INFOSYS- DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MÉDICA

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1 INFOSYS- DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MÉDICA PROYECTO DE INNOVACIÓN TECNOLÓGICA Código Desarrollo de Aplicaciones para Almacenamiento, Consulta, Diágnostico y [)igitaliu.ción de imágenes Médicas, PACS, bajo Estándares y Protocolos DICOM3 y HL7. lnfu gb' TakyoflPACS 2006 INFORME TÉCNICO FINAL lnfonnen2 Un proyecto cofinanciado por INNOVA CHU..í;_- CORFO /A ~~-- y J : GOeUNO Df. CHilE.., CORFO J~ ' / : " ::., Director de Investigación y Desarrollo Cristian Hoffmann Ocaranza Santiago de Chile, mayo de ~----,..

2 Índice 1. OBJETIVO GENERAL 4 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4 3. RESUMEN EJECUTIVO Antecedentes de la empresa Síntesis del Proyecto Principales Resultados del Proyecto y conclusiones Impacto del proyecto de innovación tecnológica INFOSYS TakyoN PACS EXPOSICIÓN DE PROBLEMA Problema a resolver Objetivos técnicos y soluciones especificas Desarrollo de Aplicación para Diagnostico Compatible con el Esténdar DICOM Desarrollo de Aplicación de Visualización Compatible con el Estfmdar DICOM Desarrollo de Aplicación de Digitalización Compatible con el Estándar DICOM Desarrollo de un Servicio de Almacenaje Compatible con el Estándar DICOM Definir Hardware Adecuado para los cuatro grupos de aplicaciones mencionadas Definir herramientas y políticas de implementación escalable, en el ámbito de la integración con los sistemas existentes Tipo de innovación desarrollada METODOLOGÍA Y PLAN DE TRABAJO Etapas del Proyecto Fuentes de Información Plan de Trabajo RESUL TACOS OBTENIDOS Presentación de Resultados Servidor de Almacenamiento DICOM TakyoN Store Servicio de distribución DICOM (WADO). TakyoN Net Estación de Diagnostico TakyoN Cap Estación de Diagnostico TakyoN View Estaciones de Transcripción TakyoN Report Integración Ejemplo de Interfase de Integración de Agendamiento de Procedimientos Análisis y Conclusiones de Resultados IMPACTO DEL PROYECTO 56 2

3 ve... ión Técnico-económicos Mecanismos de lmplementación

4 1. Objetivo General Presentar Informe de las principales características del proyecto de innovación tecnológica "Desarrollo de Aplicaciones para Almacenamiento, Consulta, Diagnostico y Digitalización de imágenes Médicas, PACS, bajo Estándares y Protocolos DICOM3 y HL7", según pauta de informe final de INNOVA CHILE- CORFO. 2. Objetivos específicos 2.1 Presentar resumen ejecutivo, en el cual se exhibe antecedentes de INFOSYS, síntesis del proyecto, principales resultados, conclusiones e impactos del mismo. 2.2 Exposición del problema precisando el tipo de innovación 2.3 Presentar Metodología y plan de trabajo. 2.4 Presentación de los servicios y productos resultantes. 2.5 Presentar Impactos del proyecto de innovación. 4

5 3. Resumen Ejecutivo 3.1. Antecedentes de la empresa INFOSYS Limitada, RUT nace en Marzo 2000, conformada por Maurice Eugenio Torres Ocaranza, Ingeniero Comercial, RUN y Cristian Marcel Hoffmann Ocaranza, ingeniero civil en sonido y acústica RUN , ubicada en Av. Chile España 651 Of. 104, comuna de Ñuñoa, ciudad de Santiago. INFOSYS es una Organización de innovación en tecnologías de información en salud. Sus principales actividades son la investigación y desarrollo de herramientas informatizadas, en el área de la imaginología médica, además de proveer servicios de: análisis de proyecto, implementación, instalación, capacitación, asistencia técnica, etc., derivados de su línea de negocios y productos. Utiliza tecnología de última generación para cada uno de sus actividades además de contar con profesionales altamente calificados, con sólida experiencia en el área de bioingeniería. INFOSYS, a través de la Gerencia General, da a conocer su compromiso por satisfacer las necesidades y expectativas de cada uno de nuestros clientes, brindando para ello los recursos necesarios para el cumplimiento de nuestros objetivos por medio de la implementación de un Sistema de Gestión de Calidad, para el mejoramiento continuo de nuestros procesos y la capacitación permanente de nuestro personal Síntesis del Proyecto En la actualidad los servicios de lmaginología de las instituciones de salud públicos y privados, son un pilar fundamental para el diagnóstico clínico, cuya frecuencia crece sistemáticamente año a año demandando fuertes recursos. En consecuencia la administración eficiente de éstos, es fundamental para la competitividad de la institución en todo orden. La migración lógica e inminente a nivel mundial es la utilización de sistemas digitales distribuidos. El proceso tradicional, habitualmente produce múltiples desventajas, como pérdida de exámenes, dificultad en la administración y búsqueda, altos costos de impresión y almacenamiento de miles de informes y placas en forma manual, flujos de información irregulares y lentos, etc. Existen datos estadísticos que en un hospital de 600 camas se generan desde cien mil hasta un millón de imágenes anualmente, el sólo hecho de comparar dos procedimientos realizados a un paciente, se toma altamente complejo. EL auge de los sistemas de de almacenamiento y comunicación de imágenes (PACS), nos ha llevado a una nueva era de almacenamiento centralizado y distribución de información médica en ambientes extendidos. Con el reconocimiento de la verdadera necesidad de PACS para maximizar la productividad, minimizar costos y redundar en atención de excelencia al paciente, a conllevado ha un crecimiento exponencial en la demanda de PACS al interior de las instituciones sanitarias. Las condiciones actuales en el mundo del hardware se confabulan para que PACS sea una realidad tangible, ya que los costos involucrados en almacenamiento, servidores, estaciones de trabajo, monitores de características diagnosticas, digitalizadores de imágenes, etc., nunca han sido mejores. Si bien en el mundo existen soluciones de sistemas PACS, éstas no comprenden una solución integral con todos los servicios clínicos de diagnósticos por imagen, sino más bien se concentran sólo en el área radiología. Otras modalidades ópticas, como Endoscopia, Cistoscopia, Colposcopia, Laparoscopia, sonografía, etc, y en general, todo el hardware médico no estandarizado DICOM, quedan afuera del PACS. Además sus costos de implementación, distan 5

