Informática Médica

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1. Informática, medicina e informática médica. ¿Qué son?

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Informática Médica

Creado por: Mora Sánchez Andrés Introducción Mediante el siguiente trabajo nos adentraremos al campo de la informática médica, esto conociendo cada uno de los conceptos tratados dentro del aula de informática en la Escuela Superior de Medicina. Como sabemos la informática médica surgió como ciencia aplicada que hace referencia al uso de cada una de las tecnologías actuales, planteando cada uno de los métodos y técnicas que se utilizan para manejar la información médica. Esto con la finalidad de resolver cada una de las interrogantes surgidas a lo largo de los años, y de tal forma logrando establecer una mejor relación médico paciente, y determinando un mejor trato a través del diagnóstico oportuno. Como tal estaremos hablando de cada uno de las tecnologías empleadas para esta materia, se empleara tanto la parte física como la parte lógica. En los hospitales se ha utilizado mucho el recurso de los PACS para tener una mejor comunicación entre las diferentes disciplinas médicas y poder complementar el diagnóstico y así dar un mejor tratamiento. Mediante el paso de los años a través del desarrollo de las TIC han surgido programas más fáciles de usar y con mayor resolución imagengráfica en el caso de las imágenes digitales y el lenguaje utilizado en cada ordenador. Uno de los ejemplos más claros es el poder observar imágenes radiológicas mediante una pantalla, estas imágenes estarán compuestas por cierto número de pixeles lo que nos permitirá modificarlas mediante programas como GIMP, logrando resaltar lugares donde se observe alguna anomalía. Como tal GIMP es un editor de imágenes general, pero existen programas especializados para visualizar imágenes médicas las cuales son conocidas como imágenes DICOM; así llegamos a los 5 visores más populares para observar imágenes DICOM, además de tener una licencia gratuita para poder implementar en cualquier ordenador. Objetivos

Enumerar cada uno de los contenidos temáticos vistos en la primera unidad de informática médica.

Explicar cada uno de los temas logrando hacer una relación complementaria entre cada uno de ellos.

Sintetizar la información de forma general, logrando hacer un solo documento con todo lo aprendido en el primer parcial de informática médica.

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Desarrollo

1. Informática, medicina e informática médica.

¿Qué son?

La informática médica deriva de dos palabras; informática que proviene del francés informatique, que se refiere al procesamiento automático de información mediante dispositivos electrónicos y sistemas computacionales. Los sistemas informáticos deben contar con la capacidad de cumplir tres tareas básicas: entrada (captación de la información), procesamiento y salida (transmisión de los resultados), y medicina que a su vez es deriva del latín medicīna y hace referencia a la ciencia que permite prevenir y curar las enfermedades del cuerpo humano. Por lo tanto la informática médica es la ciencia aplicada dentro de la medicina que hace referencia al uso de cada una de las tecnologías actuales, haciendo referencia al conjunto de métodos y técnicas que se utilizan para manejar la información médica. Bajo esta perspectiva, la informática participa tanto en la adquisición, almacenamiento y utilización de datos como en la toma de decisiones bajo un razonamiento probabilístico.

El objetivo de la informática médica ha sido reunir a muchas de las técnicas que el hombre ha desarrollado con el fin de potenciar sus capacidades de pensamiento, memoria y comunicación; satisfaciendo cada una de las interrogantes y retos procedentes de la humanidad durante años.

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Su área de aplicación no tiene límites: la informática se utiliza en la gestión de sistemas de salud, en el almacenamiento de información, en el control de procesos, expediente electrónico, intercambio de información entre instituciones, diseminación y recuperación de información, sistemas de monitorización de los pacientes, procesamiento electrónico de imágenes, sistemas de apoyo a decisiones clínicas, computadoras en la educación médica, bioinformática, entre otros.

2. Tecnologías de la información y la comunicación.

Las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) son todos aquellos recursos, herramientas y programas que se utilizan para procesar, administrar y compartir la información mediante diversos soportes tecnológicos, tales como: computadoras, teléfonos móviles, televisores, reproductores portátiles de audio y video o consolas de juego. Actualmente el papel de las TIC en la sociedad es muy importante porque ofrecen muchos servicios como: correo electrónico, búsqueda de información, banca online, descarga de música y cine, comercio electrónico, etc. Por esta razón las TIC han incursionado fácilmente en diversos ámbitos de la vida, entre ellos, el de la educación.

La UNESCO aplica una estrategia amplia e integradora en lo tocante a la promoción de las TIC en la educación. El acceso, la integración y la calidad figuran entre los principales problemas que las TIC pueden abordar. El dispositivo intersectorial de la UNESCO para el aprendizaje potenciado por las TIC aborda estos temas mediante la labor conjunta de sus tres sectores: Comunicación e Información, Educación y Ciencias.

