Evaluación y propuestas sobre la integración de modalidades

imagenológicas con una HCE existente

Trabajo final del curso de Introducción a los Sistemas de Información en Salud

Pablo Pazos Gutiérrez Lorena Lambiaso Costas

Contenido: 1. Introducción y objetivos

1.1 Introducción al trabajo 1.2 Contexto actual del BPS 1.3 Plan de trabajo 1.4 Organización del documento

2. Imagenología digital 2.1 Fundamentos

2.1.1 Modalidades imagenológicas 2.2 Norma DICOM 2.3 Subsistemas

2.3.1 PACS 2.3.2 RIS 2.3.3 HIS

3. Pruebas de campo 3.1 Sistemas usados en las pruebas

3.1.1 Ecógrafo 3.1.2 DCM4CHEE 3.1.3 ClearCanvas Workstation 3.1.4 Dicom Consumer

3.2 Pruebas realizadas 3.2.1 Prueba Ecógrafo ==> DCM4CHEE 3.2.2 ClearCanvas Workstation ==> DCM4CHEE 3.2.3 DCM4CHEE ==> ClearCanvas Workstation 3.2.4 DCM4CHEE ==> Dicom Consumer

4. Análisis de almacenamiento y comunicación de estudios imagenológicos digitales 4.1 Análisis de carga de la red

4.1.1 Tamaños de los estudios 4.1.2 Indicadores de uso 4.1.3 Topología, anchos de banda y uso de la red actual

4.2 Análisis de necesidades de almacenamiento 4.3 Topología de la red de imagenología

5. Referencias Glosario: BPS: Banco de Previsión Social DICOM: Digital Imaging and Communications in Medicine FPS: Frames Per Second HCE: Historia Clínica Electrónica HIS: Hospital Information System PACS: Picture Archiving and Communication System RIS: Radiology Information System WADO: Web Access to DICOM Objects

1. Introducción y objetivos

1.1 Introducción al trabajo

El presente trabajo intenta analizar la situación actual del Sanatorio Canzani del BPS, en cuanto a la imagenología digital, para la futura integración de modalidades a la Historia Clínica Electrónica del BPS. Más concretamente, se buscará hacer pruebas de integración de los ecógrafos del Sanatorio Canzani, con un servidor de imágenes y una estación de visualización de imágenes, formando un pequeño PACS dentro del Canzani. Por otro lado se discutirán distintas alternativas para que en el futuro se puedan integrar otras modalidades imagenológicas (aparte de los ecógrafos), y que todos los estudios imaginológicos queden accesibles desde cualquier centro asistencial del BPS, considerando especialmente la integración son su HCE actual. Algunos puntos que se evaluarán son:

● Infraestructura de redes ● Uso potencial del futuro PACS del BPS ● Requerimientos sobre el “gestor de resultados” ● Capacidades necesarias tanto por la red como en el almacenamiento de estudios

El trabajo constará de dos partes. Una parte práctica donde se harán pruebas de campo para evaluar la conectividad de los distintos componentes del sistema utilizando software libre. Y una parte teórica, donde se estudia el estado del arte en imagenología digital, y el estándar DICOM.

1.2 Contexto actual del BPS

El Banco de Previsión Social cuenta, entre las Prestaciones que otorga a la sociedad uruguaya, con un sistema de Salud y de atención de pacientes. El foco de atención, se divide en dos ramas principales. Una de ellas, es el área obstétrica y pediátrica. Para ello, BPS mantiene seis Centros Materno Infantiles, cinco de ellos en Montevideo y uno de ellos en Pando. En estos Centros, se atienden los controles de embarazo de las mujeres beneficiarias, así como los controles pediátricos de sus hijos. Para la atención del parto, el BPS tiene su propio Sanatorio, dedicado exclusivamente a maternidad y atención de embarazos de alto riesgo. Se trata del conocido Sanatorio Canzani, hoy denominado Unidad de Perinatología. Allí, actualmente nacen por mes un promedio de 150 niños. El otro campo de atención al cual BPS dedica mucho esfuerzo, trata de la atención de enfermedades congénitas. La infraestructura para cumplir este objetivo, se encuentra en el Departamento Médico Quirúrgico (DEMEQUI). Hace varios años, el BPS informatizó todo este circuito de atención. A través de un conjunto de aplicaciones, que son utilizadas por Médicos, Enfermeras, Parteras, Administrativos, Técnicos en Registros Médicos, Personal de Farmacia.

En la actualidad, todas las prescripciones de medicamentos que los médicos otorgan a los pacientes en consulta ambulatoria, se realiza de forma electrónica. Se ha realizado y se continúa realizando, una labor de soporte y asistencia al usuario in situ, lo cual ha redundado en un salto exponencial en el uso de los sistemas. Para cada paciente, se va registrando la información, diagnósticos, estudios realizados, informes, partes, medicación otorgada, con lo cual se va conformando la Historia Clínica Electrónica, que es visualizable desde los módulos del sistema que utilizan los Médicos, Parteras y Enfermeras. La información que se registra, comprende todo lo que ocurre dentro de la infraestructura BPS, salvo la inclusión de imágenes de estudios, ya que aun no se cuenta con un sistema PACS que permita el almacenamiento y transmisión de dichas imágenes. Tampoco se registran informáticamente los datos de los estudios realizados por prestadores externos. Estos son estudios que el propio BPS no realiza, para los cuales se brinda al paciente una orden, y que el mismo tiene la posibilidad de efectuarse en alguno de los prestadores con los que BPS mantiene convenio. Estos resultados, son enviados al BPS en formato papel, tanto los informes como las imágenes involucradas si fuera el caso. Actualmente están pendientes de analizar e implementar los siguientes requerimientos: Gestor de Resultados: disponibilidad hacia los proveedores que carguen los resultados de estudios clínicos a través de la web, con posterior integración para ser visualizados cómo resultados de estudios en la HCE. Ecógrafos: Se trata de las únicas modalidades de adquisición de imágenes dentro de la infraestructura BPS. La información que se genera (imágenes, videos) es compatible con DICOM, y se está almacenando de forma local en el propio ecógrafo. El requerimiento es la integración de los estudios y los resultados para ser visualizados desde la HCE del paciente. Los ecógrafos de la Unidad de Perinatología, fueron adquiridos mediante licitación pública, en el año 2008. Una de las exigencias sobre el equipamiento, fue que sea capaz de enviar la información capturada mediante formato DICOM. El BPS no estaba en condiciones (y no lo está aún) de conectar adecuadamente estos ecógrafos para transmitir las imágenes a un servidor, ya que todavía no existe un sistema PACS operativo. Cuando se hizo la entrega de los equipos, uno de ellos se instaló en el servicio de Medicina Prenatal, sin ningún tipo de conectividad. El otro equipo, se instaló en el servicio de Ecografía UP, y además, el proveedor brindó como un plus postventa, un PC para funcionar como estación de diagnóstico. No estaba claro cómo estaba comunicado el ecógrafo con la estación de diagnóstico, ni mediante qué protocolo era transmitida y recibida la información. Hubo un intento de analizar estos temas en el año 2009, en el cual participó Pablo Pazos, pero no se logró avances ya que en esa oportunidad, no se contó con el apoyo técnico del proveedor de los ecógrafos. Por lo cual, se hace necesario averiguar y confirmar cómo está hecha la conexión física de los equipos y si la comunicación se produce a través del estándar DICOM.