6 e de la realidad Latino Americana, aumentado la brecha de obsolescencia de nuestra tecnología médica y clínica. Bajo esta argumentación, INFOSYS a desarrollado una solución PACS integrando todos las áreas que involucren diagnostico por imagen, llamada TakyoN PACS 2006, sistema diseñado y desarrollado por INFOSYS, bajo los más altos estándares de calidad, la cual pretende revolucionar la industria del diagnostico por imagen, por sus características técnicas, desempeños, herramientas, gestión y administración, escalabilidad, bajo costo de implementación, etc. Cave mencionar que este proyecto fue cofinanciado por el estado de Chile mediante fondos destinados a la innovación tecnológica. t+.. '~"~'. CORFO i ',... ; Proyecto cofinanciado p0d.nñóva CHILE- CORFO 3.3. Principales Resultados del Proyecto y conclusiones Sin lugar a dudas el presente proyecto de innovación tecnológica ha terminado en forma exitosa, ya que los objetivos técnicos planteados inicialmente se han cumplido cabalmente. TakyoN PACS 2006 liderará el concepto PACS en Latino América con todos sus productos resultantes, como TakyoN Store 2006, servicio encargado de la administración y gestión de todo lo que es almacenamiento de objetos médicos DICOM, en particular imágenes e informes, lo cual no es menor, tomando en cuenta los grandes volúmenes de información. El servicio TakyoN Net 2006 marca un antes y un después en el concepto de distribución Web de objetos médicos DICOM, ya que éste nace en el estándar DICOM a fines del año 2004, coincidentemente con el comienzo de la ejecución del presente proyecto. WADO (Web Access to DICOM Persisten! Objects) permite transmitir objetos DICOM mediante protocolo HTTP entre el servicio de almacenamiento y el usuario, propiciando interesantes conceptos como: telemedicina, diagnostico en casa, reuniones multidisciplinarías no presénciales, diagnostico centralizado, etc. La aplicación TakyoN Cap 2006, es uno de los emblemas de este proyecto, ya que una de las mayores falencias de los sistemas PACS actuales, es no integrar equipamiento médico no DICOM al PACS, esta aplicación digitaliza y dicomiza imágenes médicas analógicos. Cabe mencionar que todos nuestros sistemas son full DICOM compatible, a diferencia de otros PACS, esto conlleva que los costos de integración sean casi nulos; la mayoría de los fabricantes de PACS no son full DICOM compatible, y mezclan protocolos propietarios, fragmentando el concepto DICOM de estandarización, derivando en elevados costos de integración Impacto del proyecto de innovación tecnológica INFOSYS TakyoN PACS 2006 Es categórico que los sistemas PACS son una solución eficiente en el manejo de información médica, en especial la imaginológica, Las instituciones sanitarias más beneficiada por estos sistemas, son aquellas que tienen clientes cautivos, vale decir, pacientes que obtienen sus exámenes imaginológicos, como radiografías, y se atienden con facultativos en la misma institución. Esto implica la ausencia de la necesidad de imprimir en película tradicional para el trasporte y diagnostico, sino que esta información se digitaliza y se distribuye al radiólogo para su diagnostico, y posteriormente el facultativo tratante, ve los resultados de imagen y de informe en su estación de trabajo. Por tanto se evitan cuantiosos costos en insumes de impresión, transporte, almacenaje, etc, El perfil de este tipo de instituciones se ajusta a todos los servicios públicos de salud, instituciones sanitarias militares, mutuales, etc. La solución TakyoN PACS 2006, apunta a diagnósticos más certeros, ahorros en gestión, administración, insumes y almacenamiento, prescindir de medios no digitales para transporte de información imaginológica, optimizar tiempos de respuesta, aumentar capacidad de ejecución; conceptos que maximizan la excelencia en atención al paciente. 6

7 4. Exposición de Problema 4.1. Problema a resolver En la actualidad los servicios de lmaginología de las instituciones de salud públicos y privados, son un pilar fundamental para el diagnóstico clínico, cuya frecuencia crece sistemáticamente año a año demandando fuertes recursos. En consecuencia la administración eficiente de éstos, es fundamental para la competitividad de la institución en todo orden. La migración lógica e inminente a nivel mundial es la utilización de sistemas digitales distribuidos. El proceso tradicional, habitualmente produce múltiples desventajas, como pérdida de exámenes, dificultad en la administración y búsqueda, altos costos de impresión y almacenamiento de miles de informes y placas en forma manual, flujos de información irregulares y lentos, etc. Existen datos estadísticos que en un hospital de 600 camas se generan desde cien mil hasta un millón de imágenes anualmente. El solo hecho de comparar dos procedimientos realizados a un paciente, se torna altamente complejo. El mundo científico médico e ingenieril, consientes de este problema, llegaron a la conclusión que los sistemas digitales y distribuidos, eran una herramienta fundamental de apoyo y gestión. Para esto, se toma un acuerdo de generar las bases y protocolos de comunicación como pilar fundamental para este propósito. Desde 1983 distintas comisiones del "American College of Radiology" (ACR), en conjunto con "National Electrical Manufacturers Association" (NEMA), han desarrollado un estándar para imágenes médicas que permite la administración e interconexión de equipos y aplicaciones de distintos vendedores. Después de ocho años de formar numerosos grupos de trabajo y pasar por versiones del estándar ACR-NEMA 1.0 y 2.0, se concluye una versión definitiva del estándar, en 1991, que perdura hasta el día de hoy. Dicho estándar es conocido mundialmente como DICOM3, derivado de sus siglas en ingles "Digital lmaging and Communications in Medicine" (Imagen Digital y Comunicaciones en Medicina). Desde entonces, grandes multinacionales como SIEMENS, AGFA, GENERAL ELECTRIC, KODAK, entre otras, han desarrollado software y hardware médico basado en el estándar DICOM. La prioridad de estas empresas, obviamente, es solucionar las modalidades que representan, como Radiografía Computarizada, Medicina Nuclear, Eco tomógrafos y Resonadores Magnéticos. Otras modalidades como Endoscopia, Cistoscopia, Colposcopia, Laparoscopia, sonografía, y en general todo el equipamiento médico restante, no han sido seriamente desarrolladas a nivel mundial, sólo hay muestras de desarrollos incipientes y puntuales. Además sus costos de implementación, distan de la realidad Latino Americana, aumentado la brecha de obsolescencia de nuestra tecnología médica y clínica. Bajo el prisma de la informática, nacen cuatro grupos de aplicaciones DICOM, almacenamiento (Storage), diagnóstico (Diagnostic Station), distribución (Viewing Station) y digitalización (Estación de digitalización o dicomización) de imágenes médicas, conocidos como PACS (Picture Archiving and Communication System). La estación de digilalización en la actualidad no es considerada por las soluciones existentes. Esta tiene una importancia en particular, ya que es la encargada de convertir información no protocolizada a estándar DICOM. 7

