UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PALERMO. I sistemi RIS/PACS. Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PALERMO Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Corso di Laurea Magistrale in Scienze dell Informazione I sistemi RIS/PACS Tesi di laurea di: Dott. Matricola: Relatore: Prof. Biagio Lenzitti Anno Accademico

2 Indice INDICE... 2 ABSTRACT I SISTEMI RIS/PACS INTRODUZIONE Il Sistema Informativo Ospedaliero - HIS Il Sistema Informativo Radiologico - RIS Il Sistema di Archiviazione e Trasmissione di Immagini - PACS RISPARMI E MIGLIORAMENTI LE COMPONENTI COSTITUENTI HARDWARE CED e DR Server Archive system (storage) Switch di Core e di Distribuzione Rete elettrica, UPS e Gruppo Elettrogeno Workstation Postazioni per refertazione Postazioni per refertazione vocale Postazioni di consultazione Postazioni di tele-radiologia CD paziente e postazioni automatizzate di masterizzazione Postazioni per sala operatoria APPLICATIVI SOFTWARE INFRASTRUTTURA DI RETE LAN WAN RECUPERO DEI DATI PREGRESSI E MIGRAZIONE AL NUOVO SISTEMA INTEGRATO RIS/PACS Importazione dei dati verso il RIS Importazione dei dati verso il PACS LA SICUREZZA DEI DATI Autenticazione Conservazione sostitutiva NORMATIVE DI RIFERIMENTO CASE STUDY: OSPEDALE X Volumi di attività Modalità diagnostiche Architettura Generale APPENDICE A. FUNZIONALITÀ DEL RIS - IL PROCESSO DI REFERTAZIONE A.1. Richiesta d esame A.2. Gestione dell agenda radiologica A.3. Accettazione

3 A.4. Esecuzione dell esame A.5. Refertazione e consegna A.6. Archiviazione A.7. Statistiche di natura amministrativa A.8. Verifica di qualità A.9. Gestione della manutenzione delle apparecchiature GLOSSARIO E ACRONIMI BIBLIOGRAFIA SITOGRAFIA

4 Abstract L ambiente sanitario, a causa del tipo di attività urgenti e complesse che ogni giorno vengono svolte, è sicuramente un ambito in cui una gestione attenta ed innovativa delle risorse può portare notevoli miglioramenti, sia per il personale medico che per i fruitori, i pazienti. All interno dell ambiente sanitario la gestione delle attività in ambito radiologico ha riscontato, negli ultimi anni, una notevole crescita con l aumento della complessità operativa e conseguente necessità di adottare strumenti informatici, sempre più automatizzati, per facilitare la gestione ed aumentare l efficienza. I sistemi informativi che, talvolta ancora fisicamente distinti oppure fortemente integrati, si utilizzano in campo radiologico sono il RIS 1, che ha il compito di gestire il flusso di lavoro e i dati, ed il PACS 2, che ha il compito di provvedere all acquisizione, visualizzazione e distribuzione delle immagini radiologiche sia ai fini della refertazione che dell archiviazione. È evidente che solo sistemi che realizzano una completa integrazione tra RIS e PACS, a supporto dell attività radiologica, forniscono lo strumento adeguato per il miglioramento dei processi lavorativi e per l ottimizzazione dei servizi resi, sotto tutti gli aspetti (tempo, denaro, accuratezza della diagnosi etc.). Inoltre l integrazione rendere fruibili dati, informazioni, immagini e competenze, oltre che ai reparti della stessa struttura ospedaliera, anche a strutture che si possono trovare a notevoli distanze. La possibilità di interscambio tra le diverse strutture dell azienda, attraverso la telemedicina, permette, in alcune circostanze, di evitare la presenza fisica del clinico, con il vantaggio di poter avere competenze altamente specializzate anche in piccoli e remoti presidi ospedalieri dislocati lungo il territorio. L introduzione dei sistemi integrati RIS/PACS ha come obiettivo il passaggio da una radiologia tradizionale, basata su pellicole e documenti 1 Acronimo per Radiological Information System o sistema informatico radiologico 2 Acronimo per Picture Archiving and Communication System o sistema per l archiviazione e la trasmissione delle immagini 4

