Este documento describe la digitalización de un departamento de diagnóstico por imagen. Explica conceptos clave como DICOM, PACS, RIS e HIS y cómo estos sistemas de información se comunican entre sí para almacenar y compartir imágenes médicas de forma digital. También analiza los requisitos técnicos para implementar un sistema PACS efectivo, incluyendo hardware, redes y almacenamiento de datos. El objetivo final es mejorar la organización del centro y la atención al paciente mediante la digitalización e integración de la información radi

1. DIGITALIZACIÓN DE UN DEPARTAMENTO DE DIAGNÓSTICO POR LA IMAGEN

2. - Conceptos sobre la Digitalización de Unidades de Imagen Médica Radiológica - ¿Qué es DICOM? - Sistemas de información - Conclusiones Contenido

3. Conceptos sobre la Digitalización de Unidades de Imagen Médica Radiológica

4. Introducción Conceptos

5. La enorme cantidad de datos (TAC, PET, RMN…) se volverá inmanejable sin ayuda de la informática La información almacenada de forma física sólo se puede acceder desde un sitio Para poder acceder desde cualquier punto del mundo es necesaria realizar una estandarización de los protocolos HL7: Estándar para el historial clínico DICOM: Estándar para almacenar imágenes médicas Importancia de la informatización Conceptos

6. Integrar todos los servicios y ayudar a la dirección en el proceso de gestión Gestionar una gran cantidad de datos e imágenes médicas HIS (Integral) RIS (Departamental) PACS (Picture Archiving and Communication System) Necesidades actuales + Internet TELEMEDICINA Conceptos

7. Requerimientos de la digitalización integral Un proyecto de Digitalización Global de Unidad de Diagnóstico por Imagen Radiológica NO es: -Un proyecto de equipamiento electromédico -Una aplicación clínica (de Imagen, …) sino un Sistema de Información que debe evaluar de forma integrada y coherente todas sus infraestructuras Conceptos

8. ¿Qué es DICOM?

9. ¿Qué es DICOM? ¿Qué es DICOM? DICOM es el acrónimo de Digital Imaging and Communication in Medicine Este protocolo de comunicación fue desarrollado en 1987 por el ARC (American College of Radiology) y la NEMA (National Electronics Manufactures Association) Define un protocolo de transmisión de imágenes médicas y datos referentes al paciente En la actualidad existen varias versiones pero la más utilizada es la 3.0

10. ¿Qué es DICOM? ¿Cómo funciona DICOM? DICOM utiliza una arquitectura orientada a objetos cliente/servidor: SCU (Service class user) SCP (Service class provider) Cada intercambio de datos entre el cliente y el servidor está compuesto de tres etapas: Inicio de la comunicación Transferencia de datos Fin de la comunicación

11. ¿Cómo funciona DICOM? ¿Qué es DICOM? DICOM está basado en una comunicación TCP/IP

12. Formato de imagen DICOM El protocolo DICOM crea un fichero de extensión .dcm con la siguiente información: Información personal del paciente Datos del equipo utilizado Parámetros de la imagen (Profundidad, tamaño, contrastes…) Estudio realizado (Cráneo, Tórax, Resonancia…) Compresión aceptada: JPEG-LS y RLE Todos estos datos se guardan en la parte inicial del fichero (cabecera) y posteriormente se incluyen los datos de la imagen ¿Qué es DICOM?