1.3 Plan de trabajo

Dados los requerimientos mencionados en BPS, que involucran implementar soluciones respecto al almacenamiento y transmisión de imágenes provenientes de análisis clínicos, decidimos acotar el alcance de nuestro trabajo a investigar específicamente lo que tiene que ver con la conexión de los ecógrafos de UP a la red BPS, y la transmisión y visualización de imágenes provenientes de estas modalidades, acopladas en la HCE. Nuestros objetivos serán analizar los siguientes puntos:

● Conectividad de los dos ecógrafos a la red del BPS ● Respaldo de la información que se está generando en los mismos ● Disponibilidad de dichos archivos para su acceso a través de la HCE

Para abordar estos objetivos, deberemos profundizar en:

● Topología de la red necesaria para soportar la conexión de los ecógrafos a la red. ● Definir carga de la red que supone la conexión de estos aparatos (tamaño de la imagen,

tamaño del video, cantidad de imágenes o videos por estudio, cantidad de usuarios que accederán a esas imágenes, cantidad de peticiones de esas imágenes por estos usuarios, etc).

● Definir el tamaño del almacenamiento necesario para guardar los estudios por determinado tiempo.

● Seguridad: considerar los requerimientos de seguridad a la interna del BPS y cómo aplican a la conexión de un ecógrafo.

● Integración de la información de estudios imagenológicos con su HCE (protocolos, tipos de datos, mensajes, capacidad de que la tecnología en la que está hecha la HCE interactúe con un ecógrafo o con un PACS, etc.).

Además del análisis de estos puntos, desarrollaremos un trabajo de campo en el cual pretendemos configurar una pequeña red local, conectando el ecógrafo del servicio de Ecografía, con un servidor PACS que reciba imágenes de la modalidad, y a su vez queden accesibles desde distintos visualizadores. Utilizaremos para ello las herramientas libres: dcm4chee y ClearCanvas. Estaremos simulando el circuito de funcionamiento normal, cuando el ecógrafo esté en la red y exista un sistema PACS operativo, y cuando se consulten las imágenes desde la HCE. Se terminarán las pruebas con un pequeño desarrollo de un buscador y visualizador de imágenes para la web, que simule la integración con la HCE. La gestión para contar con apoyo y acceder a las pruebas con el ecógrafo del servicio Ecografía UP, fueron realizadas hacia cuatro áreas:

1) Gerencia del Área de Salud: El Ing. Pablo Orefice, gerente del Área, se puso a disposición y colaboró en facilitar las vías de comunicación con el resto de las partes involucradas. Además, nos proporcionó información respecto a los antecedentes del tema de los ecógrafos.

2) Personal de UP: A través del personal de Grupo Soporte, quienes se encargan de la atención del usuario para las diversas aplicaciones que se utilizan. Ellos colaboraron anteriormente con hacer llegar el DVD conteniendo imágenes y video adquiridas con el ecógrafo. Asimismo, nos proporcionaron los datos de contacto del proveedor del equipo. También realizamos la gestión con la jefa del servicio de Ecografía UP, la Dra. Helena Arismendi, quien se mostró desde el comienzo muy abierta e interesada en la investigación a realizar. Junto a Pablo Orefice, se reunieron con la Gerente de UP, la Dra. Ana Papuy, para transmitirle a ella los objetivos de nuestro trabajo y cómo proyectábamos llevarlo adelante. La Dra. Papuy y la Dra. Arismendi nos autorizaron a acceder a la sala de ecografías, en horarios fuera del uso habitual del servicio. Tuvimos un primer encuentro con la Dra. Arismendi en su horario de trabajo, en el cual nos mostró los equipos en cuestión y cómo son utilizados.

3) Técnicos del área de Comunicación y ASIT de BPS: Contactamos al Ing. Jorge Suárez, perteneciente a la Asesoría en Informática y Tecnología (ASIT), con el propósito de solicitarle apoyo técnico. Nos manifestó su interés en los temas generales de Sistemas de Información en Salud, y en particular en nuestro objetivo para el presente trabajo. Él nos puso en comunicación con Leonel Pirotto, jefe del Área de Comunicaciones, quien designó a Pablo López para trabajar junto con nosotros. Se realizó una reunión en conjunto, donde los citados técnicos compartieron información respecto al estado de situación del tema y las evaluaciones anteriores relacionadas con la carga de y topología de red requerida. Nosotros planteamos nuestra idea para realizar las pruebas en la sala de ecografías. Luego de esto, se nos proporcionó un Switch y varios cables de red para llevar a cabo dichas pruebas. Además, tuvimos una instancia de configuración de un pc portable, cuyo objetivo sería monitorear todo el tráfico de red y dejarlo registrado para su posterior análisis.

