Una introduzione ai sistemi informativi sanitari

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1 Una introduzione ai sistemi informativi sanitari Stefano Bonacina, PhD 1

2 Indice Indice...2 Definizione e breve introduzione sui sistemi informativi...3 Il caso del sistema informativo sanitario di un ipotetico Istituto...8 Un calcolo significativo...9 L unità operativa SI nell organigramma dell istituto...10 Risorse Umane...11 Risorse Hardware e Sistemi Operativi...12 Il Sistema Informativo Centrale e quelli Dipartimentali...13 Data Mining...15 Disaster Recovery/Prevention e Sistemi di Backup...18 Introduzione ai sistemi PACS...27 Schema di un HIS con l introduzione del sistema PACS...35 Una possibile configurazione di INTRANET...36 La topologia iniziale della INTRANET...38 La topologia avanzata della INTRANET...39 Il cluster di Microsoft Windows NT...40 Il cluster implementato...42 Glossario...43 Bibliografia...45 Stefano Bonacina, PhD 2

3 Definizione e breve introduzione sui sistemi informativi Un sistema informativo può essere definito come l insieme delle attività e delle strutture che si occupano di gestire i flussi delle informazioni all interno di un organizzazione, siano esse elaborate manualmente od elettronicamente [Bracchi, 1996][Atzeni, 1999]. Il concetto di sistema informativo viene quindi definito a prescindere dal fatto che nello svolgere le funzioni di trattamento dei dati ci si avvalga o meno di strumenti informatici. [Portoni, 1998] Stefano Bonacina, PhD 3

4 Per sistema informatico si intende invece un sistema di raccolta e gestione dei dati nel tempo (memorizzazione), nello spazio (trasmissione), nella forma (elaborazione); esso è quindi preposto a svolgere, in modo efficiente, un certo numero di funzioni richieste dal sistema informativo. In particolare, in un sistema informatico, le funzioni di archiviazione e gestione delle informazioni vengono espletate mediante sistemi di gestione di basi di dati (Database Management System - DBMS). [Portoni, 1998] Stefano Bonacina, PhD 4

5 Al termine vista, o view, in ambito informatico viene attribuito un significato particolare: la vista è considerata in senso lato una particolare visione di una base di dati. Una vista può essere un sottoinsieme della base di dati o può contenere dati virtuali, cioè dati derivanti dalle informazioni contenute nella base di dati, ma non esplicitamente memorizzate in essa [Elmasri, 2000]. Stefano Bonacina, PhD 5

6 Per Sistema Informativo Sanitario (SIS) si intende il sistema parziale che in un ente sanitario, quale ad esempio un ospedale, svolge tutte le funzioni di elaborazione e di archiviazione delle informazioni ad esso relative [Winter, 1994]. L impiego delle viste nell ambito delle basi si dati cliniche consente di: 1. definire dei profili di potenziali utenti della base di dati (ad esempio medici specialisti, studenti delle scuole di specializzazione, medici di base, personale paramedico, personale amministrativo, e così via) e fornire un organizzazione delle informazioni cliniche di loiro interesse pertinente alla loro prospettiva (terapia intensiva, reparto ospedaliero, medicina di base e preventiva, ricerca statisticoepidemiologica su dati aggregati relativi a differenti popolazioni di pazienti, e quant altro); 2. definire autorizzazioni di accesso ai dati funzionali al contesto; 3. integrare in un unico schema dati provenienti da diverse ed eterogenee basi di dati cliniche locali. [Portoni, 1998] Stefano Bonacina, PhD 6

7 I sistemi per la gestione di basi di dati cliniche, esempio di basi di dati multi-utente i cui utilizzatori abbiano potenzialmente differenti ruoli e scopi, devono quindi supportare strumenti che rendano possibile la definizione di viste multiple [Elmasri, 2000]. Al fine di consentire inoltre l accesso remoto ai dati, Intranet, Internet ed il WWW appaiono come tecnologie strategiche per lo sviluppo dei sistemi informativi sanitari della nuova generazione. Tali tecnologie consentono infatti l integrazione di sistemi distribuiti e la consultazione remota di informazioni cliniche attraverso applicazioni multipiattaforma e dotate di un interfaccia utente avanzata e interattiva. [Portoni, 1998] Stefano Bonacina, PhD 7

