexión incompatible, o un formato de imagen distinto.
  4. 4. DigitalizaciónLas imágenes obtenidas sobre película convencional, bien sean imágenes antíguas, de otrocentro, durante una avería, o de un equipo no conectable, deben poder ser convertidas aformato digital para incorporarlas a la carpeta del paciente. El proceso consiste en una lecturapunto a punto de cada película con un digitalizador, que puede ser de tres tipos: cámara deVídeo CCD, barrido por CCD, o barrido por láser. La mejor calidad se obtiene con losdigitalizadores láser, que actuando como verdaderos densitómetros, obtienen resolucionessuperiores a 2000x2000 pixels y una gama de densidades de 12 bits (4096 tonos) por pixel.Con la cámara de vídeo CCD, limitada 8 bits (256 grises) y a resoluciones inferiores a 1024líneas, la calidad es muy limitada, aúnque hay prototipos a 2048 líneas. Este proceso essiempre costoso ya que duplica el registro analógico, precisa personal para la manipulación delas películas, y con los digitalizadores menos sofisticados disminuye la calidad de la imagen(11). La digitalización de la fluoroscopia, o de los equipos con señal de vídeo, pero sin conexióndigital directa al PACS, se puede realizar con digitalizadores de vídeo -"Frame Grabber"- quetoman la imagen de un monitor del equipo de exploración y la convierten en un fichero gráfico.La resolución espacial oscila alrededor de 800x800 pixels, y 8 bits (256 grises), que no secorresponden con los datos originales de adquisición sino con la ventana o ajuste del monitor.Los digitalizadores de vídeo son válidos en ecografía, en fluoroscopia digital, incluso enresonancia magnética, pero su ventana máxima de 256 niveles es claramente insuficiente en latomografía computada, que requiere almacenar 4000 unidades Hounsfield (12 bits) (11). Formato de las imágenes: ACR-NEMA y DICOMLas placas, exploraciones, y los sobres (o carpetas) son las unidades de manejo de lasimágenes en un sistema convencional. En un PACS las exploraciones se manejan comocarpetas ("folders"), compuestas por las imágenes y datos, y manejada como un fichero deordenador. El concepto de carpeta es muy flexible, ya que no es una entidad real y fija: carpetade exploración, carpeta de paciente, carpeta de modalidad, carpeta de patología. ACR-NEMAes el estándar vigente que define el formato de la información en una imagen radiológica digitaly de sus datos asociados (19). También provee una serie de ordenes básicas de control. Apartir de la versión ACR-NEMA 2.0 el estándar cambía de nombre a DICOM (Digital ImageCommunication), publicado parcialmente a finales de 1992 (20). Han sido desarrollados entre elAmerican College of Radiology (ACR) y la National Electrical Manufacturer Association(NEMA), que representa a los constructores de equipos de electromedicina e informática. Unfichero ACR-NEMA o DICOM es binario y tiene partes diferenciadas: unas cabecerasformateadas (información demográfica, datos de la exploración, características de la imagendigital, o comandos de ejecución, y secuencias de bits que representan cada imagen (Figura 1).El estándar propuesto sigue parcialmente la definición en 7 niveles del modelo de referencia delISO-OSI (International Standard Organization - Open Systems Integration) abarcando desde lascaracterísticas eléctricas del conector al formato de los datos textuales y de imagen. La versiónpublicada hasta 1992 (ACR-NEMA 2.0) adolecía de numerosos problemas: cada imagenquedaba aislada sin integrarse en una exploración, era demasiada laxa en la especificacióntécnica y de los datos permitiendo la existencia de grupos privados y grupos sombra (shadow)que cada fabricante adaptaba a sus necesidades causando incompatibilidad entre equipos,incluso del propio fabricante (21). Philips y Siemens aportarón una mejora al estándard, con suespecificación ACR-NEMA-SPI (Standard Product Interface), incorporando el concepto decarpeta de exploración, pero sin que fuera completamente funcional en la práctica (22). LaUniversidad de Ginebra desarrollo una versión mejorada denominada Papyrus que superaalgunos problemas, usando grupos sombra, y es usada en algunos entornos clínicos o deinvestigación (23). DICOM (ACR-NEMA 3.0), tomará la estructura de los mensajes de ACR-NEMA 2.0, reuniendo mejoras hechas por terceros (Papyrus), aportará un estándard paracomunicaciones en red, y será soportado por todos los fabricantes de utillaje radiológico. Noobstante, DICOM no es perfecto, ni es asumido por los organismos internacionales, como ISO