4) Proveedor de ecógrafos: Contactamos telefónicamente al responsable de la empresa Mare, para ponerlo al tanto del propósito de nuestro trabajo, y advertirle que estaríamos necesitando de su asesoría técnica. Cuando se concretó el día y horario para las pruebas, no se pudo coordinar la presencia del técnico de la empresa. En contrapartida, hablamos telefónicamente con el técnico, para confirmar los pasos a dar en la configuración del ecógrafo.

Estas gestiones derivaron en que se hiciera posible la única instancia que tuvimos de pruebas en la sala del ecógrafo. No pudimos llevar adelante las mismas como estaba planificado, ya que surgieron problemas con la configuración de la red. De todas maneras, se pudo verificar que el ecógrafo tiene el servicio STORE habilitado, que transmite la información en formato DICOM hacia el puesto de trabajo, y se pudo configurar un nuevo destino para el envío de datos. No se pudo confirmar que dicho envío se hiciera efectivo, ya que la IP de la máquina virtual donde se encontraba el servidor PACS no era visible en la red.

Se intentó contar con más instancias de prueba con el ecógrafo, lo cual no fue posible ya que la directora del servicio requirió que el técnico de la empresa proveedora se hiciera presente el día que fuera acordado para las pruebas. Para que ello fuera posible, intermediaba un tema comercial inherente al contrato de servicio de la empresa. Se avanzó para solucionarlo, pero no se llegó a tiempo.

1.4 Organización del documento

En las siguientes secciones se abordarán resumidamente el tema de la imagenología digital, sus aportes y fundamentos principales. También se hará un resumen de los principales aspectos de la norma DICOM, y los subsistemas que componen el sistema de imagenología digital. Luego se cometarán las pruebas de campo realizadas, y por último se harán propuestas para las posibles configuraciones para la futura red de imagenología del BPS, que soporte su proyecto de “gestor de resultados”.

2. Imagenología digital La imagenología digital permite la automatización de los procesos de coordinación, realización e informe, de las técnicas de diagnóstico por imágenes, sin necesidad del uso de papel o película. Esto tiene asociadas varias ventajas en relación al funcionamiento tradicional, tanto en ahorros de tiempos, mejora en la calidad de la atención, y disminución de la radiación recibida por el paciente (en modalidades que requieran radiación como los Rx) [11].

2.1 Fundamentos

La imagenología digital presenta varias ventajas en relación a la imagenología tradicional analógica, entre las cuales se cuentan:

● La identificación única del paciente es utilizada en todas las etapas del proceso, a la cual se vinculan todos las órdenes, estudios y resultados. El estudio siempre está ligado al paciente, desde el momento en que se realiza la petición del estudio, hasta que el resultado se guarda y queda habilitado a ser consultado desde su Historia Clínica Electrónica. El estudio no se pierde, y se reducen sustancialmente los errores en el rotulado del mismo. Según datos de la NCPS (National Center for Patient Safety) de EE.UU., se producen un 17% de errores en estudios imagenológicos, al efectuar el estudio en el paciente equivocado, al enviar o rotular exámenes de otro paciente. [1]

● La información está disponible para todos los usuarios del sistema de salud. Esto hace que las imágenes y resultados, generados de los estudios de un paciente, no dependan de que dicho paciente conserve el estudio en su poder, lo mantenga en buen estado, y lo tenga disponible para futuras consultas con los médicos que lo atiendan.

● Del punto anterior, se desprende también como consecuencia, que ya no se requiera realizar repeticiones de estudios anteriores, por pérdidas u olvidos de los estudios por parte de los pacientes. Lo cual conlleva a un ahorro económico, y también una ganancia de tiempo en el proceso de atención del paciente.

● Telemedicina: la imagenología digital hace posible el diagnóstico remoto y el envío de resultados por la intranet hospitalaria o por internet, facilitando el proceso de interconsultas, haciéndolo más ágil y eficiente.

2.1.1 Modalidades imagenológicas

En el ámbito de la medicina existen diversas modalidades de estudios imagenológicos, entre las cuales se encuentra: Rayos X (CR, DR), Tomografía Computarizada (CT), Resonancia Magnética (MR), Ultrasonido/Ecografía (US), Medicina Nuclear (NM), Angiografía de Sustracción Digital (DSA), Mamografía (MG), Tomografía por Emisión de Positrones (PET).

La adquisición de imágenes tiene dos formas principales. Una de ellas, es el caso de las imágenes que ya se adquieren de forma digital. Por ejemplo, las imágenes de Tomografía Axial Computarizada y Resonancia Magnética Nuclear ya son digitales. Para estas modalidades, el desafío es buscar la forma de recibir esa información digital diréctamente desde el equipo (modalidad) en que se genera, y transmitirla por una red al repositorio de estudios imagenológicos. Puede suceder que estas imágenes, aunque digitales, se provean en un formato no estándar, lo cual dependerá del fabricante del equipo. En otros casos, los equipos incorporan la transmisión de estudios siguiente el formato estándar DICOM, aunque dependiendo del fabricante y del proveedor, las licencias para activar y usar los servicios DICOM no vienen incluidas en el paquete de compra, debiendo hacer una compra posterior de las mismas para usar esta capacidad. Otra posibilidad, es que las imágenes sean producidas de forma analógica, y mediante algún mecanismo, las mismas sean digitalizadas. Esto implica el uso de equipamiento especial para dicho fin, que en muchos casos, suele ser menos costoso que comprar un equipo digital y reemplazar el equipo analógico. La incorporación de imágenes médicas digitales a un sistema de información computarizado, es un requerimiento que conlleva un análisis minucioso, ya que los estudios imagenológicos representan un gran volumen de información a transmitir y a almacenar, como ser imágenes, videos, informes y otros tipos de contenidos multimediales.