8 Il caso del sistema informativo sanitario di un ipotetico Istituto Dati Generali Nome aaaaaaaaaa Indirizzo aaaaaaaaaaa Tipo di istituto Specialistico + Ricerca Superficie mq Numero piani 5 di cui 1 interrato Numero posti letto 226 Numero dipendenti 700 persone Numero frequentatori 300 persone Numero dei componenti staff SI 6 dipendenti + 2 consulenti (= 8 per 1000 ) Numero di ricoveri (nell anno 2003) Numero visite ambulatoriali (nell anno 2003) Istituti collegati Laboratorio 1 - Analisi Istituto Specialistico 1 Istituto Specialistico 2 Stefano Bonacina, PhD 8

9 Un calcolo significativo Dai dati in tabella è possibile calcolare il tempo medio di degenza (in giorni) di ciascun ricovero, cioè il tempo di occupazione medio di un singolo posto letto. numero _ ri cov eri _ annuali deg enza _ media = 365 = 365 7giorni numero _ posti _ letto 226 Ogni posto letto ospita annualmente = 54 pazienti Supponendo che il costo giornaliero di un ricoverato sia di 600 Euro, i costi relativi alla sola degenza (cioè escluse cure ed interventi) dei pazienti per l anno 2003 risulta di: 600 (euro/giorno) x 7 (giorni) x (ricoveri/anno) = (euro/anno) più di 51 milioni di euro l anno! 226 Stefano Bonacina, PhD 9

10 L unità operativa SI nell organigramma dell istituto DIRETTORE GENERALE SISTEMI INFORMATIVI RICERCA (es. BIOLOGIA MOLECOLARE) Nell istituto in questione l unità operativa (U.O.) Sistemi Informativi (SI) è un ufficio di staff della Direzione Generale, cioè dipende direttamente da essa e non tramite altri uffici, tipicamente la Direzione Amministrativa. Nello schema sopra si mostra come anche la parte di sistemi informativi dell istituto è distinta dalla corrispondente parte riguardante l area della ricerca, la quale comunque dipende direttamente dalla Direzione Generale. Stefano Bonacina, PhD 10

11 Risorse Umane Le risorse umane che appartengono alla U.O. Sistemi Informativi sono 8 unità così ripartite: 2 consulenti; 6 dipendenti: 2 ingegneri o 1 Responsabile della U.O. che è anche responsabile della tutela della privacy nell istituto; o 1 che si occupa del sistema clinico: acquisto, installazione, creazione applicativo; 4 diplomati o 2 per help desk; o 1 che si occupa della Intranet e del laboratorio; o 1 che si occupa del SAP (System Application Programming) sistema di gestione amministrativa. Commento: 6 persone a tempo pieno e 2 consulenti; in tutto 8 persone sulle 1000 presenti in istituto. Stefano Bonacina, PhD 11

12 Risorse Hardware e Sistemi Operativi Supponiamo che l Istituto in questione abbia le risorse Hardware e Software riportate nella seguente tabella Numero di Server 10 Numero di Personal Computer 500 Numero di Personal Computer per l area 50 (Mac) ricerca Memoria di massa globale 400 giga byte Sistemi Operativi INTRANET Velocità trasmissiva Windows NT UNIX Linux NETBSD VMS 100 Mbit/sec Stefano Bonacina, PhD 12

13 Il Sistema Informativo Centrale e quelli Dipartimentali Nel caso in studio la tendenza è quella di centralizzare i dati, cioè conservarli sul sistema centrale, ad esclusione dei dati che non sono di interesse generale (dati che riguardano i servizi ad un reparto). Ad esempio il sistema di refertazione della radiologia (sistema informativo dipartimentale) RIS, attraverso la Intranet, spedisce i referti (con anche le immagini) sul sistema centrale il quale rende disponibili tali informazioni ai clinici autorizzati. I sistemi informativi dipartimentali trattano referti, immagini, segnali biomedici. La domanda da tenere presente è la seguente: Chi ha diritto a mettere che cosa sul sistema centrale? Stefano Bonacina, PhD 13