5 cartacei, ad una radiologia digitale, basata su filmless, paperless e CD, costituendo un profondo cambiamento in termini di organizzazione e di modalità di gestione dei processi operativi. Il sistema RIS/PACS è pertanto una vera rivoluzione e, come tale, richiede un approccio nuovo. Questa reingegnerizzazione radiologica porta ad un profondo rinnovamento della gestione dei servizi, con variazioni nelle modalità organizzative che, attraverso la gestione delle informazioni radiologiche con tecnologie informatiche, recano notevoli vantaggi. Infatti l organizzazione dei flussi e dei processi di lavoro subisce una notevole evoluzione in senso migliorativo, con netta riduzione degli steps e degli operatori necessari in ciascuna procedura diagnostica, dal momento dell accettazione dell esame sino all atto finale della consegna del referto. L informatizzazione dell area amministrativa permette l eliminazione del vecchio materiale cartaceo. L architettura ottimale deve rendere immediatamente disponibili le immagini prodotte, facilitandone l accesso da tutti i reparti, studi medici, sale operatorie ed ambulatori, ottimizzando quindi la gestione del workflow clinico. In questo modo diminuisco tempi e costi degli esami, in considerazione del fatto che non ci sono più i tempi di sviluppo delle pellicole e le pellicole stesse. Aumenta la produttività del personale medico che, potendo sfruttare strumenti a supporto del proprio lavoro, potrà focalizzare maggiormente la propria attenzione sugli aspetti clinici e meno sugli aspetti gestionali (e.g. sulla refertazione e non sulle attività di gestione del referto stesso). Tutto ciò permette di realizzare inoltre un dossier elettronico per ogni paziente con la possibilità, in sede di prestazione, di apprendere tutta la storia clinica riducendo enormemente la possibilità d errore, avendo a disposizione maggior materiale consultivo. Come è comprensibile, la messa a regime di un sistema così complesso richiede un lasso di tempo durante il quale la formazione del personale sarà fondamentale, visto che si troveranno interessati in un cambiamento radicale delle loro attività. Anche in seguito, con il sistema a regime, saranno necessari aggiornamenti continui delle professionalità coinvolte, per mantenere e migliorare la funzionalità del sistema RIS/PACS. 5

6 1. I sistemi RIS/PACS 1.1. Introduzione I sistemi informativi hanno la funzione di coordinare la raccolta, la gestione, la visualizzazione e lo scambio di informazioni. In una organizzazione complessa, come quella di un ospedale, un sistema informativo consente la gestione delle informazioni utili per comprendere lo stato di funzionamento dell organizzazione stessa; un sistema informatico è la componente automatizzata del sistema informativo. Nell accezione normale si tende a sfumare le distinzioni tra sistema informativo e sistema informatico perché non sembra possibile che l uno possa esistere senza l altro. D altra parte un sistema informatico risulta del tutto inutile se non esiste prima una corretta e precisa opera di raccolta dell informazione. All interno dell ospedale, la radiologia è probabilmente il reparto nel quale si fa maggiore uso di tecnologie avanzate: fra queste, appunto, l informatica occupa un posto di primo piano. Focalizziamo adesso la nostra attenzione sui sistemi informativi in radiologia, considerati unitamente ai dispositivi hardware e software utilizzati per il trattamento elettronico dell informazione. All interno di un ideale sistema informativo integrato per la radiologia dovrebbero essere presenti almeno le seguenti tre funzionalità: 1. acquisizione, in formato digitale, delle immagini fornite dalle diverse apparecchiature diagnostiche e dei dati ad esse associati 2. elaborazione ed archiviazione di informazioni relative ai diversi momenti della storia clinica del paziente 3. condivisione in rete di tutte le informazioni di utilità clinica ed amministrativa Nella stragrande maggioranza dei casi esistono tre sistemi informativi sanitari: 6

7 1. Sistema Informativo Ospedaliero (HIS 3 ) 2. Sistema Informativo Radiologico (RIS 4 ) 3. Sistema per l Archiviazione e la Trasmissione delle Immagini (PACS 5 ) Tra questi tre distinti sistemi si possono avere diverse forme di collegamento: 1. i tre sistemi sono del tutto indipendenti tra loro, anche se sono in grado di scambiarsi alcune classi di dati 2. il RIS è un sottosistema dell HIS mentre il PACS, per la sua vocazione prevalente alla gestione delle immagini, è un sistema indipendente (esiste comunque un interscambio di dati) 3. il PACS ed il RIS sono integrati all interno dell HIS Quest ultima soluzione è storicamente la meno diffusa dal momento che RIS e PACS non hanno conosciuto uno sviluppo simultaneo ed omogeneo; di conseguenza essi sono sistemi quasi sempre distinti, spesso con limitate possibilità di interscambio di dati. Negli ultimi anni, tuttavia, molti centri di ricerca e gran parte delle industrie radiologiche hanno profuso un notevole impegno per rendere possibile una sempre più efficace integrazione tra RIS e PACS. Si è aggiunta inoltre la tendenza a porre sempre maggiore attenzione, nel campo gestionale, all utilizzo dei macchinari al fine di minimizzarne i costi di gestione e d investimento, ottimizzando i servizi offerti sia in termini qualitativi che quantitativi. La strategia che si adotta in campo medico è quella di realizzare un sistema di gestione e riproduzione delle immagini diagnostiche allo stato dell arte, dotato cioè delle più moderne funzionalità per garantire agli utilizzatori il massimo dell ergonomia, coniugato con la più avanzata architettura sistemistica. I potenziali benefici che l implementazione di un sistema integrato RIS/PACS porta in una struttura ospedaliera sono vari e di ordine differente. In prima battuta consente la graduale sostituzione della pellicola radiografica come strumento per la visualizzazione e la documentazione delle immagini, fino al completo azzeramento, nell ottica di una gestione della produzione radiologica tutta filmless, con conseguente abbattimento dei costi per l ospedale e quindi per l intera 3 Acronimo per Hospital Information System o sistema informativo ospedaliero 4 Acronimo per Radiological Information System 5 Acronimo per Picture Archiving and Communication System 7

