Imagenología digital y PACS núcleo de ingeniería biomédica facultades de ingeniería y medicina universidad de la república Ing. Daniel Geido

Introducción Por que digitalizar? Radiología digital vs Radiología analógica Beneficios obtenidos: Menor dosis de radiaciones para el paciente y el operador. Menor cantidad de material contaminante (Plomo, Químicos de revelador y fijador). Ahorros económicos: placas radiográficas y rollos fotográficos, ahorro en la compra de reveladores y fijadores, ahorro en la compra y mantenimiento de procesadoras de placas y equipos de revelado. Disminución del espacio físico para guardar las imágenes, uso de archivos digitales. Diagnóstico remoto y envío de resultados por intranet hospitalaria o internet, brindando rapidez, practicidad y posibilidad de interconsulta entre profesionales al instante. Alto contraste de las imágenes digitales, uso de monitores especiales software con herramientas de procesamiento que ayudan al médico, facilitando y mejorado el diagnóstico. El músculo esquelético se compone de numerosas células musculares. La excitación de estas células generan mediante mecanismos químicos la contracción o distencsión de los músculos. En organismos complejos existen dos sistemas para la integración de información y generación de respuestas: Sistema Endócrino: que envía las órdenes a través de hormonas que inyecta a la sangre, generando respuestas en los órganos (por ej: corazón). Acción difusa y lenta. Sistema Nervioso: que envía órdenes a través de las redes neuronales o vías nerviosas, dirigidas directamente a cada órgano.

Flujo de trabajo con radiografia convencional Identificadora + Chasis con película virgen Diagnóstico y Archivo Imagen latente Película revelada Médico radiólogo Reveladora Equipos de RX analógicos

Técnicas de digitalización Ciertos equipos (modalidades), como ser CT, MR, NM, US, DSA es mucho mas común que posean salida digital (aunque no siempre). Otros como RX convencional, portátiles, mamografía, radioscopía, etc no es común que la tengan y hay que digitalizarlos. Tenemos 2 maneras de hacer esto: Forma directa. Forma indirecta.

Digitalización en forma directa DR (Digital Radiography): Se utilizan detectores digitales directamente del tipo “flat pannel” quienes convierten los Rx en luz (yoduro de cesio) y son captados por pequeños elementos del estilo TFT. DDR es una variante en la cual no hay conversión a luz, directamente pasan de Rx a señales eléctricas. Consola de diagnóstico Impresora laser de placas Identificación del paciente (ingreso manual o captura de datos) Archivo Equipos de RX digital Previsualización Conexión con el resto del servicio de imaginología

Digitalización en forma directa CR (Computed Radiography): Esta en el límite entre ser un método directo o indirecto. Se sustituye la placa convencional por una placa con capacidad de memoria: Placa de fluorobromo de bario, los Rx hacen que electrones pasen de un estado de baja energia a uno de mas alta. Al volver a su estado de reposo emitirían, pero esto es impedido mediante “trampas” existentes en la placa. Dicha placa se coloca en el CR quien realiza un barrido punto a punto con un laser de He-Ne de 633nm, provocando la liberación de las “trampas” y volviendo a su estado de reposo emitiendo luz azul de aprox 400nm. Dicha luz es captada y convertida en una señal eléctrica. Luego la placa se borra sometiendola a luz intensa quedando lista para un nuevo uso, llegan a durar alrededor de 3000 reusos.

Flujo de trabajo con radiografia computada, CR Impresora laser de placas Archivo Chasis con película borrada Chasis expuesto Imagen latente Imagen digital Lector de chasis, CR Se borra la pelicula Consola de diagnóstico Estación de previsuaización e identificación de paciente (ingreso manual o captura de datos) Equipos de RX analógicos

Digitalización en forma indirecta Digitalizador de placa: Fotografiar, con una cámara montada en un soporte, la placa sobre un negatoscopio de suficiente intensidad. Sistema CCD: es un escáner en el cual se ilumina la placa y mediante detectores del tipo Charged Coupled Device se captura la información, es necesario iluminar la placa de ambos lados. Tecnología láser: se utiliza luz láser para iluminar la placa y mediante fotomultiplicadores se captura la imagen. Solo los dos ultimos son aceptados por la ACR (American College of Radiology) Capturadoras de video (frame grabbers): Se utilizan tarjetas digitalizadoras para capturar la señal de video proveniente del equipo. Para equipos con salidas de video tipo PAL, NTSC bastan capturadores comunes, pero para otros casos como DSA por ejemplo se requieren tarjetas especiales, dadas las características de la señal.

