INSTITUTO CENTROAMERICANO DE ADMINISTRACION PÚBLICA ICAP

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1 INSTITUTO CENTROAMERICANO DE ADMINISTRACION PÚBLICA ICAP PROGRAMA DE MAESTRÍA NACIONAL EN GERENCIA DE PROYECTOS DE DESARROLLO O Estudio de Prefactibilidad para la implementación de un Sistema para la Administración de Imágenes Médicas PACS (Picture Archiving and Communications Systems Almacenamiento y comunicación de imágenes médicas) en el Hospital Nacional de Niños. Tesis sometida a la consideración del Tribunal Examinador del Programa de Postgrado en Gerencia de Proyectos de Desarrollo para optar al Título de Magister Scientiae en Gerencia de Proyectos de Desarrollo Heidy Trejos Herrera San José, Costa Rica Mayo, 2009

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3 AGRADECIMIENTOS A Dios, por ser el centro de mi vida y a quien le debo lo que soy. A todos los que representan el Hospital Nacional de Niños por el amor a la niñez. A Doña Mayela Carrillo, por los sabios consejos que me brindó como jefatura y hoy como amiga. Gracias por cinco años de apoyo incondicional. 3

4 DEDICATORIA A mis padres porque cada logro en mi vida profesional dibuja una gran sonrisa en sus rostros. A mi hermana y mis amados sobrinos por el tiempo que he dejado de disfrutar a su lado ante una etapa de estudio y desarrollo profesional. Y a mi amado esposo y nuestro futuro hijo (a) quienes me dan la dicha de una vida plena, llena de gozo y felicidad. Querido esposo gracias por el apoyo desde el inicio hasta el final de ésta experiencia y desarrollo profesional. 4

5 RESUMEN EJECUTIVO La fuente de información más común en la actualidad para el diagnóstico y atención del paciente requerida por el área médica son las imágenes en formato DICOM que se generan en los diferentes equipos de diagnóstico, mismas que representan un alto porcentaje de los estudios necesarios para la atención del paciente. El desarrollo de los sistemas de información en el área médica y la transición de los sistemas analógicos a la tecnología digital han generado un nuevo factor tecnológico con la implementación y uso de los PACS (almacenamiento y comunicación de imágenes médicas) y su evolución hacia los entornos de integración (acceso en conjunto de las imágenes médicas y la información clínica de los pacientes). El avance tecnológico en materia de imágenes médicas y la estandarización de éstas a formatos DICOM han venido a revolucionar los esquemas de trabajo y el inicio de una modificación en los procesos organizativos de los profesionales que las emplean y por ende de los servicios a los que se adscriben. Es difícil de visualizar hoy en día un servicio central de diagnóstico por imagen (Rayos X) sin un entorno tecnológico en el que el sistema de información no solo sea un generador de informes radiológicos asociados a las imágenes sino sea una herramienta de manejo y evaluación de las prácticas profesionales. Aunque en la actualidad no se tiene duda de los beneficios y ventajas que pueden aportar las tecnologías de información pocas son las evidencias en el área médica económica demostradas frente a la radiología convencional, de ahí se desprende este documento enfocado a un estudio de prefactibilidad. 5

6 El Hospital Nacional de Niños quedó inverso en el problema de administrar las imágenes médicas hace dos años, luego de la instalación de un TAC y de la integración de éste con un equipo de radiología digital; esto con el fin de compartir una impresoras y tener los estudios en una estación central de visualización y diagnóstico. Debido a lo expuesto en el párrafo anterior, el objetivo general de éste documento es elaborar un estudio de prefactibilidad para la implementación de una arquitectura centralizada que administre las imágenes digitales generadas del equipo médico y éstas puedan ser consultadas mediante el Expediente Médico Electrónico Pediátrico (EMEP); con el propósito de facilitar una herramienta que agilice el tiempo de respuesta a la atención pediátrica realizada en el Hospital Nacional de Niños Dr. Carlos Sáenz Herrrera. Al buscar una solución factible para desarrollar un PACS en el Hospital Nacional de Niños se realiza una investigación de tipo descriptiva con enfoque cualitativo; ampliando los conocimientos y la experticia tanto de los servicios médicos como del personal involucrado para ofrecer una propuesta técnica ante la problemática estudiada. Dentro de los hallazgos que se identifican en el presente estudio se citan: Las imágenes radiológicas presentan un volumen muy elevado de información, tanto por sus características de resolución espacial, como por el volumen de los datos o número de imágenes por exploración. 6

7 La captura, visualización, almacenamiento y comunicación inmersas en la administración de las imágenes médicas para el servicio de Rx del Hospital Nacional de Niños se ha convertido en todo un reto para el Centro de Gestión en Informática ya que involucra a las tecnologías de información y comunicaciones. La fidelidad, fiabilidad, el tiempo promedio entre fallos, los tiempos de acceso, la búsqueda previa ligada a una consulta de un estudio médico, entre otros puntos se definirán y se realizarán las correspondientes recomendaciones. Una vez realizadas varias sesiones de trabajo con distribuidores locales de equipo médico se evidencia que no existe una solución instalada a nivel nacional que cumpla con las necesidades del Hospital Nacional de Niños en materia de captura, visualización, almacenamiento y comunicación para la administración de las imágenes médicas. En la actualidad el campo de la salud en Costa Rica debe de automatizarse para dar mejores niveles de atención a la población. Servicios tales como el de Rayos X y la consulta médica deben disponer de un sistema de información integrado que les brinde toda la información en el momento y lugar que así se requiera; haciendo posible no sólo una mejor atención al paciente, sino además facilitar la gestión de los procesos asistenciales y la evaluación de las prácticas profesionales. 7