8 4.2. Objetivos técnicos y soluciones especificas Caracteristicas: Desarrollo de Aplicación para Diagnostico Compatible con el Estándar DICOM3. Visualización de una imagen, imágenes o secuencias de imágenes (video), obtenidas desde equipamiento médico en formato digital bajo estándar DICOM, como las modalidades de Radiografía Computarizada, Tomografía Axial Computarizada, Resonancia Magnética, etc. Visualización de una imagen, imágenes o secuencias de imágenes (video), obtenidas desde un servicio de Almacenamiento DICOM. Visualización reporte y/o reportes de diagnostico, obtenidas desde un servicio de Almacenamiento DICOM. Herramientas de tratamiento digitales de imágenes como: Window/Level, Zoom, Magnificación, Mediciones Cuantitativas, Anotación sobre la imagen, Ecualización de histogramas, Rotación de imagen, Inversión de color de imagen, Colimador, Suavizado de imagen y Realce de bordes. Herramientas de trascripción de texto directa (Procesador de Texto), dictáfono digital y Reportes estructurados. Herramientas de Comunicación Compatible con protocolo DICOM y HL7, o DICOM Conformance SCU: Verification, Query/Retrieve, Storage, Move, Basic Grayscale Print Management, Modality Worklist Management y Media Storage. o DICOM Conformance SCP: Verification y Storage. Los resultados esperados se cumplen a cabalidad, como producto se obtiene TakyoN View Se detallara el funcionamiento de esta Aplicación en el capitulo Resultados Obtenidos Estación de Diagnostico TakyoN View Adicionalmente se decido comprar una estación de trabajo completa con doble monitor para depurar esta aplicación y un calibrador fotométrico para calibración de monitores según estándar DICOM, capítulo 14. lni'd yr Takyort Viaw 2oos Standard Edition Desarrollo de Aplicación de Visualización Compatible con el Estándar DICOM3. Características: Visualización de una imagen, 1magenes o secuencias de imágenes (video), obtenidas desde un servicio de Almacenamiento DICOM. Visualización reporte y/o reportes de diagnostico, obtenidas desde un servicio de Almacenamiento DICOM. Herramientas de tratamiento digitales de imágenes como: Window/Level, Zoom, Magnificación, Rotación de imagen, Inversión de color de imagen, Colimador, Suavizado de imagen y Realce de bordes. Herramientas de Comunicación Compatible con protocolo DICOM: o DICOM Conforrnance SCU: Verification y Query/Retrieve. 8

9 Los resultados esperados se cumplen a cabalidad, como resultado se obtiene el Servico TakyoN Net Adicionalmente se puede mencionar que esta aplicación se transforma en Servicio de distribución Web de objetos de DICOM. El cual tiene un mayor valor agregado, ya que cumple con un nuevo capitulo del estándar que dicta la distribución de objetos médicos mediante servicios de distribución Web llamado WADO (Web Accass to DICOM Persisten! Objects) que permite transmitir objetos DICOM mediante protocolo HTIP entre el servicio de almacenamiento y el usuario. Se detallara el funcionamiento de este servicio en el capitulo Resultados Obtenidos Servicio de distribución DJCOM (WADO). TakyoN Net Adicionalmente se decido comprar una interfase serial RS-422 de adquisición de video digital para depurar esta aplicación, en especial en adquisición de imágenes de angiógrafos. lnt'o yr TakyoaNat 2oos Server Desarrollo de Aplicación de Digitalización Compatible con el Estándar DICOM3. Características: Digitalización de una imagen, imágenes o secuencias de imágenes (video), obtenidas desde equipamiento médico en formato analógico. Compatibilizar estos objetos a estándar DICOM, como las modalidades de Endoscopia Digestiva, Cistoscopía, Ecografías, etc. Visualización de una imagen, imágenes o secuencias de imágenes (video), obtenidas desde un servicio de Almacenamiento DICOM. Visualización reporte y/o reportes de diagnostico, obtenidas desde un servicio de Almacenamiento DICOM. Herramientas de tratamiento digitales de imágenes como: Window/Level, Zoom, Magnificación, Mediciones Cuantitativas, Anotación sobre la imagen, Ecualización de histogramas, Rotación de imagen, Inversión de color de imagen, Colimador, Suavizado de imagen y Realce de bordes. Herramientas de trascripción de texto directa (Procesador de Texto), dictáfono digital y Reportes estructurados. Herramientas de Comunicación Compatible con protocolo DICOM y HL7, o DICOM Conformance SCU: Verification, Query/Retrieve, Storage, Move, Basic Grayscale Print Management, Modality Worklist Management y Media Storage. o DICOM Conforrnance SCP: Verification y Storage. o Conformidad para IHE Technical Framework. Los resultados esperados se cumplen a cabalidad, como producto se obtiene TakyoN Cap Se detallara el funcionamiento de esta Aplicación en el capitulo Resultados Obtenidos Estación de Diagnostico TakyoN Cap Adicionalmente se decido comprar una Servidor para depurar este servicio, derivado de la decisión de cambiar el sistema de distribución al nuevo concepto WADO. 9