  5. 5. o CEN (Comisión Europea de Normalización): Las imágenes radiologicas deben considerarsecomo una parte de las iconografía médica, y se promueven estándares que soporten tanto lasimágenes en escala de grises, como en color, microscopia, geles de electroforesis,documentos, etc, con las ventajas que supondría de distribución, archivo, o análisis en todo elmundo médico, y el abaratamiento de costos por la economía de escala. El formato que laCEN, comisión TC 251-WG4, estudia como probable estándar es IPI, usado, hasta ahora, enimágenes no médicas. IPI permite manipular un amplio abanico de información, incluyendo losdatos adquiridos sin procesar, sincronizar con otras señales, y podría permitir incorporar losmensajes de control DICOM en su propia estructura.2.- Redes de ComunicacionesDesde hace algunos años se han desarrollado los soportes de hardware requeridos paramantener la comunicación entre los equipos que generan imágenes digitales (2,24). La red deárea local (LAN, local area network), constituida por el sistema de cableado que interconectalos ordenadores y por el protocolo de comunicación, es la espina dorsal del PACS,proporcionando el transporte de imágenes y datos entre los equipos de adquisición, de gestióny archivo, y las estaciones de visualización. A medida que los PACS crecen el tráfico de datosque circula por la red alcanza un nivel de saturación. Teniendo en cuenta el computo deltamaño medio por el número de exploraciones radiológicas en un departamento universitario:exploraciones nuevas adquiridas (6 Gigabyte/día), estudios encaminados a más de un destino(6-12 GByte/día), estudios previos desarchivados (1-6 Gbyte/dia), estudios para docencia einvestigación (0.2 Gigabyte), informes e información adicional (0.001 Gigabytes), que dan untotal de 13-25 Gigabyte al día.La topología de la red condiciona su rendimiento o flexibilidad. Las redes en Bus, las másdifundidas, poseen ventajas al permitir el flujo multidireccional de datos, múltiples servidores dedatos, y fácil instalación de nuevos equipos. Las redes en estrella tienen ventajas para flujosbidireccionales (servidor-estación) con elevado volumen y cuando hay un único servidor. Lasredes en doble anillo tienen mayor seguridad, ya que permiten tolerar algunas averías delcableado, y protocolos más fiables, pero son más caras de instalar, poco flexibles, y algo máslentas utilizando cable de cobre. Distintas redes pueden conectarse entre si por medio deequipos de interficie: bridges, routers, o gateways (Figura 2). El estándar actual de redes enPACS, Ethernet, bus sobre cable coaxial a 10 Megabit/sec, ha sido superado por el estándarFDDI a 100 Mbit/sec, un doble anillo de fibra óptica, que se reservan para las redes centrales otroncales (backbone). El protocolo de transmisión más usado en PACS es el conocido comoTCP-IP (Transmisión Control Protocol - Internet Protocol). Una red ethernet-TCP-IP tiene unacapacidad de transporte limitada: 8 Gigabytes/día teóricos, 1-2 Gigabytes/día efectivos. Parasubsanar este problema se están ensayando redes más rápidas con arquitecturas en árbol(Canstar Super 100 network, Toronto, Canada, o, ImNet de Teragon/Imtec, Uppsala, Suecia), ocon flujos de datos de hasta 1 Gbit/sec (UltraNet, Ultra Network Technologies, San Jose,California, EEUUA). A modo de referencia, la transmisión en condiciones óptimas de una solaimagen de radiografía computada de 6 Mbyte requiriría 20 segundos por Ethernet, 7 segundospor FDDI, o 2 segundos por UltraNet. La nueva tecnología