8 TABLA DE CONTENIDO AGRADECIMIENTOS... 3 DEDICATORIA... 4 RESUMEN EJECUTIVO... 5 TABLA DE CONTENIDO... 8 TABLA DE FIGURAS TABLA DE CUADROS INTRODUCCIÓN CAPÍTULO I: MARCO METODOLÓGICO Justificación del tema Problema del estudio Objeto del estudio Delimitación del objeto de estudio Delimitación Espacial Delimitación Temporal Delimitación Institucional Objetivos Objetivo General Objetivos Específicos Operacionalización de los objetivos específicos Estrategia de la Investigación Fuente de información Investigación bibliográfica Investigación de campo Procesamiento de la información CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO La imagen digital Antecedentes Definición de imagen digital Ventajas de la imagen digital Desventajas de la imagen digital Recomendaciones ante las desventajas de la imagen digital Archivo de imágenes digitales

9 2.1.3 Imagen digital DICOM Historia del estándar DICOM Principales características del formato DICOM Particularidades y consideraciones del estándar DICOM Beneficios del estándar DICOM Radiología digital Las imágenes digitales en los sistemas PACS RIS HIS Sistemas de Archivos y Comunicación de Imágenes Radiológicas PACS: Definición Objetivo de un PACS Sistemas PACS Componentes de un PACS Arquitectura y diseño de un PACS Relación entre PACS y los sistemas HIS/RIS Teoría de Proyectos y Estudios de Prefactibilidad Qué es un proyecto? Estudio de Prefactibilidad Qué es un proyecto a nivel de su identificación? Qué es un proyecto a nivel de perfil? Nivel de prefactibilidad de un proyecto Estudio de mercado y estudio técnico de un proyecto Estudio de mercado Análisis de la oferta y la demanda Estudio técnico Evaluación financiera, económico social e impacto ambiental Evaluación financiera Evaluación económico social Evaluación de impacto ambiental Aspectos relevantes a los estudios de prefactibilidad

10 CAPÍTULO III: MARCO REFERENCIAL Caracterización de Costa Rica enfocada a la seguridad social Caracterización de la Institución Caja Costarricense del Seguro Social Misión y Visión de la CCSS Estructura organizacional de la CCSS Caracterización del Hospital Nacional de Niños Historia del Hospital Nacional de Niños Visión y Misión del Hospital Nacional de Niños Estructura Organizacional del Hospital Nacional de Niños Caracterización del Servicio de Radiología del HNN Misión y Visión del Servicio de Rayos X del Hospital Nacional de Niños Organización del servicio de Rayos x del HNN Caracterización Centro de Gestión Informática del Hospital Nacional de Niños Misión y Visión del Centro de Gestión Informática Organización del Centro de Gestión Informática CAPÍTULO IV: ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO Ficha Técnica Nombre del Proyecto Descripción del Problema Sector o Sub Sector a que pertenece el proyecto Ubicación geográfica del proyecto Institución dueña del proyecto Institución ejecutora del proyecto Unidad que elabora el documento del proyecto Población beneficiaria Costo total estimado del proyecto Costo de inversión Costos de operación y funcionamiento Posibles fuentes de financiamiento Fecha estimada de inicio de la ejecución del proyecto Fecha estimada de finalización de la ejecución del proyecto Antecedentes: Situación que origina el proyecto Problema a resolver

11 4.1.4 Análisis de las alternativas del proyecto identificadas Arquitectura centralizada Arquitectura Cliente Servidor Arquitectura distribuida Justificación de alternativa de proyecto seleccionada Objetivos del proyecto Objetivo General Objetivos específicos Estudio de Mercado Definición del producto/servicio Objetivo del estudio de mercado Organización del estudio de mercado Nivel de información previo disponible sobre el mercado Existencia de productos o sustitutos en el mercado Ubicación geográfica del mercado y localización con respecto al área de consumo Análisis de la oferta Volumen producido y capacidad instalada Análisis de la demanda Estudio Técnico Objetivo del Estudio Técnico Localización del proyecto Área de influencia y cobertura Micro localización del Proyecto Obras físicas principales del proyecto Nivel de información previa disponible Diagrama de la infraestructura para el PACS en el HNN Existencia de productos o sustitutos en el mercado Evaluación Financiera Plan de Financiamiento Evaluación Económica Social Precios sociales para el proyecto Para los pacientes Para el personal médico y administrativo

12 Para un Centro Médico Aspectos relacionados con el Impacto Ambiental Capítulo V: Conclusiones y Recomendaciones Conclusiones Recomendaciones Bibliografía, Webgrafía y Glosario Bibliografía Webgrafía Principal referencia Casos de éxito Glosario Anexos

13 TABLA DE FIGURAS Figura 1: Radiología Convencional. 33 Figura 2: Radiología convencional digital. 33 Figura 3: Radiología convencional digital. 34 Figura 4: Relación entre PACS y los sistemas HIS/RIS.. 52 Figura 5: Infraestructura mini PACS instalada en el HNN.. 99 Figura 6: Tiempo promedio de un proceso que involucra estudios radiológicos antes de implementar un PACS. 112 Figura 7: Tiempo promedio de un proceso que involucra estudios radiológicos después de la implementación de un PACS

14 TABLA DE CUADROS Cuadro 1: Arquitectura Centralizada.. 86 Cuadro 2: Arquitectura Cliente/Servidor Cuadro 3: Arquitectura Distribuida.. 89 Cuadro 4: Licenciamiento (compra y ampliación) Plataforma Syngo Imaging XS Versión básica 100 Cuadro 5: Licenciamiento (Ampliación) Plataforma Syngo Imaging XS Client. 101 Cuadro 6: Plataforma Syngo Imaging XS Client Funciones más importantes 102 Cuadro 7: Licenciamiento (Compra) Plataforma Syngo Imaging XS Distribución de Imágenes por Web 104 Cuadro 8: Plataforma SyngoImagXS per Web Client, Cuadro 9: Estación para visualización de exámenes en formato DICOM Plataforma Syngo Imaging XS 106 Cuadro 10: Presupuesto de Inversiones 107 Cuadro 11: Fuente de Financiamiento PACS (Picture Archiving and Communications Systems) 108 Cuadro 12: Con PACS y sin PACS