10 lnf'd!iys- J&kJOp Cap 2006 Standard Edition Desarrollo de un Servicio de Almacenaje Compatible con el Estándar DICOM3 Características: Almacenamiento de una imagen, imágenes o secuencias de imágenes (video), obtenidas desde equipamiento médico en formato digital bajo estándar DICOM, como las modalidades de Radiografía Computarizada, Tomografía Axial Computarizada, Resonancia Magnética, etc. Almacenamiento de una imagen, imágenes o secuencias de imágenes (video), obtenidas desde una Estación de Diagnostico DICOM o una Estación de Digitalización DICOM. Almacenamiento de reporte y/o reportes de diagnostico generados por una Estación de Diagnostico DICOM o una Estación de Digitalización DICOM. Almacenamiento físico de tres niveles: o On-line: Acceso inmediato a los archivos de imágenes. o Near-line: Acceso semi inmediato a los archivos de imágenes. El acceso no debería tardar más uno o dos minutos. Esto se realizará por medio de robots de almacenamiento, conocidos como Jukeboxs. o Off-line: Acceso a archivos almacenados generalmente fuera del servidor. En este caso se solicita al usuario la inserción manual de un disco o cinta etiquetada. Herramientas de Comunicación Compatible con protocolo DICOM y HL7, o DICOM Conformance SCU: Verification, Query/Retrieve, Storage, Move, Basic Grayscale Print Management, Modality Worklist Management y Media Storage. o DICOM Conformance SCP: Verification y Storage. o Conformidad para IHE Technical Framework Los resultados esperados se cumplen a cabalidad, como resultado se obtiene el servicio TakyoN Store Se detallara el funcionamiento de este servicio en el capitulo Resultados Obtenidos Servidor de Almacenamiento DICOM TakyoN Store Se decide dejar de adquirir el robot de almacenamiento JukeBox, ya que se pudo desarrollar las interfases para este dispositivos con simuladores de software. lnf'd!iyr Takvoastore 2oos Server 10

11 4.2.5.Definir Hardware Adecuado para los cuatro grupos de aplicaciones mencionadas. Las características del hardware requeridas para cada uno de los cuatro grupos de aplicación se detallara en el capitulo Resultados Obtenidos Definir herramientas y polftícas de implementación escalable, en el flmbito de la integración con los sistemas existentes. La definiciones y políticas de implementación se detallara en el capitulo Resultados Obtenidos. 11

12 4.3. Tipo de innovación desarrollada. TakyoN PACS 2006 es un sistema de almacenamiento y comunicación de imágenes (PACS), el cual contempla características de una nueva era en almacenamiento centralizado y distribución de información médica en ambientes extendidos. TakyoN PACS 2006 PACS maximiza la productividad, minimiza costos y redunda en atención de excelencia al paciente. Las innovaciones más significativas que conlleva este proyecto son: Estación de Digitalización DICOM TakyoN Cap 2006: contribuye directamente a la integración de modalidades que aún no son protocolizadas DICOM, tales como las Endoscopias, además del equipamiento que por su obsolescencia tecnológica no esta bajo el estándar DICOM, facilitando la plena integración, implicando ahorros por conceptos de renovación tecnológica. Interfaces HL7 para integración: cada una de las aplicaciones y servicios, esta diseñada para integrase mediante protocolo HL7, para adquisición de datos demográficos, agendas electrónicas, listas de trabajo, ficha electrónica. H IS, etc. Reportes estructurados bajo DICOM: la mayoría de Jos sistemas PACS analizados, no contemplan una solución para el diagnóstico escrito o estructurado de Jos exámenes, de hecho las soluciones que llegan al país no la incluyen. Incluso los que si integran una solución de reporte de diagnostico, no Jo resuelven con el estándar DICOM, sino que por una solución propietaria. Por tanto consideramos que esto es inconsistente con la filosofía de la estandarización, atrasando la evolución de la misma. El informe diagnóstico de un procedimiento médico es, uno de los objetivos más importantes que se requiere alcanzar, Juego de realizar un examen. Un correcto diagnóstico, depende de variados factores como la calidad de las imágenes, la pericia del profesional que realiza el análisis, las herramientas tecnológicas con que cuente, la retroalimentación de conocimiento adquirido, etc. Debido a la importancia de los diagnósticos, el estándar DICOM 3, reconociendo este hecho, ha incluido dentro de sus tópicos, la creación de una clase especial llamada "Reporte Estructurado" (Structured Report). Un reporte estructurado, corresponde a un objeto que tiene las mismas cualidades que cualquier objeto DICOM. Esto es, consistencia, estandarización, autonomía, transporte, almacenamiento, consulta, etc. Es así como, un objeto de reporte estructurado, contiene por sí mismo, la información del Pacientes, Estudio al que pertenece, permitiendo almacenarlo en el mismo Servicio de Almacenamiento PACS que las imágenes diagnosticadas, sin la necesidad de repositorios externos de reportes. En especial, un reporte estructurado, contiene una clasificación jerarquizada de los hallazgos encontrados en un procedimiento médico, utilizando diferentes tipos de variables como números, textos, fechas, nombres de personas, codificación y referencias entre variables u objetos DICOM ajenos, como la identificación de imágenes de referencia o diagnósticos. La utilización de este tipo de variables, y la estructura de los objetos, ha llevado a la implementación de aplicaciones y servicios que permiten entre otras cosas: o Facilitar la creación de reportes diagnósticos. o Uniformar criterios y resultados entre distintos profesionales. o Utilizar estandarizaciones internacionales de codificación como por ejemplo CIE-10. o Búsquedas consistentes de diagnósticos previos. o Comparación de diagnósticos. o Consulta de segunda opinión. o Análisis de la evolución de hallazgos. (Formas, tamaños, descripciones, etc). 12