14 Singoli servizi di reparto Sistema Informativo di reparto Reparto = UTENTE/CLIENTE Servizi di reparto = FORNITORE Con lo schema sopra si vuole porre la questione: quali informazioni sono destinate al sistema centrale (Hospital Information System)? L inviluppo oppure solo quello che riguarda la parte di sistema informativo di reparto? Prendo i soli dati di interesse clinico riguardante il reparto, che nello schema sono le intersezioni tra l ellisse grande (il sistema informativo di reparto) e gli ellissi piccoli (singoli servizi di reparto). Il sistema informativo dell istituto verrà arricchito con un PACS (Picture Archiving and Communication System) si veda più avanti. Stefano Bonacina, PhD 14

15 Data Mining Il termine data mining viene utilizzato per caratterizzare tecniche di ricerca dell informazione nascosta nei dati di una DW (Data Warehouse). [Atzeni, 1999] Una DW contiene dati che vengono estratti da uno o più sistemi, detti data source ; le data source includono una vasta tipologia di sistemi, comprendenti anche raccolte dati non gestite tramite DBMS oppure gestite da DBMS di vecchia concezione (i cosiddetti legacy system). [Atzeni, 1999] Con tecniche DM di si possono effettuare indagini sul numero di accessi alle cartelle cliniche informatizzate dei pazienti, sulle durate delle sessioni di lavoro, sul numero ed il tipo di informazioni stampate, da parte del personale medico e paramedico: non ha limiti e vincoli da rispettare oltre a quelli posti dal codice deontologico e dalla legge sulla tutela della privacy. In alcuni istituti degli Stati Uniti invece, tali informazioni vengono registrate e analizzate per perseguire maggior efficienza nella pratica clinica e per scoprire usi impropri e situazioni insolite. [Atzeni, 1999] Stefano Bonacina, PhD 15

16 Formazione continua del Personale Nel Decreto Legislativo 19 giugno 1999 viene istituzionalizzato il principio della Formazione Continua, intendendosi con tale termine quell attività diretta ad adeguare per tutto l arco della vita lavorativa le conoscenze e il comportamento professionale, e finalizzata a migliorare le competenze tecniche e manageriali degli operatori sanitari al progresso scientifico e tecnologico. Esempio di casi possibili Il personale della U.O. Sistema Informativi non segue/segue un regolare piano di formazione permanente. Nel caso non ci sia un piano di formazione ben definito i momenti formativi riguardano lo studio di nuove strumentazioni hardware e/o applicazioni software per stabilire se rispondono alle esigenze dell azienda (parte amministrativa e sanitaria) e sono compatibili con quanto già in dotazione, eseguirne la corretta installazione, e successivamente addestrare l utente finale. Il personale della U.O. Sistema Informativi dedica pochi giorni l anno (6) per training del personale (sanitario e non) destinato ad usare un determinato applicativo. Stefano Bonacina, PhD 16

17 Il day-by-day (= interventi da eseguire non preventivati e impredicibili) assorbe molto del tempo a disposizione del personale stesso (6 persone per gestire 500 postazioni di lavoro), il tempo che resta deve essere impiegato per seguire i progetti preventivati, e la formazione intesa come aggiornamenti tramite corsi, conferenze avviene in occasione di particolari e notevoli investimenti (es. acquisto del PACS). Particolari esigenze riguardo nuove funzionalità con le quali dotare le applicazioni esistenti vengono direttamente segnalate dal personale sanitario e non sanitario che le impiega nello svolgimento dell attività quotidiana. Stefano Bonacina, PhD 17