2.2 Norma DICOM

DICOM es el estándar de-facto en lo que refiere a la imagenología digital en medicina. Su especificación está formada por 16 capítulos y es de libre acceso, por lo que se lo clasifica como “estándar abierto”. Esta especificación define los modelos de datos para las imágenes médicas digitales y reportes radiológicos, las transacciones y flujos de información entre los componentes del sistema, y los servicios que debe proveer cada componente para poder implementar estos flujos. El objetivo es informatizar el flujo de trabajo de pedido de estudios radiológicos y posterior obtención de los resultados, logrando mejorar los tiempos y disminuir las esperas, brindar accesibilidad ubicua a los estudios y sus resultados, ahorros en materiales de revelado (placas, químicos), menor exposición a radiación para el paciente, entre otros. En la figura 1 se comentan algunas ventajas del proceso digital.

Figura 1: proceso digital vs. proceso analógico, fuente: presentación [2]

2.3 Subsistemas

Para automatizar completamente el proceso imagenológico, desde la orden de un estudio, hasta la recepción del resultado por el médico que hizo la orden, son necesarios varios subsistemas que soporten la infraestructura de información de la imagenología diagnóstica. Estos subsistemas son: PACS, RIS y HIS. A continuación se decribe cada uno de ellos. En la figura 2 se muestra un diagrama de los sistemas involucrados en los flujos de solicitud, creación, transmisión, almacenamiento y búsqueda de estudios radiológicos digitales.

Figura 2: sistemas involucrados en el flujo de trabajo sobre estudios imagenológicos [3].

2.3.1 PACS

Un PACS está compuesto de los siguientes elementos: servidor de imágenes, que es donde se almacenan las imágenes obtenidas desde varias modalidades; las estaciones de trabajo, que acceden a las imágenes del servidor; y la red que interconecta todos los elementos, incluyendo la conexión con las modalidades [3, 10]. Las distintas modalidades cuentan con una capacidad limitada de almacenamiento de estudios radiológicos digitales, por eso es necesario el servidor de imágenes, que cuenta con una capacidad superior. El servidor permite el acceso a las imágenes desde múltiples estaciones de trabajo. Al mover los estudios de las modalidades al servidor se libera el espacio, lo que permite realizar y guardar temporalmente nuevos estudios en estas. Una vez que las imágenes están en el servidor, utilizando un software cliente se buscan y descargan las imágenes desde el servidor para visualización y manipulación en cualquier estación de trabajo. El primer pedido al servidor lo realiza el médico radiólogo, que es quien analiza las imágenes en una estación diagnóstica y genera el informe radiológico. Las estaciones diagnósticas tienen más prestaciones que las estaciones de trabajo comunes, por ejemplo se utilizan monitores de “grado médico” que son superiores a los monitores comunes. Por ejemplo para diagnosticar una mamografía es necesario un monitor de 5mp, que como mínimo cuestan 17.000 USD, que es más

de 56 veces el precio de un monitor común [4]. Luego de realizado el informe de radiología, el mismo se almacena dentro del estudio en el servidor. Luego, el médico que pidió el estudio puede acceder al informe y a las imágenes, cerrando así el ciclo desde el pedido del estudio hasta la

recepción del resultado. Hoy en día es frecuente que las modalidades vengan de fábrica con interfaces DICOM listas para ser usadas directamente en un PACS. El sistema de almacenamiento de estudios deberá seguir una política jerárquica que dependerá de la probabilidad de demanda de las información de los estudios (imágenes, videos, informes, etc.). La arquitectura clásica de un PACS involucra un almacenamiento en discos, llamado a corto plazo, “en línea” u “on line”. Luego de cierto tiempo (6 meses - 1 año, dependiendo de las políticas institucionales), los estudios son transferidos a otro tipo de almacenamiento a mediano plazo o “near line”, que en general es más lento que el almacenamiento “en línea”. Finalmente (luego de 1-2 años), las imágenes se extraen y se almacenan a largo plazo u “off line” (que en general es en medios que requieren una búsqueda manual, como almacenamiento en CD o DVD). El sistema tradicional de almacenamiento, se denomina DAS (Direct Attached Storage), y consiste en que el dispositivo de almacenamiento se conecta directamente al servidor. Actualmente hay algunas alternativas. Una de ellas es el NAS (Network Attached Storage), donde un dispositivo de almacenamiento masivo se conecta a la red de forma independiente al servidor PACS. Esto es muy similar a un sistema de almacenamiento de mediano plazo clásico. Otra opción es SAN (Storage Area Network), que implica la creación de una red de comunicaciones alternativa, exclusivamente dedicada al almacenamiento. En ellas se conectan las cabinas de discos y también los servidores encargados de copias de seguridad. La capacidad de almacenamiento del sistema elegido debe corresponderse con el volumen de estudios esperado, y ser suficiente para un intervalo de tiempo de entre 2 y 5 años.

2.3.2 RIS

Un RIS (Radiology Information System) es un sistema de información utilizado por los departamentos de radiología para almacenar, manipular y distribuir información radiológica e imágenes del paciente (a través de un PACS). En generar, el sistema consiste de soporte para seguimiento y planificación de pacientes, resultado de informes y seguimiento de imágenes [5, 6]. Las funcionalidades más comunes de un RIS son:

● Registro y planificación de pacientes ● Manejo de listas de pacientes ● Interfaz con la modalidad mediante una “Worklist” ● Manejo del flujo de trabajo del departamento de radiología ● Escaneado de pedidos y documentos ● Entrada de resultados ● Reportes e impresión ● Entrega de resultados, incluyendo envío por fax y correo electrónico de reportes clínicos ● Seguimiento del paciente ● Documentos interactivos ● Creación de archivos técnicos ● Manejo de modalidades y materiales ● Procesamiento automático de órdenes

Otras características:

● Anotación de reservas ● Generación de reportes a medida ● Interfaces HL7 con un PACS ● Facturación ● Motor de reglas ● Códigos de barras

2.3.3 HIS

Es un sistema de información completo e integrado, diseñado para gestionar los aspectos administrativos, financieros y clínicos de un hospital. Esto abarca el proceso de la información en papel, así como máquinas para el procesamiento de los datos. Puede estar compuesto de uno o varios componentes de software con extensiones por especialidades médicas como Sistemas de Información de Laboratorio, Sistemas de Información de Radiología, etc. [7]

3. Pruebas de campo

En este trabajo se realizaron varias pruebas de herramientas relacionadas con la imagenología digital. A continuación se describen los distintos sistemas que participaron de las pruebas, y las distintas pruebas realizadas, cada una con una pequeña conclusión.