¿Para qué sirven?

1. Inmaterialidad. La digitalización nos permite disponer de información inmaterial, para almacenar grandes cantidades en pequeños soportes o acceder a información ubicada en dispositivos lejanos.

2. Instantaneidad. Podemos conseguir información y comunicarnos instantáneamente a pesar de encontrarnos a kilómetros de la fuente original.

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3. Interactividad. Las nuevas TIC se caracterizan por permitir la

comunicación bidireccional, entre personas o grupos sin importar donde se encuentren. Esta comunicación se realiza a través de páginas web, correo electrónico, foros, mensajería instantánea, videoconferencias, blogs o wikis entre otros sistemas.

4. Automatización de tareas. Las TIC han facilitado muchos aspectos de la vida de las personas gracias a esta característica. Con la automatización de tareas podemos, por ejemplo, programar actividades que realizaran automáticamente los ordenadores con total seguridad y efectividad. Existen interesantes cursos de TIC, desde enfados a profesores como a público en general. Incluso hay programas más especializados como los masters en TIC.

Ventajas:

- Brindar grandes beneficios y adelantos en salud y educación. - Permitir el aprendizaje interactivo y la educación a distancia. - Impartir nuevos conocimientos para la empleabilidad que requieren

muchas competencias (integración, trabajo en equipo, motivación, disciplina, etc.).

- Ofrecer nuevas formas de trabajo, como tele trabajo. - Dar acceso al flujo de conocimientos e información para empoderar y

mejorar las vidas de las personas. - Facilidades. - Exactitud. - Menores riesgos. - Menores costos.

Desventajas: Los beneficios de esta revolución no están distribuidos de manera equitativa; junto con el crecimiento de la red Internet ha surgido un nuevo tipo de pobreza que separa los países en desarrollo de la información, dividiendo los educandos de los analfabetos, los ricos de los pobres, los jóvenes de los viejos, los habitantes urbanos de los rurales, diferenciando en todo momento a las mujeres de los varones.

- Falta de privacidad. - Aislamiento. - Fraude. - Merma los puestos de trabajo.

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3. Unidades de medida de informática, sistema de numeración.

Sistema binario Es un sistema de numeración que utiliza internamente hardware de las computadoras actuales. Se basa en la representación de cantidades utilizando los dígitos 1 y 0, por tanto su base es dos (número de dígitos de sistemas). Cada digito de un número representado en este sistema se representa en BIT.

Sistema octal

Es un sistema de numeración cuya base es 8, es decir, utiliza 8 símbolos para la representación de cantidades. Estos sistemas es de los llamados posiciónales y la posición de sus cifras se mide con la relación a la coma decimal que en caso de no aparecer se supone implícitamente a la derecha del número.

Sistema decimal Es uno de los sistema denominado posiciónales, utilizando un conjunto de símbolos cuyo significado depende fundamentalmente de su posición relativa al símbolo, denominado coma (,) decimal que en caso de ausencia se supone colocada a la derecha. Utiliza como base el 10, que corresponde al número del símbolo que comprende para la representación de cantidades. Este conjunto de símbolos se denomina números árabes. Es el sistema de numeración usado habitualmente en todo el mundo y en todas las áreas que requieren de un sistema de numeración.

Sistema hexadecimal Es un sistema posicional de numeración en el que su base es 16, por tanto, utilizara 16 símbolos para la representación de cantidades. Su uso actual está muy vinculado a la informática. Esto se debe a que un dígito hexadecimal representa cuatro dígitos binarios (4 bits = 1 nibble); por tanto, dos dígitos hexadecimales representan ocho dígitos binarios (8 bits = 1 byte, (que como

es sabido es la unidad básica de almacenamiento de información).

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Bit Bit es el acrónimo de Binary digit (dígito binario). Un bit es un dígito del sistema de numeración binario. El bit es la unidad mínima de información empleada en informática, en cualquier dispositivo digital, o en la teoría de la información. Con él, se puede representar dos valores cualesquiera, como verdadero o falso, abierto o cerrado, blanco o negro, norte o sur, masculino o femenino, amarillo o azul, un nervio estimulado o un nervio inhibido. Basta con asignar uno de esos valores al estado de "apagado" (0), y el otro al estado de "encendido" (1).

Byte Se describe como la unidad básica de almacenamiento de información, generalmente equivalente a ocho bits (01011101), pero el tamaño del byte depende del código de caracteres o código de información en el que se defina.