8 collettività. Il sistema porta quindi ad un prevedibile risparmio di tempo e riduzione dello spazio di storage necessario per gli esiti degli esami. Consente di produrre molte copie di un immagine, in modo che esse possano essere visionate da diversi reparti e da diversi specialisti anche al di fuori della struttura ospedaliera, mentre l immagine originale resta in archivio. Fornisce un archivio unificato di tutte le immagini radiologiche e permette una totale integrazione e gestione dei file di documenti relativi al paziente. Viene risolto inoltre il problema dello smarrimento delle immagini e delle cartelle cliniche; attualmente, se un immagine va perduta prima che essa venga esaminata, l esame deve essere ripetuto. Questo comporta per il paziente un ulteriore rischio connesso all esame medesimo, come può essere ad esempio un addizionale somministrazione di un agente di contrasto per via endovenosa o come una nuova esposizione a una fonte radioattiva. Oltre a ciò, si viene a creare una perdita di tempo evitabile nonché un consumo ulteriore di pellicola. Secondariamente, una volta perduti gli esiti di un esame, non vi può essere un eventuale confronto con quelli di esami effettuati in precedenza; quest ultimo aspetto può arrecare ritardi nella diagnosi finale del radiologo o può perfino inficiarne una corretta valutazione. L utilizzo di un sistema integrato ed automatizzato consente un accesso più rapido alle informazioni, da cui, deriva una rapida consultazione clinica, migliora i processi radiologici, permettendo una riduzione dei tempi di attesa per il paziente rendendo più rapida la diagnosi e riducendo quindi i tempi di refertazione. Aumenta la flessibilità delle tecniche di manipolazione delle immagini (le immagini possono essere ingrandite, allargate e ruotate per un analisi dettagliata). Le immagini possono essere trasmesse inoltre via Internet per una consultazione radiologica su scala mondiale e stampate su pellicola o visualizzate su monitor ad alta definizione per una visione simultanea della medesima immagine radiologica in luoghi diversi. Aumenta l efficienza della pratica clinica e migliora l accuratezza dell interpretazione diagnostica dell immagine (dovuta ad una dettagliata informazione storica disponibile al radiologo al momento dell interpretazione). Riducendo il tempo che intercorre tra la produzione dell immagine e la sua acquisizione da parte del clinico si può, in alcuni casi, operare in maniera tempestiva ed efficace e migliorare così la prognosi del paziente. Infine si riscontra un aumento della produttività del personale medico e tecnico unitamente 8