de red que puede tener más exito esel estandar ATM, que permite conmutar automaticamente los paquetes de datos hacia canalesvacios en redes complejas. El rendimiento real de una red oscila entre el 3 % y el 60 % de suvelocidad nominal o teórica, debido tanto a las colisiones entre paquetes de datos como a lasupervisión del propio protocolo (24). Hay múltiples soluciones ensayadas, como dividir elsistema en varias redes a fin de repartir el tráfico entre ellas, usar distintos tipos de red paradatos o imágenes en cada equipo, aplicar redes más rápidas, o hacer circular las exploracionese información comprimidas en la red (3,11).3.- Sistema de GestiónLa funcionalidad de un PACS reside, en buena parte, en las posibilidades de los programas-software- de gestión. La información textual: La demografía, datos de adquisición de lasimágenes, datos administrativos, o localización de las imágenes en el sistema informático, se
  6. 6. mantienen en un sistema de base de datos. La base de datos puede depender de un únicoservidor central con bases de datos parciales en cada uno de los equipos de adquisión ovisualización, o bien puede tratarse de un sistema completamente distribuido con la informaciónrepartida entre distintos equipos. La seguridad e integridad de los datos o la velocidad deacceso favorecen al primero o al segundo de estos modelos, respectivamente. A pesar del importante papel de gestión de la información que deben desempeñar los PACS,en las instalaciones en uso su integración con los sistemas de información de radiología (SIR) ohospitalario (SIH) ha sido secundaria. Considerados más como equipos de investigación parala manipulación de imágenes y evaluación de su funcionalidad, no han sido conectados a lossistemas de información para hacerlos realmente productivos (25,26,27). Un ejemplo de ello esque la tarea de transcripción y consulta de informes asociados a las imágenes, que forma partedel concepto de PACS, faltaba en la mayoría de los PACS comerciales. Este es un requisitoque deberá cumplirse forzosamente para poder implantar con exito los PACS en entornosclínicos reales. La conexión con el SIR ya está contemplada en los PACS comerciales (11).Hay proyectos que contemplan el PACS como una parte de SIH muy extensos (HospitalErasme, Bruselas, Bélgica). Los requerimientos que se imponen a un SIH para soportarimágenes suponen una dificultad añadida que habrá que valorar. La información demográfica y programación de pacientes en el SIR quedan a disposición delPACS, y es usada por éste durante la adquisión de imágenes. Los informes, nuevos datos, omodificaciones, se añaden a medida que se generan. La información se puede estructurar paraque su consulta sea muy flexible, permitiendo consultar todas las exploraciones de un paciente,solo las de una modalidad en cada paciente, o revisar toda una patología o técnica como unconjunto. El sistema de gestión incluye los algoritmos que permiten adjudicar el destino de unexamen automaticamente. Se pueden enviar simultáneamente copias de cada examen adistintos puntos de la red: Radiólogo que informa la modalidad practicada, sala clínicapeticionaria, radiólogo que informa la sala, etc. Por este mismo mecanismo se desarchivan lasexploraciones previas cuando los pacientes acuden de nuevo al centro. Algunos de estosprocedimientos se pueden programar en las horas de menos carga de los distintos sistemas(11). Un sistema importante para la implantación efectiva de PACS en grandes departamentos, conmultimodalidad y subespecialidades, es la creación de listas de trabajo (worklists) que permitenencaminar las exploraciones al puesto de trabajo del radiólogo asignado al área o sección deldepartamento. La información que define cada worklist es un código que puede formar parte dela cabecera de la imagen. Cada radiólogo solicita su lista de trabajo en su estación de trabajo yrealiza sus informes con facilidad (11).4.