13 o Análisis estadistioo de patologías, ciclos de enfermedades, ocurrencia de eventos, oorrelación de síntomas, etc. Además, la relación entre variables y objelos DICOM, permite identificar fácilmente, que imágenes están siendo diagnosticadas o referenciadas. El uso de reportes estructurados, ha demostrado intemacionalmente, que supera oon creces la utilización diagnóstioos en textos planos ASCII, o formatos propietarios oomo Microsoft Word, oonfirmando que se auspicia oomo una nonna de realización de diagnóstioos en un Muro cercano. WADO 0JIIeb Access to DICOM Persisten! Objects): El servicio TakyoN Net 2006 se encarga de la distribución Web de objetos médicos DICOM mediante estándar WADO. Este es un concepto innovador dentro del estándar DICOM, ya que éste nace a fines del año 2004 y aún no ha sido desarrollado a nivel mundial. Este servicio permite transmitir objetos DICOM mediante protooolo HTTP entre el servicio de almacenamiento DICOM, de cualquier fabricante, y el usuario, propiciando interesantes oonceptos oomo: telemedicina, diagnostioo en casa, reuniones multidisciplinarías no presénciales, diagnostico centralizado, etc. Otras innovaciones inherentes de TakyoN PACS 2006 son: Estandarización tecnológica de los sistemas de información imaginológicos, derivando en crecimientos escalables y consistentes, con múltiples proveedores de equipamiento y software médicos mediante protocolización DICOM. Ahorros Significativos en impresión de placas, almacenamiento, administración y gestión. Maximización de los recursos técnicos, profesionales y de equipamiento médico. Circulación simultánea de múltiples copias de diagnostico e imagen, mientras que el original permanece archivado. Minimizar los problemas de pérdidas y errores de archivado, de placas y carpetas. Unifica y centraliza el almacenaje para todas los Objetos médicos DICOM, como imágenes, informes, pistas de audio, etc. Permite la total integración, gestión y administración de archivo de pacientes cuando se interrelaciona con los registros de pacientes existentes. Permite la revisión instantánea de los registros de pacientes producidos por una gran variedad de modalidades imaginológicas. Mejora la calidad de los servicios clínicos y de atención al paciente. Refuerza la posición competitiva de las instituciones sanitarias en el Mercado. Minimiza el error en diagnostico ya que se implementan algoritmos propios de la tecnología de imagen digital, (tratamiento digital de señales orientadas a imágenes médicas) como: Cambios de Window/level, magnificación y herramientas de Zoom, rotación, cálculo de fracción de inyección, etc. Acceso a la telemedicina, permite el envio de las imágenes vía telefónica, por cable y por satélite para poder ser consultadas desde cualquier lugar del mundo, imprimiéndolas o visualizándolas en un monitor (2" consulta). Rápido acceso a la información, en consecuencia, consultas clínicas más rápidas. Mejora en el proceso radiológico, ecógrafo, endoscópico, etc, con reducción en los tiempos de espera, en devoluciones de informes y en repetición de exámenes. Facilita las reuniones multidisciplinares. Diagnóstico comparativo entre modalidades y entre históricos. 13

14 5. Metodología y Plan de Trabajo La metodología de trabajo se basa en el modelo de Investigación, Diseño, Desarrollo, Prueba, depuración, documentación. Inicialmente todos los fabricantes de equipamiento médico comenzaron a desarrollar protocolos de comunicación y administración de imágenes propietario. No obstante a mediados de los años 90, los fabricantes de mayor importancia en el concierto mundial de equipamiento radiológico, optó por implementar el estándar DICOM3, desarrollado por ACR-NEMA. Por tanto trataremos la totalidad de los criterios de comunicación, almacenaje, visualización y digitalización, bajo el Estándar DICOM3 que esta liberado para su uso e implementación. [ Así mismo, por el lado le la integración de los sistemas PACS, con otros sistemas vinculados a las tecnologías de la información como, Ficha electrónica, sistemas de gestión económica y administración, programación de visitas, gestión clínica, gestión de pacientes, se toma como base de protocolización de integración HL7 [ Además en el área de flujos de trabajo se toma como base el trabajo realizado por la organización IHE (lntegrating the Healthcare Enterprise) [ el cual combina la utilización de los estándar DICOM y HL7. Todo el diseño contempló el estudio de las aplicaciones ya existentes en el mercado, compendios de experiencias de implementación de PACS, como la Mayo Clinic, y realidades nacionales de instituciones de salud públicas y privadas. De estas se tomaron datos estadísticos de cantidad de exámenes, desempeño de profesionales y técnicos, y requerimientos de los cuatro grupos de aplicaciones. Para los cuatro grupos de aplicaciones se enfatizara el desarrollo bajo plataforma Microsoft Windows, ya que es de más bajo costo que las soluciones Solaris UN IX. No obstante para las aplicaciones de almacenamiento se toma en cuenta la plataforma Solaris Unix, en el área de la base de datos, ya que el mercado informático, tiene una gran reputación por lo robusto de su diseño. El desarrollo del proyecto, se hará en base a etapas de investigación, diseño, desarrollo, pruebas, depuración, documentación, implementación y estrategia de integración. Se cotejarán las distintas tecnologías de programación, algoritmos de procesamiento digital de señales y técnicas de digitalización, para seleccionar las más adecuadas, siempre tomando en cuenta la experiencia internacional y necesidades nacionales. 14

15 5.1. Etapas del Proyecto Etapa de Investigación: Se formaron unidades de trabajo para cada una de los cuatro grupos de aplicaciones, los cuales analizaron el estándar DICOM según las categorías mencionadas. Además cada unidad investigó las disciplinas que le competan por el tipo de aplicación asignada, como algoritmos de procesamiento digital de señales orientada a la imaginología médica, digitalización de imágenes médicas, técnicas de almacenaje masivo, interfaces de comunicación. Se toma la experiencia de PACS instalados en USA, EUROPA y JAPÓN. Se analiza el estado del arte en Instituciones públicas y privadas para adecuar la experiencia internacional a la nacional. Los resultados de esta investigación se correlaciona con lo planteado en el preproyecto no obstante a se decide realizar los siguientes cambios: La aplicación de Visualización fue cambiada por un concepto de servicio de distribución Web Etapa de Diseno: Una vez que se relacionan los datos obtenidos en la etapa de investigación, las diferentes unidades de trabajo, realizaran un diseño tomando en cuenta la integridad de cada grupo de aplicación en conformidad con el estándar DICOM, HL7 y IHE. Etapa de Desarrollo: Terminado el proceso de Diseño, se comienza el desarrollo de las aplicaciones, estas se dividirán en dos partes: Herramientas Comunes a los cuatro grupos. Herramientas Individuales de cada grupo. Etapa de Pruebas: Las pruebas del sistema se realizaron sistemáticamente durante el desarrollo de los cuatro grupos de aplicaciones. Estas pruebas se basaron en tres criterios. Pruebas de consistencia y compatibilidad con Software de validación DICOM como: o AGFA DICOM VALIDATION TOOL o PHILIPS DICOM VALIDATION TOOL o DICOMSCOPE (OFFIS) o OFFISDICOM TOOLKIT (OFFIS) o CTN. Pruebas de consistencia y compatibilidad con equipamiento médico en modalidades de Radiografía Computarizada, Tomografía Axial Computarizad, Endoscopia, Ecografía, de diferentes proveedores (AGFA, PHILIPS, SIEMENS, MEDISON, OLYMPUS, etc.). Pruebas de consistencia y compatibilidad entre los cuatro grupos de aplicaciones. 15

