UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERU. Diseño de un Sistema de Almacenamiento y Consulta de Imágenes médicas en el Hospital Nacional Hipólito Unanue

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1 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERU FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y SISTEMAS Diseño de un Sistema de Almacenamiento y Consulta de Imágenes médicas en el Hospital Nacional Hipólito Unanue Alumno: Cristhian Jesús Castillo Quispe Asesor: Ing. Wilmer Perfecto LIMA 2012

2 LISTA DE ILUSTRACIONES Figura 1: Diagrama de Ishikawa Encarecimiento Radiológico Figura 2: Informe radiológico con placas radiográficas Figura 3: Informe radiológico con el Sistema PACS Figura 4: Reconstrucciones en Tomografía Figura 5: Ambiente de Tomografía Figura 6: Componentes de un Sistema de RM Figura 7: Ambiente de Resonancia Magnética Figura 8: Médico Radiólogo en procedimiento ecográfico Figura 9: Equipo Radiológico Convencional Figura 10: Procedimiento de obtención de imágenes en la CR Figura 11: Procedimiento de posicionamiento del paciente en el Flat Panel Figura 12: Procedimiento de obtención de imágenes en Radiología Digital Figura 13: Representación de un PACS Figura 14: Estación de Trabajo para informar Imágenes Médicas Figura 15: Pantallas para la Estación de Trabajo Figura 16: Arquitectura centralizada Figura 17: Arquitectura Cliente - Servidor Figura 18: Arquitectura distribuida Figura 19: Herencia de diagramas soportados por UML Figura 20: Proceso básico de Colas Figura 21: Sistema de Colas elemental Figura 22: Ecuaciones para Sistemas M/M/1 Figura 23: Ecuaciones para Sistemas M/M/K Figura 24: Exteriores del Hospital Nacional Hipólito Unanue Figura 25: Vista Satelital del Hospital Nacional Hipólito Unanue Figura 26: Procedimiento en una Sala de radiodiagnóstico Figura 27: Organigrama del Hospital Nacional Hipólito Unanue Figura 28: Pirámide poblacional por grupos quinquenales Figura 29: Población censada y Tasa de Crecimiento Anual Figura 30: Atenciones en Consulta Externa Figura 31: Sistema de Colas con Servidores Tipo A Figura 32: Sistema de Colas con Servidores Tipo B

3 LISTA DE TABLAS Tabla 1: Precios en el mercado peruano de las películas radiográficas Tabla 2: Características digitales de las modalidades radiológicas Tabla 3: Diagramas utilizados en UML Tabla 4: Morbilidad General en Consulta Externa Tabla 5: Distribución de Recursos humanos según grupos laborales Tabla 6: Distribución del Grupo ocupacional según situación del cargo Tabla 7: Equipos biomédicos del Hospital Nacional Hipólito Unanue Tabla 8: Software Utilizado Tabla 9: Presupuesto del mes de Setiembre Tabla 10: Presupuesto del mes de Octubre Tabla 11: Presupuesto del mes de Noviembre Tabla 12: Presupuesto del mes de Diciembre Tabla 13: Presupuesto del mes de Enero Tabla 14: Presupuesto Total de la Investigación Tabla 15: Actividades del Proyecto Tabla 16: Presupuesto de Componentes

4 LISTA DE ABREVIATURAS Y SIGLAS PACS RIS HIS DICOM HNHU MINSA CR DR UML RUP Picture Achieving Communication System Radiology Information System Hospital Information System Digital Imaging and Communication in Medicine Hospital Nacional Hipólito Unanue Ministerio de Salud Computer Radiology Digital Radiology Unified Modeling Language Rational Unified Process

5 ÍNDICE GENERAL INTRODUCCIÓN CAPÍTULO 1: FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Planteamiento del Problema Antecedentes de solución Internacional Nacional Propuesta de solución Alcance de la propuesta Justificación Por qué? Para qué? Objetivos Objetivo General Objetivos específicos CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO Antecedentes de la Investigación Caso de éxito internacional Caso de éxito nacional Bases teóricas Imagenología Historia Clínica e imágenes diagnósticas Radiodiagnóstico Rayos X Tomografía Computarizada Resonancia Magnética Ecografía Radiología Convencional o Tradicional Radiología Digital

6 Radiología Digital Indirecta Radiología Digital DIrecta Sistema de Comunicación y Almacenamiento de imágenes médica Historia Concepto Componentes Metodologías UML y RUP UML RUP Teoría de Colas Definición Proceso Básico de Colas Fuente de entrada Cola Disciplina de Cola Mecanismo de Servicio El proceso de colas elemental Clasificación del Sistema de Colas Hospital Nacional Hipólito Unanue Reseña Histórica y Situación contemporánea Organización Departamento de diagnóstico por Imágenes del Hospital Nacional Hipólito Unanue Definición de términos Sistema de Hipótesis Sistema de Variables CAPÍTULO 3: MARCO METODOLÓGICO Metodología para el análisis y diseño de la solución Nivel de la Investigación Población y muestra

7 3.1.3 Técnicas y recolección de datos Técnicas y procesamiento de análisis de datos Metodología para el estudio de factibilidad de la solución Producir Estimaciones de Costo-Beneficio Determinar la Viabilidad del Proyecto y su Aceptación CAPÍTULO 4: ASPECTOS ADMINISTRATIVOS Índice preliminar de la tesis Presupuesto y cronograma de actividades Presupuesto de la Investigación Presupuesto del Mes de Setiembre Presupuesto del Mes de Octubre Presupuesto del Mes de Noviembre Presupuesto del Mes de Diciembre Presupuesto del Mes de Enero Presupuesto Total de la Investigación Cronograma de Actividades Referencias Anexos

8 P á g i n a 1 INTRODUCCIÓN Los términos PACS y RIS son los acrónimos en inglés de Picture Archiving and Comunication System (Sistema de archivado y transmisión de imágenes) y de Radiology Information System (Sistema de Información radiológica) respectivamente. El PACS y el RIS son una nueva tecnología que tiene por objetivo la administración médica eficiente de los departamentos y servicios de radiología, gracias a esta nueva tecnología es posible eliminar el uso de una placa o película radiográfica debido a que las imágenes obtenidas por los diferentes equipos de diagnóstico por imágenes (Equipo de RX, Tomógrafo computarizado, Resonador magnético), son adquiridas digitalmente y archivadas electrónicamente en servidores especiales antes de ser distribuidas a las estaciones de Trabajo, en donde son estudiadas e interpretadas por los médicos radiólogos para dar un informe de diagnóstico radiológico. Las imágenes y los informes también pueden ser transferidos en forma inmediata a estaciones de visualización remota dentro o fuera de los hospitales para su visualización por médicos especializados autorizados con licencias de uso, este proceso es parte de la teleradiología.

9 P á g i n a 2 CAPITULO 1: FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 1.1. Planteamiento del Problema: El Hospital nacional Hipólito Unanue, del Ministerio de Salud, posee el sistema anticuado de radiología convencional, esto hace que el proceso de toma de placas radiográficas sea muy lento y costoso, dado que por mal posicionamiento del paciente, movimiento del paciente o por factores de exposición a la radiación erróneos, se repite la toma de muchas placas radiográficas y así se consume más insumos y tiempo; y ni hablar del revelado de las placas radiográficas que demora entre 3 a 5 minutos por cada toma hecha. Las películas radiográficas se clasifican en distintos tamaños de presentación, los tamaños de las placas radiográficas que se usan en el Servicio de Radiodiagnóstico del Hospital Nacional Hipólito Unanue son las siguientes: 35 x 43 cm, 35 x 35 cm y 24 x 30 cm, la primera (35 x 43 cm) se utiliza para imprimir las imágenes de Radiodiagnóstico, tomografía y Resonancia, mientras que los otros dos tamaños (35 x 35 cm y 24 x 30 cm) se utiliza solo para imprimir las imágenes de RX por motivos de acomodo de cantidad de imágenes, buena presentación y costumbre de los médicos informantes. El costo de las películas radiográficas por ciento es de 85 dólares para el primer tamaño, mientras que para los otros dos es de 70 dólares y 40 dólares respectivamente. El costo del examen de radiología en cualquiera de sus modalidades- incluye el pago al personal que hace el procedimiento (Tecnólogo Médico especializado en Radiología), el pago al Informante del Diagnóstico (Médico Radiólogo), mantenimiento e insumos que consume el Equipo de Radiología y gastos administrativos.

10 P á g i n a 3 Tabla 1. Precios en el mercado peruano de las películas radiográficas Fuente: KODAK PERÚ, 2012 Las radiografías necesitan de un espacio para su almacenamiento y archivamiento, éste espacio debe de tener una temperatura y humedad adecuada, ya que las radiografías son altamente sensibles al medio ambiente y si están a altas temperaturas, con el tiempo se pone de color amarillo y se pierde la calidad de imagen. Muchas veces debido al mal archivamiento, se pierden las placas de los exámenes radiológicos y no hay forma de recuperarlas, y cuando no se le ha hecho el diagnóstico oportuno se tiene que reprogramar al paciente para que se vuelva a tomar el examen. Figura 1. Diagrama de Ishikawa Encarecimiento Radiológico Fuente: Elaborado por el Autor

11 P á g i n a Antecedentes de solución Internacionales Proyecto PACS para el IPS Paraguay El lunes en el Salón Auditorio del Hospital Central fue socializado el Proyecto PACS (Sistema de Archivo y Comunicación de Imágenes) para el IPS (Instituto de previsión social), por parte de la Dirección de Informática y el Departamento de Electromedicina a los Jefes y Directores del centro asistencial. EL proyecto tiene como objetivo: Brindar mayores servicios y beneficios a nuestros asegurados, dotar al instituto de este sistema púnico en la región, el cual está basado en el sistema de tratamiento de imágenes, de manera que del área interior se puedan recibir todos los estudios en la Centra de Diagnóstico (Núcleo), a ser instalado en el Hospital Central y el Centro de Datos en la Caja Central que será de herramienta para facilitar los diagnósticos médicos mediante informes. Entre los requerimientos para su implementación, se especifican equipamientos y accesorios para la adquisición de las imágenes, adquisición de digitalización para radiografía digital para el IPS, adquisición de estaciones de escaneo para radiografía computarizada para el IPS, adquisición de estaciones de escaneo para imágenes de Anatomía patológica. [1] Este proyecto me ayudó a tomar en cuenta los distintos componentes que requiere el Sistema PACS, los beneficios que resultan de si implementación, y así saber que la mejoría en el diagnóstico se ve garantizada Nacionales Mejoramiento de la atención en el INCOR gracias al PACS Desde mediados del 2010, especialistas del INCOR integran la información procedente de tres áreas especializadas cámara gamma, tomografía y

12 P á g i n a 5 radiología- en un solo banco de datos o sistema de comunicaciones de archivo de imágenes (PACS, por sus siglas en inglés), el cual está disponible de manera online para su cuerpo médico. Gracias a este sistema, ahora son capaces de identificar y tratar males cardíacos de manera oportuna y eficaz, en beneficio de sus pacientes. Con el PACS el médico ya no tendrá que esperar más la impresión de placas. Así habrá menos burocracia en el manejo y distribución de imágenes. Ahora el especialista solo tendrá que acceder a este sistema desde su consultorio o desde la misma sala de cuidados intensivos o de emergencia del INCOR para conocer el problema de salud del paciente, y así atenderlo de manera rápida. Para usar esta herramienta tecnológica, el galeno cuenta con una clave, lo que garantiza la total privacidad del asegurado, advirtió el doctor Doig 1, quien agregó que se trata de un servicio en línea que se utiliza en los países vecinos y que ha sido implementado en el INCOR con buenos resultados. Sólo así se eliminar en gran medida la impresión de placas, lo cual significa ahorro de costo y tiempo. Se requirieron S/.92 millones de inversión en infraestructura y equipamiento del INCOR. Un promedio de 100 pacientes se atienden al día en las tres áreas especializadas del instituto. [2] 1.3. Propuesta de solución Debido a la poca difusión de las bondades de esta nueva tecnología, y al alto precio que posee en el sector privado, se propone crear un sistema de almacenamiento y consulta de imágenes médicas, desarrollado en software libre, con el fin de disminuir los costos de implementación y de servicio Alcance de la propuesta El sistema de almacenamiento y consulta de imágenes médicas tiene un alcance para todos los servicios y sus respectivos consultorios del Hospital 1 Dr. Eduardo Doig, Jefe del departamento de Radiología del INCOR.