9 a un apprezzabile miglioramento della qualità del servizio per i medici e i pazienti. Con l evoluzione della tecnologia delle reti sempre più sistemi RIS/PACS stanno passando ad un architettura di tipo web, dove l applicazione risiede su un server, permettendo un semplice accesso alle immagini con il solo utilizzo di un browser sul proprio computer, senza necessità di installazioni specifiche. Per la semplice distribuzione delle immagini, cioè per la loro consultazione, sia nei reparti che all esterno dell ospedale, il computer può essere un normale desktop, mentre per la diagnosi la stazione di lavoro dovrà avere sufficiente RAM, per contenere tutte le immagini sotto esame, un appropriata scheda grafica, in grado di gestire monitor diagnostici ad alta risoluzione (anche fino a 5 megapixel, per gli esami mammografici), oltre ad un processore potente, per la veloce manipolazione di immagini che possono raggiungere i 20 megabyte l una. L architettura della parte hardware deve essere progettata ad hoc per ogni contesto, in quanto può dipendere dal numero di ospedali/padiglioni coinvolti, dal loro carico di lavoro e dalle politiche di back-up necessarie per mantenere la continuità del servizio. L archivio DICOM on-line è di solito registrato su memorie di massa su sistemi SAN o NAS, spesso configurati in RAID o con architettura ridondante. Ogni disco può essere sostituito in caso di problemi senza interrompere il funzionamento del sistema. La sicurezza dei dati è garantita dal mirror dell archivio di produzione in un locale distinto, su un sistema on-line di archiviazione gemello, il quale garantisce il backup e il disaster recovery dei dati e delle immagini prodotte dall ospedale. Inoltre, in caso di indisponibilità dei servizi attivi presso l ospedale, grazie alla replica dei server presso il sito di disaster recovery, l intero sistema continuerà a funzionare senza alcuna perdita di dati ed interruzione di servizio. Tutti i predetti potenziali benefici e vantaggi che l impiego di un sistema RIS/PACS può comportare non devono però fare dimenticare che all inizio vi sono dei costi da sopportare per acquisire tutte le apparecchiature digitali che fanno parte del sistema, la rete di comunicazione, l organizzazione delle stazioni di lavoro nonché della formazione del personale medico. Per queste ragioni, secondo vari studi effettuati e sulla base di esperienze già acquisite, può essere opportuno procedere gradualmente nell implementazione del RIS/PACS, non architettando 9

10 immediatamente un sistema su larga scala nell intera struttura ospedaliera ma cominciando a livello del reparto di radiologia da un tipo di RIS/PACS modulare o parziale per poi sequenzialmente ampliare nel tempo il sistema. Altri studi hanno poi documentato il fatto che i costi originariamente sopportati per un sistema completo possono venire ammortizzati solo in un certo numero di anni. Il fatto di programmare e pianificare un implementazione graduale di un sistema RIS/PACS totalmente integrato nella struttura ospedaliera deve comunque presupporre una conoscenza esatta della configurazione finale della struttura. Diamo adesso una breve descrizione dei i tre sistemi presenti presso una moderna struttura ospedaliera Il Sistema Informativo Ospedaliero - HIS Un sistema informativo ospedaliero, o HIS, ha lo scopo di gestire, in modo unitario, le informazioni necessarie per i vari aspetti della vita di un ospedale. In realtà solo pochi sistemi riescono ad assolvere completamente questa funzione; generalmente gli aspetti più curati sono quelli amministrativi. Meno spesso l HIS si fa carico della gestione centralizzata degli appuntamenti per procedure diagnostiche. In pratica gli HIS oggi utilizzati sono sistemi prevalentemente orientati a finalità amministrativo-finanziarie e non rivestono che scarsa o nulla utilità sul piano sanitario. Per quanto riguarda i contenuti informativi gestiti dal sistema, in generale in un HIS esistono tre principali classi di dati: 1. relativi ai pazienti (e.g. anagrafica, storia amministrativa e clinica, etc.) 2. relativi alle attività (e.g. servizi che la struttura ospedaliera fornisce ai pazienti, giorni di ricovero, esami diagnostici, prestazioni terapeutiche, etc.) 3. relativi alle risorse (e.g. personale, attrezzature, risorse finanziarie) Questo insieme di dati viene utilizzato a livello operativo, per assistere il personale sanitario e amministrativo nello svolgimento dell attività quotidiana, a livello di gestione, per pianificare l organizzazione dell attività ed analizzare il lavoro svolto, e a livello di coordinamento e supervisione, per ottenere informazioni ancora più aggregate Il Sistema Informativo Radiologico - RIS Il Sistema Informativo Radiologico, o RIS, è solitamente un sottoinsieme 10