15 INTRODUCCIÓN La presente tesis responde a un estudio de prefactibilidad para la implementación de un sistema de administración de imágenes médicas PACS (Picture Archiving and Communications System Almacenamiento y comunicación de imágenes médicas) en el Hospital Nacional de Niños. El tema en marras responde a la importancia de la implementación de un PACS en el Centro Médico Pediátrico Hospital Nacional de Niños Dr. Carlos Sáenz Herrera debido a que el diagnóstico por imágenes médicas constituye hoy en día uno de los elementos más importantes en la práctica médica de la medicina moderna enfocada en el servicio de Rayos X ante las solicitudes de diferentes disciplinas médicas tales como neurocirugía, ortopedia, odontología, entre otras. El documento consta de cinco capítulos: marco metodológico, marco teórico, marco referencial, estudio de prefactibilidad y conclusiones recomendaciones El Marco Metodológico expone la justificación del tema, explica el problema, objeto y delimitación del estudio y da como resultado los objetivos (general y específicos) y la explicación de la operacionalización de éstos. En el Marco Teórico se detallan las proposiciones técnicas generales, la teoría específica del tema a tratar, los supuestos y conceptos que han de servir de referencia para el estudio de prefactibilidad. Este capítulo es donde se reúne la información documental para confeccionar el estudio de prefactibilidad plasmado en el capítulo IV. 15

16 En lo que corresponde al Marco Referencial este capítulo III contiene dos secciones. La primera parte se relaciona con la caracterización de Costa Rica enfocada a la seguridad social y la Caja Costarricense del Seguro Social como institución creada para tal fin; la segunda parte señala al Hospital Nacional de Niños Dr. Carlos Sáenz Herrera como Centro Médico Pediátrico, su historia, misión, valores e información de relevancia. El capítulo IV es propiamente el estudio de prefactibilidad donde se brinda la información y se desprenden de las variables involucradas: el mercado, la tecnología, el impacto económico social y el impacto ambiental. Una vez elaborado el estudio de prefactibilidad donde se analizaron algunos niveles de riesgo que facilitarán la toma de decisiones que tendrá como fin la inversión asociada al PACS en un corto plazo el capítulo V señala tres grandes conclusiones con sus respectivas recomendaciones. Este trabajo ha sido el esfuerzo de dos años intensos de estudio por parte de la autora y es la respuesta a una necesidad real para el Hospital Nacional de Niños. 16

17 CAPITULO I MARCO METODOLÓGICO 17

18 CAPÍTULO I: MARCO METODOLÓGICO El presente capítulo hace referencia al proceso que se llevará a cabo en la investigación para el tema del estudio de prefactibilidad, se detalla minuciosamente cada uno de los aspectos relacionados con la metodología que se seleccionará a propósito de permitir levantar y analizar los supuestos del estudio y el levantamiento de los datos necesarios. El capítulo inicia con la justificación del tema, explica el problema, objeto y la delimitación del estudio dando como resultado los objetivos y una explicación de la operacionalización de éstos. 1.1 Justificación del tema El diagnóstico por imágenes médicas constituye uno de los elementos más importantes en la práctica clínica y científica de la medicina moderna. Un alto porcentaje de la información médica se presenta en imágenes digitales y análogas producidas en diversas modalidades como la tomografía computarizada (TC), resonancia magnética (RM), radiografía computarizada (RC), exámenes de medicina nuclear, TAC y ultrasonido. Estas imágenes como estándar internacional se almacenan en formatos DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine Fuente de información más común requerida por el área médica) y se utilizan en diversas disciplinas médicas tales como radiología, oncología, neurocirugía, odontología y dermatología. 18

19 Unido a la expuesto en el párrafo anterior, en el ambiente hospitalario, tal como el Hospital Nacional de Niños, la fuente de información más común requerida por el área médica son las imágenes en formato DICOM que se generan en los diferentes equipos de diagnóstico, mismas que representan un alto porcentaje de los estudios necesarios para la atención del paciente. La importancia de la presente investigación es la de implementar una solución de seguimiento eficiente y acceso eficaz a la gran cantidad de imágenes médicas producidas para diagnóstico desde diferentes equipos; principalmente cuando deben almacenarse o imprimirse. Desde un concepto técnico se describe como la implementación de un servidor PACS (Picture Archiving and Communication System Sistema de administración y archivo de imágenes, repositorio de imágenes médicas) que estará conectado a un sistema de almacenamiento SAN (Storage Area Network) y consultado vía Web (Web Browser) a través de una red (vlan) donde ofrezca una serie de servicios eficientes que den soporte a la operatividad de un área (por ejemplo radiología). La descripción del párrafo anterior considera la facilidad, rapidez, seguridad en el acceso a las imágenes médicas y la calidad en su presentación desde cualquier PC (dentro y fuera del centro médico). Como respuesta al estudio de prefactibilidad se espera que las demandas asociadas a un PACS se integren con el HIS (History Information Hospital Sistema de Información Hospitalario). 19