13 P á g i n a 6 Nacional Hipólito Unanue de Lima, entre estos podemos encontrar: Cardiología, Neumología, Cirugía, etc. La implementación del Sistema en cuestión necesita de un hardware apropiado para la realidad del entorno. El Ministerio de Salud posee escasos recursos, así que se considera la una inversión mínima, pero obteniendo los máximos beneficios posibles Justificación Por qué? El Hospital Nacional Hipólito Unanue contempla múltiples problemas económicos, administrativos, sin hablar de la mala atención que recibe la población que ahí se atiende, un mal diagnóstico de una enfermedad puede llevar a un deterioro rápido de la salud, como también a su muerte, la falta de médicos especialistas que puedan ver y analizar las imágenes médicas en Hospital, hace aún más precario esta situación. Y ni hablar de los altos costos en suministros para los procedimientos radiológicos que encarecen en demasía el servicio que se brinda, así como también los largos tiempos perdidos en el procedimiento radiológico, todo esto hace que se establezca un nuevo sistema que mejore los procedimientos e integre los servicios de éste establecimiento de salud Para qué? Con la aplicación de esta nueva tecnología, se puede reducir los costos del procedimiento radiológico y optimizar los procesos de toma de imágenes. Se mejora notablemente el servicio brindado, ya que médicos especialistas podrán ver las imágenes radiológicas de varios pacientes sin necesidad de desplazarse y todo al alcance de unos cuantos clics, y así brindar un diagnóstico oportuno que ayude en el tratamiento del paciente.

14 P á g i n a Objetivos Objetivo General Determinar la mejora en la calidad de la atención al paciente, mediante la implementación de un Sistema de Almacenamiento y Consulta de imágenes médicas, en el Hospital Nacional Hipólito Unanue Objetivos Específicos Son los siguientes: Determinar las características y la demanda de pacientes en los distintos servicios radiológicos médicos del Hospital Nacional Hipólito Unanue. Determinar las características de los procedimientos radiológicos, así como de sus ambientes físicos. Determinar los requerimientos funcionales y no funcionales a satisfacer por el Sistema de Almacenamiento y Consulta de Imágenes médicas. Analizar y Diseñar el Sistema de Almacenamiento y Consulta de imágenes médicas. Elaborar un prototipo del Sistema de Almacenamiento y Consulta de imágenes médicas. Calcular los nuevos tiempos: de espera de los pacientes, de duración de los procedimientos radiológicos y de realización del informe radiológico. Verificar una reducción de tiempos de servicio en beneficio del paciente en el Hospital Nacional Hipólito Unanue.

15 P á g i n a 8 CAPITULO 2: MARCO TEÓRICO 2.1 Antecedentes de la Investigación Caso de éxito internacional Proyecto Implementación de la Telemedicina y Teleradiología en Colombia. La experiencia en la universidad Nacional de Colombia. [3] Alcances El proyecto trata acerca de la implementación progresiva de la Telemedicina y Teleradiología en los distintos centros de salud de Colombia. Responsable del proyecto Alfonso J. Lozano y Eduardo Romero, Encargados del departamento de Proyectos tecnológicos de la Universidad Nacional de Colombia Problemática La situación geográfica de los centros de salud en la región andina de Colombia, así como la falta de médicos especialistas en aquellos recintos de salud, hace que la población apartada de las grandes áreas urbanas, no tengan un servicio médico oportuno y de calidad, es especial un servicio de diagnóstico por imágenes de calidad, que sirvan para el tratamiento médico de esa parte de la población. Costos e Inversión No especificado. Resultados Los pacientes en zonas remotas, tienen un mejor tratamiento, debido a mejores diagnósticos radiológicos, debido al sistema de teleradiología implementado. Conclusiones

16 P á g i n a 9 Debido a importantes desarrollos en el campo de la informática y comunicaciones, un mejoramiento de las condiciones de infraestructura de comunicaciones del país, así como un fortalecimiento en la infraestructura de salud. La concentración de profesionales en los grandes núcleos urbanos disminuye las posibilidades de la atención médica especializada en los pueblos, ciudades pequeñas e incluso capitales con mediana población. Esto, unido con el insuficiente número de radiólogos para cubrir las demandas del país, hace que la mayor parte de los estudios imagenológicos no tengan una interpretación experta, lo que aumenta la posibilidad de interpretaciones erróneas, inexactitud en el diagnóstico e inadecuado manejo de los pacientes. A todo esto, nace la teleradiología como solución óptima para resolver estos problemas, en las distintas circunstancias donde se aplica Caso de éxito nacional Proyecto Implementación de un Sistema de Archivo y Comunicación de Imágenes (PACS) en el Hospital Central LNS de la Policía Nacional del Perú. [4] Alcances El proyecto trata de la implantación de un Sistema local de Archivo y Comunicación de Imágenes en los ambientes del Hospital Central de la Policía del Perú. Responsable del proyecto Departamento de Informática de la Policía Nacional del Perú Problemática El Hospital Central de la PNP; es un órgano de ejecución de alta especialización asistencial de la Dirección de Salud de la PNP, el mismo que, se encarga de promover, conservar y recuperar la salud del personal policial y familiares (aprox. 500 mil personas). Debido a la creciente demanda de los servicios del hospital, el número de procedimientos y diagnósticos aumentan, aumentando así los costos. El

17 P á g i n a 10 sistema convencional de imágenes médicas impresas en placas radiográficas no permite al personal médico del hospital un diagnóstico rápido y oportuno de las enfermedades de los pacientes de ese nosocomio. Figura 2: Informe Radiológico con placas radiográficas Fuente: Fotografía realizada por el Autor Figura 3: Informe Radiológico con el Sistema PACS Fuente: Fotografía realizada por el Autor

18 P á g i n a 11 Costos e Inversión El Sistema de Archivo y Comunicación de imágenes a implementar en el Hospital Central de la PNP tiene 3 componentes básicos: El servidor del PACS, la red y la estación de trabajo. Todos estos componentes tienen un costo de $400,000. Resultados Los médicos del LNS vieron las bondades de este nuevo sistema, y gracias a ello, se sienten más a gusto y diagnostican más rápido. Conclusiones La integración de los PACS con los sistemas de información hospitalaria (SIH), disponiendo de imágenes radiológicas en todos los puntos del hospital con terminales del SIH es tecnológicamente factible, aunque su costo sea elevado se compensara con el costo anual que resulta de ahorrar en la compra de placas radiográficas e insumos químicos por parte del fondo de salud policial de la PNP. 2.2 Bases teóricas Imagenología Historia Clínica e imágenes diagnósticas. Es fundamental que siempre se vean las imágenes en el cuadro clínico integral del paciente, no como elemento estático inanimado, ajeno al ser humano que nos consulta, el cual expresa sus problemas por medio de síntomas y signos independientes del sustractum anatómico particular que aparece representado en la lámina que estudiamos y que puede ser la base de la lesión buscada. Se trata de un verdadero trinomio: paciente-lesión orgánica-imagen; verdadera integración anatómicoclínico-imagenológica. De ahí que para entender las imágenes haya que partir del cuadro clínico del paciente, conocer la anatomía normal de la

19 P á g i n a 12 región y la lesión anatómica producida, para poder valorar la imagen como resultado. La ciencia de las imágenes diagnósticas médicas o imagenología - anteriormente radiología- es un campo que experimenta hoy día una extraordinaria expansión, como resultado del desarrollo acelerado de la revolución científico-técnica, por lo que adquiere importancia ascendente en el área de la salud del pueblo. No hay especialización, ni estructura u órgano humano que permanezca alejada de su exploración, y por tanto de sus beneficios. Se define la imagenología como la ciencia de las imágenes médicas que se ocupa de todas las imágenes normales y anormales de nuestras estructuras, tejidos y órganos internos. La humanidad recibió muchos beneficios debido al uso diagnóstico de los rayos X, por lo cual los investigadores se estimularon para introducir otras energías y otros métodos menos agresivos, en su afán por explorar los más apartados y escondidos rincones del organismo. De esta manera fueron sustituidas las peligrosas radiaciones ionizantes, así surgen las imágenes diagnósticas obtenidas mediante el ultrasonido, los isótopos radiactivos, la termografía, los rayos infrarrojos, la resonancia magnética nuclear; además de revolucionar en la década de los 70 los métodos para lograr imágenes anatómicas con mucha más información, al utilizar los rayos X en una nueva dimensión: hacerlos rotar 360 alrededor del cuerpo humano para registrar un plano anatómico transversal, corte o sección, que hoy se denomina tomografía axial computarizada o TAC. Como estos nuevos métodos para extraer imágenes se complementan entre sí, es necesario estudiarlos en nuestra disciplina, para saber qué se puede esperar de cada uno de ellos. [5] Radiodiagnóstico Rayos X Los Rayos X se definen como radiaciones ionizantes, de corta longitud de onda, invisibles al ojo humano, que se transmiten en línea recta.

20 P á g i n a 13 Además, tienen propiedades particulares que se utilizan en medicina para obtener imágenes en el interior del cuerpo humano. Producción de los rayos X: Para que estos se produzcan, es necesario tener un equipo que conste de 3 elementos fundamentales. Tubo de rayos X Transformadores de alto y bajo voltajes Control de mandos El tubo de rayos X es de cristal al vacío, contiene 2 elementos eléctricos: el cátodo (-) y el ánodo (+), todo esto recubierto por una capa de aceite. En la producción de los rayos X intervienen 2 transformadores eléctricos, uno de alta y otro de baja intensidad; el transformador de alta actúa cuando pone encandescente un alambrito de tungsteno en forma de espiral, que ocupa el cátodo, esto constituye el miliamperaje. Al aplicar el transformador de baja intensidad, que es el kilovoltaje, se desprenden los electrodos del cátodo para chocar con el ánodo, que al reflejarse constituyen los rayos X. Para realizar una radiografía se incluye el tiempo de exposición, miliamperaje y kilovoltaje Tomografía Computarizada La tomografía computarizada es un tipo especial de procedimiento radiológico que implica la medición indirecta del debilitamiento, o atenuación de los rayos X en numerosos puntos o posiciones localizadas alrededor del paciente explorado. Básicamente, lo único que conocemos es: lo que sale del tubo de rayos X, lo que llega al detector y la situación del tubo de rayos X y el detector para cada posición. Se podría decir que todo lo demás se deduce a partir de esta información. La mayoría de los cortes de TC están orientados verticalmente al eje corporal: se llaman habitualmente cortes o secciones axiales o transversales. Para cada corte el tubo de rayos X rota alrededor del paciente para obtener un grosor de sección preseleccionado. La

21 P á g i n a 14 mayoría de los sistemas de TC emplea la rotación continua y el diseño del haz en abanico: con este diseño, el tubo y el detector están estrictamente acoplados y rotan continuamente alrededor del área de rastreo mientras los rayos X son emitidos y detectados. Así, los rayos X que han atravesado al paciente, alcanzan los detectores situados enfrente del tubo. La apertura en abanico del haz va desde los 40 a 60, dependiendo del diseño particular del sistema, y viene definido por el ángulo que se origina en el foco del tubo de rayos X y que se extiende hasta los límites externos del detector. Típicamente, las imágenes son producidas con cada rotación de 360, permitiendo la adquisición de un elevado número de datos y la aplicación de la dosis adecuada. Mientras se realiza el rastreo, barrido o scan, se obtienen los perfiles de atenuación, también conocidos como muestras o proyecciones. Los perfiles de atenuación no son otra cosa que una colección de señales obtenidas desde todos los canales del detector en una determinada posición angular de la unidad tubo-detector. [6] Figura 4: Imágenes de reconstrucciones en Tomografía Fuente:

22 P á g i n a 15 Figura 5: Ambiente de Tomografía Computarizada Fuente: Fotografía realizada por el Autor Resonancia Magnética La resonancia magnética (RM) puede definirse como el uso de campos magnéticos y ondas radioeléctricas para obtener una imagen matemáticamente reconstruida. Esta imagen representa diferencias entre los diversos tejidos de la cantidad de núcleos y la velocidad de recuperación de estos núcleos a partir de la estimulación por ondas radioeléctricas en presencia de un campo magnético. Es cada vez más popular referirse a los servicios de radiología como centros de diagnóstico por imágenes. Esta nueva terminología se debe, en parte, al empleo creciente de la RM. La importancia de que el tecnólogo médico en radiología cuente con conocimientos básicos, de RM aumenta, a medida que mejora la capacidad diagnóstica de este procedimiento. Ciertos núcleos en el cuerpo absorben y reemiten ondas radioeléctricas con frecuencia específicas cuando están bajo los efectos de un campo magnético. Estas radioseñales reemitidas contienen información del

23 P á g i n a 16 paciente que es captada por un receptor o una antena. La señal eléctrica proveniente de la antena se transmite a través de un convertidor de señales análogas a señales digitales (de A a D) y, luego, a una computadora, donde se construye una imagen del paciente. [7] Figura 6: Componentes de un Sistema de RM Fuente: Posiciones Radiológicos y Correlación Anatómica, Bontrager Figura 7: Ambiente de Resonancia Magnética Fuente: Fotografía realizada por el Autor

24 P á g i n a Ecografía La ecografía es una técnica de diagnóstico por imágenes basada en ondas de alta frecuencia para producir imágenes de órganos y estructuras corporales. Estas imágenes se generan registrando los reflejos (ecos) de las ondas ultrasónicas dirigidas hacia el cuerpo. Los términos técnicos más frecuentes utilizados son sonografía (sónico significa sonido) o ultrasonografía (frecuencia de ultrasonido). También puede utilizarse el término ecosonografía. Las frecuencias de las ondas percibidas por el oído humano se denominan sonido audible. Las ondas con frecuencia más alta que la de los sonidos audibles se denominan ultrasónicas. El término ultrasónico designa las ondas con frecuencia ultranta, por encima del sonido audible. El rango de frecuencia percibido por el oído humano varía aproximadamente ente 20 Hz y 20 KHz (de 20 a ciclos por segundo). En el terreno de la ultrasonografía médica, se utiliza un rango de frecuencia de 1 a 17 MHz (de 1 a 17 ciclos por segundo). Las ondas dentro de este rango de frecuencia sólo se transmiten en líquidos y sólidos, y no en el aire o los gases. La ecografía es un procedimiento indoloro e inocuo, pues no requiere radiaciones ionizantes. Los estudios realizados no revelaron efectos biológicos adversos asociados con la ecografía. Estas características convierten a la ecografía en la modalidad preferida para evaluar áreas o tejidos particularmente radiosensibles, como los obstétricos, en los cuales se evita la exposición fetal a las radiaciones. La ecografía posee limitaciones y ventajas en relación con otras modalidades diagnósticas por imágenes. Las estructuras óseas y ocupadas por aire representan barreras para las ondas ultrasónicas; por este motivo, las estructuras anatómicas rodeadas por hueso son difíciles de observar por ecografía. Una cantidad importante de gas intestinal también limitará la eficacia de una ecografía de abdomen. Sin embargo,

25 P á g i n a 18 la ecografía es un método excelente para diferenciar estructuras sólidas de estructuras quísticas (ocupadas por líquido) en los tejido corporales. Otra ventaja es la evaluación dinámica de las estructuras articulares durante el movimiento de la articulación, la RM, la TC ni la artrografía ofrecen esta posibilidad. [7] Figura 8: Médico radiólogo en pleno procedimiento ecográfico Fuente: Radiología Convencional o Tradicional Es una técnica de imagenología en la que se observan las estructuras internas del cuerpo, se realiza con un equipo de radiodiagnóstico convencional, el aparato emite unas radiaciones electromagnéticas (Rayos X) que atraviesan el cuerpo en razón de la densidad de los materiales que lo componen. Se recogen los resultados en una placa radiográfica, que es como una película de cámara de fotos (la luz también es una radiación electromagnética, pero menos energética). En el cuerpo humano se pueden distinguir, generalmente, tres densidades, que dan origen a las estructuras que se pueden estudiar: [8] Densidad Ósea: Tejidos con alto contenido en calcio. Huesos y tejidos calcificados.

26 P á g i n a 19 Densidad Aire: Tejidos llenos de aire. Pulmones y gases intestinales. Densidad Intermedia: el resto. En esta a su vez se pueden distinguir matices, como hacen los médicos para discernir entre una víscera hueca y una sólida (como aparato digestivo e hígado, por ejemplo). La limitación fundamental es que sólo plasma dos dimensiones, por lo que es difícil delimitar bien los aspectos anatómicos. [8] Figura 9: Equipo Radiológico Convencional Fuente: ve6i63xwcom/ttjqirgdoxi/aaaaaaaaacc/ez7lxjsvvyu/s1600/rco.bmp Radiología Digital El término radiología digital se utiliza para denominar a la radiología que obtiene imágenes directamente en formato digital sin haber pasado previamente por obtener la imagen en una placa de película radiológica. La imagen es un fichero en la memoria en un ordenador o de un sistema que es capaz de enviarlo a través de una red a un servidor para su almacenamiento y su uso posterior. Por el contrario la radiología analógica o convencional utiliza para obtener imágenes un chasis con cartulinas de refuerzo y película radiológica o si es radiología en tiempo real un

27 P á g i n a 20 intensificador de imágenes que se visualizan en un monitor a la vez que se están obteniendo. Las imágenes que se obtienen de los nuevos equipos digitales, de los tomógrafos y resonadores, estaban en la memoria de un ordenador en formato digital y se podían visualizar en monitores adecuados, no obstante en muchos casos en informe diagnóstico se hacía en los clásicos negatoscopios visualizando al trasluz copias impresas de las imágenes digitales, esta situación persiste en gran parte de los Servicios de Radiodiagnóstico. Las copias impresas se realizaban, y se realizan, sobre soportes similares a las placas de la radiología analógica y su aspecto idéntico. Esta situación varía en el transcurso de la utilización de los TICS, pues la irrupción de los PACS, que son sistemas de archivo y comunicación de imágenes médicas, y las estaciones de Visualización y Diagnóstico que acompañan a la llegada de la Radiología Digital. Este hecho revoluciona todo el ámbito del Diagnóstico por Imagen, y por lo que es fácil de suponer esta revolución va tener muchas implicaciones en todo el ámbito Hospitalario y extrahospitalario, HIS, sistema de información hospitalario, y el gran desarrollo de Internet. Los dos tipos de radiología digital son: radiología digital indirecta (IR: Indirect Radiography) o radiología computarizada (CR: Computed Radiography), y radiología digital directa (DR: Direct Radiography). En este último tipo existen dos grandes grupos: los sistemas basados en sensores de Dispositivo de Carga Acoplada (CCD: Charge Coupled Device), y los sistemas basados en detectores de panel plano (FDP: Flat Panel Detector). [9] Radiología Digital Indirecta (IR) o Radiología Computarizada (CR) Es un tipo de Radiología digital con más de dos décadas de antigüedad que en los últimos años su implantación ha tenido un gran auge. El nombre es un término comercial tras el cual hay un sistema tecnológico, que suministran diferentes fabricantes.

28 P á g i n a 21 Para obtener un sistema CR basta sustituir en un equipo de RX convencional, el chasis radiológico de película fotográfica con sus cartulinas de refuerzo, por un chasis que tienen en un interior una lámina de un fósforo foto-estimulable. El equipo se ha de completar con un lector del nuevo tipo de chasis. El fósforo de la cartulina CR, a diferencia de los fósforos de las cartulinas de refuerzo de los chasis de la radiología analógica, no emite instantáneamente la mayor parte de la energía que el haz de RX le depositó al interaccionar con él, sino que la almacena durante cierto tiempo y hay que estimularlo para que la emita antes de que decaiga de forma espontánea. La razón de ello es que el fósforo de estas placas suele ser una mezcla de fluorohaluros de bario activados con impurezas de europio. Cuando se realiza un disparo de RX sobre una de estas placas de fósforo, se produce una interacción entre el material de fósforo y el haz de RX. Figura 10: Procedimiento de obtención de imágenes en la Radiología Computarizada Fuente:

29 P á g i n a 22 El chasis CR una vez irradiado almacena una información que se lee en equipos especiales que convierten dicha información en una imagen digital. Antes de su procesado en el equipo de lectura, la placa CR contiene una imagen latente que recuerda a la imagen latente que contiene una placa radiológica analógica que acaba de ser irradiada y no ha sido aún revelada. [9] Radiología Digital Directa Sistemas basados en sensores CCD Un sensor CCD es el dispositivo que capta las imágenes en las cámaras y las videocámaras digitales actuales. Un sensor CCD es un circuito integrado que contiene en una cara una matriz de elementos sensibles a la luz visible. Para un tamaño de la matriz sensible de 2,5 x 2,5 cm, la matriz puede contener 248 x 2048 elementos y las imágenes que obtienen serán de 4 Mega pixels de resolución. En imagen radiológica de pequeña superficie su aplicación puede ser fácil como es el caso de la radiología dental. Una placa intensificadora delante y en contacto con la cara activa del CCD hace de conversor fotónico: por cada fotón de RX que interacciona con la placa intensificadora esta emite un buen número de fotones del espectro visible a los cuales es muy sensible los elementos del CCD. El proceso se puede llevar a cabo con un alto índice de rendimiento dado su buen acoplo óptico. La mejora en el acoplamiento óptico de los paneles centelladores que detectan los fotones de RX y los convierten en fotones de luz visible, y los mosaicos de células CCD sensibles a la luz visible, están abriendo un campo de grandes posibilidades en la radiología digital. Dada la gran resolución espacial que se puede conseguir con estos sensores, superior a 10 pares de líneas por milímetro. [9]

30 P á g i n a 23 Detectores de Panel Plano Estos detectores son más conocidos con el nombre genérico de flat panel (FP) o también flat panel detector (FPD). El desarrollo tecnológico ha logrado un control muy preciso de las técnicas de deposición de sustancias semiconductoras sobre extensas áreas de un substrato. Un campo de aplicación de estas técnicas es la denominada tecnología de matriz activa, y un ejemplo de ellos son las pantallas planas de ordenador tipo TFT. Este avance tecnológico se ha utilizado para desarrollar nuevos sistemas detectores de RX que permiten obtener imágenes digitales transcurridos tan sólo unos segundos desde la realización del disparo de RX y sin tener que manipular ningún chasis. EL detector cuando recibe un disparo de RX genera una secuencia de datos numéricos que transferirá al ordenador que controla el equipo. El detector obtiene directamente una imagen en formato digital. Existen dos sistemas bastante diferentes de equipos de radiología digital de panel plano: los sistemas de panel plano de detección indirecta y los sistemas de panel plano de detección directa. Los de detección indirecta convierten los fotones de RX en fotones de luz visible y estos los convertirán en cada eléctrica que es lo que la matriz activa convertirá en un número en el proceso de descarga. Los de detección directa convierten directamente los fotones de RX en carga eléctrica, el resto es muy similar a los de detección indirecta. Ambos sistemas convierten los fotones de RX que han interaccionado en la zona de detección de un píxel en una carga eléctrica almacenada en el elemento de la matriz activa correspondiente a dicho píxel. [9]

31 P á g i n a 24 Figura 11: Procedimiento para posicionar parte del cuerpo a explorar sobre el Flat Panel Fuente: Fotografía realizada por el Autor en la Clínica Ricardo Palma Figura 12: Procedimiento de obtención de imágenes en la Radiología Digital Fuente: Fotografía realizada por el Autor en la Clínica Ricardo Palma

32 P á g i n a Sistema de Comunicación y Almacenamiento de Imágenes (PACS) Historia La tecnología de PACS se introdujo a mediados de los años 80, pero no fue realmente hasta el inicio de los años 90 cuando realmente tuvo su maduración. Estos vieron su primera instalación operativa en los servicios de diagnóstico por la imagen de la Universidad de California Los Ángeles (UCLA) a lo largo de la década de los años 80. En aquella época la UCLA se convirtió en el principal centro de desarrollo y experimentación en PACS. Ya en el años 1992 se podían contar alrededor de 20 PACS instalados en Europa con distintos niveles de implantación. En nuestro país sólo algunas clínicas lo poseen, ya que es un Sistema relativamente costoso. La evolución en estos últimos 5 años de la tecnología de la informática y de las redes de comunicación ha conducido a la multiplicación de los PACS y han sido probados con efectividad en muchos hospitales de casi todo el mundo. Sin embargo, no se puede ver un PACS como una suma de aparatos interconectados, sino más como un medio, un concepto de intercambio de información basado en imágenes, sonido y datos entre médicos, servicios y hospitales. Es un concepto de integración de la información hospitalaria abierto al mundo de la comunicación mundial. Es un nuevo concepto multimedia aplicado al ambiente hospitalario. [10] Concepto Los PACS son Sistemas integrales para la captura, almacenamiento, gestión, transmisión, y exhibición de imágenes biomédicas. Sus componentes son interfaces para equipamiento de imagen, redes de comunicación, sistemas de archivo, estaciones de trabajo para la exhibición y software de gestión de base de datos.