11 evoluto dell HIS, dal momento che ha il compito di gestire le informazioni generate nel solo reparto di radiologia. In particolare il RIS si fa carico di gestire il flusso dei dati legati ai pazienti, il cosiddetto processo di refertazione, cioè quella serie di azioni o eventi che portano dall approccio del paziente con la struttura all espletamento del referto, oggetto dell indagine radiologica. Tali attività comprendono la prenotazione e accettazione dei pazienti in radiologia, gli aspetti logistici (e.g. occupazione, sale, personale, materiale etc.), la refertazione, l archiviazione dei referti e dei supporti (e.g. pellicole, CD, DVD etc.). Un RIS di solito è configurato come una rete locale LAN 6 ; eventualmente può essere integrato in una rete geografica WAN 7 che comprenda più ospedali, laboratori e/o altre strutture sanitarie. Può anche essere interfacciato con altri sistemi informatici dipartimentali (e.g. farmacia, banca del sangue etc.). Non è improprio quindi dire che il processo di integrazione informatica di una radiologia nell ospedale ruoti intorno al RIS, dal momento che tipicamente è il riferimento per il dialogo con: sistemi gestionali ospedalieri sistemi gestionali regionali modalità diagnostiche workstation di visualizzazione Anche se, nell ottica aziendale, il RIS è classificato come una delle tante applicazioni client-server da reparto 8, ha una lunga storia alle spalle ed, anche in Italia, ci sono stati casi pionieristici di informatizzazioni realizzate con schede perforate. In una radiologia quindi il ruolo di un RIS è centrale; è proprio un sistema del genere che permette di individuare e di eliminare colli di bottiglia all interno del processo di refertazione, consente di rendicontare correttamente le attività effettuate, è ausilio indispensabile alla diagnosi grazie alla gestione delle cartelle radiologiche informatizzate. 6 Acronimo per Local Area Network o rete dati locale 7 Acronimo per Wide Area Network o rete dati geografica 8 Per ragioni di ordine storico legate, come per i laboratori d analisi, al grande numero di prestazioni da gestire 11

12 Il Sistema di Archiviazione e Trasmissione di Immagini - PACS Il Sistema di Archiviazione e Trasmissione di Immagini, o PACS, consiste in un sistema hardware e software dedicato all archiviazione, trasmissione, visualizzazione e stampa delle immagini diagnostiche in formato digitale. Il recente sviluppo delle apparecchiature diagnostiche è stato in gran parte legato all evoluzione della loro componente informatica. L introduzione della tomografia computerizzata (TC o CT 9 ) e lo sviluppo delle nuove sequenze ultraveloci in risonanza magnetica (RM o MR 10 ), per fare solo due esempi, non sarebbe stato possibile se non fossero stati disponibili computer di adeguate capacità elaborative. Ma anche in questo settore il progresso tecnologico ha avuto diverse fasi; in un primo tempo le apparecchiature digitali di diagnostica per immagini sono state inserite nelle radiologie in un modo simile ai primi mini-elaboratori nell informatizzazione. Le macchine eseguivano le loro funzioni ma erano isolate dal resto della radiologia e dell ospedale. Per tale ragione la visualizzazione delle immagini, la loro elaborazione e archiviazione venivano eseguite sulla stessa apparecchiatura utilizzata per l acquisizione. La tecnologia delle reti informatiche ha rivoluzionato anche questo settore dando un impulso nuovo all integrazione fra le varie apparecchiature. Per questo, negli anni 80, si iniziò a delineare il concetto di PACS, come sistema integrato per la gestione digitale delle immagini diagnostiche, finalizzato all eliminazione delle pellicole radiografiche. Naturalmente, per ottenere questo scopo, il sistema doveva garantire il trasferimento delle immagini su sistemi di archiviazione digitali, nei quali fosse possibile reperire, in ogni momento e da ogni luogo, le informazioni desiderate. L architettura del PACS è stata perciò basata su una rete in grado di connettere le apparecchiature di acquisizione delle immagini, le stazioni di visualizzazione e l archivio digitale. Un altro requisito fondamentale richiesto al PACS riguarda la necessità dei radiologi di trovare e visualizzare gli studi in fretta, in modo da evitare inutili perdite di tempo (in alcuni casi di vitale importanza). Lo strumento principale per questo scopo è conosciuto come lista di lavoro o worklist: si tratta di un elenco, predisposto 9 Acronimo per Computerized Tomography o tomografia computerizzata 10 Acronimo per Magnetic Resonance o risonanza magnetica 12