3.1 Sistemas usados en las pruebas

A continuación se detallan todos los sistemas o componentes utilizados en las pruebas de comunicación de estudios imagenológicos.

3.1.1 Ecógrafo

Se tuvo acceso a uno de los ecógrafos del Sanatorio Canzani, el GE Voluson 730pro. Este ecógrafo se encuentra conectado a la red del Canzani, pero no es accesible desde esta, si no que se encuentra restringido a una subred con una estación diagnóstica (un PC con un software para manejo de imágenes).

3.1.2 DCM4CHEE

Software para crear servidores de imágenes y PACS. Se utilizó para crear un servidor de imágenes, en el cual almacenar los estudios que se realizan en el ecógrafo. Se creó una máquina virtual UBUNTU, usando VirtualBox para instalar este servidor. En particular se utilizó la distribución que funciona con MySQL. DCM4CHEE funciona sobre el servidor de aplicaciones JBoss, y tiene una interfaz web que permite la fácil gestión de los estudios. DCM4CHEE tiene soporte para WADO, de forma que la integración de las imágenes de los estudios con aplicaciones web es muy sencilla.

3.1.3 ClearCanvas Workstation

Es un software de visualización de estudios DICOM. Puede actuar tanto como cliente, solicitando estudios a un PACS, o como servidor, enviando estudios a un PACS. Luego de Osirix, ClearCanvas Workstation es uno de los visualizadores de estudios imagenológicos DICOM más populares. Para usarlo, se instaló en una máquina virtual Windows XP creada con VirtualBox.

3.1.4 Dicom Consumer

Es una pequeña aplicación desarrollada en GRAILS, que utiliza la herramienta Query-Retrieve de DCM4CHE toolkit para realizar búsquedas en PACS y acceder a las imágenes de los estudios ahí alojados.

3.2 Pruebas realizadas

Las pruebas realizadas fueron orientadas a la comunicación de los sistemas previamente descritos. Estas pruebas fueron:

1. Ecógrafo ==> DCM4CHEE 2. ClearCanvas Workstation ==> DCM4CHEE 3. DCM4CHEE ==> ClearCanvas Workstation 4. DCM4CHEE ==> Dicom Consumer

Donde las flechas marcan la dirección de la comunicación, en el sentido de que el lado izquierdo es quien envía y le lado derecho quien recibe. La información intercambiada serán registros DICOM e imágenes.

3.2.1 Prueba Ecógrafo ==> DCM4CHEE

Esta prueba consistió en el envío de estudios imagenológicos desde el Ecógrafo al servidor de imágenes DCM4CHEE. Debido al tiempo limitado y problemas logísticos no se completaron las pruebas con el Ecógrafo. Se pudo lograr el armado de una red entre una de nuestras notebooks, el Ecógrafo y la estación de visualización del Sanatorio Canzani. Se logró configurar el Ecógrafo para que envíe estudios al DCM4CHEE que estaba en una máquina virtual en la notebook antes mencionada. Pero no se logró una comunicación. El problema lo encontramos luego, y se debía a la configuración de la red de la propia máquina virtual. Lamentablemente no se pudo tener otro encuentro con el Ecógrafo para probar ahora con la configuración de red correcta.

3.2.2 ClearCanvas Workstation ==> DCM4CHEE

Con CCWS es una máquina virtual y DCM4CHEE en otra, a su vez ambas máquinas virutales corriendo en distintos equipos, se logró:

● Carga de estudios imagenológicos DICOM (descargados del sitio de Osirix) en el CCWS. ● Configuración en CCWS del servidor DCM4CHEE. ● Envío de estudios desde CCWS al DCM4CHEE

Luego, en el DCM4CHEE, los estudios se pueden navegar desde su interfaz web, accediendo a información del paciente, del estudio, de las series y de las imágenes. Pudiendo además ver las propias imágenes desde la web. Desde el punto de vista de DICOM, este caso es análogo al anterior, ya que el CCWS juega el papel de una modalidad (cómo el Ecógrafo) desde la cual se envían estudios al servidor (DCM4CHEE). A continuación se muestran algunas capturas de pantalla del ClearCanvas Workstation con dos estudios cargados, y con la visualización de los mismos.

Figura 3: lista de estudios en CCWS

Figura 4: visualización de imágenes de un estudio CT/PET

Figura 5: visualización de imágenes de un estudio CT/PET

Figura 5: visualización de imágenes de un estudio CT

A continuación es muestran algunas capturas de pantalla del servidor de estudios DCM4CHEE, donde se cargaron dos estudios desde el ClearCanvas Workstation.

Figura 6: listado de estudios, series y objetos en DCM4CHEE

Figura 7: listado de estudios, series y objetos en DCM4CHEE

3.2.3 DCM4CHEE ==> ClearCanvas Workstation

Con la misma configuración de la prueba anterior, se logró que el CCWS consulte al servidor DCM4CHEE, pidiéndole estudios. El servidor responde correctamente, según el criterio de búsqueda, mostrando los estudios que se subieron anteriormente en la prueba 2.

3.2.4 DCM4CHEE ==> Dicom Consumer

En este caso, Dicom Consumer juega el rol de una aplicación que desea integrar estudios imagenológicos para ser visualizados junto con otra información clínica. Para desarrollar esta aplicación se reutilizó y adaptó el código desarrollado para el proyecto de grado Traumagen [8]. Esta aplicación sirve para realizar búsquedas sobre los estudios contenidos en el servidor DCM4CHEE, obtener información de los estudios, series e imágenes, obtener y visualizar las imágenes en la web. En el contexto de estas pruebas, Dicom Consumen juega el rol de la HCE del BPS a la cual se quiere integrar la información de los estudios imagenológicos. Todas las pruebas de búsqueda y visualización de imágenes se realizaron con éxito. A continuación se muestran algunas capturas de pantalla que muestran la búsqueda de estudios y visualización de imágenes.