20 El PACS en sus primeras etapas deberá de incluir la adquisición de imágenes médicas generadas por cada uno de los equipos, el almacenamiento de la información, la distribución y visualización de éstas imágenes (aplicación de consulta, interpretación o diagnóstico incluido en el servidor PACS por medio de un Web Browser), el registro de resultados, la interfaz con otras aplicaciones, la comunicación remota; en resumen: el uso del Expediente Médico Electrónico Pediátrico (EMEP). 1.2 Problema del estudio La necesidad en la administración de las imágenes médicas (almacenamiento, manipulación e impresión en papel o radiografías) surge a nivel mundial a partir del nacimiento de la tomografía computarizada como medio de diagnóstico (años 70 s). Desde entonces se han desarrollado diferentes técnicas para la obtención de las imágenes y se han llevado a la práctica en la medicina nuclear, la resonancia magnética, la radiografía computarizada, entre otras. El Hospital Nacional de Niños queda inverso en el problema de administrar las imágenes médicas hace dos años, luego de la instalación del TAC y de la integración de éste con un equipo de radiología digital con el fin de compartir una impresora y tener los estudios en una estación central de visualización y diagnóstico. 20

21 Una vez implementada y configurada una red lógica para equipo médico (vlan) en el servicio de radiología del HNN se presenta la limitante del almacenamiento y la disponibilidad por parte de las especialidades médicas a los estudios que se realizan en los dos equipos citados (TAC y Radiología Digital), esto como consecuencia del incremento en la producción ante la demanda y el inicio de administrar las imágenes médicas a gran escala. Por otro lado y como una oportunidad que se analizó en la presente investigación, siendo este Centro Médico Pediátrico un pionero en el uso del EME es que se realiza un análisis para la posibilidad de integrar los estudios en formato DICOM al HIS del Hospital Nacional de Niños. En síntesis, el problema está enfocado en no contar con un sistema de información con una infraestructura de almacenamiento centralizada que ofrezca una alternativa en la administración y el manejo de los estudios médicos basados en imágenes digitales a gran escala, facilitando así la atención médica pediátrica. 1.3 Objeto del estudio Las investigaciones realizadas sobre el uso de imágenes digitales en el área médica han llevado al desarrollo de sistemas de captura directa 1 en los equipos médicos, por ejemplo para el caso de las radiologías convencionales no se utiliza la película 2 en la actualidad, ya que es técnicamente posible y económicamente viable hacer uso de las tecnologías electrónicas para reemplazar la película radiográfica en funciones tales como: visualización, almacenamiento y comunicación. 1 La integración de la radiología en un ambiente digital lleva a los tecnólogos en busca de mejoras. Un primer paso fue la utilización de los sistemas de digitalización de películas mediante escáneres, el segundo con la aparición de los primeros sistemas de películas de fósforo y, finalmente, los sistemas de captura directa. 2 La radiología ha utilizado la proyección convencional con películas para capturar la imagen, misma que se procesa químicamente y se crea una imagen visible para el diagnóstico. Con las películas radiográficas se han ejecutado cuatro funciones: captura, visualización, almacenamiento y comunicación de los datos con la imagen. 21

22 La disponibilidad de monitores de alta resolución con elevada luminancia 3, las altas prestaciones de los equipos de cómputo representados por las estaciones de trabajo y de diagnóstico médico, la posibilidad de tener estudios médicos por medio de imágenes digitales activas en dispositivos de almacenamiento, mismos que contienen grandes cantidades de datos con altos niveles de seguridad y la redes modernas que son capaces de transmitir imágenes archivadas a velocidades óptimas, donde y cuando se requieran, permite la implementación de un PACS en un entorno hospitalario. Las imágenes digitales que se obtienen de los equipos médicos inicialmente están en la memoria de un computador en formato digital y se pueden manipular con estaciones de visualización y diagnóstico; sin embargo, cada equipo obtiene los estudios independientemente y se almacenan los datos en discos duros locales dentro de una red asociada a una arquitectura. El objeto de estudio va dirigido a un PACS, mismo que lleva a resolver lo descrito en el párrafo anterior, enfocado a un concepto de centralización de los estudios médicos propios de las imágenes digitales y de la integración con esquemas cliente servidor y aplicaciones en N capas 4 dentro de una red de comunicaciones, con el fin de ofrecer los servicios de consulta demandantes por el área médica en un Nosocomio. 1.4 Delimitación del objeto de estudio La delimitación del objeto de estudio para el tema expuesto se analizará desde el concepto de delimitación espacial, temporal e institucional, como respuesta al criterio de selección que involucran principios objetivos en la fase de construcción del capítulo IV: Estudio de Pre factibilidad del presente documento. 3 Es un término comúnmente utilizado en el procesamiento digital de imágenes para caracterizar a cada pixel. Un píxel o pixel (acrónimo del inglés picture element, "elemento de imagen") es la menor unidad homogénea en color que forma parte de una imagen digital, ya sea esta una fotografía, un fotograma de vídeo o un gráfico. 4 El concepto de arquitecturas cliente servidor y aplicaciones en N capas se detallan en el capítulo IV: Estudio de Prefactibilidad. 22

23 1.4.1 Delimitación Espacial La investigación se realizará en el servicio de Rayos X con el apoyo del Centro de Gestión Informática del Hospital Nacional de Niños como Centro Médico especializado de la Caja Costarricense del Seguro Social (CCSS) ante la necesidad urgente de la administración de las imágenes médicas centralizadas en una estación de diagnóstico que recibe los estudios del TAC y de un equipo de radiología digital Delimitación Temporal La investigación tiene fases que se exponen en los próximos capítulos cuyo desarrollo comprende un periodo de dos años ( ) Delimitación Institucional El estudio de prefactibilidad como resultado de la presente investigación aborda la situación que se presenta desde hace dos años ante la necesidad de una arquitectura centralizada para el equipo médico instalado en el servicio de Rayos X del Hospital Nacional de Niños. Como respuesta a lo señalado en el párrafo anterior se instala una red lógica independiente de acuerdo al conocimiento y recursos propios de los ingenieros del Centro de Gestión Informática, brindando así centralización de los estudios médicos (imágenes digitales), así como el uso compartido de impresora especial para el TAC y equipo de radiología digital y visualización de las imágenes mediante el uso de los dos equipos de diagnóstico ubicados en dos puntos estratégicos. 23