- Sistema de ArchivoUno de los pilares del desarrollo de los PACS ha sido el de proveer un sistema de archivorápido y eficiente (1-3). Formalmente se deben caracterizar tres niveles de memoria de archivo: • RAM : Exploración actual sometida a visualización, informe, o procesado de imagen. Es un archivo de acceso instantáneo, alta velocidad, baja capacidad (volumen), baja seguridad, elevado coste, y duración muy breve. • Disco Magnético : Exploraciones activas de los últimos días (7-15 días en ingresados), como archivo inmediato y comparación. Es un archivo de acceso en segundos, velocidad alta, seguridad media, volumen medio, y media duración. • Disco Optico : Archivo activo y pasivo. Es un archivo lento, acceso en minutos, con alto volumen, elevada seguridad, bajo coste y larga duración.El enorme volumen de datos generados limita el número de imágenes que se pueden disponercon acceso instantàneo en la memoria del equipo de visualización a una sola exploración. Losdispositivos de almacenamiento rápido: chips de memoria RAM y discos magnéticos, tienen
  7. 7. límites físicos para acumular información por unidad de superficie o en relación al volumen delequipo (2). Pese a ello, gracias al progreso tecnológico, es posible disponer de chips dememoria RAM de hasta 64 megabytes, o de unidades de disco magnético de varios gigabytes,con pequeño volumen y coste razonable, que hacen factible acceder a varios días deexploraciones sin utilizar el archivo en disco óptico, siempre más lento. Este acceso rápido locales imprescindible para un uso efectivo de las estaciones de PACS, ya que liberan de lasesperas ante el monitor o del uso de la red para comparar con las exploraciones previas másrecientes. Las tecnologías actuales de disco magnético, como el RAID, permiten alcanzarvelocidades de transferencia del disco cercanas a los 20 Mbytes/sec, requeridas para elregistro y reproducción de vídeo en tiempo real.La incorporación de la tecnología de discos láser en el almacenamiento de imagenesradiodiagnósticas se viene utilizando desde hace años (15,29). Con esta tecnología seconsiguen almacenar de 2.3 a 10 Gigabytes en un disco de 8 o 11 pulgadas. Las ventajas delsistema se basan en la elevada densidad de grabación, menor espacio de archivo, menorriesgo de deterioro del disco por el uso, y perdurabilidad de los datos elevada (estimada en25/30 años en la actualidad). Para dar respuesta a la necesidad de manejar docenas de discosse dispone de equipos contienen baterías de discos ópticos, "biblioteca de discos ópticos" o,por analogía, "Jukebox". Las primeras generaciones de equipos de grabación de discos porláser han presentado el inconveniente de realizar una grabación irreversible (WORM, WriteOnce Read Many), de este modo el disco no es reutilizable. Actualmente ya se hallan en elmercado equipos de grabación por láser que permiten el grabado y borrado de los datos con laconsiguiente optimización en el uso de los discos (RWORM, Rewritable WORM). A su vez, laspropias unidades de disco óptico recientes son competitivas en velocidad con los discosmagnéticos de prestaciones medias. El tiempo de acceso a las imágenes archivadas en discoóptico en una jukebox es inferior a 2 minutos, mucho más rápido que un archivo convencionaltradicional (11). Hay dos tendencias actuales de archivo: Archivo centralizado en un solo equipo, queconcentra y redistribuye todas las imágenes, más fiable pero sobrecargable al depender de unsolo equipo central, y sistemas distribuidos en red, que permiten repartir las cargas de archivo ydistribución entre varios servidores sub-departamentales (3). En la actualidad, la mayoría de lasinstalaciones en operación utilizan un servidor central único, o duplicado. Un aspecto muy interesante y polémico es el uso de algoritmos matemáticos de compresión dedatos para lograr reducir significativamente el volumen de las imágenes (30-32). La compresiónde datos facilita el archivo al reducir el volumen de información activa o pasiva, y reduce el usode la red al transmitir menos datos, a cambio de requerir un tiempo de proceso para lacompresión-descompresión