Figura 8: lista de estudios vacía

Figura 9: lista de estudios luego de una búsqueda

Figura 10: lista de series en el estudio seleccionado

Figura 11: lista de objetos dentro de la serie seleccionada

Figura 12: visualización de imágenes

4. Análisis de almacenamiento y comunicación de estudios imagenológicos digitales

En esta sección se estarán analizando las restricciones sobre el uso de la red que supone la comunicación de estudios imagenológicos digitales, entre distintos sistemas como modalidades, servidores de imágenes, estaciones diagnósticas de visualización, y las estaciones de trabajo con HCE.

4.1 Análisis de carga de la red

Para realizar un análisis de las restricciones sobre la red que supone la comunicación de estudios imagenológicos digitales, es necesario considerar varios aspectos, desde el tamaño de los estudios en cuestión, hasta la frecuencia de uso de cada sistema. Para analizar la carga de la red, se hará un análisis de casos, considerando las pruebas realizadas. Los tres casos más significativos (debido a que cubren todo el proceso de elaboración, almacenamiento y acceso a los estudios desde estaciones de trabajo) de analizar son:

1. Modalidad ==> Servidor 2. Servidor ==> Estación diagnóstica 3. Servidor ==> Estaciones de trabajo (HCE)

4.1.1 Tamaños de los estudios

Se buscaron trabajo que indicaran en promedio los tamaños de los estudios de distintas modalidades imagenológicas digitales, de forma de tener una idea de los volúmenes de información a transmitir por la red. En la tabla 1 figuran las distintas cantidades y tamaños según la modalidad.

Tabla 1: cantidades de imágenes y tamaños de estudios [9]

En el caso de la ecografía o ultrasonido, en el Sanatorio Canzani, se pudo detectar que los tamaños promedios de los archivos DICOM (imagen + cabezal DICOM) rondan los 900 KB, un poco superior al valor que expone la tabla 1. Por lo que siguiendo las estimaciones de dicha tabla, el tamaño de un estudio promedio de ecografía en el Canzani estaría rondando los 27 MB. Cómo los estudios ecográficos pueden contener también videos, se solicitaron al servicio de ecografía del Sanatorio Canzani, algunos ejemplos de estudios con videos. Se accedieron a dos videos, uno 2D y otro 3D, con tamaños y características muy disímiles, por lo que no se puede garantizar que esta muestra sea representativa de los valores promedios de los videos. Pero al ser la única fuente de información, nos basaremos en ellos para este análisis. En la tabla 2 figuran los tamaños y características de los elementos distintos que forman los estudios ecográficos.

Elemento Dimensiones px Tamaño Observaciones

Imagen 640x480 900 KB

Video 2D 640x480 235 MB 4 seg @ 45 FPS

Video 3D 610x440 131 MB 50 seg @ 2.53 FPS

Tabla 2: Tamaños de estudios ecográficos

Un estudio ecográfico podría tener a lo sumo 2 videos, uno 2D y otro 3D (ver tabla 4). Por lo tanto, un estudio ecográfico completo, que tenga 30 imágenes y un video, ocupará en total unos 393 MB. Considerando los tres casos planteados al inicio del análisis, los primeros dos casos, la transferencia será de estudios completos, mientras que en el tercer caso, solamente se transmitirán imágenes clave. Según lo consultado con Dra. Arismendi, la jefa del servicio de ecografía, en el tercer caso será muy poco probable la transmisión de videos. Se tomará como cota superior que las imágenes clave, que serán accedidas en el tercer caso, no serán más de 8 (ver tabla 4). Por lo tanto, se obtienen las siguientes tamaños de transferencias según los casos:

Caso Tamaño transferido (máx.) Frecuencia Observaciones

1 393 MB

(30*900 KB + 235 MB + 131 MB)1 sola vez

2 393 MB

(30*900 KB + 235 MB + 131 MB)cada vez que se acceda al

estudio (2 veces máx.) Sin caché

2 393 MB

(30*900 KB + 235 MB + 131 MB)1 sola vez Con caché

3 7,2 MB

(8*900 KB) cada vez que se acceda al

estudio Sin caché

3 7,2 MB

(8*900 KB) 1 sola vez Con caché

Tabla 3: tamaños de transferencias según casos

Para tener una idea de los tiempos de transmisión que se tendrán para acceder a los estudios imagenológicos desde la HCE del BPS, 7,2 MB serán transmitidos en menos de 4 minutos por un enlace de 256 Kbps. Si bien este tiempo es pequeño, si se desea acceso en tiempo real, puede ser un problema. Igualmente, como el estudio está formado por múltiples imágenes, cada imágen puede ser transmitida independientemente de las otras, y una primer imagen podrá accederse en pocas decenas de segundos, mientras se descargan las demás en paralelo. Obviamente, si se tuviera un caché, los estudios podrían descargarse ante de la consulta, de modo que el acceso a las imágenes se pueda dar en tiempo real al utilizar la HCE del BPS.

4.1.2 Indicadores de uso

Los siguientes indicadores intentar dar una idea del volumen de uso de la HCE del BPS, y los volúmenes de estudios ecográficos llevados a cabo en sus centros asistenciales. Los datos aquí presentes son datos de uso reales de los sistemas del BPS y consultas directas a los profesionales que trabajan en el departamento de ecografía del Sanatorio Canzani.

Indicador Descripción Caso promedio Peor caso

Cantidad de controles durante el embarazo

Para tener una idea de las consultas que tendrán los estudios ecográficos una vez integrados con la HCE.

9 20

Cantidad de estudios de ECO durante el embarazo

Se considera que los estudios de ECO serán consultados en cada control posterior al estudio.