24 Se destacan como principales responsables del proyecto a la Gerencia Médica Caja Costarricense del Seguro Social y a los servicios de Radiología y Centro de Gestión Informática del Hospital Nacional de Niños. 1.5 Objetivos Objetivo General Elaborar un estudio de prefactibilidad para la implementación de una arquitectura tecnológica centralizada que administre las imágenes digitales generadas del equipo médico y éstas puedan ser consultadas mediante el Expediente Médico Electrónico Pediátrico (EMEP); con el propósito de facilitar una herramienta que agilice el tiempo de respuesta a la atención pediátrica realizada en el Hospital Nacional de Niños Dr. Carlos Sáenz Herrera Objetivos Específicos Aportar al área médica de una herramienta de administración de imágenes digitales integrada al HIS utilizada en el Centro Médico Pediátrico para la visualización, almacenamiento, comunicación y acceso desde cualquier computadora dentro o fuera del HNN con el fin facilitar el acceso a los estudios médicos y mejorar el tiempo de respuesta en la atención de los pacientes. Documentar la arquitectura tecnológica básica requerida que incluya la capacidad de almacenamiento (en Tbytes) y seguridad de la información necesarios para así optimizar la administración de las imágenes médicas en el Hospital Nacional de Niños. 24

25 Identificar los costos asociados para la implementación del PACS integrado al HIS del Centro Médico Pediátrico como respuesta a un análisis económicosocial desde un enfoque de equipo médico con tecnología DICOM instalado, con el fin de que se incluya dentro del Plan Anual Operativo para el año

26 1.5.3 Operacionalización de los objetivos específicos Objetivo Específico Variables Indicadores Instrumentos de Investigación Aportar al área médica de una herramienta de administración de imágenes digitales integrada al HIS utilizada en el Centro Médico Pediátrico para la visualización, almacenamiento, comunicación y acceso desde cualquier computadora dentro o fuera del HNN con el fin de facilitar el acceso a los estudios médicos y mejorar el tiempo de respuesta en la atención de los pacientes. Tamaño de una imagen DICOM. Consumo de ancho de banda de un estudio médico en la red de datos Cantidad de usuarios que requieren las imágenes médicas Cantidad de estudios que se generan por equipo médico Medir el almacenamiento en disco necesario de acuerdo a la cantidad de equipo médico que genera estudios en formato DICOM. Analizar las especialidades médicas y el acceso de los médicos a los archivos digitales Levantamiento de los requerimientos asociados a la implementación de un PACS. Revisión de la infraestructura tecnológica del HNN. Integración del EMEP con el Web Browser con el fin de ligarlo al personal de los servicios médicos que requieren acceso a los estudios médicos Documentar la arquitectura tecnológica básica requerida que incluya la capacidad de almacenamiento (en Tbytes) y seguridad de la información necesarios para así optimizar la administración de las imágenes médicas en el Hospital Nacional de Niños. Almacenamiento en Tbytes inicial proyectado. Cantidad de equipo médico que se incluirá en el PACS inicialmente Proyectar el almacenamiento en disco de la SAN para iniciar el proyecto. Revisar la red de datos con el fin de aumentar el ancho de banda para el acceso a las imágenes DICOM Calculadora utilizada por el proveedor Siemens para analizar el almacenamiento y tiempo de acceso por cada imagen DICOM de acuerdo al equipo médico involucrado 26

27 Objetivo Específico Variables Indicadores Instrumentos de Investigación Identificar los costos asociados para la implementación del PACS integrado al HIS del Centro Médico Pediátrico como respuesta a un análisis económico social desde un enfoque de equipo médico con tecnología DICOM instalado, con el fin de que se incluya dentro del Plan Anual Operativo para el año Presupuesto Tiempo de respuesta en la atención al paciente Tiempo de respuesta del personal médicoadministrativo en el proceso una vez implementado el PACS Mejora en el tiempo de respuesta tanto para el paciente como para el personal médico administrativo involucrado en el proceso. Analizar el presupuesto requerido versus el contenido presupuestario para la implementación del PACS en el HNN Contenido presupuestario en las partidas necesarias para el proceso de compra de acuerdo a los insumos, licencias y activos necesarios. 27

28 1.6 Estrategia de la Investigación Al buscar una solución factible para desarrollar un PACS en el Hospital Nacional de Niños se considera una investigación de tipo descriptiva con enfoque cualitativo; ampliando los conocimientos y la experticia tanto de los servicios como del personal involucrado para ofrecer una propuesta técnica ante la problemática estudiada Fuente de información Se utilizarán fuentes primarias obtenidas de las áreas involucradas (Rayos X, Centro Gestión Informática y proveedores) y secundarias a través de páginas Web de casas comerciales tales con Siemens, revistas, manuales técnicos de los equipos asociados (TAC, equipos de Rayos X). Dentro de las fuentes secundarias se contemplaron casos de éxito publicados en revistas de las más conocidas casas comerciales. Al ser una fuente secundaria un listado de fuentes primarias, se solicitaron a las casas proveedoras de publicaciones que reporten y/o comentan brevemente artículos, libros, tesis, etc publicadas en determinado lapso de tiempo Investigación bibliográfica Al ser ésta la etapa de la investigación científica se exploró qué se ha escrito dentro de una comunidad científica sobre la situación planteada. Luego de una definición del tema y el problema se procede a realizar consultas a través de Internet, además de las suministradas por proveedores y casas fabricantes de equipos médicos y las soluciones PACS HIS implementadas en USA, México y Europa, por otra parte los manuales técnicos asociados a los equipos instalados en el Hospital Nacional de Niños. 28