33 P á g i n a 26 El PACS no es una isla ; habita en un mar de información con otras islas conocidas como RIS, HIS y el sistema de desarrollo de información (DIS acrónimo en inglés de Development Information System), generalmente encargad de toda la gestión económicoadministrativa del hospital. En el RIS se almacenan los datos sobre los turnos, exámenes, lista de trabajo, datos útiles sobre los paciente a examinar; los cuales son de vital importancia para un PACS (que puede usar ese conocimiento para hacer una búsqueda preliminar, desde un archivo de almacenaje a corto plazo en un estación de trabajo, de los estudios previos de un paciente programado). [10] Figura 13: Representación de un PACS Fuente:

34 P á g i n a Componentes Estaciones de Trabajo (WS) La Estación de trabajo, comúnmente llamada Workstation (inglés), es básicamente una computadora de mayor potencia, dado por mayor capacidad de memoria RAM (un poco más costosa), más capacidad en sus discos rígidos, y la colocación de tarjetas (también costosas) para trabajar con monitores de alta resolución o más de un monitor; incluso con salida/entrada de video. Figura 14: Estación de Trabajo para informar imágenes médicas Fuente: exbid=942 La Estación de trabajo está compuesta por varias partes: La unidad central El componente básico de la unidad central es la CPU. La CPU es el hardware que determina en gran medida el precio de la unidad básica. Por ejemplo, Intel fabrica en la actualidad procesadores Core I3, I5, I7. También existen los fabricados por Cyrix. Motorola

35 P á g i n a 28 fabrica un conjunto de CPUs diferentes utilizados en equipos Macintosh. Sun fabrica CPUs para Sun Workstations. Silicon Graphics para workstations SGI. Sobre la placa base (llamada también placa madre) existen unas ranuras (llamadas comúnmente slots) donde se colocan las tarjetas que se requieren para darle la funcionalidad al PC. La memoria RAM (Random Access Memory) correspondientes. Son pequeñas tarjetas que pueden tener hasta 512 Mbytes. Sobre la placa base se colocan también las tarjetas de RED, las tarjetas de módem y las tarjetas de video que van estrechamente vinculadas al tipo de monitor o monitores a instalar. Dentro de la unidad central y conectados a la placa base van los dispositivos de almacenamiento de información que generalmente son Discos Rígidos, Dispositivos de lectura/escritura sobre discos y tarjetas SCSI para discos rígidos más veloces. A veces en una Estación de Trabajo se colocan sistemas RAID para recambio de discos rígidos UltraWide SCSI en caliente (o sea con la computadora funcionando) Una unidad central puede estar compuesta por: Placa LG-1440, CPU INTEL Core I7 extreme, con 8 Gbytes RAM, HD 1 Terabyte. Tarjeta de RED 10/100 Mbits. Sistema UPS 800VA 20 minutos. [10] Los monitores El monitor es quizás la parte visible más interesante. Tiene un peso específico muy elevado en el costo de una Estación de Trabajo. Los monitores para las estaciones de visualización y diagnóstico primario, en la cual se representarán imágenes de matrices pequeñas y grandes, deben cumplir las siguientes características.

36 P á g i n a 29 La luminosidad de los monitores no debe ser menor de 50 ft-l (equivalente a 538 lumens/m 2 ). La brillantez y el contraste están estrechamente relacionados, y suponen una gran diferencia en la percepción de la calidad de las imágenes médicas. Los monitores en Gris (blanco y negro) son generalmente más brillantes y tienen mejor contraste que los de color. La colocación de los monitores deberá ser tal que evite o elimine los reflejos de la luz ambiente sobre la pantalla del monitor. Además, la luz ambiente debe ser tan baja como sea posible. Se recomienda utilizar monitores monocromos con resolución de 2048x2560 (portrait) y 4096 niveles de gris para diagnóstico primario de radiografías de tórax (hasta 35x43 cm). Para otras radiografías la resolución aceptada por ACR es 1600x1200 (landscape) o 1200x1600 (portrait). El monitor deberá tener un tamaño de pixel ( dot pitch ) de 0,26 o menor. Frecuencias de refresco del monitor mayores a 60 Hz. Para diagnóstico primario de imágenes provenientes de CT, RM, US o RM es posible utilizar monitores color con resoluciones de 1800x1440 (lanscape) y 24 bits color. [10] Figura 15: Pantallas para la Estación de Trabajo Fuente: om_barco.html

37 P á g i n a 30 La distorsión es otro de los aspectos a considerar. Para monitores grandes de alta resolución, la distorsión puede ser un problema real. Los monitores grandes con amplia curvatura en el cristal CRT tienen imágenes altamente distorsionadas. Por lo tanto, es recomendable utilizar monitores con pantallas lo más planas posible, o monitores que rectifiquen la distorsión con el tamaño del pixel. El blooming (dispersado de regiones claras en las regiones aledañas). Deben colocarse en las estaciones de visualización monitores con ausencia de blooming. Esta propiedad en los PC esta estrechamente vinculada a las tarjetas de video utilizadas (evitar tarjetas con interleave ) y la frecuencia de refresco (monitores que soporten frecuencias de refresco de 100 Hz). El Modem Antes de escribir sobre los módems y los archivos de imágenes hagamos un paréntesis: Un bit es la forma de dato más simple. Es 0 ó 1. Un Byte está compuesto por 8 de estos bits juntos en una palabra parecida a (Esto es un ejemplo de una palabra, pero algunas palabras de computadoras miden 16 ó 32 bits o sea 2 ó 4 Bytes). Eso sí, los bytes no se pueden dividir y las velocidades de los módems se miden en bits por segundos = baudios. Los módems son esas pequeñas cajitas detrás de los PC (cuando son extremos) que producen chirridos para enviar información a través de las líneas telefónicas. A través del módem los PC pueden discar, conectar, establecer la comunicación ( handshake ) y comenzar a transmitir información. Gran parte del chirrido es el inicio de la comunicación y de la Modulación-Demolución. Eso es exactamente lo que ocurre entre

38 P á g i n a 31 dos módems que están conectados. De aquí proviene la palabra módem Modulación-Demodulación. Quizás algunos de nosotros recordemos aquellos primeros módems que tenían ventosas donde descansaba el auricular del teléfono (que tenía los extremos redondos). Estos módems funcionaban a 150 ó 300 baudios o bits por segundo (bps). Hoy en día, los módems se conectan directamente a la línea telefónica. Estos a su vez pueden ser internos (colocados en la placa base) o externos. Un módem externo se conecta al puerto serie del PC. El módem externo tiene su suministro de energía por separado y un conjunto de luces que titilan cuando está en uso. El interno consume electricidad directamente de la computadora, por lo que generalmente es menos costoso y quizá más veloz si su placa del puerto serie no es de las más veloces. El problema de los módems internos es que cuando necesita reinicializar el PC ( resetear ), su módem se puede quedar inhabilitado. Para que el problema desaparezca, tendrá que apagar el equipo. Incómodo, no?. Estas cosas no ocurren con módem externo. Los módems de hoy en día son bastantes más veloces que los primeros y van a velocidades de 56 Kbps. Pero además existen las líneas digitales (conocidas como RDSI Red Digital Servicios Integrados). Otra alternativa son las soluciones en res telefónica, que se comparan a las soluciones punto a punto, como los frame relay generalmente de 128 Kbps. La siguiente opción es una línea T-1 (1,54 Mbps) o líneas parciales de 384 Kbps. También existen las líneas ATM que son más costosas, pero mucho más rápidas, hasta 30 Mbps o más. Otra forma es la transmisión utilizando ADSL (Asymmetric Digital Suscriber Line). Todas estas formas de transmisión las

39 P á g i n a 32 estudiaremos más adelante cuando tratemos el tema de Teleradiología. Las líneas analógicas están disponibles en todas partes, pero su eficiencia oscila alrededor del 60%. Las líneas digitales RDSI que funcionan con anchos de bandas de 64 Kbps o múltiplos tienen eficiencias superiores al 85%. Las líneas RDSI no están disponibles en todas partes y donde están disponibles los precios varían de una compañía telefónica a otra. El tiempo de transmisión de una imagen es directamente proporcional al tamaño del archivo y la necesidad de rapidez de la respuesta. Con ayuda de esta fórmula podríamos calcular lo siguiente: Cuantos exámenes se pueden enviar en 24 horas. (Tomando como parámetro que la eficiencia de la red es del 60% para RTC y del 80% para RDSI; y que la tasa de compresión 3:1). Para calcular si su módem es rápido o no, deberá conocer con anterioridad las necesidades del centro receptor. [10] Sistema Operativo El Sistema Operativo usual a usar en las Estaciones de Trabajo es el Windows Server, aunque en algunos utilizan plataforma Linux, por el uso de las licencias carísimas de Windows. Software de visualización y gestión de imágenes e informes de pacientes El software a utilizar son los Sistemas integrados PACS/RIS, los cuales pueden ser comprados a distribuidoras, por ejemplo KODAK, o desarrollados por los departamentos de informática. [10]

40 P á g i n a Sistemas de Archivo Las imágenes se guardan en archivos en una computadora al igual que los documentos. Existen formatos de archivos estándar que son leídos por el software y luego visualizados. En los buenos tiempos, los fabricantes creaban sus propios formatos de archivo (propietarios). Esto resultaba bueno porque nadie podía leer sus archivos de imágenes, a menos que tuviera equipos que ellos mismos le hubiesen vendido. Los archivos eran muy compactos y rápidos en términos de comunicación en red (para archivar en disco, imprimir en película o revisar en una estación de visualización remota). Desdichadamente, esto creo el equivalente radiológico de Bosnia. Todo el mundo estaba armado y resultaba peligroso y nadie hablaba el mismo idioma. Mientras tanto, el resto del mundo de la computación real creaba distintos formatos de archivo de imágenes estándar, que podían ser utilizados en publicaciones de documentos y gráficos. Se deseaba que nuestras imágenes médicas pudieran participar en nuestro procesador de texto y programas de presentación de gráficos. Incluso se creó aplicaciones Teleradiológicas que podían conseguir exactamente eso utilizando pequeños programas simpáticos que trabajasen con programas tales como TIFF, PCX, BMP y GIF. Además dela información sobre el pixel, el encabezado en cada uno de estos tipos de archivo varia en formato y tamaño. Para una informalización, las personas a cargo de NEMA (National Electrical Manufacturer Association) y ACR (American College of Radiology) crearon su propio formato de archivo de imágenes, conocido como formato ACR/NEMA. Ahora se lo ha renombrado en su tercera aparición como DICOM (Imágenes y Comunicaciones Digitales en Medicina) versión 3.0. En DICOM, las imágenes color

41 P á g i n a 34 tienen 24 bits por pixel más 8 bits por pixel de información de intensidad (o la impresionante cantidad de 4 Bytes por pixel). La resolución espacial, o tamaño de una imagen digital, está definida como una matriz con cierto número de pixeles (o puntos de información) a lo ancho y a lo largo de la imagen. Cuanto más pixeles, mejor resolución. Esta matriz también profundidad. La profundidad, generalmente es medida en bits y comúnmente es conocida como escala de gris: las imágenes de 6 bits tienen 64 niveles de gris, las imágenes de 7 bits tienen 128 niveles de gris, las imágenes de 8 bits tienen 256 niveles de gris y las imágenes de 12 bits tienen niveles de gris. El tamaño de archivo de una imagen particular está determinado por la multiplicación del número de pixeles horizontales por el número de pixeles verticales y luego multiplicándolo por el número de bits de profundidad de la escala de gris. Por ejemplo, una imagen puede tener una resolución de 640x480 y 256 niveles de gris, u 8 bits de profundidad en escala de gris. El número de bits en el conjunto de datos puede calcularse multiplicando 640x480x8 = bits. Puesto que hay 8 bits en un byte, la imagen de 640x480 con 256 niveles de gris tiene Bytes de información. Ahora bien, no se pueden fraccionar los bytes. Si usted tiene una imagen de 12 bits y hay 8 bits en un byte, necesitará 2 bytes para expresar toda la información. Los últimos 4 bits (llamados bits altos ) están en cero. Es más, es necesario calcular el tamaño del archivo con 2 bytes por pixel al almacenar imágenes de 12 y 10 bits. (Nota: La radiografía computada utiliza, por lo general, imágenes de 10 y 12 bites).