16 Etapa de Depuración: Una vez terminado los cuatro grupos de aplicaciones, se procede a la depuración los sistemas, centrándose en los siguientes tópicos: Depuración de los procesos inconsistentes, encontrados en la etapa de Pruebas. Depuración de los procesos de alta demanda de proceso (procesos críticos) en las áreas de comunicación, almacenamiento, algoritmo gráficos y digitalización. Depuración de las interfaces gráficas de los cuatro grupos de aplicaciones. Etapa de Documentación: Se forman dos comisiones para la elaboración de Documentación técnica y Documentación de Usuario. Esta última se utiliza para elaborar guías de aprendizaje, orientada a la capacitación de cada uno de los cuatro grupos Fuentes de Información Standard DICOM 3 (Digitallmaging and Communications in Medicine) American College of Radiology (ARC) - National Electrical Manufacturers Association (NEMA). nema. org/ 1993 lntegrating the Healthcare Enterprise (IHE)- IHE Technical Framework ACC/HIMSS/RSNA DICOM Structured Reporting. David Clunie Health Level Seven. (HL7). Health Level Seven, lnc MPEG Pointers & Resources. Borland Delphim 5 Developer's Guide Steve Teixeira and Xavier Pachaco Sams Publishing 2000 Borland DelphiTM 6 Developer's Guide Steve Teixeira and Xavier Pachaco Sams Publishing 2002 White Paper Grayscale resolution: How much is enough? Paul Matthijs

17 ., White Paper DVI - Digital Visual Interface Geert Carrein White Paper Characteristics of CRT and LCD displays Geert Carrein barco. com/ 2003 JPEG 2000 lmage Code System Final Comité Draft Version The LOC0-1 Lossless lmage Compression Algorithm: Principies and Standardization into JPEG-LS M. Weinberger, G. Seroussi, G. Sapiro LOC0-1: A Low Complexity, Context-Based, Lossless lmage Compression Algorithm M. Weinberger, G. Seroussi, G. Sapiro hpl. hp. com/loco/dcc96copy. pdf 1996 Computer Vision Ballard, Brown Prentice - Hall 1982 Handbook of Computar Vision Algorithms in lmage Algebra Gerhard X. Ritter; Joseph N. Wilson CRC Press 1996 Tratamiento de Señales en Tiempo Discreto 2 Edición Alan Oppenheim, Ronald W. Schafer Prentice - Hall 1999 Analisis Numérico con Aplicaciones 6 Edición Gerald, Wheatley Prentice - Hall 2000 Análisis Numérico Kincaed, Cheney. Addison-wesley Iberoamericana

18 Biosignal And Biomedical lmage Processing - Matlab Based Applications Dekker Maree! Dekker lnc Matlab Documentation MathWorks lnc Biomedical imaging group Hypermedia lmage Processing University of Edinburgh lmage Processing Learning Resources MatlabCentral mathworks.com 100fps OOfps.com 18

19 L 1t ~! ~~~ c;~~~ -; -; --; -; -; ;;~l.l. 1 J' ' ; : : i' ;.. '.... Hll.! H 1. d.hijihlj Uhli~JH.. ~ ' ' '. '. IJ.It_l HHH 'J'~-', ',1 IJ ~iiiiii hhi 1 Hf i d l. ' ni in!h Ui 1 j

20 6. Resultados Obtenidos Presentación de Resultados A Continuación se presentan TakyoNe PACS 2006, el cual es el resultado del proyecto de innovación tecnológica lnt'o ys TakyortPACS 2006 INFOSYS TakyoN PACS 2006, cubre todas las áreas de PACS referidas a las Tecnologías de Información (TI), con los siguientes productos: lnl'o!ip Takyo~Store 2006 Server lnfil!iiys' Takyo&Nat 2006 Server Inf'Dfiys- JakyO&Cap 2006 Standard Edition lnlb!igtr TakyorL ViBW 2006 Standard Edition lnl'rdigr TakyoaRaport 2oos Standard Edition 20

21 o La Ilustración 1: Diagrama Simplificado de Implementación TakyoN PACS 2006, gráfica un PACS dentro de una institución sanitaria integrándose en un sistema de información hospitalario. Para poder entender esta ilustración se ejemplificará con un ejemplo de flujo de trabajo: 1. Un médico tratante solicita un examen a su paciente. 2. Se agenda una cita en el HIS de un procedimiento imaginológico como una radiografía tradicional. 3. Al arribo del paciente, el HIS manda la lista de trabajo a una modalidad o estación de trabajo como TakyoN Cap 2006, esto deriva en no realizar una doble digitación del paciente y otros ítems. 4. el tecnólogo médico carga de la lista de trabajo al paciente, y realiza el examen imaginológico, generando un objeto DICOM, que es enviado al Servio de Almacenamiento TakyoN Store En una estación de Diagnóstico TakyoN View 2006, aparece una notificación en la lista de trabajo del examen a diagnosticar. Un facultativo, como un Dr. Radiólogo, carga y examina las imágenes en pantalla utilizando las herramientas de tratamiento digital de imágenes, y dicta un informe utilizando la herramienta de dictáfono digital de TakyoN View. 6. En una estación de trascripción TakyoN Report 2006, aparece una notificación en la lista de trabajo los exámenes a transcribir. El transcriptor General el texto del informe utilizando las herramientas de procesador de texto, variable de reporte estructurado y reproductor de pistas de audio digital. 7. En una estación de Diagnóstico TakyoN View 2006, aparece una notificación en la lista de trabajo del examen de un examen trascrito para revisión. En facultativo lee el informe y lo acepta. 8. El paciente acude a su médico tratante, éste en su PC de escritorio ingresa al sistema de distribución TakyoN Net 2006 y visualiza las imágenes y el informe diagnostico, prescribiendo el tratamiento adecuado para su paciente. Este es un flujo normal simplificado de un procedimiento. No obstante el mismo se puede alterar, el mismo facultativo puede escribir los informes, al paciente se le pueden solicitar más de un examen, el médico tratante puede consultar el historial el paciente, etc. 21