29 Esta indagación permite apoyar la investigación evitando emprender un análisis desde un inicio ya conocido por terceros, además de tomar conocimiento en experiencias Investigación de campo Con el fin de alcanzar los objetivos planteados el diseño de la presente investigación contempló información que se extrajo mediante técnicas de recolección de datos: se realizó un instrumento incluido en el anexo No. 1 donde detalla la infraestructura tecnológica actual y a corto plazo del Centro Médico Pediátrico; además de la observación científica (conocimiento del equipo médico y su uso Se agrega sin los datos ya que la información es confidencial). Se utilizó un diseño cualitativo, mismo que consiste en someter el objeto de estudio en campos de observación, condiciones controladas y conocidas por los expertos para observar los resultados que cada punto importante ejerce sobre la implementación del PACS. Se entrevistaron especialistas del área médica en radiología, neurocirugía y ortopedia, como mayores demandantes de los estudios generales para atención a los pacientes. Por otro lado se procede a realizar pruebas sobre la infraestructura actual y se somete a encuestas a los usuarios expertos (tanto personal del servicio de Rx como a proveedores y casas comerciales) Procesamiento de la información La comprensión de textos, artículos, entrevistas es la primera etapa en el procesamiento de la información, por lo tanto se requiere un desarrollo y experticia del conocimiento capaz de comprender los conceptos técnicos dentro del área de equipo médico como de las tecnologías de información. 29

30 El procesamiento de la información va estrechamente relacionado con el seguimiento del estudio de prefactibilidad, mismo que para su realización requiere de un amplio conocimiento en el campo investigativo a nivel conceptual y técnico. El procesamiento de la información se realizó por medio de un instrumento incluido en el anexo No. 1 y 2 de éste documento mismo que involucra un levantamiento de la información técnica más importante, la arquitectura tecnológica utilizada y los factores que se requieren para la conexión del equipo médico a la red de telecomunicaciones del Hospital Nacional de Niños. 30

31 CAPITULO II MARCO TEÓRICO 31

32 CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO En el presente capítulo se detallan las proposiciones técnicas generales, las teorías específicas, los supuestos y conceptos que han de servir de referencia para el estudio de prefactibilidad. El Marco Teórico es la etapa donde se reúne la información documental para confeccionar el estudio de prefactibilidad, respondiendo a las preguntas cómo y qué información se recolectó mediante la estrategia de investigación. 2.1 La imagen digital Antecedentes La radiología ha utilizado por años la proyección convencional con películas para capturar la imagen, la figura 1 muestra el procedimiento: cuando la película expuesta se procesa químicamente y se crea una imagen visible para el diagnóstico. La película de radiografía en combinación con pantallas intensificadoras 5 fue el método más utilizado debido a la funcionalidad y la calidad de imagen obtenida; sin embargo, las modalidades de la imagen digital por medio del uso de equipo informático visible en la figura 2 (Tomografía Computada, el ultrasonido y la medicina nuclear) han ganado la aceptación en los años recientes y fortalecido además el uso en radiología de la tendencia a la imagen digital. 5 La pantalla intensificadora es una lámina flexible, compuesta por un material capaz de interaccionar con los rayos x en mayor proporción que la película y convertir estos en luz visible (luminiscente). La pantalla actúa como un amplificador de la radiación remanente; lo que permite obtener una buena calidad radiográfica utilizando menos dosis de radiación que cuanto se utiliza la película sin pantallas. 32

33 Figura 1 Radiología Convencional Fuente: Internet Aljarafe/profesionales/readedescarg/IJornadasRadi/RadiologiaComp.pdf Febrero 2009 Las investigaciones realizadas sobre la alternativa de la imagen digital sin películas (tal como lo muestra la figura 2 de la radiología convencional a la digital) han llevado al desarrollo de sistemas de captura directa de la imagen digital (imagen radiológica digitalizada) para luego pasar a la imagen radiológica digital. Figura 2 Radiología convencional digital Radiología convencional Imagen radiológica Fuente: Internet Aljarafe/profesionales/readedescarg/IJornadasRadi/RadiologiaComp.pdf Febrero

34 El despliegue de monitores de alta resolución con elevada luminancia, las características técnicas de los equipos de cómputo representados por estaciones de diagnóstico médico, la posibilidad de tener imágenes digitales activas en dispositivos de almacenamiento que pueden procesar (lectura escritura) cantidades de información y las redes de comunicaciones permiten el uso y acceso de la imagen digital. Figura 3 Radiología convencional digital Fuente: Internet Aljarafe/profesionales/readedescarg/IJornadasRadi/RadiologiaComp.pdf Febrero 2009 Existen dos métodos esencialmente para obtener una imagen radiográfica digital: la imagen radiológica digitalizada y la imagen radiológica digital, la diferencia entre ambas consiste en que la imagen digitalizada se obtiene mediante el escaneo o la captura fotográfica de la imagen de una placa radiográfica (ejemplo descrito en la figura 3), convirtiendo de esta manera una imagen analógica en una imagen digital, mientras que la radiografía digital se obtiene mediante la captura digital directa de la imagen para convertir los rayos x directamente a señales electrónicas. 34