42 P á g i n a 35 Un poco más de matemática: lo anterior significa que una imagen de diagnóstico en película con certificación ACR tiene un mínimo de 2Kx2K, es decir, x pixeles para un total de 4 millones de pixeles. Cada pixel tiene 2 bytes (o 16 bits) de información, para un total de 8 millones de Bytes (8 Megabytes) por imagen. (El encabezado agrega unos miles de bytes, 8 MB necesita mucha RAM, un monitor de 68 kilos de peso y horas de tiempo de transmisión por línea telefónica común. Entonces lo que se debe de hacer es comprimir. Según lo explicado anteriormente, tendríamos que una imagen de tórax de 8 MB transmitida por una línea digital RDSI a 128 KBPS tardará 626 segundos (10, 4 minutos) en ser transmitida. Una Red de Área Local (LAN acrónimo en inglés de Local Area Network) que utiliza Ethernet y que funciona a 10 Mbps, con una eficiencia, por lo general, que no supera el 35%, demoraría unos 25 segundos por imagen. Una situación que la mayoría de los radiólogos frente a una WS no toleraría en ninguna clínica u hospital. Puesto que estos cálculos son inaceptables, valdría la pena tener en cuenta la alternativa de comprimir las imágenes. Es posible comprimir las imágenes de cualquier forma?. Claramente que no, pero generalmente las imágenes son comprimidas antes de ser enviadas. Existen dos tipos posibles de compresión: la comprensión exacta y la comprensión irreversible. La compresión exacta, llamada compresión sin pérdida ( lossless ), esta comprendida en tasas de 2:1 a 3:1 para no perder ninguna información en ellas. Y una vez que se pasa esta tasa, se producirá pérdida, independientemente de la técnica utilizada. El colegio Americano de Radiólogos (ACR) recomienda para el diagnóstico

43 P á g i n a 36 primario algoritmos de compresión sin pérdida. Cuando las imágenes son recibidas en la Estación receptora, estas son descomprimidas y colocadas en sistemas de archivo donde pueden ser vistas con la aplicación existente en la Estación receptora, y así, proceder al diagnóstico de los estudios recibidos. Si bien la compresión ayuda, no es suficiente: si se recalcula lo anterior, se pueden alcanzar 2,5 minutos por cada imagen a través de una línea RDSI de 128 Kbps o 2 segundos en una LAN. En el caso de la compresión irreversible, compresión con pérdidas ( lossy ), las tasas de compresión son mucho más elevadas, pero las imágenes reconstruidas presentan pérdida de información o diferencias, con respecto a las imágenes originales. Sin embargo, muchos métodos de compresión irreversible se estudia en la actualidad dentro del dominio de las imágenes médicas, en cuanto a mayor compresión destructiva pero no necesariamente detectable por el ojo humano. Los algoritmos de compresión llevan tiempos para comprimir y descomprimir, pero por lo general, los radiólogos no se inclinan por los algoritmos que tardan más tiempo en descomprimir. Les agarraría un ataque esperando. Hay distintos algoritmos de compresión. Los más populares son LCZ y JPEG. Los algoritmos más en boga y más nuevos están basados en Wavelets. DICOM 3.0 sólo acepta JPEG. JPEG es bastante bueno, razonablemente rápido para comprimir y descomprimir, y está ampliamente implantado. Algunas versiones mejoradas de JPEG permiten una compresión visualmente aceptable con tasas de 40:1 a 60:1. Ciertas imágenes soportan determinada compresión sin sufrir una diferencia notable al ojo humano; en prácticamente todos los cortes el TC y RM se producen bordes negros alrededor de la imagen del

44 P á g i n a 37 paciente. La pérdida de algunos pixeles no afecta la calidad percibida de la imagen, ni tampoco cambia en modo significativo la interpretación del lector. El formato JPEG 10:1 convencional es adecuado para películas de rayos X, TC, RM o Ultrasonido. Por lo tanto, utilizando este algoritmo se puede comprimir y la transmisión de una imagen de 2048 x 2560 a 12 bits de profundidad por una línea RDSI se puede realizar en 50 segundos, por una Red Ethernet de 10 Mbps en 1 segundo. El formato JPEG mejorado (ejpeg) permite una compresión de 30 a 70:1 sin una pérdida de calidad en términos de diagnóstico, y funciona mejor para películas de rayos X que para imágenes con formato de archivo pequeño. En cuanto a los formatos de archivos pequeños. Los ratios de compresión visualmente aceptable varían entre 10 a 20:1; obviamente ejpeg soporta ratios superiores en películas. En la actualidad no existe un método de compresión que sea aceptado por complejo por la comunidad de radiólogos, y en algunos lugares como los Estados Unidos, la legislación impide que se empleen algoritmos de compresión irreversible en imágenes médicas. Sin embargo, la proliferación de sistemas de información, y los volúmenes tan grandes de imágenes que se pretende utilizar, obligará al uso de algunas de etas técnicas aunque se trate de información complementaria. Dentro de este esquema, el tipo de compresión irreversible sí tiene un papel importante que jugar. Una de estas técnicas son las utilizadas en compresión por Wavelet, pero tienen menos de dos décadas de antigüedad. Las Wavelets utilizan información de frecuencia para la compresión. Las técnicas varían enormemente y aún no están maduras. Las mejores probablemente

45 P á g i n a 38 todavía esperan ser descubiertas, a diferencia de las técnicas de compresión por JPEG de larga implantación y bien entendidas. Resulta claro que la compresión por Wavelet no es compatible con el estándar DICOM 3.0. El resultado final es que una WS vendida por un fabricante de buena reputación, que la ofrece como verdadera y totalmente compatible con DICOM 3.0, no podrá visualizar una imagen comprimida por Wavelet. Del mismo modo, los índices de compresión por Wavelet, según han sido implantadas hasta la fecha son prácticamente iguales a los índices de compresión fullframe JPEG (mejorado). Este último tiene mejores resultados en películas con una compresión aceptable de 30 a 70:1 en imágenes de 2048 x 2560 (por supuesto, según sus características). Y son inferiores, pero similares en sus tasas en compresión en imágenes con formatos en archivos pequeños. Tabla 2. Características digitales de las Modalidades radiológicas Fuente: Elaborado por el Autor

46 P á g i n a 39 De hecho, en la actualidad existen algoritmos que se adaptan al tipo de imagen en cuestión y que tienen tasas de compresión variables, dependiendo del uso que se tendrá. En otros casos, se utiliza el análisis de estos distintos tipos de compresión realizando un estudio comparativo, que se denomina estudios ROC, donde se determina a través de un panel de expertos, sí las imágenes comprimidas tienen diferencias perceptibles cuando se comparan con la imagen original. Los algoritmos más avanzados permiten emplear tasas altas de compresión, mientras se mantiene una calidad de imagen alta con diferencias casi imperceptibles. En el ambiente hospitalario, la fuente más común de imágenes radiológicas son los estudios de RX con aproximadamente el 65-70%. El resto de las imágenes que se producen se distribuyen entre la TC, RM, US, MN, DSA y otras modalidades, que ocupan entre el 30-35% restantes. Cuando analizamos el volumen de información imagenológica que generan, la distribución es muy similar entre un servicio con poco volumen ( estudios al año) y otro con un volumen de estudios al año. Sin embargo, cuando se presentan estudios de DSA se desequilibran estos porcentajes, ya que generan un gran volumen de información imagenológica, que, en el caso que exponemos, llega alcanzar más del 50% del volumen total. La gran cantidad de imágenes producidas para diagnóstico ha hecho complicado su manejo, principalmente cuando deben imprimirse y archivarse. Una alternativa es el manejo de imágenes digitales en forma eficiente, a través de dispositivos conectados en red, que en conjunto ofrecen una serie de servicios que dan soporte a la operatividad de un área (radiología en este caso). Sin embargo, para obtener una buena aceptación en el medio clínico, se deben considerar la facilidad, rapidez, seguridad en el acceso de imágenes

47 P á g i n a 40 y la calidad en su presentación. Además se pueden aprovechar las facilidades de la tecnología actual para ofrecer funciones adicionales como: mostrar varias imágenes en una misma pantalla, procesamiento de imágenes para corregirlas o mejorarlas, grabación de voz correspondiente al diagnóstico y diagnóstico asistido por computadora, entre otras. Ante de hablar de capacidad de almacenamiento, identifiquemos los volúmenes que nos podemos encontrar en cualquier servicio de radiología. Utilizando los tamaños por modalidad de imagen y las estadísticas de estudios realizados durante un año de los servicios de radiología, tendríamos que: El servicio de radiología genera 5,8 TB en un año, la fabulosa cifra de 16 GB diarios. [10] RAIDS Los servicios de radiología producen entre medio TB y 7 ó 8 TB por año según su tamaño (tal como vimos en los ejemplos anteriores), según si las películas de CR, DR (Radiología Digital) son digitales o no, y dependiendo de si usted incluye estudios en el laboratorio de cateterismo y estudios en el laboratorio de ecocardiogramas. Y por supuesto, no incluimos el tema de la monografía digital. No importa, aún un pequeño centro asistencial de 100 camas sin CR, DR o sala de hemodinámica producirá un par de TB durante el período legal de 5 a 7 años establecido para la conservación de películas en un departamento radiológico. Así que piense en un promedio estándar de 1TB por año, eso equivale a mil GB por año u 85 GB o mes. Ahora bien, antes de decidir entre cinta, MOD, DVD o CD, la mayoría de la gente querrá acceso directo ( On-Line ) a las imágenes durante un periodo de 1 o 2 meses de manera bastante rápida. Si usted considera el número

48 P á g i n a 41 de veces que un estudio es recuperado de un archivo, verá que es muy intenso durante las primeras semanas, moderadamente intenso los primeros 6 meses, y luego cae estrepitosamente. Es por eso que la mayoría de los sectores medianos a grandes, de forma intuitiva, mantiene archivos de acceso inmediato en (en el lugar) durante 3 a 6 meses y, por otro lado, mantienen un archivo activo de los pacientes que están siendo tratados. La forma está subordinada a la función. Por acceso inmediato, la mayoría de las personas se refiere al hecho de que, una vez localizado el archivo, queremos ver la imagen en los monitores de la WS en uno pocos segundos. Quizás este proceso lleve unos 5 a 15 segundos. Pero no es un minuto ni 2, se trata de segundos. Por lo tanto, sistemas Jukebox de CDs (o Jukebox de DVDs) quedan descartados como forma de acceso on-line inmediato, a no ser que suponga una sólida integración de prefetching (búsqueda previa de datos) con el RIS y HIS para tener la información en un disco rígido antes de solicitarla. La solución más acertada y de forma escalonada es el empleo de sistemas de discos redundantes (RAID Redundant Array of Inexpensive Disks) para acceso inmediato, empelo de Robots par MOD, DAT, DLT, CD o DVD, para almacenamiento near-line. El tamaño y tipo de almacenamiento que usted elija probablemente no sea, demasiado importante, si puede llegar a cambiar el tamaño y, fácilmente migrar los datos en el futuro. Hoy se podrá decidir por un tipo d dispositivo, y después aparecerán otros, a los cuales querrá migrar, Por ello es importantísimo que toda la tecnología que desee colocar sea totalmente estandarizada, que podrán almacenar varios GB en un espacio más pequeño que un terrón de azúcar.