2 (el ideal es 3) 14

Cantidad de imágenes por estudio

Basado en datos del Sanatorio Canzani, se está lejos de las cantidades presentadas en la tabla 1.

8 30 (tomamos el caso típico de la tabla 1)

Cantidad de videos por estudio

1 2D y 1 3D

Cantidad de embarazadas controladas por año

1991 2800

Tabla 4: indicadores de uso

Para una lograr una estimación del acceso futuro a los estudios imagenológicos, se supone que cada estudio será accedido en todos los controles posteriores a dicho estudio. Si se realiza un estudio por trimestre, o sea tres estudios durante el embarazo:

● El primer estudio, será accedido 8 veces en promedio (porque no se tiene información de si el primer estudio se realiza el primero, segundo o tercer mes de embarazo).

● El segundo estudio, será accedido 5 veces en promedio (porque no se tiene información de si el segundo estudio se realiza el cuarto, quinto o sexto mes de embarazo).

● El tercer estudio, será accedido 2 veces en promedio (porque no se tiene información de si el tercer estudio se realiza el séptimo, octavo o noveno mes de embarazo).

Entonces, los accesos totales desde la HCE del BPS, a estudios de un embarazo serían 15 en 9 meses. Esto implica, una transferencia mensual de 12 MB (15*7,2 MB / 9 meses) por embarazo (esto si se considera el caso 3 con caché donde hay un solo acceso al estudio en el servidor). Haciendo una cantidad total de 144 MB de transferencia por año por embarazo. Teniendo una cantidad promedio de 1991 casos de embarazo por año, se tendría una transferencia total del orden de los 286.704 MB anuales, unos 280 GB, solamente de acceso a estudios ecográficos desde la HCE del BPS.

4.1.3 Topología, anchos de banda y uso de la red actual

Los grandes nodos en la red del BPS son:

● Centros asistenciales: (8 centros) ○ Unidad de Perinatología (UP) (Sanatorio Canzani) ○ Departamento Médico Quirúrgico (DEMEQUI) ○ Centros Materno-Infantiles (CMIs) (6 centros)

● Datacenter BPS Las redes internas a los centros asistenciales son de 100 Mbps, mientras que los enlaces externos con el datacender del BPS son de 1 Mbps. Cada centro tiene un enlace al datacenter del BPS, no tienen enlaces directos entre ellos. No se pudieron obtener datos de uso de los enlaces externos, por lo que todo cálculo en base a esa variable será una suposición. Es importante señalar que estos enlaces tendrán dos escenarios de funcionamiento, uno de alta exigencia en horario de oficina, y otro de baja exigencia fuera de ese horario. Este hecho permite evaluar distintas alternativas de comunicación de estudios imagenológicos entre distintos nodos de la red.

4.2 Análisis de necesidades de almacenamiento

Los estudios imagenológicos deben almacenar tanto las imágenes como los videos. De lo visto previamente, si por año se atiende a 1991 embarazadas, con 3 estudios por embarazada y cada estudio pesando unos 393 MB, se necesitarán unos 2.347.389 MB de almacenamiento, es decir unos 2.290 GB, un poco más de 2 TB. Este será el espacio de almacenamiento mínimo con el que deberá contar el servidor de imágenes “on line”. Luego del período de duración de cada embarazo, los estudios pueden ser pasados a almacenamiento “near line”, en el caso de querer consultar algún estudio a posteriori, u “off line”, en el caso de dejar registro de los actos médicos realizados, durante el período que la ley y las políticas internas así lo exijan.

4.3 Topología de la red de imagenología

A continuación, se discuten posibles soluciones a la topología de red necesaria para la transmisión de la información de estudios imagenológicos desde los ecógrafos, hacia un servidor de almacenamiento que luego permita el acceso a los estudios desde cualquier estación de trabajo en cualquier centro asistencial del BPS. Las alternativas contemplan una primer nivel de solución muy simple, que comienza con el almacenamiento de estudios, de modo que se vaya evolucionando a medida que aumenta la demanda de visualización de los estudios imagenológicos, de forma de no tener problemas al escalar.

La solución más simple de almacenamiento, requiere únicamente de contar con un servidor en el Sanatorio Canzani, donde se corre un software de PACS (como DCM4CHEE o ClearCanvas Server), de modo que cuando se realiza un estudio ecográfico, el estudio y el informe sean almacenados en este servidor. Esta solución debe permitir almacenar todos los estudios, durante el período de tiempo marcado por la ley o las políticas internas del Sanatorio Canzani. Previamente fueron calculados los tamaños de almacenamiento anuales, en base a ese número se debería estimar la capacidad de almacenamiento que debe tener este servidor. Por otro lado, esta solución haría posible la integración con la HCE desde cualquier centro asistencial del BPS, si este servidor estuviera accesible desde los enlaces externos. Como positivo, esta solución es la más simple, y los tiempos de acceso desde la red del Sanatorio Canzani serían mínimos, por estar tanto las estaciones de trabajo como el servidor dentro de la misma red de 100 Mbps. Como contra, esta solución presenta un cuello de botella en los enlaces externos, ya que para acceder a un estudio ecográfico desde otro centro asistencial, por ejemplo desde el DEMEQUI, se deben atravesar dos enlaces, uno DEMEQUI-Datacenter BPS y el otro Datacenter BPS-Canzani. Recordar que estos enlaces son solo de 1 Mbps, y que están corriendo otros servicios del BPS sobre estos. En este punto, es bueno aclarar que la HCE de los pacientes beneficiarios, se accede desde los módulos del aplicativo Opensic, que utilizan los médicos y enfermeras (RCA, Internación, Enfermería, Médicos). Esta es una aplicación cliente servidor, que se utiliza en el modo de terminal service. Como servidor, se están utilizando actualmente 4 equipos dentro de la granja de servidores administrada por BPS. Entonces, para que los estudios ecográficos se integren a la vista de la HCE en el primer escenario descrito, se debe estar accediendo en tiempo real de consulta, desde los servidores centrales, a los repositorios ubicados dentro del servidor local del Sanatorio Canzani. Esto seguramente provoque un cuello de botella insalvable. Notemos que la cantidad de estaciones de trabajo con acceso a la HCE, es de aproximadamente 280, potencialmente concurrentes a la hora de solicitar la información visual de estudios ecográficos, desde las aplicaciones que corren en los servidores centrales, hacia el servidor local ubicado en Canzani. Sumado a que, el servidor local estará continuamente (en horarios de trabajo normal, de 9 a 17 horas) recibiendo información de nuevos estudios. Pasamos entonces al siguiente nivel, que se trata de contar con un almacenamiento central en el datacenter del BPS. Esto deja accesibles los estudios para todos los centros y solamente se utiliza un enlace por acceso a los estudios, en lugar de dos como se comentó previamente. Para la comunicación de estudios desde los ecógrafos al servidor central existen varias alternativas. La primera es transmitir un estudio en el momento que se completa. Esta alternativa presenta la desventaja de que la transmisión puede ser en horario de oficina donde los enlaces tienen un alto grado de uso, causando posibles problemas en la comunicación de estudios, o en la demora de los demás servicios que corren sobre esta red. Un segunda alternativa implica programar la comunicación para que se realice cuando la red tenga una utilización baja (entre las