13 giornalmente, con tutti gli esami diagnostici previste, che aiuta l operatore a capire quali sono i pazienti, a quali esami si devono sottoporre e, successivamente, la fase di esecuzione raggiunta. La prima conferenza internazionale con oggetto il Picture Archiving and Communication System si tenne in Newport Beach, California, nel gennaio In Giappone, nel luglio 1982, si tenne invece il primo simposio internazionale sul PACS; da allora questa conferenza è divenuta un evento annuale. Meetings sullo sviluppo del PACS in Europa sono tenuti annualmente dal In tutto quest arco di tempo si sono sviluppati ed evoluti in vari paesi differenti modelli di PACS e numerosi progetti di ricerca. In Giappone vi sono circa cento esempi di PACS applicati, tra cui quello dell università di Hokkaido. In Belgio esistono tre centri attivi nella ricerca sul PACS: l università di Leuven, l ospedale universitario di Bruxelles, l istituto di ricerca pluri-disciplinario per le immagini delle scienze radiologiche. In Francia esistono sette progetti sul PACS: in Grenoble, Lille, Montpellier, Nantes, Rennes, e Villejuif. In Germania tre: l università di Amburgo, l università di Berlino e l ospedale universitario di Rudolf Virchow. In Italia, molti centri hanno installato un PACS, tra cui l università di Pisa, il Policlinico Careggi di Firenze, l Istituto Nazionale Studio e Cura Tumori di Milano, il CNR di Napoli. In Sicilia abbiamo esempi di sistemi RIS/PACS integrati, già in esercizio o in fase di installazione, presso: A.O. Umberto I di Siracusa A.O. Vittorio Emanuele P.O. S. Bambino di Catania A.S.P. 3 di Catania A.S.P. 4 di Enna P.O. S. Antonio Abate A.S.P. di Trapani A.S.P. 9 di Palermo A. O. Ospedali Riuniti Villa Sofia-Cervello di Palermo A. O. Civico-Di Cristina-Benfratelli di Palermo Un sistema PACS moderno è normalmente composto da una parte di archiviazione, utilizzata per gestire dati e immagini, e una di visualizzazione, che presenta l immagine diagnostica su speciali monitor ad altissima risoluzione, sui 13

14 quali è possibile effettuare la diagnosi; i sistemi PACS più evoluti permettono anche l elaborazione dell immagine, come per esempio le ricostruzioni 3D. Figura 1 Un immagine di una PET visualizzata in un sistema PACS. Una parte fondamentale, ma non visibile dall utente finale, si occupa del colloquio con gli altri attori del flusso radiologico, utilizzando di solito i relativi standard definiti dall IHE 11. In special modo, è fondamentale la sua integrazione con il RIS. Le immagini sono ricevute e trasmesse nel formato definito dallo standard DICOM 12, che permette di inglobare e trattare anche testo (e.g. i referti) e documenti di vario genere, tra cui i PDF. I visualizzatori collegati sono in genere in grado di mostrare immagini e referti, ma anche di riconoscere i tipi di immagine e comportarsi di conseguenza: e.g. applicando determinati filtri di contrasto o mostrandole in un modo predefinito. Il sistema PACS registra questi dati quando riceve le immagini e li utilizza quando gli viene richiesta una lista di esami o pazienti, invece di accedere ogni volta agli oggetti DICOM; in questo modo tutte le ricerche sono effettuate su un archivio testuale, ricorrendo a quello DICOM solo quando è necessario visualizzare o comunque spostare le immagini. I sistemi PACS, 11 Acronimo per Integrating the Healthcare Enterprise 12 Acronimo per Digital Imaging and Communications in Medicine 14

15 in origine creati per gestire le immagini generate dalle TAC 13, oggi sono in grado di trattare tutte le immagini radiologiche digitali e, tramite speciali digitalizzatori, anche quelle create in modalità analogiche. Da notare che le immagini ricevute non devono essere modificate in alcun modo, per poter sempre risalire all originale trasmesso dalla modalità; l eventuale elaborazione viene registrata in aggiunta alle altre immagini. Di solito è ammessa una compressione lossless (senza perdita di dati) per diminuire lo spazio occupato su disco. Proprio per garantire che ogni immagine immagazzinata nel PACS sia effettivamente quella generata dalla modalità durante l esame, spesso il PACS spedisce tutti gli oggetti DICOM ad un sistema di archiviazione legale. Gli archivi devono essere basati sulla filosofia EOL 14 ossia sul concetto di sempre in linea. Per una immediata ed automatica consultazione di precedenti del paziente bisogna infatti garantire la disponibilità dei dati prodotti dall ospedale in conformità con le normative vigenti Risparmi e miglioramenti In generale gli obiettivi che possono essere perseguiti sono: 1. il miglioramento delle performance cliniche ed organizzative legate all attività di diagnostica per immagini, sia all interno che all esterno dei diversi presidi ospedalieri ed extra-ospedalieri; questo si traduce, per tutto il personale medico, nel: avere tutti gli studi on-line avere a disposizione tutti i precedenti dei pazienti non doversi mai spostare dalla sua workstation anche in caso di telerefertazione 2. avere a disposizione tutti gli esami in formato digitale grazie alla dotazione dei sistemi di radiografia digitale o CR l eliminazione, a regime, della produzione di pellicole e carta, almeno per l ambito intra-ospedaliero, con conseguente abbattimento dei costi 4. avere un sistema RIS/PACS performante ed omogeneo, completamente 13 Acronimo per Computed Axial Tomography o tomografia assiale computerizzata 14 Acronimo per Everything On Line o sempre in linea 15 Acronimo per Computed Radiography o radiografia digitale 15