49 P á g i n a 42 En primer lugar, procure por conseguir RAIDs muy veloces y sumamente fiables. De esta manera, la demanda inmediata de imágenes podrá ser satisfecha con éxito, aún cuando sean muchas las personas que compitan por el mismo recurso. Además, el nivel del RAIDs debe ser lo suficientemente fiable como para permitir el hot swap (reemplazo de discos en funcionamiento). En este negocio, el tiempo de servicio (sin fallos), los tiempos de respuesta del hardware y el rendimiento del software lo son todos los medios no costosos resultan maravillosos, pero si no permiten un acceso rápido a las imágenes, no sirven. Con el robot, los DAT, MOD y DVD son veloces, magneto-ópticos y tiene precios razonables. Los medios magneto-ópticos le permiten: a) Migrar los datos y b) renovar los medios (reemplazar cintas, MODS o DVD que se están gastando o son antiguos). De todas formas todo esto es muy bonito, pero cuando valla de compras, concéntrese en el software y en la fiabilidad y velocidad del hardware. Un buen software no solo manipula distintas clases de medios sino que además se ajusta desde tamaños pequeños (100 GB) hasta proporciones gigantescas (múltiples TB). Permite la migración de datos y es capaz de renovar los medios. El paso siguiente, generalmente tiene lugar una vez que la gente comienza a utilizar las WS para la lectura o revisión. Toma demasiado tiempo y trabajo encontrar todos los estudios, montarlos en las estaciones de trabajo del TC, MR, MN o US, y enviarlos después a la WS. En vez de archivar en estantes, debe comenzar a archivar en un Robot o en un RAIDs con software que permita la migración de datos de manera automática al robot de largo plazo, después de transcurrido el tiempo especificado sin que se acceda al estudio de los usuarios. Por lo tanto, antes de que usted se de

50 P á g i n a 43 cuenta, está en un archivo de 3 niveles. Luego pueden suceder cosas más locas, pero preferimos dejarlo para otro día, puede darle u infarto. Lo que sí podemos comentarle es que nada es gratis, no se puede construir un rascacielos sobre una base de madera, la última soluciones siempre la hemos probado y no se puede dar el lujo de fallo o tiempos de caída, cuando de archivos de imágenes de pacientes se trata. Colocar todo esto en una balanza es una posibilidad aconsejable (si quiere tener dolores de cabeza durante 1 mes), la otra opción: pedir ayuda y realizar las encuestas para solicitudes de propuesta (RFP) antes de realizar cualquier compra. [10] Redes La Radiología Digital ha de disponer de una infraestructura de comunicaciones capaz de transportar la información imagenológica rápidamente a través de toda la red y de adaptarse a las necesidades de cambio. Por ello, deberán buscarse alternativas que ofrezcan alta calidad, una completa gama de servicios y optimización de costos, tanto en aspectos relativos a interconexiones como en su operatividad y mantenimiento. La topología de la red condiciona su rendimiento y flexibilidad. Desde el punto de vista de la arquitectura de una red de radiología digital habrá que incluir los siguientes aspectos: Administración de datos. Lógica de la aplicación. Lógica de la presentación. Arquitectura centralizada: En el modelo de arquitectura centralizada, los usuarios situados en terminales no inteligentes, se comunican con computadoras anfitrionas (hosts). Todo el proceso tiene lugar en el anfitrión, y los usuarios únicamente escriben órdenes que envían a dicho anfitrión y observa su resultado en su

51 P á g i n a 44 monitor. La administración de los datos y la lógica de la aplicación, funcionan en el ordenador anfitrión y la presentación se divide entre el anfitrión (parte preponderante) y el usuario (donde simplemente se muestra). Esta alternativa es extremadamente simple, porque generalmente no implica programación alguna. Qué se obtiene con ella? Una mejor presentación, desde el punto de vista estrictamente cosmético, y ciertas capacidades mínimas para vincular las transacciones clásicas con el entorno Windows. Figura 16: Arquitectura Centralizada Fuente: Fundamentos y Aplicaciones de seguridad en redes WLAN, Izaskun Pellejero Arquitectura Cliente Servidor: La Arquitectura cliente-servidor define una relación entre el usuario de una estación de trabajo (el cliente frontal) y un servidor posterior de archivos, impresión, comunicaciones, u otro tipo de sistema proveedor de servicios. El cliente debe ser un sistema inteligente con su propia capacidad de procesamiento para descargar en parte a sistema posterior (este es la base del modelo cliente -servidor). Esta relación consiste en una secuencia de llamadas seguidas de respuestas. Situar servicios de archivos (u otro tipo de archivos) en sistemas posteriores dedicados tiene muchas ventajas. Es más sencillo realizar el mantenimiento y la

52 P á g i n a 45 seguridad de servidores situados en un mismo lugar, y más simple el proceso de realización de copias de seguridad, siempre que los datos se encuentren en una única ubicación y una misma autoridad los gestione. En una relación cliente-servidor el procesamiento se divide ente las 2 partes. El sistema cliente ejecuta una aplicación que muestra una interfaz de usuario, da formato a las peticiones de los servicios de red y muestra la información o los mensajes enviados por el servidor. El servidor realiza el procesamiento posterior, como por ejemplo una clasificación de datos o la realización de un informe. Debido a que los datos se encuentran perfectamente accesibles, el cliente realiza este proceso de forma eficiente. Después de la clasificación, realización del informe o de cualquier otra tarea solicitada por el usuario, el servidor envía los resultados al cliente. El tráfico en la red se reduce debido a que el cliente únicamente obtiene la información que solicito, no todo el conjunto de datos, como en el ejemplo anterior. Figura 17: Arquitectura Cliente - Servidor Fuente:

53 P á g i n a 46 El sistema cliente-servidor, además mantiene una distribución cooperativa entre los clientes procesando y transfiriendo las peticiones entre clientes. Los sistemas PACS y RIS están basados principalmente en una relación cliente-servidor. Existen múltiples configuraciones posibles cliente-servidor. La configuración usual pequeña, es varios cliente (o WS) se encuentran conectados a un mismo servidor Arquitectura Distribuida: Podría definirse como la concatenación de varias arquitecturas cliente-servidor, donde las aplicaciones y los datos pueden estar distribuidos en más de un servidor y que a su vez permite el trabajo cooperativo de toda la red. La división de los recursos en una arquitectura distribuida reduce considerablemente el tráfico de la información por la red. Figura 18: Arquitectura Distribuida Fuente:

54 P á g i n a 47 Este tipo de arquitectura es muy utilizada en entornos médicos, principalmente en Teleradiología, permite recibir las imágenes de forma rápida y manipula las imágenes que se encuentran en los diferentes servidores. Un sistema de Teleradiología basado en arquitectura distribuida posee un desarrollo evolutivo de los sistemas cliente-servidor de computadoras en red LAN. Las aplicaciones telemáticas en red distribuida son fundamentalmente aplicaciones cliente-servidor a gran escala. Los datos no se sitúan en un único servidor, pero si en muchos servidores que podían encontrarse en áreas geográficamente dispersas, conectados por enlaces de redes de área extensa (WAN acrónimo Wide Area Network). Tales sistemas permiten al autonomía a grupos de trabajo, departamentos, ramas y divisiones de las organizaciones de salud Redes en Radiología Digital y Teleradiología De las 3 arquitecturas mencionadas arriba, las 2 últimas son las más utilizadas para redes de Radiología Digital y Teleradiología (muy útiles en zonas de población dispersa y en zonas rurales). Son arquitecturas muy atractivas por su bajo costo de instalación y la posibilidad de utilizar además de las redes internas de los servicios de Radiología, Líneas telefónicas, e internet, permitiendo el intercambio entre radiólogos y otros especialistas. Las arquitecturas descentralizadas, permiten realizar el diagnostico primario de calidad, rápido y con un alto grado de eficiencia. La integración de los servicios de Telerradiología dentro de la mecánica del funcionamiento clínico permite tomar decisiones rápidas y descartar estudios complementarios innecesarios. Los objetivos de

55 P á g i n a 48 las arquitecturas de red cliente-servidor descentralizadas en Radiología Digital son: Mayor disponibilidad de la red: Mejora la eficiencia operativa y los tiempos de respuesta. Al mismo tiempo, se pueden atender los problemas en la red de forma rápida. Reducir el coste operativo de la red: La reducción de los costes es uno de los motivos principales detrás de la gestión de red. Como la tecnología cambia tan rápidamente, con frecuencia es necesario gestionar sistemas heterogéneos y múltiples protocolos. Reducir atascos en la red: La administración en la red se puede realizar desde un sitio central y así controlar centralmente las tareas de la red. En otros casos, estas actividades pueden estar distribuidas en diferentes sistemas de la red para evitar los atascos. Incrementar la integración y flexibilidad de operación: Las tecnologías de redes están cambiando muy rápido para atender nuevas necesidades de los usuarios. Además de salir nuevas aplicaciones, los protocolos utilizados en las redes están siendo más eficientes. La red deberá permitir absorber nuevas tecnologías al menor costo posible y contar con a posibilidad de agregar nuevos equipos y tecnologías sin mucha dificultad. Las aplicaciones de gestión de red no deben ser muy dependientes de la plataforma para su funcionamiento. Mejorar la eficiencia: En ocasiones, los objetivos de la gestión de res se traslapan. Si reducimos el costo operativo de la red y mejoramos la disponibilidad de la red, la eficiencia global aumentará. Se pueden considerar factores como utilización, costo d operación, costo de migración y flexibilidad. Facilidad de uso: La interfaz para el usuario final es crítica para el éxito de cualquier producto.

56 P á g i n a 49 El uso de aplicaciones en red no debe implicar una curva de aprendizaje mayor. Las interfaces de usuario basadas en los principios y tecnología orientada a objetos son de mucha ayuda para las aplicaciones en red. Como podemos ver, la red de Radiología Digital se concibe como una extensión virtual de los departamentos de Radiología y los servicios que estos brindan, pudiéndose compartir los recursos humanos, los procedimientos diagnósticos y la base de conocimientos entre diferentes especialistas. Atendiendo a los escenarios donde se implante una Red Radiología Digital y de Teleradiología su localización geográfica se puede clasificar en: Servicio de área local (Generalmente se implanta en el mismo centro de salud o en edificios adyacentes). El especialista revisa las imágenes que se generan en el departamento de radiología y reporta en tiempo real a otros departamentos del centro. Además, puede ofrecer asistencia remota dentro del centro a los servicios de cuidados intensivos, urgencia y sala de quirófanos. Generalmente es un servicio vinculado al servicio de Red de Radiología Digital intrahospitalaria. Servicios de área metropolitana (en la misma ciudad). Los especialistas de un hospital de referencia pueden ofrecer servicios de informes y consultas a otros hospitales y centros de salud dentro de la misma área metropolitana. Servicios de área extensa o global (son servicios que cubren toda una región geográfica o incluso diferentes países). En este caso especialistas de centros de referencia realizan diagnóstico primario a centros de salud rurales y se realizan consultan entre centros para la interpretación de imágenes de diferentes zonas

57 P á g i n a 50 geográficas. Los especialistas de un hospital pueden informar imágenes para otros colegas de otros hospitales, ubicados en distintas ciudades. [10] UML y RUP UML Definición UML es un lenguaje de modelado estándar para escribir planos de software. Puede utilizarse para visualizar, especificar, construir y documentar los artefactos de un sistema con gran cantidad de software. Proporciona un conjunto de diagramas que me permite modelar los diferentes aspectos del sistema y su principal objetivo es la comunicación de información. [11] Características Es independiente del proceso, aunque para utilizarlo óptimamente se debería usar en un proceso que fuese dirigido por los casos de uso, centrado en la arquitectura, iterativo e incremental. El vocabulario y las reglas de un lenguaje como UML indican cómo crear y leer modelos bien formados, pero no dice que modelos se deben crear ni cuando se deberían crear. Esta tarea corresponde al proceso de desarrollo del software. Detrás de cada símbolo en la notación de UML hay una semántica bien definida, de esta manera un desarrollador puede escribir un modelo en UML, y otro desarrollador o incluso otra herramienta, puede interpretar ese modelo sin ambigüedad. UML está pensado principalmente para sistemas con gran cantidad de software.