22 Modalidades OICOM Radiografía Computarizada Tomografía Axial Computarizada ~ Ecografía ~ Ecotomografía Mamografia Medicina Nuclear Angiografía, etc Equipamiento médico No OICOM Laparoscopia Artroscopia Endoscopia Cisloscopia Colposcopia, Angiografia, Ecografía, etc. Estación de Diagnóstico TakvoN View ~--~ Servicio de Almacenamiento TakyoN Store 2006 Estación de Digitalización e interfase de integración DICOM TakyoN Cap 2006 Sistema de lnfonnaclón Hospitalario (HIS) Estación de Trascripción TakyoN Report 2006 ~ fin Ilustración 1: Diagrama Simplificado de Implementación TakyoN PACS 2006 Servicio de Distribución Web (WADO) TakyoN Store 2006 INTEGRACIÓN HL7 Interfase de Registro y Movimiento de Clientes. Interfase de Usuarios. Interfase de Facturación. Interfase de Órdenes. Interfase de Resuttados. etc. 22

23 6.2. Servidor de Almacenamiento DICOM TakyoN Store 2006 lnfb!iys Takyo~Store 2006 Server Resumen Servicio de almacenamiento del enlomo TakyoN PACS 2006, encargado de organizar, administrar y almacenar los objetos DICOM recibidos desde otras entidades como Modalidades, estaciones de diagnóstico, digitalización y/o trascripción, con una excelente relación costo/beneficio. TakyoN Store 2006 Server esta diseñado para ser interconectado con otros servicios de almacenamiento INFOSYS y de otros fabricantes, mediante protocolo de comunicación DICOM, permitiendo enlazar diferentes unidades, servicios o centros de atención (Balanceo de Carga). Además de adaptarse a las necesidades de crecimiento de la unidad, área o centro donde este inserto (crecimiento escalado de almacenamiento). Permite administrar y almacenar la totalidad de las modalidades, tales como CR, MR, CT, XA, SR (Reporte Estructurado), etc., en tres niveles: Almacenamiento ONLINE: Acceso inmediato a imágenes alojados en RAID de Discos. Almacenamiento NEARLINE: Acceso semi-inmediato a imágenes alojadas en librerías de CD/DVD o en caché. Almacenamiento OFFLINE: Administración de Discos extraídos de la librería de CD/DVD. Dependiendo de las necesidades de la institución sanitaria, pueden ser definidos criterios de almacenamiento, como periodos de objetos disponibles on-line, o por cuotas en disco. Además permite administrar librerías de CD, DVD discos ópticos, etc., en forma autónoma y casi sin la necesidad de la intervención humana. Es posible almacenar los objetos de imágenes en formato sin compresión (Nativo), o comprimido (JPEG, JPEG-2000 Lossless, JPEG-2000 Lossy, JPEG-LS Lossless). Debido a su diseño, TakyoN-Store 2006 Servar, puede ser conectado a diferentes repositorios de Bases de Datos, dependiendo de las necesidades del cliente y políticas empresariales, entre los que se cuentan Borland lnterbase y Oracle. La configuración y administración se realiza mediante interfases Web, permitiendo administrar el Servicio remotamente, manejando, por ejemplo, Rutas de Almacenamiento, AETitles, Reglas de Almacenamiento, auto-enrutamiento, Bases de Datos, Comunicación, etc.. Así también permite realizar pruebas de sistema y verificación DICOM con otros servicios, modalidades o estaciones. 23

24 SY'fpr dp '!fftjm ~.util..,.k> vinculo d rt& ]>.IÓ!IIil'l par..., ;,..,. l.,s tan.& drnlnijb".tivn, """"'o umb'-r...tu d lma.namlento, dmlnit.ar el sitio, confiqutar equipos DICOM ameo:t~odo a en. seiyido, ate. Ilustración 2: Interfase Web de Configuración y administración del Servicio TakyoN Store 2006 Server. Además cuenta con un Visor de Sucesos, el cual registra tiempos en que se realizan determinados eventos como grabación de discos, almacenamiento de imágenes, errores de comunicación, etc. También permite la administración de usuarios que pueden tener acceso al entorno TakyoN PACS 2006, definiendo privilegios de usuarios y grupos, con claves de acceso únicas para todo el entorno, contando con la posibilidad de unirse a otros cluster de seguridad como Active Directory. 24

25 Características Generales: Almacenamiento Configuración Almacenamiento de una imagen, imágenes o secuencias de imágenes (video), obtenidas desde equipamiento médico en formato digital bajo estándar DICOM, como las modalidades de Radiografía Computarizada, Tomografía Axial Computarizada, Resonancia Magnética, etc. Almacenamiento de una imagen, imágenes o secuencias de imágenes (video), obtenidas desde una Estación de Diagnostico DICOM o una Estación de Digitalización DICOM. Almacenamiento de reportes de diagnostico generados por una Estación de Diagnostico DICOM, Estación de Digitalización DICOM y/o Estaciones de Trascripción. Almacenamiento de objetos de audio generados por una Estación de Diagnostico DICOM, Estación de Digitalización DICOM y/o Estaciones de Trascripción. Almacenamiento de objetos de imágenes en distintos formatos como Nativo, JPEG, JPEG-2000, JPEG-LS, etc. Almacenamiento físico de tres niveles: o On-line: Acceso inmediato a los archivos de imágenes. o Near-line: Acceso semi-inmediato a los archivos de imágenes. El acceso no debería tardar más uno o dos minutos. Esto se realizará por medio de robots de almacenamiento, conocidos como Jukeboxs. o Off-line: Acceso a archivos almacenados generalmente fuera del servidor. En este caso se solicita al usuario la inserción manual de un disco o cinta etiquetada. Almacenamiento simultaneo desde variadas conexiones concurrentes. Posibilidad de Ejecutar servicios en forma paralela, permitiendo balancear carga entre distintos servidores de almacenamiento. Compatible con distintas configuraciones de Hardware de Almacenamiento de acuerdo a necesidades del Cliente como discos duros, RAID 1, RAID 5 o librerías de DVD JukeBox. Criterios para almacenar, periodos determinados de imágenes o por cuotas en disco. Administración de librerías de CD/DVD en forma autónoma y mínima necesidad de intervención humana. La configuración y administración es mediante interfase Web Browser, manejando por ejemplo Rutas de Almacenamiento, AETitles, Reglas de Almacenamiento, auto-enrutamiento, Bases de Datos, Comunicación, etc. Test de Sistema y Comunicación: Permite realizar pruebas de sistema y verificación DICOM con otros servicios, modalidades o estaciones. Visor de Sucesos: Es posible identificar tiempos en que se realizan determinados eventos como grabación de discos, almacenamiento de imágenes, errores de comunicación, etc. 25