18 Disaster Recovery/Prevention e Sistemi di Backup Aspetto fondamentale è prevenire la distruzione dei dati, anche in modo accidentale, visto la normativa vigente il decreto legislativo n. 196 del 30 giugno 2003, denominato "Codice in materia di protezione dei dati personali", e le misure di sicurezza. Vanno tenute in conto anche eventi con bassa probabilità di verificarsi come incendi, o terremoti. Per garantire prestazioni ed affidabilità è conveniente organizzare i dischi in configurazione RAID (Redundant Arrays of Indipendent Disks, o schiere ridondanti di dischi indipendenti. Il sistema RAID consiste in un insieme di dischi indipendenti organizzati come se fossero un unico disco logico ad alte prestazioni, essendo permesso l accesso parallelo a ciascun disco della schiera. [Chen, 1994] Senza la prestesa di affrontare l argomento in modo esaustivo di seguito sono descritti i concetti base del sistema RAID. Stefano Bonacina, PhD 18

19 Data striping : è la distribuzione dei dati su molteplici dischi, trasparentemente, in modo che appaiano come un unico disco, ampio e veloce. I dati vengono suddivisi in blocchi di dimensione prestabilita ed equamente distribuiti su ciascun disco. Le richieste a dischi indipendenti possono essere servite in parallelo (aumento dello I/O rate); una richiesta di scrittura dati molto lunga (multiple block) viene fatta servire da tutti i dischi in parallelo (aumento del transfer rate). Lo svantaggio risiede nella maggior probabilità di guasto del disco logico, essendo composto da tanti dischi fisici. All aumentare del parallelismo, aumentano le prestazioni, ma diminuisce l affidabilità del sistema. Per contrastare questo problema è stato introdotto il concetto di Redundancy, informazioni di ridondanza. Le caratteristiche della ridondanza sono: la granularità del data interleaving ( fine grained, e coarse grained ). Si impiega meno tempo a scrivere un blocco di 8 bit su un solo disco che non scrivere 1 bit su ciascun disco di un insieme di otto. metodo di calcolo delle informazioni ridondanti e la modalità di distribuzione delle informazioni ridondanti. La modalità fine grained consiste nello scrivere i dati su disco in unità piuttosto piccole, ciò implica l impiego di molti dischi. Questa modalità è caratterizzata da da un elevato transfer rate, ma presenta i seguenti svantaggi: riduzione ad una sola richiesta logica per volta, e Stefano Bonacina, PhD 19

20 penalizzazione per il posizionamento dei dischi occorre aspettare più tempo affinchè tutti i dischi si sincronizzino. La modalità coarse grained consiste nello scrivere i dati su disco in blocchi piuttosto grandi: ciò aumenta la possibilità di gestire un maggior numero di richieste logiche per volta. Aumenta anche il transfer rate. Organizzazioni RAID: 1. RAID NON ridondante (RAID livello 0) Non è disponibile alcuna ridondanza dei dati, se un disco si guasta si ha perdita di dati. Questo schema offre le migliori prestazioni in scrittura, dal momento che non necessita di aggiornare le informazioni di ridondanza, ma non in lettura. Questa soluzione non è adeguata per un Sistema Innformativo Sanitario: il guasto di un disco causerebbe una interruzione del servizio. Dischi di dati Stefano Bonacina, PhD 20

21 2. MIRRORED (RAID livello 1) Ogni disco dati ha il suo mirror: viene impiegato un numero doppio di dischi, per cui il costo raddoppia. Il sistema ha le migliori performance in lettura, quando un dato è scritto su un disco viene anche scritto sul mirror corrispondente. Dischi di Dati Dischi di Mirror Stefano Bonacina, PhD 21

22 3. Memory-Style ECC (RAID livello 2) Utilizzando il codice a correzione di errore, ECC, di Hamming, quattro dischi di dati richiedono tre dischi per la parità: serve un disco in meno rispetto al caso precedente. Dischi di Dati Dischi di parità Stefano Bonacina, PhD 22