13. Sistemas de información HIS RIS PACS

14. Relación entre HIS-RIS-PACS HIS RIS PACS HL7 DICOM Sistemas de información

15. Relación entre HIS-RIS-PACS RIS HIS PACS Modalidades Datos de paciente y prueba Resultado Datos de paciente Informes Lista de trabajo y gestión de datos Imágenes y datos de paciente y estudio Sistemas de información

16. Concepto: Hospital Information System Algunas aplicaciones: Administrativas (nóminas, contabilidad…) Médico-Administrativas (Admisión, archivo…) Médicas (Peticiones y resultados de pruebas…) Conexión exterior HIS Sistemas de información

17. Centraliza los procesos administrativos y médico-administrativos Distribuido a nivel departamental Arquitectura cliente-servidor Para la comunicación dentro del centro se utiliza una intranet Características de un HIS Sistemas de información

18. Generales: TCP/IP SQL Específicos: HL7 (Health Level 7) Define formatos de mensaje a alto nivel posibilitando la comunicación en los sistemas HIS/RIS Estándares utilizados por el HIS Sistemas de información

19. Concepto: Radiology Information System Algunas aplicaciones: Registro del paciente Citación Informes Gestión del archivo de imagen Gestión de la base de datos Se comunican con el PACS a través del estándar DICOM (Modality Worklist Management) Permite automatizar tareas del PACS RIS Sistemas de información

20. Relación entre RIS-PACS APROBACIÓN INFORME

21. PACS Objetivos Diseño y arquitectura Bases de datos Tecnología de almacenamiento Hardware necesario Estaciones de trabajo Redes de comunicación Ventajas Inconvenientes

22. Los primeros PACS comenzaron a usarse en los 80 en Estados Unidos. Un PACS (Picture Archiving and Communication System) es un método de almacenamiento y comunicación de imágenes y datos médicos. PACS PACS

23. Almacenar las imágenes Evitar la pérdida o la no disponibilidad de los exámenes Recuperar imágenes en el menor tiempo posible Posibilidad de poder usar las imágenes desde otros puntos del servicio/hospital Poder emplear diversos estudios de imagen simultáneamente Objetivos de un PACS Sistemas de información PACS

24. Visión general de un PACS Sistemas de información PACS TCP-IP DICOM Dicomizador

25. Un PACS debe ser de confianza, actualizable, expandible El sistema de almacenamiento debe ser tolerante a posibles fallos, por este motivo se emplea RAID, en algunos casos es imprescindible tener un DR Se deben tener en cuenta en el diseño: Volumen de datos Recuperación de datos de acceso rápido (cercanos en el tiempo) Recuperación de datos de acceso lento (lejanos en el tiempo) Arquitecturas posibles: Centralizada Distribuida Distribuida múltiple Diseño y arquitectura Sistemas de información PACS

26. Un único servidor Estaciones de trabajo con poca capacidad de almacenamiento, los datos se obtienen del servidor, NO se almacenan localmente Ventajas: Todos datos disponibles en cualquier estación Administración del sistema de archivos más sencilla Inconvenientes: La red de comunicaciones y el servidor de archivos deben de ser muy rápidos para recuperar las imágenes en tiempos razonables Si falla el servidor, no funcionará nada en el sistema Uso de líneas dedicadas Arquitectura centralizada Sistemas de información PACS

27. Los datos se almacenan en varios lugares de la red, en el servidor y en los discos de las estaciones de trabajo Los estudios mostrados en pantalla se encuentran almacenados localmente Ventajas: El ancho de banda de red necesario es menor que en el caso anterior El fallo total del sistema es poco probable Inconvenientes: La administración de los archivos es algo más compleja Arquitectura distribuida Sistemas de información Estaciones de trabajo con disco local PACS

28. Varios servidores Los datos se distribuyen de tal forma que se eviten cuellos de botella No hay fallo total En todos los casos presentados se podrían configurar los PACS otorgando permisos en función del tipo de usuario Arquitectura distribuida múltiple Sistemas de información PACS

29. Una base de datos es una colección de información organizada para optimizar el almacenamiento y la recuperación Se utiliza DBMS (Data Base Management System) para programarlas La rapidez en la recuperación de las imágenes depende de la base de datos Requiere un mantenimiento preventivo Es necesario realizar una copia de seguridad periódica Base de datos Sistemas de información PACS