35 2.1.2 Definición de imagen digital Una imagen digital es un conjunto ordenado, en forma de matriz, de elementos de imagen, denominados píxel (picture element), cada uno de ellos definido mediante tres número o dígitos (de ahí lo de imagen digital. Dos de estos número determinan de forma unívoca la posición del píxel en la matriz de imagen, identificando la ubicación del elemento por sus coordenadas (X:abcisa; Y:ordenada), o lo que es lo mismo, la fila y la columna donde se encuentra en una matriz bidimensional de datos. El tercer número expresa la profundidad (coordenada Z), que es el valor de color del elemento de imagen o nivel de gris, dentro de la gama establecida entre los valores extremos del blanco al negro (para imágenes digitales monocromas)). (Fernández de Aldecoa, 2005, pp.1) Ventajas de la imagen digital El mayor beneficio tanto en la fotografía como en la radiografía digital se encuentra en el proceso de revelado, mientras que en el proceso convencional se requiere imprimir un negativo o una placa radiográfica, para ser llevado a un proceso de revelado y fijación de la imagen el cual puede variar entre minutos en el caso de las radiografías hasta horas o días en el caso de las imágenes fotográficas. Las imágenes digitales se obtienen en fracciones de segundos esto puede significar una diferencia entre la obtención o no de una buena imagen, muchas veces se toma una diapositiva de un procedimiento quirúrgico o una imagen patológica antes de proceder a tratarla clínicamente y luego al revelar la imagen no salió como se deseaba, ya sea por luminosidad, enfoque o cualquier otra razón imputable ocasionalmente al proceso de revelado. 35

36 En la fotografía y en la radiología digital el resultado puede ser analizado de inmediato, editado, ampliado, puede aumentarse o disminuirse el contraste y la luminosidad para obtener la mejor imagen posible del objeto en estudio y preservarla de manera electrónica o impresa. Dentro de los beneficios colaterales de la imagen digital desde el concepto de radiología (Murraga, 2005, pp. 3 4) se citan: Sanitario: Esto debido a que se hay menor dosis de radiaciones tanto para el paciente como para el técnico. Además se minimiza la cantidad de material contaminante (Plomo, químicos de revelado y fijador) Economía: Desde el concepto de ahorro de placas radiográficas y rollos fotográficos; ahorro en la compra de reveladores y fijadores. Ergonomía: Disminución del espacio para guardar las placas convencionales ya que no se requiere área física para tal fin, facilita la creación de archivos digitales unido al diagnóstico y envío de los resultados. El alto contraste de las imágenes digitales facilita el diagnóstico al imagenológico por parte del radiólogo o del técnico encargado de realizarlo. Por otro lado permite el envío de los resultados obtenidos y de las imágenes en archivos que pueden ser publicados en la Intranet o incluso en Internet, lo que puede llegar a establecer la diferencia entre la vida y la muerte de un paciente Desventajas de la imagen digital La facilidad con la que las imágenes electrónicas pueden ser modificadas, despierta la suspicacia de que las mismas pudiesen ser adulteradas para actos ilícitos. Y probablemente las radiografías digitales sean más fáciles de modificar que las fotografías. 36

37 Las modificaciones realizadas por un aficionado, pueden identificarse al ampliar las imágenes. Aún las modificaciones más finas con alto grado de contraste, que requieren tiempo y mucha técnica, pueden ser identificadas por un especialista en imágenes digitales. Sin embargo un técnico especializado puede hacer las modificaciones tan perfectas que aun otro técnico no podría distinguirlas. Lo expuesto en el párrafo anterior ha creado una sombra de duda sobre el uso de las fotografías y radiografías digitales como documento válido en el respaldo de un trabajo experimental o como pruebas de aspecto legal en conflictos de tipo judicial. En el ámbito biomédico una imagen puede llegar a ser la diferencia entre el resultado positivo o negativo de una investigación entre la verdad y la falacia no es meramente una cuestión de tipo técnico, es primordialmente una cuestión de ética. Numerosos actos ilícitos han sido descubiertos en el uso de la fotografía y la radiología convencional y no por ello ha perdido vigencia, el perfeccionamiento tecnológico en imagenólogos se dirigen al mismo camino, siempre habrá individuos con un alto sentido de la ética y la moral y por otro lado la contraparte de aquellos que tratando de engañar a otros cometen actos reñidos con todo principio ético, desde la utilización de medios engañosos para la prueba de medicamentos y drogas en humanos sin indicarle los riesgos a que son sometidos como aquellos que falsean resultados e imágenes pretendiendo aparentar evidencias inexistentes. 37

38 Recomendaciones ante las desventajas de la imagen digital Todo esto pronostica nuevos especialistas en delitos informáticos en el área biomédica para detectar y develar los fraudes científicos que pudieran derivarse de estas nuevas tecnologías, no serán los editores, los abogados ni los jueces quienes interpretarán estas imágenes, serán imagenólogos especializados quienes verificarán y detectarán cualquier imagen adulterada. Mientras esto sucede como medida preventiva la recomendación a los editores biomédicos ante cualquier duda relacionada a imágenes en algún artículo a ser publicado en sus revistas sería solicitar al autor copia digital de la imagen (no impresa) y proceder a ampliarla hasta al menos 4 veces su tamaño original con cualquier procesador de imágenes, esto le permitirá observar las zonas de variación de contraste y o color en la imagen que pudieran levantar alguna sospecha de alteración fraudulenta de la misma. Si observa alguna zona donde la variación del contraste o color es brusca o sospecha de ello solicite la revisión de la imagen por un especialista en manejo de imágenes y el podrá sacarle de las dudas Archivo de imágenes digitales Las imágenes digitales se guardan en archivos al igual que los documentos conocidos (Word, Excel, etc.). Existen formatos de archivos estándar que son leídos por el software y luego visualizados (.doc,.xls,.pdf). Para el caso de las imágenes digitales médicas, NEMA (National Electrical Manufacturer Association) y ACR (American College od Radiology) crearon un estándar conocido como formato ACR/NEMA mismo que en su tercera generación se le renombra DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine). 38