Flujo de trabajo con digitalizadores indirectos Arco en C Impresora laser de placas Archivo Capturadora de video Escáner de placas Chasis expuesto Imagen latente Imagen digital Película revelada Consola de diagnóstico Reveladora Equipos de RX analógicos

Normalización Cada fabricante tenía su formato de imagen y protocolo de comunicación propios. Esto imposibilitaba interconexión. Surge una iniciativa conjunta entre ACR (American College of Radiology) y NEMA (National Electrical Manufacturers Association). Crear un estándar único internacional para el intercambio de imágenes entre equipos de diferentes fabricantes. Asi surge DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine). Es un estándar internacional diseñado para el intercambio, almacenamiento y gestión de imágenes médicas y su información asociada

DICOM Es un estándar internacional como lo es GSM en telefonía móvil o VHS en video, etc. Implementa soluciones en capas superiores, compatible con modelo OSI de capas y corre sobre TCP/IP de capa 3. Sus primeras versiones datan de 1985, DICOM 1.0 y en 1988 DICOM 2.0 En 1993 surge DICOM 3.0 que es la versión utilizada hasta hoy en día con varias mejoras implementadas. Cada fabricante debe tener un “Dicom Conformance Statement”, donde se especifica que partes del estandar se implementan y como se hace. Un equipo será compatible DICOM solo si posee su DCS asociado. DICOM define el formato de una imagen y su información asociada pero también la forma en que interactuan los equipos.

DICOM Formato de imagen:

DICOM Estándar de comunicación: Se definen Clases de Servicios: Verification, Storage, Query/Retrieve, Print, Modality Worklist, etc. Se definen objetos: CT, MR, CR, etc. Sumando ambos se tienen las SOP (Service Object Pair) = Servicio + Objeto. Ejemplos de SOP: Verification. Basic Film Session. CT Image Storage. MR Image Storage. Query/Retrieve. Etc. Se definen dos tipos diferentes de actores: SCU (Service Class User), es quien realiza la petición, por ejemplo quiero imprimir o quiero consultar por un estudio. SCP (Service Class Provider), es quien otorga el servicio, por ejemplo la impresora, o el archivo.

HL7 Organización fundada en 1987 por proveedores de soluciones clínicas Establece un mecanismo de mensajería para intercambio de información clínica Registro de datos de paciente Gestión de contactos clínicos Gestión de peticiones y resultados Programación de actividades Observaciones clínicas

HL7 Características Inconvenientes El estándar clínico más importante (65% según HIMSS) Aprobación ANSI Más de 450 miembros en la organización Inconvenientes No es una solución plug’n’play, requiere un proceso de análisis de las soluciones a integrar No tiene semántica que especifique el significado de los campos No contempla información compleja (imágenes, informes), por eso es necesario combinarlo con DICOM. Utilizando DICOM Y HL7 tengo la solución completa para la administración del departamento de imagenología y su interacción con el resto del hospital.

Necesidades Gran complejidad en los sistemas de generación de imagen Radiología convencional - tomografía Ecografía - Doppler Resonancia magnética Emisión de partículas Los equipos de hoy en día y los volúmenes de imágenes utilizados en cada estudios abren la necesidad de utilizar sistemas dedicados para administrar dicha información.

Necesito Sistemas de Gestión VISUALIZACIÓN DE INFORMES REGISTRO DE PACIENTES Registro de paciente GENERADOR DE PETICIONES HIS Registro de paciente EJECUCIÓN DE PETICIONES REPOSITORIO DE INFORMES GESTIÓN DE INFORMES CREACIÓN DE IMAGEN Ejecución de procedimiento CREACIÓN DE INFORMES GESTOR DE PROCEDIMIENTO GESTOR DE IMÁGENES ARCHIVO DE IMÁGENES RIS Listas de trabajo Ejecución de procedimiento Almacenamiento de imágenes Consulta de imágenes MODALIDAD DE ADQUISICIÓN VISUALIZADOR DE IMÁGENES HIS – Hospital Information System RIS – Radiology Information System PACS – Picture Archiving and Communication System PACS

Interfaces para comunicación

PACS Otras modalidades Arco en C Equipo de RX digital Equipos de RX analógicos Equipos de RX portátiles Resonancia Magnética Tomógrafo Mamógrafo Otras modalidades Escáner de placas Capturadora de video Distribución Web Servidor de archivo central Servidor web Estación de respaldos Utilizado para acceso desde estaciones dentro o fuera del hospital Estaciones de Diagnóstico dentro del hospital Impresora de placas

Estaciones de diagnóstico Fácil de utilizar, solo visualización sin mucho procesamiento, costo bajo Estaciones convencionales Mas compleja, mas herramientas específicas para ciertas modalidades, monitores grado médico, costo medio Estación específica Hardware especializado, herramientas avanzadas, doble monitor grado médico, reconstrucciones 3D, costo elevado Estación avanzada

Servidor de archivo y web Almacenamiento central utilizando hardware redundante RAID. Grabación de CDs o DVDs. Respaldos de varios GigaBytes online o nearline, DAS (Direct Attached Storage, CD, DVD, cinta, JukeBox, etc), NAS (Network Attached Storage, uso de la LAN), otros. Mantener base de datos de pacientes y estudios realizados sin guardar imágenes pero sabiendo donde fueron almacenadas para respaldo, respaldos offline. Servidor web o servidor de teleradiología para distribución de imágenes fuera del hospital, médicos que ven en su casa, estudios enviados a otras clínicas u hospitales, cuidado con el monitor que se usa. Puede ser usado dentro del mismo hospital.