en las estaciones de adquisición y visualización. Sin compresión dedatos es menos factible utilizar un PACS con gran de tráfico de información o conservar lasimágenes por períodos de tiempo adecuados para la práctica radiológica, o usar equipos máseconómicos. Se puede realizar una diferenciación cualitativa en dos métodos de compresión:con preservación de datos y con pérdida de datos. Los métodos que preservan la informaciónpueden reducir el volumen de los datos al 25 o 30 % del original (relación 4:1 o 3:1), mientrasque permitiendo la pérdida de datos se pueden alcanzar compresiones entre 6:1 y 50:1, inclusosuperiores. La pérdida de datos se produce a expensas de la resolución espacial o de la gamade densidades recogidas. Por ejemplo, una imagen de 2000x2000 pixels con 2 bytes por pixel(8 Mbytes) se puede reducir a 1000x1000 con 1 byte por pixel (1 megabyte) con un factor decompresión 8:1. o recortando el fondo homogéneo que rodea al paciente (p.e. el aire alrededordel paciente). Según el algoritmo utilizado algunas regiones anatómicas pueden perder nitidezo resultar realzadas. El nivel de compromiso en la calidad/compresión queda alrededor decompresiones 10:1 y 12:1 (31,32). Algoritmos estándar, como JPEG (ISO), usados con éxito enotros tipos de imagen digital son muy discutidos en la imagen radiológica, ya que causan unaspecto de mosaico a cuadros en las imágenes comprimidas. No hay legislación o suficientesprecedentes jurídicos sobre archivo de imágenes en disco óptico, o compresión de datos, encasi ningún país con la excepción de Bélgica.5.- Sistema de Visualización
  8. 8. Con la incorporación de la imagen digital a la radiología nació la necesidad de estaciones detrabajo. Los equipos que incorporaban las conexiones DMA (Direct Memory Access Ports)hicieron factible la realización, por pequeños fabricantes de alta tecnología, de los primerosequipos relativamente versátiles que permitieran visualizar, asociar, modificar, reconstruir en unplano espacial distinto, modificar el contraste, o adjudicar colores virtuales en imágenesdigitales (13,33). Con la aparición y desarrollo de microordenadores estándar potentes,llamados estaciones de trabajo (Workstations), estos equipos han evolucionado haciamáquinas mucho más económicas y flexibles. Una estación de trabajo se caracteriza por tenerun procesador rápido, gran memoria RAM, un sistema de disco rápido y amplio, un sistemagráfico de alta resolución, conexión a red, y utilizar el sistema operatico UNIX. Las máspopulares son las estaciones de arquitectura SPARC (Sun Microsystems Inc. Mountain View,CA, EE.UU.A.), con rendimientos entre los 30-100 MIPS, pero todos los grandes fabricantes deordenadores producen este tipo de equipos. Algunos microordenadores tipo PC-compatible degama alta tiene prestaciones suficientes para proceso de imagen básico, pero hay que tener encuenta que la manipulación de imágenes radiográficas conlleva el manejo de varios megabytesde datos por segundo. El límite en la velocidad de comunicación entre los propios componentesde los ordenadores avanzados está actualmente sobre los 20 megabytes/sec., pero puede serrebasado en poco tiempo.Para la visualización de las imágenes se debe disponer, equivalente a un panel clásico denegatoscopios, de una serie de monitores de alta resolución: superior a 1024x1024 puntos y almenos 256 grises (8 bits). Existen monitores que alcanzan 2048x2048 pixels, con memoriapropia de 4096x4096 pixels y conexión ethernet directa. Se considera que la espera ideal paravisualizar cada imagen radiográfica, o una exploración tomográfica completa (ecografía, TC,IRM) debe ser menor de 3 segundos, pero las cifras actuales están sobre 7 segundos (34). Elprograma de control debe proveer herramientas gráficas, fáciles de usar, para poder mover laanchura y centro de la ventana de visualización, incluir notas, o marcas de señalización sobrela imagen, tomar medidas, calcular ángulos, magnificar una zona de la imagen, transcribirinformes, mostrar múltiples exámenes de distintas modalidades simultaneamente, y podercomparar con imágenes y datos previos. Estaciones más sofisticadas pueden incorporarherramientas para reconstrucciones tridimensionales, superposición de modalidades, cálculode contornos vasculares, de flujo, análisis de densidades, filtrado o equalización de lasimágenes, y visualización de cine en tiempo real. En un PACS no todos los grupos de usuariostienen los mismos requerimientos funcionales, y ello permite limitar el coste de cada estaciónde trabajo (35).6.