16 integrato con i sistemi informativi esistenti e con le modalità diagnostiche in uso e di futura acquisizione mediante gli standard DICOM e IHE, che assicurano l interoperabilità con gli altri sistemi 5. la scelta di qualità per i singoli componenti tecnici (server, workstation, sistemi di archiviazione, display medicali, apparati di rete, etc.) al fine di garantire le migliori prestazioni e la più alta affidabilità del sistema 6. avere un servizio di conservazione sostitutiva secondo le più innovative tecnologie e secondo i dettami di legge effettuata, gestita e controllata dal Responsabile della Conservazione nominato dall ospedale 7. avere un architettura flessibile che consente un agevole espansibilità nel tempo nonché un efficiente utilizzo dei servizi di tele-radiologia e teleconsulto 8. un piano di formazione continua, che possa portare anche gli operatori meno esperti al miglior utilizzo e sfruttamento delle tecnologie proposte 9. un servizio di manutenzione ed assistenza che sfrutta la professionalità dell assistenza on-site Con la realizzazione di questi strumenti innovativi si avranno notevoli benefici: 1. drastica diminuzione della produzione di supporti cartacei e pellicolari 2. pieno adempimento agli obblighi di legge in materia di rintracciabilità, disponibilità e riproducibilità della documentazione clinica 3. automazione, con conseguente drastica riduzione del tempo attualmente speso dal personale tecnico ed infermieristico, del processo di archiviazione e recupero degli esami 4. aumento della qualità e dell organizzazione del servizio sanitario 5. incremento della distribuzione delle informazioni ai reparti, studi medici e sale operatorie con conseguente ottimizzazione dei tempi e del servizio 6. possibilità di espansione del sistema, grazie ad una architettura modulare e flessibile 16

17 2. Le componenti costituenti Per realizzare le funzioni tipiche, precedentemente descritte, sono necessari vari componenti hardware e software, che possono essere classificati come segue: 1. server applicativi e database per la gestione del RIS 2. server applicativi e database per la gestione del PACS 3. imaging systems, dispositivi di acquisizione delle immagini provenienti dalle differenti modalità diagnostiche. Sono fondamentalmente rappresentati dai computer di acquisizione o workstation di refertazione 4. archive system, dispositivi di archiviazione delle immagini diagnostiche su supporti digitali 5. dispositivi di visualizzazione, elaborazione e stampa delle immagini, rappresentati dalle workstation di consultazione e dalle loro periferiche 6. applicativi software 7. infrastruttura di rete 2.1. Hardware Per quanto riguarda le componenti hardware, una delle parti più delicate e critiche dell intero sistema 16, si dovrebbero progettare ed installare sia in base ad un attenta analisi dei volumi e dei flussi delle singole realtà ospedaliere ma anche tenendo conto degli andamenti e delle future esigenze. Sono di seguito descritte nel dettaglio le componenti costituenti dell intero sistema allo stato dell arte CED e DR Il CED 17 è la componente core dell intera infrastruttura; presso di esso vanno infatti ubicati tutti i sistemi erogatori di servizi, i server, ed i collegamenti di rete dati. Al CED devono afferire le dorsali primarie di collegamento dedicata: 16 A causa dell inevitabile usura delle componenti e conseguente necessità di manutenzione 17 Acronimo per Centro Elaborazione Dati 17

18 alla rete ospedaliera esistente, realizzata con capacità almeno pari 10 Gbps ai reparti di radiologia, risonanza magnetica ed emodinamica, realizzata a ridondanza di circuito e di apparato con capacità almeno pari a Gbps full-duplex al sito di disaster recovery a ridondanza di circuito e di apparato con capacità almeno pari a Gbps full-duplex Come riportato in figura X, l infrastruttura del CED deve essere incentrata attorno ad una coppia 18 di Switch Layer 3 di core interconnessi tra loro mediante stack ad anello (ring) di capacità pari almeno a 40 Gbps full-duplex. XXX Figura 2 Figura architettura CED. Come detto, agli switch di core vanno interconnessi la rete ospedaliera esistente, i diversi reparti e il sito di DR 19, prevedendo la ridondanza sia di apparato sia di schede di rete. L architettura da implementare per la sicurezza perimetrale e la terminazione dei tunnel IPSec, diretti su rete pubblica 20, deve prevedere anche in questo caso una ridondanza a livello di Firewall e di switch per l implementazione del segmento outside della rete. Il sito di disaster recovery ha il compito di replicare i servizi e le informazioni in caso di fault del sistema principale. Per una migliore sicurezza e continuità delle attività dovrebbe essere dislocato, se non geograficamente distante dal CED, quanto meno in un altro padiglione. Deve essere interconnesso al CED in fibra ottica, con capacità almeno di Gbps full-duplex, e deve contenere una replica esatta 21 dei sistemi e servizi presenti nel CED. XXX Figura 3 Figura architettura DR. Infine, per entrambi i siti, è necessario prevedere un attenta ispezione atta a verificare l adeguatezza dei locali e l eventuale necessità di opere straordinarie di 18 In ridondanza, uno primario ed uno di back-up 19 Acronimo per Disaster Recovery 20 Per applicazioni di tele-medicina in accesso dedicato 21 Al fine di contenere i costi è possibile collassare più server fisici all interno di ambienti di virtualizzazione, mantenendo però performance e SLA paragonabili al sistema di esercizio 18