30. Las bases de datos relacionales son las más utilizadas debido a su robustez, facilidad de entender y optimización. Las consultas se realizan a través de SQL En la base de datos se almacena voz, datos e imágenes. Inconveniente: El tamaño de las imágenes es muy elevado por lo que podría ser necesario utilizar una BD con varios disco o servidores  Complejo Solución: utilizar un puntero en lugar de la imagen Deben incluir un sistema de búsqueda inteligente (prefetch) para localizar imágenes con rapidez Base de datos Sistemas de información PACS

31. En las horas siguientes a la adquisición de una imagen, esta se consulta con mayor probabilidad Almacenamiento a corto plazo: Discos locales y memoria Almacenamiento a medio plazo: En el servidor (Compresión reversible) Almacenamiento a largo plazo: debe ser permanente (Compresión irreversible) Tecnología de almacenamiento Sistemas de información PACS

32. Almacenamiento a largo plazo : Medios impresos: coste elevado y muchos inconvenientes (espacio, tiempo de recuperación, visualización localizada…) Tecnología óptica - ODJ: Compuesto por 150 – 1000 discos de 14 Gb Cada disco sólo se puede grabar una vez Este método es muy utilizado - 5 ¼” MOD: Tienen capacidad de 5.2 Gb (3-4 Mb/s) Se pueden reutilizar - CD-R, CD-RW, DVD (0,6 Mb/s) Cintas magnéticas: es el método más barato. Son capaces de realizar búsquedas aleatorias en cintas de 20 Gb en 15-30 seg Sistemas de información Tecnología de almacenamiento PACS

33. Equipos para adquirir las imágenes CR, CT, MRI, US… Servidor en el que almacenar las imágenes (Tbytes) Estaciones de trabajo Red informática con ancho de banda elevado Impresoras Digitalizadores Hardware necesario en un PACS Sistemas de información PACS

34. ESTACIONES DE TRABAJO (PACS) Sistemas de información PACS

35. Estaciones de trabajo de un PACS (1/9) Están compuestas por un ordenador con unos monitores para diagnóstico médico y el software de la aplicación Los monitores de diagnóstico médico tienen una resolución mucho mayor. Algunos ejemplos de monitores estándar: SVGA: 800 x 600  0,48 Mpixels XVGA: 1024 x 768  0,78 Mpixels WXGA: 1280 x 800  1,024 Mpixels Sistemas de información PACS

36. Resolución monitor diagnóstico médico  5Mpixels Resolución de contraste: 2 N Resolución del monitor: X x Y x N También es muy importante la luminosidad del monitor (LUT). Se prefiere un monitor luminoso de 2Mpixel que uno poco luminoso de 5 Mpixel. El cambio de 2 a 5 Mpixel es poco apreciable Estaciones de trabajo de un PACS (2/9) Sistemas de información PACS

37. Funciones de la estación de trabajo Preparación del caso Recogida de todas las imágenes relevantes al estudio de un paciente Image arrangement Herramientas para ordenar y buscar las imágenes: - Por fecha - Por modalidad (CT, US, CR, MRI…) - Por nombre - Por departamento solicitante - Pacientes que faltan por emitir informe -… Estaciones de trabajo de un PACS (3/9) Sistemas de información PACS

38. Estaciones de trabajo de un PACS (4/9) Sistemas de información PACS

39. Interpretación : Herramientas de medida para diagnosticar - Voltear imágenes - Rotaciones - Zoom - Recortes - Medidas lineales - Medidas angulares - Realizar movimientos en la ventana de niveles de grises (W L) - Aplicar filtros (Resaltar puntos, pseudo 3D, realce, perfilado…) Estaciones de trabajo de un PACS (5/9) Sistemas de información PACS

40. Estaciones de trabajo de un PACS (6/9) Positivado, contrastado de la región de interés y medida lineal Rotación, zoom y realce de la región de interés Sistemas de información PACS

41. Documentación : Herramientas para anotar las imágenes y generación de informes escritos o dictados Estaciones de trabajo de un PACS (7/9) Sistemas de información PACS