- Sistema de ImpresiónDesde una estación de trabajo debe ser posible ordenar la impresión de copias sobre películacuando se precise: trasladado del paciente a otro centro, para sesiones científicas, etc. Para laobtención de copias permanentes sobre soporte sensible o papel, se dispone de dos tipos determinal básico. Un tipo es la evolución de las cámaras de multiformato, de amplio uso queutilizan un sistema fotográfico. El otro tipo existente realiza un barrido por rayo láser sobre lasuperficie a registrar. Estos equipos permiten la presentación en multiformato de imágenesprocedentes de distintas fuentes digitales (TAC, RMN, DIVAS, M. Nuclear), y la presentaciónen formato real de gran tamaño (35.5x43 cms.). La resolución espacial de las copias asíobtenidas es muy elevada, hasta 4000x5000 puntos, con una gama de densidades o grises de4096 niveles. La calidad de impresión de imagen parece adecuada en los estudios practicados.En la conexión con los equipos de PACS se puede optar por ceder las tareas de formateo delas imágenes a la impresora o enviar a la impresora imágenes ya compuestas por la estaciónde trabajo del PACS. Esta última opción puede abaratar el coste de las impresoras y es factiblecon los equipos actuales. La impresora puede estar conectada a una estación concreta, alservidor de base de datos, o bien tener un acceso directo a la red de datos. Esta últimasolución permite imprimir rapidamente desde cualquier estación del PACS.Teleradiología
  9. 9. A primeros de los años 80 aparecieron pequeños equipos de teleradiología basados enmicroordenadores y digitalizadores de baja resolución, que ya permitían la transmisión de lasimágenes por vía telefónica. La introducción de los PACS ha dado un nuevo impulso a la teleradiologia. La imagen enformato digital no queda limitados al espacio del hospital, sino que haciendo uso de las redespúblicas de comunicaciones, puede ser transmitida a cualquier punto del mundo. Al ser latransmisión de imagenes digital no hay pérdida de datos durante la transmisión - la calidad esla misma que lugar de origen - y puede permitir el diagnóstico primario. No obstante, la calidadde imagen obtenida depende de la técnica de adquisición (Vídeo CCD, barrido por CCD, obarrido por láser), o de las técnicas de compresión de datos que permiten reducir el tiempo detransmisión. Resoluciones inferiores a 1024x1024 puntos son insuficientes para uso rutinario enla radiología torácica (13,15). La mayor limitación es el tiempo, y coste, requerido para latransmisión de cada imagen, que depende de la línea de comunicación utilizada. La líneatelefónica, económica y disponible en cualquier lugar, permite alcanzar velocidades de datosbajas, de hasta 0.018-0,035 Mbit/sec, muy alejados de los 10 Mbit/sec de una red local (11).Las líneas de datos digitales públicas alcanzan velocidades entre 0,064 Mbit/sec y 2 Mbit/sec.,permitiendo reducir el tiempo de transmisión y acciones más sofisticadas, como controlar osincronizar las operaciones del terminal remoto. No obstante, el tiempo de transmisión no es elfactor más crítico en un sistema de teleradiología (36).Impacto OrganizativoComo herramienta de gestión de información que son, el primer impacto asistencial de losPACS se produce a nivel de la organización de los servicios de radiologia, sus relaciones con elhospital y alcanza la propia actividad asistencial (37,38). Desde cualquier cónsola de PACS setiene un visión unificada de la información de un paciente. Las exploraciones