Kilobyte Un kilobyte es una unidad de medida común para la capacidad de memoria o almacenamiento de las computadoras. Las PC de IBM más antiguas, por ejemplo, tenían una capacidad máxima de 640 K, o alrededor de 640 000 caracteres de datos.

Megabyte El Megabyte es una unidad de medida de cantidad de datos informáticos.

Gigabyte

Un gigabyte es una unidad de medida informática equivalente a mil millones de bytes. Dado que los ordenadores trabajan en base binaria, en lugar de que un gigabyte sea 10³ megabytes (1000 MiB), el término gigabyte significa 210 megabytes. Pero si somos exactos, 1 GB son 1.073.741.824 bytes ó 1.024 MB.

Terabyte

Una unidad de almacenamiento tan desorbitada que resulta imposible imaginársela, ya que coincide con algo más de un trillón de bytes. Esto es 1024 veces un Gigabyte.

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4. Introducción a las imágenes digitales.

Con anterioridad se capturaban imágenes por medio de viejas cámaras, de las cuales se lograría obtener una fotografía plasmada en un papel a través de medios químicos; esto se acompañaba de distintas desventajas como lo era el no poder observar la imagen antes de obtenerla, el gran espacio físico que ocupaba la fotografía, la poca resolución de la imagen, los pocos colores que se obtenían, el no poder conservar la fotografía para siempre, entre algunos otros. La palabra digital proviene de dígito, que a su vez se deriva del latín digitus, "dedo". En resumen, "digital" quiere decir "representado mediante números", siendo este el sistema binario. Como tal, la imagen digital es una representación bidimensional de una imagen a partir de una matriz numérica; la resolución de esta imagen puede ser estática o dinámica al tratarse de una

Imagen JPEG (.jpg), tamaño de 34,6 KB (35.524 bytes), ancho 480 píxeles y alto 889 píxeles, profundidad en bits 24. Tamaño real sin comprimir

de 10241280 bits (1280160 bytes) correspondiente a 1250 kilobytes.

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imagen matricial (mapa de bits) o un gráfico vectorial.

Imagen Vectorial: se componen

por entidades geométricas

simples (segmentos y polígonos),

cada una de estas entidades se

define por un grupo de

parámetros (coordenadas inicial

y final). Si esta imagen es

reducida no perderemos calidad

en los contornos de la imagen ya

que la imagen cuenta con mucho

más detalle sobre el sistema de

fijación, ésta es una gran ventaja

ya que el formato siempre

mostrara imágenes de colores

planos con contornos limpios sin

importar el tamaño al que se esté

observando.

Imagen Matricial: se componen

mediante una gran cantidad de

cuadritos llamados píxeles, los

que cuentan con un color propio.

La visualización de la imagen es el resultado de integrar varios de estos

píxeles. Este tipo de imagen es ideal para poder mostrar objetos

iluminados o aquellas con una gran variación de tonos (imágenes

utilizadas para la fotografía y el cine).

Las imágenes digitales se pueden obtener a través de una pantalla, un escáner o una cámara digital; estas serán un enorme mosaico lleno de millones de píxeles, conteniendo cada uno de ellos la información de color de esa pequeña porción. El píxel solo puede tener un color a la vez y éste podrá ser únicamente de color rojo, verde o azul, así mismo podrá tornarse de algún color en el cual se estén mezclando los colores antes dichos. Al observar el total de píxeles de cada una de las imágenes, es decir uno al lado de otro, dará la impresión de que el color continúa respecto a su tonalidad, dando como resultado una imagen. Cada imagen digital cuenta con: La resolución, la cual es la capacidad de reproducir fielmente cada uno de los

detalles de la imagen, esto estará dado por cada uno de los píxeles que la componen; suele ser medida en píxeles por pulgada (ppi) o píxeles por

Imagen JPEG (.jpg) 513,7 KB (14.057 bytes), ancho 120 píxeles y alto 96 píxeles, profundidad en bits 24.

Tamaño real sin comprimir de 276480 bits (34560 bytes) correspondiente a 33 kilobytes.