17 y 9 hs). Así se soluciona el problema de la potencial saturación de los enlaces, pero los estudios no quedarán accesibles en la red del BPS hasta que culmine la transmisión, que podría tardar uno o más días, dependiendo del volúmen de información a transmitir. Si bien en la mayoría de los casos esto no sería un problema, esto es una restricción para una importante aplicación de las redes de imágenes: el telediagnóstico. Es decir, que el médico que realiza el informe de la ecografía podría no estar en el lugar donde se lleva a cabo el estudio. Para esto se podría necesitar que el estudio quede disponible en la red de forma inmediata, sobre todo en casos de ecografías de urgencia. Esta solución mejora los problemas del escenario anterior, dado que se evita pasar por el enlace de la red BPS con el Sanatorio Canzani, para todos los casos en que se hagan consultas a la HCE. Sin embargo, trasladamos este inconveniente a un servidor central. Esto significa, que el servidor a la vez que está recibiendo información reciente del ecógrafo, está cumpliendo con los pedidos de información desde los módulos que acceden a la HCE. Con el escenario anteriormente descrito, tendremos la siguiente situación desde las redes locales de cada uno de los centros:

● Canzani: ○ Estará enviando constantemente información proveniente de nuevos estudios

ecográficos. ○ Estará solicitando información visual al repositorio central, con cada consulta a HCE

desde Internación y consultas de alto riesgo. ● Centros Materno Infantiles:

○ Estarán solicitando información visual al repositorio central, con cada acceso a HCE desde las consultas ambulatorias de controles de embarazo.

● DEMEQUI: ○ Será el centro de menor incidencia, ya que serán contados los casos en que se

deban ver estudios ecográficos obstétricos para un paciente de DEMEQUI. Sin embargo, la red informática de este centro, está integrada con la red de uno de los Centros Materno Infantiles, que se encuentra físicamente contiguo.

Esta alternativa presenta problemas de acceso en tiempo real a la información de los estudios que se encuentran almacenados en el servidor central. Con el propósito de evitar saturación de enlaces y enlentecimiento de las aplicaciones, escalamos entonces al tercer nivel de la propuesta. Este nivel consiste en instalar servidores locales en todos los centros involucrados que funcionen como caché del servidor centralizado. El circuito de un estudio ecográfico sería el siguiente:

● Se realiza un nuevo estudio en el Sanatorio Canzani. ● El estudio se almacena en el servidor local del Sanatorio Canzani. ● En horario de carga baja, se transmite hacia el servidor central en el datacenter del BPS. ● Una vez que la paciente agenda una nueva cita para consulta obstétrica, en los días

previos a dicha cita, se transfiere la información correspondiente a los estudios ecográficos

de esa paciente, desde el servidor central al servidor de caché del centro en cuestión. Esta transferencia también se realiza en horarios de carga baja.

● Cuando la paciente viene a su cita, el médico accede a su HCE, donde puede ver el informe de la ecografía y algunas imágenes que pueden estar adjuntas al informe.

● Luego que transcurre el control, se elimina esta información del caché local. Esta alternativa permite acceso en tiempo real a la información de los estudios ecográficos, ya que la velocidad de acceso será la de la red local (100 Mbps).

5. Referencias

[1] E. Falco de Torres, El paciente equivocado, 2009 http://www.diariosalud.net/content/view/17614/625/ [2] Imagen Digital Médica, Ing. Rafael Sanguinetti [3] Curso de imágenes médicas, núcleo de ingeniería biomédica de las Facultades de Medicina e Ingeniería. http://www.nib.fmed.edu.uy/imagemed/imagemed.html http://iie.fing.edu.uy/~mdavid/ib/imag%20digital%20y%20pacs%20Daniel%20Geido.pps [4] Monitores de grado médico http://medicaldisplaysforless.com/product_largeimage.cfm?pk_product=434 [5] Radiology Information System http://www.adsc.com/ris.asp [6] Radiology Information System http://en.wikipedia.org/wiki/Radiology_Information_System [7] Hospital Information System http://en.wikipedia.org/wiki/Hospital_information_system [8] Pablo Pazos Gutiérrez, Leandro Carrasco, Traumagen: historia clínica electrónica de trauma, con acceso a estudios imagenológicos digitales, 2010. [9] A. Jiménez Herrera, Sistema PACS mínimo basado en el estándar DICOM http://newton.azc.uam.mx/mcc/02_ingles/11_tesis/tesis/terminada/060701_jimenez_herrera_armando.pdf [10] PACS http://dicommexico.itoluca.com/index.php?option=com_content&view=article&id=77&Itemid=193 [11] El departamento de imagenología digital ¿en qué beneficia al radiólogo y al clínico? http://www.imbiomed.com.mx/1/1/articulos.php?method=showDetail&id_articulo=29245&id_seccion=1303&id_ejemplar=2776&id_revista=99