dejan de teneruna localización física, sino que se pueden compartir simultaneamente en cada punto de tomade decisión, sea en el propio servicio de radiologia - facilitando la integración de secciones omodalidades -, o en el resto del hospital. La virtual desaparición del extravio de exploracionescompensa la pérdida de la "propiedad" que pueden sentir algunos departamentos. Laposibilidad para consultar conjuntamente las exploraciones precedentes y de variasmodalidades puede facilitar una mayor precisión diagnóstica o reducir el número de pruebasdiagnósticas. La distribución inmediata de las exploraciones puede llegar a reducir el tiempo detratamiento de los pacientes (37). Los PACS proporcionan ahorro en tiempo, personal, oespacio, que incide especialmente en el personal administrativo y celadores - archivo,distribución, y recuperación de exploraciones -, pero también en el propio personal médico y deenfermeria, que deja de manipular los chasis radiográficos, de multiformato, la sala derevelado, los sobres, las películas, e informes (39-41). Pero como toda herramienta de gestión,el exito de su implantación depende del nivel organizativo previo, de la calidad de la propiaherramienta, y de la voluntad, capacidad y formación de los partícipes en aplicarla (42). Elcoste de un PACS comercial es actualmente muy elevado, unos 200.000.000 ptas para unhospital mediano-grande. Su amortización a 10 años es actualmente difícil, pero considerandoel progreso tecnológico, el ahorro, y el impacto organizativo y asistencial pueden llegar a sercompetitivos a corto-medio plazo (2-6 años). Desafortunadamente, no hay suficientes estudiosque evalúen el alcance global de la implantación de un PACS (40). La desaparición completa de la película, tecnologicamente factible, está condicionada a ladisponibilidad de un número suficiente de terminales de visualización en los lugares de trabajoy decisión clínica, que puede tener un coste elevado. Durante unos años deberá mantenerse laconvivencia entre los sistemas convencionales y digitales, pero la transición hacia sistemasdigitales de radiología está justificada por sus múltiples ventajas (42). Los terminales clínicospueden ser compartidos, en coste y uso, con los del sistema de información hospitalario (SIH),con la ventaja de la integración de la información. Ello es posible con el uso de terminales concapacidad de proceso y pantalla gráfica.El utillaje utilizado en los PACS está en la frontera tecnológica actual, con un alto número deequipos individuales distribuidos por todo el servicio, lo que conlleva mantenimiento diario,
  10. 10. personal cualificado, y la necesidad de formación continuada para todos los estamentos(43,44). El PACS debe estar en condiciones de uso más del 95 % del tiempo, para no generarproblemas asistenciales complejos de resolver. La presencia diaria de profesionales conconocimientos de radiología, de informática y de ingeniería de sistemas, del propio servicio odel fabricante, es una condición necesaria para el funcionamiento de los PACS (35).ConclusionesEl uso de las imágenes en formato digital conlleva varias ventajas: aumento de ladisponibilidad, acceso simultáneo a las exploraciones desde varios puntos, fiabilidad de losdatos paramétricos, ausencia de extravíos, reducción de exploraciones duplicadas, disminuciónpotencial de los costes, mantenimiento de toda la información diagnóstica en forma dinámica,posibilidades de proceso, y capacidad de transmisión inmediata a las zonas de uso clínico (44). La falta de estándares sólidos ha dificultado la construcción de equipos de imagen compatiblescon los PACS comerciales actuales. Tras un período de euforia inicial en el que variosfabricantes de equipos radiológicos anunciaban PACS (Philips, Siemens, Toshiba, GeneralElectric, entre otros) la situación se estacionó porque la tecnología disponible, su elevadocoste, y un diseño en ocasiones equivocado, no satisfacían las demandas del usuario. Lamayoría de los PACS carecían de posibilidades de transcripción