58 P á g i n a 51 No está limitado al modelado de software. [11] Diagramas soportados por UML Los diagramas soportados por UML son los siguientes: Diagrama de Casos de Uso: son importantes para visualizar, especificar y documentar el comportamiento de un sistema, un subsistema o una clase. Modela las necesidades a satisfacer y los límites del sistema. Diagrama de Actividades: es un tipo especial de diagrama de transición de estados que muestra el flujo de actividades que se tiene que desarrollar dentro de un sistema para un fin X. Diagrama de Transición de Estados: muestra una maquina de estados que consta de estados, eventos, transiciones y actividades. Son especialmente importantes en el modelado del comportamiento de una interfaz, una clase o una colaboración. Un estado es una situación durante la vida de un objeto. Un evento es un estimulo que provoca un cambio de estados. Una actividad es una ejecución computacional no atómica. Una acción es una ejecución computacional atómica. Diagrama de Interacción: es un diagrama que muestra una interacción entre objetos que se mandan mensajes y sus relaciones. Diagrama de Colaboración: es un tipo de diagrama de Interacción que resalta la organización estructural de los objetos que envían y reciben mensajes. Diagrama de Secuencia: es un tipo de diagrama de Interacción que resalta el orden temporal de los mensajes enviados entre los distintos objetos.

59 P á g i n a 52 Diagrama de Clases: muestra un conjunto de clases colaboración e interfaces así también como sus relaciones. Son los más utilizados en sistemas orientados a objetos y son la base para los diagramas de objetos, componentes y de despliegue. Representan elementos lógicos de un sistema. Diagrama de Objetos: muestra un conjunto de objetos y sus relaciones. Representan una instancia del diagrama de clases. Es sacarle una foto al sistema en tiempo de ejecución. Diagrama de Componentes: Muestra la organización y dependencia de un conjunto de componentes. Modela los aspectos físicos de los sistemas orientados a objetos esto implica ejecutables, bibliotecas, tablas, archivos, documentos, etc. Diagrama de Despliegue: muestra la configuración de nodos de procesamiento en tiempo de ejecución y los componentes que residen en ellos. Modela la topología del hardware en la que se ejecuta el sistema. [11] Tabla 3. Diagramas utilizados en UML Fuente: ogias/apuntes_cuys/apunte_final.pdf

60 P á g i n a 53 Figura 19: Herencia de diagramas soportados por UML Fuente: _CUYS/Apunte_Final.pdf RUP Definición RUP es un proceso de desarrollo de software y junto con el Lenguaje Unificado de Modelado (UML), constituye la metodología estándar más utilizada para el análisis, implementación y documentación de sistemas orientados a objetos. RUP soporta diagramas UML para validar y verificar los sistemas que se estén desarrollando. El RUP es un producto de Rational (IBM). Se caracteriza por ser iterativo e incremental, estar centrado en la arquitectura y guiado por los casos de uso. Incluye artefactos (que son los productos tangibles del proceso como por ejemplo, el modelo de casos de uso, el código fuente, etc.) y roles (papel que desempeña una persona en un determinado momento, una persona puede desempeñar distintos roles a lo largo del proceso).

61 P á g i n a 54 Dirigido por los casos de uso significa que los casos de uso se utilizan como artefacto básico para para establecer el comportamiento deseado del sistema, para validar y verificar la arquitectura del sistema, para las pruebas y para la comunicación entre las personas involucradas en el proyecto. Centrado en la arquitectura significa que la arquitectura del sistema se utiliza como un artefacto básico para conceptualizar, construir, gestionar y hacer evolucionar el sistema en desarrollo. Un proceso iterativo es aquel que involucra la gestión de un flujo de ejecutables del sistema. Un proceso incremental es aquel que involucra la continua integración de la arquitectura del sistema para producir esos ejecutables, donde cada ejecutable incorpora mejoras incrementales sobre los otros. Una iteración es un conjunto bien definido de actividades, con un plan y unos criterios de evaluación bien establecidos, que acaba en una versión, bien interna o externa. [12] Características Forma disciplinada de asignar tareas y responsabilidades (quién hace qué, cuándo y cómo). Pretende implementar las mejores prácticas en Ingeniería de Software. Desarrollo iterativo e incremental. Administración de requisitos. Control de cambios. Modelado visual del software. Verificación de la calidad del software.

62 P á g i n a 55 Diseñado para ser flexible y extensible.[11] Ciclo de Vida Qué es un Ciclo de Vida? El ciclo de vida RUP es una implementación del Desarrollo en espiral. Fue creado ensamblando los elementos en secuencias semiordenadas. El ciclo de vida organiza las tareas en fases e iteraciones. RUP divide el proceso en cuatro fases, dentro de las cuales se realizan varias iteraciones en número variable según el proyecto y en las que se hace un mayor o menor hincapié en las distintas actividades. UP presenta 2 dimensiones: Tiempo Componentes Básicamente me dice qué tengo que hacer en cada etapa. En la siguiente figura se muestra cómo varía el esfuerzo asociado a las disciplinas según la fase en la que se encuentre el proyecto RUP. Es importante aclarar que en cada etapa, las iteraciones se basan en el modelo de ciclo de vida en cascada. [11] Descripción de cada fase: Incepción: La fase inicial o de Incepción se centra en la captura de requerimientos. Durante la fase de Incepción se establecen los criterios de éxito y los riesgos, se estiman los recursos necesarios y se delimita el alcance del sistema. Los principales Artefactos involucrados en la Captura de Requerimientos son: El modelos de Casos de Uso; La descripción de los Actores; La descripción de la Arquitectura; El Glosario de términos y El Prototipo de Interfaz a Usuario.

63 P á g i n a 56 Los principales Trabajadores involucrados en la Captura de Requerimientos son: El Analista de Sistemas; El Especificador de Casos de Uso; El Diseñador de la Interfaz de Usuario y El Arquitecto. Las principales Actividades involucradas en la Captura de Requerimientos son: Identificar Actores y Casos de Uso; Priorizar los Casos de Uso; Detallar Casos de Uso; Prototipar la Interfaz con el Usuario y Estructurar el Modelo de Casos de Uso. Elaboración: La fase de Elaboración se centra en el análisis y diseño. Durante la fase de Elaboración se analiza el dominio del problema, se establece una fundación arquitectónica del sistema y se tratan los elementos de más alto riesgo para el proyecto. Los principales Artefactos involucrados en el Análisis son: Las Clases de Análisis; Las Realizaciones de Casos de Uso a nivel de Análisis; Los Paquetes de Análisis y La descripción de la Arquitectura. Los principales Artefactos involucrados en el Diseño son: El Modelo de Diseño; Las Clases de Diseño; Las Realizaciones de Casos de Uso a nivel de Diseño; Los Subsistemas a nivel de Diseño; Las Especificaciones de Interfaces; El modelo de Deployment y la descripción de la Arquitectura. Los principales Trabajadores involucrados en el Análisis y Diseño son: El Arquitecto; El Ingeniero de Casos de Uso y El Ingeniero de Componentes. Las principales Actividades involucradas en el Análisis son: El Análisis Arquitectónico; El Análisis de Casos de Uso; El Análisis de Paquetes y El Análisis de Clases. Las principales Actividades involucradas en el Diseño son: Diseñar la Arquitectura; Diseñar los Casos de Uso y Diseñar las Clases. Construcción: La fase de Construcción se centra en la implementación y el testing. Durante la fase de Construcción se desarrolla iterativa e incrementalmente un producto completo

64 P á g i n a 57 para ser entregado en la fase actual a la comunidad de usuarios. y el Plan de Construcción e Integración. Los principales Trabajadores involucrados en la Implementación son: El Arquitecto; El Ingeniero de Componentes y El Integrador a nivel de Sistema. Los principales Trabajadores involucrados en el Testing son: El Ingeniero de Test; Los Ingenieros de Componentes; Los realizadores de los Test de Integración y Los realizadores de los Test a nivel de Sistema. Las principales Actividades involucradas en la Implementación son: Implementar la Arquitectura; Integrar el Sistema; Implementar Subsistemas; Implementar Clases y Realizar Test de Unidades individuales. Transición: En esta etapa se traspasa el producto a los usuarios, lo que incluye manufacturar, entregar, entrenar, dar soporte y mantener el producto hasta que los usuarios estén satisfechos. [11] Teoría de Colas Definición La teoría de colas es el estudio de la espera en las distintas modalidades. Utiliza los modelos de colas para representar los tipos de sistemas de líneas de espera (sistemas que involucran colas de algún tipo) que surgen en la práctica. Las fórmulas de cada modelo indican cuál debe ser el desempeño del sistema correspondiente y señalan la cantidad promedio de espera que ocurrirá en diversas circunstancias. [12] Proceso Básico de Colas El proceso básico supuesto por la mayoría de colas es el siguiente. Los clientes que requieren un servicio se generan en el tiempo en una fuente de entrada. Luego, entran al sistema y se unen a una cola. En

65 P á g i n a 58 determinado momento se seleccionar un miembro de la cola para proporcionarle el servicio mediante alguna regla conocida como disciplina de la cola. Se lleva a cabo el servicio que el cliente requiere mediante un mecanismo de servicio, y después el cliente sale del sistema de colas. [12] Fuente de entrada (población potencial) Una característica de la fuente de entrada es su tamaño. El tamaño es el número total de clientes que pueden requerir servicio en determinado momento, es decir, el número total de clientes potenciales. Esta población a partir de la cual surgen las unidades que llegan se conoce como población de entrada. Puede suponerse que el tamaño es infinito o finito (de modo que también se dice que la fuente de entrada es ilimitada o limitada). Debido a que los cálculos son mucho más sencillos en el caso del tamaño infinito, este supuesto se hace a menudo aun cuando el tamaño real sea un número dijo relativamente grande, y debe tomarse como un supuesto implícito en cualquier modelo en el que no se establezca otra cosa. Desde una perspectiva analítica, el caso finito es más complejo puesto que el número de clientes que conforman la cola afecta al número potencial de clientes fuera del sistema en cualquier momento; pero debe hacerse este supuesto de finitud si la tasa a la que la fuente de entrada genera clientes nuevos es afectada en forma significativa por el número de clientes existentes en el sistema de líneas de espera. [12] Cola La cola es donde los clientes esperan antes de recibir el servicio. Una cola se caracteriza por el número máximo permisible de clientes que puede admitir. Las colas pueden ser finitas o infinitas, según si dicho número es finito o infinito. El supuesto de una cola infinita es el estándar de la mayoría de los modelos, incluso en situaciones en las que en