19 ammodernamento e potenziamento (e.g. rete elettrica, condizionamento, controllo accessi, sensori ambientali etc.) Server La parte hardware dei server deve contenere meccanismi di ridondanza per le componenti ad elevata usura (e.g. alimentatori e dischi). Dovrebbero essere predisposti inoltre meccanismi di backup automatico, load balancing e cluster, al fine di garantire la massima affidabilità delle macchine che, come detto, costituiscono il cuore delle attività e delle automazioni dell intero sistema. Le informazioni presenti nei database dovrebbero essere codificate in un linguaggio standard ed il sistema dovrebbe mantenere due copie dei dati presenti nel database. Oltre a questa funzione principale, di supporto alla richiesta di immagini in archivio, il database system dovrebbe essere interfacciato con il RIS e con l HIS, in modo così da acquisire le informazioni addizionali del paziente dai loro rispettivi database. Le componenti minime da prevedere sono: DBMS SQL Server in Cluster Application Server in Cluster n.2 Web Server in Network Load Balancing Archive system (storage) In origine, le immagini venivano archiviate immediatamente su memoria di massa locale ad accesso veloce (on-line) e lì tenute per un tempo variabile fra 3 e 6 mesi; politiche automatiche del sistema le spostavano poi su DVD all interno di un juke-box per gestore di media ottici, da dove potevano essere richiamate in automatico in caso di necessità senza intervento umano, ma con tempi di risposta notevolmente superiori. In seguito i DVD venivano periodicamente tolti dal juke-box e, contrassegnati da un codice generato dal sistema, immagazzinati in armadi ignifughi (off-line); in caso di necessità gli esami potevano essere immessi nuovamente nel sistema questa volta con intervento umano e tempi maggiori. Con la diminuzione dei costi delle memorie di massa è diventata prassi mantenere tutte le immagini nella memoria ad accesso immediato (everything-on-line) cioè su hard disk; questo, assieme alle crescenti velocità delle reti, permette un tempo di accesso 19

20 alle informazioni dell ordine dei secondi per una singola immagine. I dispositivi di archiviazione sono costituiti fondamentalmente da un archive server, da un database system, da una libreria di dischi e da una rete di comunicazione, tendenzialmente con velocità dell ordine del Gbps. Tramite quest ultima l archive system è collegato ai computer di acquisizione ed alle stazioni di lavoro. Le immagini radiologiche, prodotte dalle postazioni di acquisizione o imaging systems, vengono trasmesse all archive server, dal quale sono appunto archiviate nell area di storage e successivamente inviate alle workstation che ne fanno richiesta. Le funzioni principali dell archive server sono: 1. il ricevimento delle immagini appena prodotte 2. l archiviazione delle immagini attualmente in lavorazione per una veloce consultazione 3. la registrazione delle immagini nei dischi ottici allo scadere del tempo prestabilito 4. il raggruppamento degli esami relativi ad un paziente 5. l aggiornamento del database del PACS 6. la ricerca di immagini eseguite nel breve periodo 7. il recupero di immagini eseguite nei tempi passati 8. l autorouting 22 delle immagini Vista la sua natura, un archive server dovrebbe essere dotato di capacità di archivio notevoli, con numerose interfacce per sistemi ed interfacce di rete (Ethernet e FO); con questa vasta dotazione hardware, l archive server può supportare numerosi processi che avvengono in contemporanea. In aggiunta alla sua primaria funzione di archivio delle immagini, l archive server ha il compito di gestire il flusso delle immagini che provengono al PACS dai computer di acquisizione e di inviarle alle varie workstation. Nonostante i progressi nella conservazione e nelle tecnologie di trasmissione, la compressione delle immagini è indispensabile, dal momento che così si cercano di ridurre non solo le esigenze di storage ma anche i tempi di trasmissione dei 22 Invio automatico e selettivo delle immagini solo alle workstation autorizzate 20

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