42. Otras herramientas de uso general : - Importar imágenes DICOM de otros medios (USB, DVD…) - Exportar imágenes - Enviar a imprimir Estaciones de trabajo de un PACS (8/9) Sistemas de información PACS

43. Dinámica seguida por el radiólogo 1. Seleccionar un paciente 2. Revisar el examen y comprobar que dispone de toda la información necesaria 3. Revisión del paciente comparando con estudios anteriores 4. El radiólogo responde las preguntas de la orden procedente del especialista con la información disponible 5. Finaliza el informe y lo firma. Estaciones de trabajo de un PACS (9/9) Sistemas de información PACS

44. REDES DE COMUNICACIÓN Sistemas de información PACS

45. La red de comunicaciones es un aspecto vital en la eficiencia de un PACS por varios motivos: El tamaño de los archivos a transmitir es elevado - Un archivo de texto ocupa unos 100 kb – 2 Mb - Un estudio típico de rayos ocupa unos 18 Mb Transmisión de una gran cantidad de archivos La velocidad es determinante Debe ser dimensionada para evitar la congestión del servicio Redes de comunicación para PACS Sistemas de información PACS

46. Redes de comunicación - Tamaño de los archivos Sistemas de información PACS

47. Topología de la red Red fiable. Se debe tener una red secundaria Seguridad en la transmisión Capacidad de las líneas LAN (Local Area Network) - Ethernet (10 Mbps) - Fast Ethernet (100 Mbps) - Gigabit Ethernet (1 Gbps) WAN (Wide Area Network) - DS-3 (45 Mbps) - ATM (155 – 622 Mbps) Consideraciones de la red Sistemas de información PACS

48. Supongamos que en un hospital se adquieren a lo largo del año 2Tbytes. Si suponemos que cada examen se mueve de media 20 veces al año después de ser adquirido y que el tiempo de trabajo al día son 10 horas ¿Qué capacidad debería tener la línea utilizada? Información que se mueve al año: (20+1)·2=44 Tb 44Tb / (52 semanas · 70 horas / semana) = 12,37 Gb/h 12,37 Gb/h / 3600 = 3,52 Mb/s de información Ejemplo de cálculo de los requisitos de la red Sistemas de información PACS

49. El espacio físico necesario para archivar todas imágenes se reduce considerablemente Las imágenes pueden ser recuperadas rápidamente Las imágenes se pueden consultar simultáneamente desde varios sitios Facilita el postproceso de las imágenes médicas Facilidad para realizar backups Ventajas de los PACS (I) Sistemas de información PACS

50. Se reducen costes al no necesitar películas ni químicos Reducción de la dosis del paciente y del tiempo en espera Mejora de la productividad de los técnicos Posibilita la utilización de la telemedicina Reducción al mínimo del riesgo de pérdida de archivos (RAID, copias de seguridad) Ventajas de los PACS (II) Sistemas de información PACS

51. Inconvenientes de los PACS No se pueden tolerar periodos largos de caída puesto que el PACS gestiona y muestra información vital del paciente Es necesaria una gran inversión económica inicial Sistemas de información PACS

52. Conclusión Sistemas de información PACS Red informática

53. Conclusiones

54. Actualmente vivimos en la era de la información y la tecnología Este exceso de información en el campo de la medicina, hace imprescindible el uso de la tecnología para poder abordar tal cantidad de datos de forma ordenada y eficiente Por ello en los departamentos de radiología se está optando por incluir el sistema PACS el cual tiene infinidad de ventajas frente a los sistemas actuales Existen distintos tipos de configuraciones para el PACS y otros sistemas de información como HIS y RIS, pero la finalidad de todos ellos se reduce en: MEJORAR LA ORGANIZACIÓN DEL CENTRO Y LA ATENCIÓN AL PACIENTE Conclusiones

55. Muchas gracias por su atención Zaragoza, 13 de Febrero del 2008 Roberto Sanjuan (s.tecnico@cedyt.com)