de informes, las modalidadesconectables eran muy limitadas o sin conexión digital directa, carecían de sistemas efectivos dearchivo, o carecían de las herramientas básicas de proceso de imagen. Durante el período1990-1992 pocas novedades se ofrecieron en el mercado, incluso algunas líneas de PACScomerciales han sido abandonadas. La experiencia acumulada por los proyectos de PACS enservicio a llevado a un cambio en el desarrollo de los PACS: La tendencia actual es a construirestaciones de diagnóstico muy flexibles, aplicables a cualquier modalidad de imagen, quegenere formato estándard DICOM, para integrarlas en sub-PACS que pueden cubrir elequivalente a una sección de un gran departamento. Cada sub-PACS, que integra su archivolocal, su unidad de impresión y su red, es a su vez conectado con el resto de sistemasinformáticos del departamento. Para rentabilizar un PACS deben aprovecharse sus nuevas contribuciones que, siendofundamentalmente organizativas, no son fáciles de incorporar a servicios en funcionamiento. Laintegración de los SIR con los PACS es un proceso inexcusable para ello. La integración de losPACS con los sistemas de información hospitalaria (SIH), disponiendo de imágenesradiológicas en todos los puntos del hospital con terminales del SIH es tecnologicamentefactible, aúnque su coste es elevado. Solo es preciso que el hospital disponga de un SIH dediseño moderno, no simples terminales alfanúmericos, pensado para dar soporte efectivo a laasistencia integrando la información clínica y pruebas complementarias, entre ellas, eldiagnóstico por la imagen.Bibliografía1.- Noz ME, Erdman WA, Maguire GQ, et al. Modus Operandi for a Picture Archiving andCommunication System. Radiology 1984; 152:221-223.2.- Templeton AW, Dwyer SJ III, Johnson JA, et al. An On-Line Digital Image ManagementSystem. Radiology 1984;152:321-325.3.- Huang HK. Three Methods of Implementing a Picture Archiving and Communication system.In: Honeyman JC Staab EV. Syllabus: A special Course in Computers for Clinical Practice andEducation in Radiology. Oak Brook IL 1992:37-46 RSNA Publications, 1992:47-54.4.- Arenson RL. Automation of the Radiology Management Function. Radiology 1984;153:65-68.5.- Arenson RL. Radiology Management: The Advantages of the Dedicated Mini-computer.Radiology 1979;133:541- 5436.- Arenson RL, London JW. Comprehensive Analysis of a Radiology Operations ManagementComputer System. Radiology 1979; 133:355-362
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  13. 13. Jukebox: Equipo informático que contiene una grabadora-reproductora de discos ópticos, y unsistema mecánico de almacemaniento y cambio automático de discos, facilitando el fácilacceso a grandes volúmenes de información.MIPS : Millones de instrucciones por segundo. Es un indice arbitrario para comparar lavelocidad de un ordenador. p.e.: Un procesador tipo Intel 486 rinde alrededor de 30 MIPS. Unaestación de trabajo alrededor de 60 MIPS.Modalidad: Modalidad de Imagen. Se refiere a cada uno de los equipos específicos para laobtención de imagenes diagnósticas: radiografía, ecografía, TC, IRM, digitalizador de placas,etc.PACS: Picture Archiving and Communicating System. Ver SACI.Pixel: Unidad de representación de datos en una imagen digital. En general, corresponde acada uno de los puntos que constituyen la imagen en la pantalla, o en la modalidad.Red: Sistema de comunicación entre ordenadores constituida por cables, tarjetas, y elprotocolo que la regula.SACI: Sistema de Archivo y Comunicación de Imagen. Conjunto de ordenadores y redes decomunicaciones que permiten capturar, archivar, distribuir, procesar, visualizar e imprimirimágenes radiológicas dentro de un conjunto hospitalario.TCP-IP: Protocolo estándar para comunicaciones sobre redes Ethernet.Teleradiología: Sistema para intercomunicar Estaciones de Visualización situadas en lugaresalejados con el fin de transmitir imágenes radiológicas.Workstation: Ver Estación de Trabajo.

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