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centímetro (pcm). Cuanto mayor resolución tenga una imagen será mejor su presentación al observador, pero a su vez mayor será el espacio que ocupe como formato digital. Las dimensiones de la imagen son expresadas en cm o mm refiriéndonos a lo ancho y a lo alto de la imagen; es importante mencionar que también se puede dar las dimensiones de una imagen en píxeles, es decir cuántos pixeles tiene de alto y cuantos tiene de ancho. Podremos calcular la cantidad de píxeles totales de una imagen multiplicando los píxeles de alto por los píxeles de ancho. Sabemos que cada uno de los píxeles de una imagen tiene la capacidad de contener solamente un color a lo que llamaremos profundidad de color. De esta

forma el archivo que alberga los contenidos de la imagen debe contener la información del color que se encuentra en cada píxel, calculados como el número de bits utilizados para describir el color de cada píxel. Esto indica que entre mayor sea la profundidad de color de una imagen, por consiguiente mayor será el número de colores que podremos observar al presentarla. 1 bit corresponde solo a dos colores, lo que es blanco y negro, por tal motivo podremos hablar de una imagen monocromática, si hacemos referencia a 2 bits corresponderá a 4 colores, 3 bits corresponde a 8 colores, 4 bits corresponde a 16 y así sucesivamente. Por ejemplo, una imagen que contenga 8 bits presentara 256 colores bajo una presentación.

El tamaño del archivo hace referencia a una cifra en bits o bytes, describiendo la cantidad total de memoria que será utilizada para albergar dicho archivo. Cabe mencionar que cada archivo contiene la información del título de la imagen y el contenido por lo que dará un porcentaje mayor al calculado con la resolución de la imagen, es decir si calculamos el peso a través de la resolución de una imagen y este me da como resultado 500 bits pero el archivo pesa 550 bits, los 50 bits restantes corresponderán al título y demás información que contenga el archivo. Para calcular el peso de una imagen será eficiente multiplicar el número de píxeles de ancho por el número de píxeles de largo, al resultado de esto lo multiplicaremos por la profundidad en bits y así obtendremos de forma definitiva el tamaño de la imagen en bits; por consiguiente si este lo deseamos convertir en bytes tendrá que ser dividido

Imagen de mapa de bits (.bmp) tamaño 52,1 KB

(53.402 bytes), ancho 480 píxeles y alto 889 píxeles, profundidad en bits 1. Tamaño real sin comprimir de 426720 bits (53340 bytes) correspondiente a 52

kilobytes.

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entre 8, el resultado si lo deseamos convertir en kilobytes deberá ser dividido entre 1024, el resultado si desea ser convertido en megabytes deberá ser dividido entre 1024 y así sucesivamente. La forma de almacenaje de las imágenes será en forma de archivo el cual puede ser en escala de bits cumpliendo con extensiones como lo son monocromática, de 256 colores que corresponde a 8 bits o de 24 bits; siendo la imagen modificada para cumplir con las expectativas de cada uno de los formatos. De igual forma se puede guardar en algunos otros formatos que se darán a la tarea de comprimir las imágenes utilizando algoritmos matemáticos propios para reducir la cantidad de bits totales de la imagen y marca el archivo resultante con una extensión característica: bmp, wmf, jpg, gif, png, entre otros.

5. Imágenes GIMP. GIMP (GNU Image Manipulation Program) es un programa de edición de imágenes digitales en forma de mapa de bits, tanto dibujos como fotografías. Es un programa libre y gratuito.

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Existen versiones totalmente funcionales para Windows, para Mac OS X, y se incluye en muchas distribuciones GNU/Linux. También se ha portado a otros sistemas operativos, haciéndolo el programa de manipulación de gráficos disponible en más sistemas operativos. Se le puede considerar como una alternativa firme, potente y rápida a Photoshop para muchos usos, aunque no se ha desarrollado como un clon de él y posee una interfaz bastante diferente. GIMP fue desarrollado como una herramienta libre para trabajar con imágenes y se ha convertido en una alternativa libre y eficaz al Photoshop para gran número de usos.

GIMP lee y escribe la mayoría de los formatos de ficheros gráficos, entre ellos jpg, gif, png, pcx, tiff, y los de Photoshop, además de poseer su propio formato de almacenamiento de ficheros, xcf. También es capaz de importar ficheros en pdf y también imágenes vectoriales en formato svg creadas, por ejemplo, con Inkscape. Posee varias herramientas de selección (rectangular, esférica, lazo manual, varita mágica, por color), tijeras inteligentes, herramientas de pintado como pincel, brocha, aerógrafo, relleno, texturas, etc. Posee herramientas de

modificación de escala, de inclinación, de deformación, clonado en perspectiva o brocha de curado (para corregir pequeños defectos). Posee también herramientas de manipulación de texto. Dispone también de muchas herramientas o filtros para la manipulación de los colores y el aspecto de las imágenes, como enfoque y desenfoque, eliminación o adición de manchas, sombras, mapeado de colores, etc. También posee un menú con un catálogo de efectos y tratamientos de las imágenes.

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6. Imágenes DICOM, servidores PACS y visores de imágenes médicas.