66 P á g i n a 59 realidad existe una cota superior (relativamente grande) sobre el número permitido de clientes, puesto que manejar una cota así puede ser un factor que complique el análisis. En los sistemas de colas en los que la cota superior es tan pequeña que se llega a ella con cierta frecuencia, es necesario suponer una cola finita. [12] Disciplina de la Cola La disciplina de la cola se refiere al orden en el que sus miembros se seleccionan para recibir el servicio. Por ejemplo, puede ser: primero en entrar, primero en salir, aleatoria; de acuerdo con algún procedimiento de prioridad o con algún otro orden. En los modelos de colas se supone como normal a la disciplina de primero en entrar, primero en salir, a menos que se establezca de otra manera. [12] Mecanismo de Servicio El mecanismo de servicio consiste en un o más estaciones de servicio, cada una de ellas con uno o más canales de servicio paralelos, llamados servidores. Si existe más de una estación de servicio, el cliente puede recibirlo de una secuencia de ellas (canales de servicio en serie). En una estación dada, el cliente entra en uno de estos canales y el servidor le presta el servicio completo. Los modelos de colas deben especificar el arreglo de las estaciones y el número de servidores (canales paralelos) en cada una de ellas. Los modelos más elementales suponen una estación, ya sea con un servidor o con un número finito de servidores. [12] El proceso de colas elemental La teoría de colas se aplica a muchos tipos de diferentes de situaciones. El tipo que prevalece es el siguiente: una sola línea de espera (que a veces puede estar vacía) se forma frente a una estación de servicio, dentro de la cual se encuentra uno o más servidores. Cada cliente

67 P á g i n a 60 generado por una fuente de entrada recibe el servicio de uno de los servidores, quizá después de esperar un poco en la cola (línea de espera). [12] Figura 20: Proceso básico de Colas Fuente: Elaborado por el Autor Figura 21: Sistema de Colas elemental (Cada cliente se indica con una C y cada servido con una S) Fuente: Elaborado por el Autor

68 P á g i n a Clasificación del Sistema de Colas Sistema básico Canales: Está definido por el número de servidores ( _ / _ / _ ) a b c a: Distribución de tiempos de llegadas b: Distribución de tiempos de servicio c: Número de servidores La distribución puede ser exponencial (M) - Markoviana, o puede ser degenerada (D) Tiempos constantes. Aparte las distribuciones también pueden ser Erlang (parámetro de forma = k), o también de tipo General (G), la cual permite cualquier distribución arbitraria. [12] Sistema M/M/1 Una cola M/M/1, tiene un único servidor y las tasas de llegada y de servicio siguen una distribución de Poisson, siendo por lo tanto: λ: Tasa de llegada, µ: Tasa de servicio, El sistema colapsa si µ>λ Sistema M/M/K Una cola M/M/K, tiene más de un servidor y las tasas de llegada y de servicio siguen una distribución de poisson, siendo por lo tanto: λ: Tasa de llegada, µ: Tasa de servicio, El sistema colapsa si µ>λ.

69 P á g i n a 62 Figura 22: Ecuaciones para Sistemas M/M/1 Fuente: Hillier, F. Introduccion a la investigación de operaciones 9 Edición Editorial Mc Graw, 2009 Figura 23: Ecuaciones para Sistemas M/M/K Fuente: Hillier, F. Introduccion a la investigación de operaciones 9 Edición Editorial Mc Graw, 2009

70 P á g i n a Hospital Nacional Hipólito Unanue Reseña Histórica y Situación Contemporánea La historia del Hospital Nacional Hipólito Unanue guarda estrecha relación con los esfuerzos por brindar atención y tratamiento a los enfermos de tuberculosis en el país, propulsados a comienzos de la década de los 40 por la entonces División de Lucha Antituberculosa del Ministerio de Salud, mediante la construcción de una red de Hospitales Sanatorios para la TBC. Es así que con el objetivo de brindar tratamiento a los enfermos de Tuberculosis Pulmonar, la División de Lucha Antituberculosa del Ministerio de Salud proyecta la construcción de una red de Hospitales Sanatorios exclusivos para tal fin, siendo el Sanatorio Nº 1 el que se construiría en Lima. Para ello se emite la RM Nº 1492 del 28 de mayo de 1,943 que declara el Fundo Bravo Chico de utilidad pública y se autoriza a la Dirección General de Salubridad para que gestione su expropiación. Esta se produce de conformidad con la RS Nº 1138 de 15 de diciembre de 1,943, abarcando los potreros 28 de julio, Tarapacá, Santa Elena, Salaverry, San José, Huáscar, Huamachuco del mencionado fundo. En 1,972 se convierte en Hospital Base Docente, de acuerdo al Convenio firmado entre el Ministerio de Salud y la Universidad Nacional Federico Villarreal. En 1984 se crea por Ley el INSTITUTO NACIONAL DE CIRUGIA DE TORAX Y CARDIOVASCULAR, (que funciona dentro del Hospital Hipólito Unanue),. donde además de realizar cirugía pulmonar se realiza operaciones de corazón con circulación extracorporea, siendo el Hospital Nacional con mayor experiencia en aneurismas de la arteria aorta y traumatismos vasculares. En 1,988 se inaugura el primer Laboratorio Docente a Nivel Nacional, de Microcirugía de Oído y la Unidad de Cuidados Intensivos.

71 P á g i n a 64 En 1,993 se dio prioridad a la construcción y remodelación de servicios como la Unidad de Centro Obstétrico, Unidad de Hemodiálisis, Alumbrado Perimétrico y Ornamental, y se adquieren nuevos equipos. El Hospital Nacional Hipólito Unanue se encuentra situado en la Av. Cesar Vallejo Nº 1390 distrito de El Agustino, desarrollando su actividad dentro de la jurisdicción asignada por la Dirección de Salud Lima Este como Hospital de Nivel III, cabeza de red de Lima - Este. Recibe en forma permanente pacientes referidos por los Hospitales, Centros y Postas de Salud de la jurisdicción que presentan problemas de alta complejidad en las diversas especialidades con que cuenta. Una muestra de ello, es el funcionamiento de las Unidades de Terapia Intensiva (UTI), para adultos y neonatos llegando anualmente a atender al interior del Servicio de Neonatología alrededor de 5,000 recién nacidos. El Hospital está ubicado en una zona estratégica, con grandes facilidades de acceso. Tiene un área construida de 15,161m2, cuenta con 653 camas físicas de las cuales 621 camas funcionales a más distribuidas en los diversos pabellones con que cuenta; así como 28 camas en Emergencia. Atiende a una población de 1 200,000 personas procedentes de los Distritos de El Agustino, Ate - Vitarte, Santa Anita, La Molina, Cercado de Lima y a una población flotante cercana a las 850,000 personas del distrito de San Juan de Lurigancho. Actualmente es una Institución que se encuentra en Cambio y Renovación con un plan de desarrollo Institucional que incluye un Plan de Desarrollo Arquitectónico y Catastro del equipamiento que ha servido de base para una serie de proyectos de inversión que mejorarán estas áreas a corto, mediano y largo plazo. Esto aunado a un intensivo plan de capacitación de personal y una

72 P á g i n a 65 sistematización informática de los procesos del área administrativa, trabajando así para convertirse en el Hospital del Ministerio de Salud de más alta diversidad y complejidad de atención en el Perú. [12] Figura 24: Exteriores del Hospital Nacional Hipólito Unanue Fuente: Figura 25: Vista satelital del Hospital Nacional Hipólito Unanue Fuente: Google Earth

73 P á g i n a Organización ÓRGANO DE DIRECCIÓN Dirección General. ÓRGANO DE CONTROL Órgano de Control Institucional. ÓRGANOS DE ASESORAMIENTO Oficina Ejecutiva de Planeamiento Estratégico Oficina de Asesoría Jurídica Oficina de Epidemiología y Salud Ambiental Oficina de Gestión de la Calidad ÓRGANOS DE APOYO Oficina Ejecutiva de Administración. o Oficina de Personal. o Oficina de Economía. o Oficina de Logística. o Oficina de Servicios Generales y Mantenimiento. Oficina de Comunicaciones. Oficina de Estadística e Informática. Oficina de Apoyo a la Docencia e Investigación. Oficina de Seguros. ÓRGANOS DE LÍNEA Departamento de Medicina o Servicio de Medicina Interna I o Servicio de Medicina Interna II o Servicio de Medicina Interna III o Servicio de Gastroenterología o Servicio de Cardiología o Servicio de Nefrología o Servicio de Neumología o Servicio de Medicina de otras Especialidades Departamento de Cirugía

74 P á g i n a 67 o Servicio de Cirugía General o Servicio de Cirugía Pediátrica Departamento de Cirugía de Especialidades o Servicio de Cirugía Torácica y Cardiovascular o Servicio de Otorrinolaringología o Servicio de Oftalmología o Servicio de Urología o Servicio de Traumatología y Ortopedia o Servicio de Neurocirugía o Servicio de Cirugía de Cabeza y Cuello y Maxilo-Facial o Servicio de Cirugía Plástica y Quemados Departamento de Pediatría o Servicio de Pediatría o Servicio de Neonatología Departamento de Gineco-Obstetricia o Servicio de Ginecología o Servicio de Obstetricia o Servicio de Reproducción Humana Departamento de Emergencia y Cuidados Críticos o Servicio de Emergencia o Servicio de Cuidados Intensivos o Servicio de Trauma Shock o Servicio de Cuidados Intensivos Pediátricos o Servicio de Cuidados Intermedios Departamento de Odontoestomatología o Servicio de Odontoestomatología Clínica o Servicio de Cirugía Maxilofacial Departamento de Anestesiología, Centro Quirúrgico y Central de Esterilización o Servicio de Anestesiología y Centro Quirúrgico o Servicio de Recuperación

75 P á g i n a 68 o Servicio de Terapia del Dolor o Servicio de Centro de Esterilización Departamento de Patología Clínica y Anatomía Patológica o Servicio de Patología Clínica o Servicio de Anatomía Patológica o Servicio de Hematología y Banco de Sangre. Departamento de Diagnóstico por Imágenes o Servicio de Radiología Convencional o Servicio de Radiología Intervencionista. Departamento de Medicina de Rehabilitación o Servicio de Lesiones Neuromotoras o Servicio del Desarrollo Psicomotor o Servicio de Terapias Especializadas. Departamento de Psicología o Servicio de Psicología Clínica o Servicio de Psicología de la Salud Departamento de Nutrición y Dietética o Servicio de Alimentación o Servicio de Dietoterapia. o Servicio de Servicio de Nutrición Integral Departamento de Servicio Social o Servicio de Atención Social o Servicio de Atención de Asegurados Departamento de Farmacia o Servicio de Farmacia o Servicio de Farmacotecnia Departamento de Enfermería o Servicio de Apoyo a Consulta Externa o Servicio de Apoyo a Hospitalización o Servicio de Apoyo al Centro Quirúrgico o Servicio de Apoyo a Emergencia y Cuidados Críticos [12]

76 P á g i n a Departamento de diagnóstico por Imágenes del Hospital Nacional Hipólito Unanue El Médico jefe del departamento de diagnóstico por Imágenes del Hospital Nacional Hipólito Unanue es el Dr. Mario Delzo Palomares, y la Jefa de Tecnólogos médicos es la Lic. Rosa Saavedra. [12] El servicio cuenta con los siguientes modalidades: Tomografía Axial Computarizada Ecografía Angiografía Digital Radiodiagnóstico Mamografía Figura 26: Procedimiento en una sala de Radiodiagnóstico del HNHU Fuente:

77 P á g i n a 70 Figura 27: Organigrama del Hospital Nacional Hipólito Unanue Fuente:

78 P á g i n a 71 Figura 28: Pirámide poblacional por grupos quinquenales y etapas Fuente: ASIS HNHU Figura 29: Lima: Población Censada y Tasa de Crecimiento Promedio Anual Fuente: INEI Censos Nacionales, 1940, 1961, 1972, 1981, 1993 y 2003

79 P á g i n a 72 Tabla 4. Morbilidad General en Consulta Externa Fuente: HNHU\OEI\Area de desarrollo de programas y estadísticas Figura 30: Atendidos Atenciones en Consulta Externa Fuente: HNHU\OEI\Area de desarrollo de programas y estadísticas

80 P á g i n a 73 Tabla 5. Distribución del Recurso Humano según Grupos Laborales Fuente: Oficina de Personal Tabla 6. Distribución del Grupo Ocupacional Según situación del Cargo Fuente: Oficina de Personal

81 P á g i n a 74

82 P á g i n a 75 Tabla 7. Equipos biomédicos del HNHU Fuente: Patrimonio Oficina de Logística, Oficina Ejecutiva de Planeamiento Estratégico HNHU.2010