23 4. Bit-Interleaved Parity (RAID livello 3) In questo sistema un solo disco è utilizzato per memorizzare la parità di ogni disco di dati. I dati sono distribuiti bit a bit su ciascun disco, per cui ogni operazione di lettura accede a tutti i dischi dei dati, ed ogni operazione di scrittura accede a tutti i dischi di dati e a quello di parità (in rosso). Per tale ragione è possibile soddisfare una sola richiesta alla volta. Dischi di Dati Disco di parità Stefano Bonacina, PhD 23

24 5. Block-Interleaved Parity (RAID livello 4) Questo sistema è simile al precedente, eccezion fatta per i dati che vengono distribuiti sui dischi a blocchi di bit, e non più bit a bit. La dimensione di questi blocchi è chiamata striping unit. Anche in questo caso il collo di bottiglia è il disco di parità, che contiene le informazioni sulla parità di ciascun disco di dati. Dischi di Dati Disco di parità Stefano Bonacina, PhD 24

25 6. Block-Interleved Distributed-Parity (RAID livello 5) In questa tipologia viene eliminato il collo di bottiglia presente nel caso sopra, e dovuto al disco di parità, distribuendo uniformemente su tutti i dischi disponibili le informazioni sulla parità ed i dati. In questa maniera tutti i dischi intervengono nelle operazioni di lettura. Il sistema è tollerante ad un guasto. Informazioni di parità Stefano Bonacina, PhD 25

26 6. P + Q Redundancy (RAID livello 6) Il sistema è protetto fino a due guasti contemporanei. Il principio di funzionamento è simile a quello del RAID 5, ma con un disco in più. Informazioni di parità Stefano Bonacina, PhD 26

27 Introduzione ai sistemi PACS Attualmente una parte notevole delle immagini prodotte per uso clinico è in forma numerica (o potenzialmente tale) e quindi adatta in modo naturale ad essere memorizzata, trasmessa e, più in generale, trattata mediante reti di calcolatori. I PACS (Picture Archiving and Communication System) sono sistemi orientati alla gestione integrata dei vari tipi di immagini generate nei dipartimenti radiologici [Coppini, 1996]. E oggi naturale concepire un PACS come una struttura che si integri all interno del sistema informativo ospedaliero (HIS) e di quello del reparto radiologico (RIS) onde garantire una più efficiente gestione dei vari servizi sanitari [Coppini, 1996]. I PACS sono per loro natura archivi multimodali nei quali le immagini acquisite con tecniche differenti sono accessibili simultaneamente. Ciò apre la via ad una effettiva integrazione dell informazione diagnostica fornita dalle varie metodiche di immagine [Coppini, 1996]. Stefano Bonacina, PhD 27

28 A livello strettamente tecnico può apparire che la trasmissione delle immagini mediche attraverso reti di computer non sia diversa da quella di molti altri tipi di dati. Tuttavia, nel caso dei PACS, si tratta di interconnettere fra loro nodi con funzioni diverse, quali stazione di acquisizione, server di archivio, stazioni di consultazione e refertazione. Il tutto si deve integrare nell ambito di un dipartimento radiologico allo scopo di ottimizzare i processi diagnostici. La grande quantità di dati che deve essere gestita nel caso delle immagini mediche impone dei severi requisiti ai sistemi dedicati al loro trattamento. A titolo puramente indicativo, in tabella 1 si riportano le caratteristiche medie delle matrici rappresentative per le varie tecniche di immagine adottate nella pratica clinica, la relativa occupazione media per ogni studio, e l occupazione media per anno. In proposito si deve osservare che, per quanto concerne la radiografia convenzionale, la maggior parte delle immagini è acquisita e memorizzata in forma analogica: i dati della tabella si riferiscono alle corrispondenti immagini convertite in forma numerica con parametri che garantiscano il mantenimento dell informazione originale. Con uno scanner laser l operazione di digitalizzazione richiede circa 1 minuto di tempo. Stefano Bonacina, PhD 28