Imágenes DICOM DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) es el estándar reconocido mundialmente para el intercambio de pruebas médicas, pensado para su manejo, visualización, almacenamiento, impresión y transmisión. Incluye la definición de un formato de fichero y de un protocolo de comunicación de red. Los ficheros DICOM pueden intercambiarse entre dos entidades que tengan capacidad de recibir imágenes y datos de pacientes en formato DICOM. Los ficheros DICOM consisten en una cabecera con campos estandarizados y de forma libre, y un cuerpo con datos de imagen. Un objeto DICOM simple puede contener solamente una imagen, pero esta imagen puede tener múltiples "fotogramas" (frames), permitiendo el almacenamiento de bloques de cine o cualquier otros datos con varios fotogramas. Los datos de imagen puede estar comprimidos usando gran variedad de estándares, incluidos JPEG, JPEG Lossless, JPEG 2000, LZW y Run-length encoding (RLE). DICOM permite la integración de escáneres, servidores, estaciones de trabajo, impresoras y hardware de red de múltiples proveedores dentro de un sistema de almacenamiento y comunicación de imágenes.

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Servidores PACS Un servidor PACS es un sistema de almacenamiento digital, transmisión y descarga de imágenes radiológicas. Los sistemas PACS se componen de partes software y hardware, que directamente se comunican con modalidades y obtienen las imágenes de éstas. Las imágenes son transferidas a una estación de trabajo para su visualización y emisión de informes radiológicos. Las imágenes son archivadas entonces en el servidor PACS para su descarga posterior hacia las estaciones de trabajo.

Ventajas de un servidor PACS

Los servidores PACS ofrecen una serie de ventajas sobre los sistemas

tradicionales de informado basados en placas radiológicas:

Reducen el coste operacional eliminando la necesidad de disponer de

soportes físicos para cada estudio, con el consecuente espacio requerido

para almacenarlos. El coste del almacenamiento digital se ha visto reducido

drásticamente durante los últimos años.

Reduce el coste radiológico, eliminando la necesidad de disponer y

almacenar las tradicionales y altamente contaminantes placas radiológicas.

Proporcionan una manera más rápida y confiable de acceder a los históricos

de imágenes de un paciente.

Posibilita el acceso remoto a las imágenes, ayudando al radiólogo a optimizar

su tiempo disponible.

Los servidores PACS proveen de un sencillo método de integración de las

imágenes con el sistema de información hospitalario (HIS). Este hecho

posibilita el acceso a toda la información del paciente desde un único punto,

lo que redunda en una mejor y más efectiva atención al paciente.

Es posible realizar revisión de los informes (e imágenes) por terceros,

obteniendo así segundas opiniones de una manera mucho más efectiva,

hecho que redunda en una mejor atención al paciente.

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Visores de imágenes médicas.

Con el desarrollo de la tecnología cada vez es más posible utilizar equipos de visualización multimedia para mostrar imágenes de grado médico. Cumpliendo con criterios de calidad médicos mínimos para visualización de estudios en formato DICOM. Es necesario un software que permita al dispositivo leer y modificar este tipo de archivos.

a) OsiriX: sin duda el más reconocido visualizador DICOM para plataformas MacOS y iOS. Con un gran redimiento de carga y procesado de imágenes así como una interfaz bastante intuitiva OsiriX es probablemente la mejor opcioón para usuarios de productos Apple.

b) Dicompyler: visualizador especializado en radioterapia. Aunque puede

cargar cualquier tipo de imagen DICOM; sus herramientas lo hacen espacialmente útil para procesamiento de imágenes con fines de investigación en radioterapia. Disponible para las plataformas Linux, Mac y Windows.

c) MicroDicom: permite modificar y conservar las propiedades del archivo

orginal. Con MicroDicom es posible recuperar listas de pacientes, realizar mediciones y anotaciones, cargar imágenes únicamente arrastrándolas a la interfaz entre muchas otras posibilidades. Permite generar archivos de video con base series de imágenes médicas.

d) RadiAnt: el más intuitivo de todos. Generalmente se recomienda para

usuarios poco experiemantados en el manejo de herramientas de procesamiento de imágenes médicas. Esto no quiere decir que sus posibilidades sean limitadas; cumple con todas las funciones básicas de un visualizador especializado y soporta todas las modalidades de archivos: TC, RMN, US, MN, Rx y muchas otras. e) Open Dicom Viewer: compatible con Windows, Linux y MacOs. De código abierto y con un rendimiento muy alto. Esto gracias a su simplicidad. Es el más básico de las cinco opciones. Permite visualizar reportes en PDF incrustados en archivos DICOM.

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Bibliografía

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