39 Por otro lado está el tema del tiempo de transmisión de una imagen, misma que es directamente proporcional al tamaño del archivo. Para calcular el tiempo se puede utilizar la siguiente fórmula: Tiempo de transmisión (Torres, 2000, pp. 21) = ñ ó ó ó % Imagen digital DICOM DICOM ofrece formatos de imágenes estandarizados, un modelo de información común, definiciones de servicios de aplicación y protocolos. Es una norma que constituye un referente para la comunicación de imágenes médicas. Se basa en un modelo para la interconexión de sistemas abiertos (OSI 6 ), que define un protocolo de siete capas. Se trata de una norma para la capa de aplicación, lo que significa que se encuentra dentro de la capa siete (la capa superior). Las imágenes en escala de gris tienen 16 bits por pixel (2 Bytes) y las imágenes color tienen 24 bits por pixel más 8 bits por pixel de información de intensidad. La resolución espacial, o tamaño de una imagen digital, está definida como una matriz con cierto número de pixels (puntos de información) a lo ancho o a lo largo de la imagen. Cuanto más pixel, mayor resolución. Esta matriz también tiene profundidad, medida en bits y comúnmente conocida como escala de gris: las imágenes de 6 bits tienen 256 niveles de gris y las imágenes de 12 bits tienen 4,096 niveles de gris. 6 Para enfrentar el problema de incompatibilidad de redes, la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) investigó modelos de conexión como la red de Digital Equipment Corporation (DECnet), la Arquitectura de Sistemas de Red (SNA) y TCP/IP a fin de encontrar un conjunto de reglas aplicables de forma general a todas las redes. Con base en esta investigación, la ISO desarrolló un modelo de red que ayuda a los fabricantes a crear redes que sean compatibles con otras redes. 39

40 El tamaño de archivo de una imagen particular está determinado pro 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 7. (Informática Médica Integral S.L, 2000, pp. 48) Historia del estándar DICOM En los servicios de radiología de un hospital, incluso dentro del contexto de equipo médico asociado a las diferentes especialidades (neurocirugía, ortopedia, gastroenterología, etc.) es común encontrarse con equipos de diferentes fabricantes, para las diferentes modalidades de imágenes en general; el tratar de integrar todos ellos en un sistema que los administre es todo un reto tecnológico; es por esto que surgió la necesidad de estandarizar el formato de las imágenes médicas digitales para su correspondiente manejo y manipulación. En los años 80 s, con la integración de un comité formado por el Colegio Americano de Radiología (ACR acrónimo en inglés de American College of Radiology ), representando a la comunidad de radiólogos y la Asociación del Fabricante Eléctrico Nacional (NEMA acrónimo en inglés de National Electrical Manufacturer Association ), representando a la industria en el área de radiología, de acuerdo a los procedimientos establecidos por NEMA. Los objetivos iniciales de ésta iniciativa se debieron a lograr estandarizar las diferentes modalidades de imágenes digitales de acuerdo al estándar utilizado por cada casa comercial y así compatibilizar los ambientes propietarios. 7 Por ejemplo, una imagen puede tener una resolución de 640x480 y 256 niveles de gris, o 8 bits de profundidad en escala de gris. El número de bits en el conjunto de datos puede calcularse multiplicando 640x480x8=2,457,600 bits. Puesto que hay 8 bits en un byte, la imagen de 640x480 con 256 niveles de grises tiene 307,200 Bytes de información. 40

41 Dentro de los objetivos logrados por ACR y NEMA se mencionan los tres más importantes: Promover la comunicación entre imágenes digitales independientemente del fabricante que las produce, ofrecer mayor flexibilidad a los sistemas de almacenamiento y comunicación de imágenes; además de facilitar la creación y consulta a sistemas de diagnóstico por diferentes dispositivos y en una red local o externa (LAN WAN). Los primeros resultados en los trabajos de estandarización fueron publicados en 1985, ACR NEMA Versión 1.0, teniendo como base ideas obtenidas de formatos ya existentes. Por ejemplo, la definición de elementos de datos de longitud variable identificados con etiquetas (formato de etiquetas), fue adoptada de un estándar para grabar imágenes en cinta magnética, desarrollado por la Asociación Americana de Físicos en Medicina (AAPM). Sin embargo, como todas las primeras versiones, se detectaron varios errores y el comité encargado (ACR/NEMA) autorizó a los grupos involucrados, la realización de dos revisiones (Octubre 1986 y Enero 1968), que produjeron una segunda revisión, ACR NEMA Versión 2.0 en En esta nueva versión se conservaron prácticamente las mismas especificaciones de interfaz con hardware definidas en la versión 1.0, pero se agregaron nuevos elementos de datos y se corrigieron varios errores e inconsistencias. En esta versión se especificó la comunicación punto a punto entre dispositivos, un grupo de comandos por software y varios formatos de datos correspondientes a los nuevos elementos. 41

42 En el tiempo que se dio a conocer la segunda versión, surgió la demanda de interfaz entre dispositivos involucrados en la generación, manejo de imágenes y redes de cómputo, sin embargo, el estándar no ofrecía ningún soporte de comunicación en red. La respuesta a estas demandas implicaba grandes cambios a lo ya establecido, considerando como restricción principal el mantener la compatibilidad con las versiones anteriores, lo cual fue un reto para los grupos de trabajo. De esta forma, a partir de 1988 se comenzó a trabajar en una tercera versión, en donde el proceso de diseño sufrió un cambio radical adoptando modelos para simular el mundo real, modelos de capas o pila para comunicación entre sistemas heterogéneos utilizando protocolos de comunicación en red y el modelo de cómputo cliente/servidor para establecer entre dispositivos compatibles, a través de envío de mensajes. Después de tres años de esfuerzo, se dio a conocer la versión ACR/NEMA DICOM llamada también DICOM 3.0, en la que participaron también varias instituciones de la comunidad internacional como JIRA (acrónimo en inglés de Japanese Industry Radiology Apparatus) y CEN (acrónimo en francés de Comité Européen de Normalisation/European Committee for Standardization). Esta versión es considerada como un estándar completo, compatible con las versiones anteriores. Informática Médica Integral S.L Primera Parte, Julio