26 Sigla CR MR us XA DX 10 GM AU SR AS EC FA DM Comunicación Modalidades Contempladas Descripción de Modalidad Computad Radiography Magnetic Resonante Ultrasound X-Ray Angiography Digital Radiography lntra-oral Radiography General Microscopy Audio SR Document Angioscopy Echocardiography Fluorescein angiography Digital microscopy Herramientas de Comunicación Compatible con protocolo DICOM y HL7, o DICOM Conformance SCU: Verification, Query/Retrieve, Storage, Move, Basic Grayscale Print Management, Modality Worklist Management y Media Storage. o DICOM Conformance SCP: Verification y Storage. o HL7: Exportación de información demográfica de Pacientes. Sigla CT NM MA MS RG TG RF MG OT OT OT OT OT Tabla 1: Modalidades a implementar en Proyecto PACS Descripción de Modalidad Computad Tomography Nuclear Medicine Magnetic resonance angiography Magnetic resonante spectroscopy Radiographic imaging (conventional film/screen) Thermography Radio Fluoroscopy Mammography Endoscopy Cystoscopy Laparoscopy Culposcopy Fundoscopy 26

27 e Transfer Syntax Soportados Transfer Syntax lmplicit VR Little Endian Explicit VR Little Endian Deflated Explicit VR Little Endian ExPiicit VR BiQ Endian JPEG Baseline JPEG Extended 3/5 JPEG Spectral Selection Non Hierarchical 6/8 JPEG Spectral Selection Non Hierarchical 7/9 JPEG Full Progression Non Hierarchical10/12 JPEG Full Progression Non Hierarchical11/13 JPEG Lossless Non Hierarchical 14 JPEG Lossless Non Hierarchical 15 JPEG Extended Hierarchical 16/18 JPEG Extended Hierarchical 17/19 JPEG Spectral Selection Hierarchical 20/22 JPEG Spectral Selection Hierarchical 21/23 JPEG Full PrOQression Hierarchical24/26 JPEG Full Projjression Hierarchical 25/27 JPEG Lossless Hierarchical 28 JPEG Lossless Hierarchical 29 JPEG Default Transfer Svntax for Lossless Compression JPEG LS Lossless lmage Compression JPEG LS Lossy lmage Compression JPEG 2000 lmaqe Compression (Lossless Onlv) JPEG 2000 lmage Compression RLE Lossless MPEG2 Main Leve! Tabla 2 : Transfer Syntax soportador por TakyoN-Store Transfer Syntax UID

28 Requerimientos de Hardware Procesador: Disco Duro: Memoria: lntel Pentium 4 de 2.4 GHz 40 GB Western Digital 1024MB Los requerimientos de hardware son variables según el tipo de implementación. Requerimientos de Software Windows 2003 Servar Entregables Discos de Instalación. Manual Técnico de administración. Manual de Usuario. Llave de protección digital. 28

29 e 6.3. Servicio de distribución DICOM (WADO). TakyoN Net 2006 lnfu!igr TakyorLNat 2006 Server Resumen Servicio de distribución Web (WADO) del enlomo TakyoN PACS 2006, encargado de organizar y administrar la distribución de objetos DICOM, almacenados en servidores PACS o de cualquier fabricante. Permite a un browser, tal como "Microsoft Internet Explorar", acceder a la información contenida en PACS. Mediante este servicio, las estaciones de visualización del HIS, podrán revisar la información referente a procedimientos médicos realizados, tales como informes, diagnósticos e imágenes. El Servicio TakyoN Net 2006 responde contenido de procedimientos médicos acumulados en el Servidor de Almacenamiento TakyoN Store 2006 u otros, en formato HTML, ya que TakyoN Net 2006 es un servidor WADO (Web Access lo DICOM Persisten! Objects) que permite transmitir objetos DICOM mediante protocolo HTTP entre el servicio y el usuario como se define en el estándar. Es posible visualizar objetos de imágenes en distintos formatos aceptados por el estándar DICOM, como Nativo, JPEG, JPEG-2000, JPEG-LS, etc. de diversas modalidades, tales como CR, MR, CT, XA, SR (Reporte Estructurado), etc. 29

30 Ilustración 3: Visualizador Web de distribución Cliente TakyoN Net La configuración del servicio y del sitio de distribución TakyoN Net 2006 se realiza a través de la interfaz Web TakyoN Net 2006 Manager, permitiendo administrar el Servicio remotamente, como, por ejemplo, Usuarios y Permisos, Bases de Datos, Comunicación, etc., así también permite realizar pruebas de sistema y verificación DICOM con otros servicios, modalidades o estaciones. 30

31 Contempla herramientas de auditorias, permitiendo identificar errores, transferencias, usuarios, etc., además de realizar estadística diaria o semanal de transferencias, ingresos de usuarios, etc. La administración de usuarios que pueden tener acceso al entorno TakyoN PACS 2006, permite definir privilegios de usuarios y grupos, con claves de acceso únicas para todo el entorno, contando con la posibilidad de unirse otros cluster de seguridad con Active Directory.,_ rn uwar~cg v p.rrnmq. m av. o..m. ~"' ~. utib._.. rna polg- - admiuioobatiwm,... l~uor '-m- camo c.mblar,_..._..~.el 5& ~ Tatah o [Mb] ""'""', ~ ~"'""'''.... ~o ; ; ; ; ;; ; ; ;; i """"''! :_:.:::: 1: j: ' Ot ' Total O Tatah 8 Toblo 15,20 [Nb) Ilustración 4: Interfase Web de Configuración y administración del Servicio TakyoN Net 2006 Manager. 31