29 Modalità matrice bit/pixel MB/studio GB/anno Radiografia convenzionale TC RM Medicina nucleare ,5 10 Ultrasuoni ,5 30 Tabella1. Tecniche di immagine e requisiti di memoria L esame della tabella 1 evidenzia la necessità di disporre di: memorie di massa di grandi dimensioni e sufficientemente veloci; reti di trasmissione ad alta velocità (oggi Gigabit LAN); work-station di notevole potenza. Stefano Bonacina, PhD 29

30 Per quanto riguarda le memorie si distingue solitamente tra archivio a breve e a lungo termine. L archivio a breve termine è relativo ai pazienti in studio e alle cui immagini si deve accedere rapidamente. Per fissare le idee si può assumere che l archivio a breve termine comprenda tutte le immagini degli ultimi mesi, il che comporta la memorizzazione di GB ed un transfer rate medio dell ordine di 1 MB/s se si vuol consentire tempi di attesa ragionevoli (alcuni secondi). Ovviamente questi dati sono puramente indicativi dovendosi, ad esempio, tenere conto anche del numero di utenti simultanei. Per l archiviazione a lungo termine, stime di massima indicano che per mantenere per un periodo di 7 anni le immagini di dipartimento di radiologia occorrono fino a 25 TB (terabyte). Per questa parte dell archivio si considerano requisiti sul tempo di accesso usualmente meno stringenti. Per consentire comunque un accesso veloce a queste immagini sono state proposte varie strategie di prevaricamento (prefetching). Ad esempio viene sfruttato il fatto che una gran parte degli esami possono essere recuperati durante la notte con opportuni meccanismi di schedulazione [Coppini, 1996]. Oggi stime di massima indicano che per mantenere per un periodo di 10 anni le immagini di dipartimento di radiologia occorrono 6 TeraByte all anno. Stefano Bonacina, PhD 30

31 Per ridurre i requisiti di memoria e di velocità di trasmissione sarebbe auspicabile utilizzare una qualche forma di compressione delle immagini. Purtroppo le tecniche di compressione reversibili, che permettono cioè il recupero perfetto dell immagine originale, consentono rapporti di compressione che vanno da 2:1 a 3:1 nel caso delle immagini mediche. Per ottenere dei valori sensibilmente più alti (10:1) bisogna ricorrere a metodi di compressione con perdita. Con l introduzione della compressione irreversibile si pone il problema di mantenere l informazione diagnostica [Coppini, 1996]. Stefano Bonacina, PhD 31

32 La disponibilità di uno standard di trasmissione è un punto di fondamentale importanza per la comunicazione fra le varie stazioni di acquisizione e consultazione dello stesso reparto e la connessione fra reparti distinti. Lo standard DICOM 3.0 (Digital Imaging and Communications in Medicine), è stato accettato da numerosi costruttori e viene attualmente usato in varie istallazioni. DICOM descrive i formati e le modalità di scambio delle immagini e delle informazioni ad esse associate per quanto riguarda l interfacciamento con i dispositivi di acquisizione e delle altre unità della rete [Coppini, 1996]. Stefano Bonacina, PhD 32

33 Un punto critico dei PACS è la stazione di consultazione. Fatti salvi i necessari requisiti di potenza di calcolo e la necessità di disporre di un interfaccia utente semplice ed efficace, l elemento più debole appare in questo caso l unità di visualizzazione che, allo stato attuale della tecnologia, è il monitor video. Nel caso di immagini ad alta risoluzione si può ragionevolmente ipotizzare l impiego di unità a 2048 linee, mentre nel caso di immagini a più bassa risoluzione spaziale i monitor a 1024 linee possono essere sufficienti. In realtà anche un monitor a 2K non è, in generale, sufficiente per visualizzare a piena risoluzione tutti i tipi di immagine radiografiche. Inoltre, anche nel caso di più basse risoluzioni, si possono avere problemi per la presentazione simultanea di più immagini [Coppini, 1996]. Stefano Bonacina, PhD 33

34 Sempre per quanto riguarda il display, si deve considerare che il medico è comunemente abituato ad esaminare le immagini su pellicole illuminate per trasparenza con una dinamica molto maggiore di quella fornita da un monitor. Comparare le due situazioni di osservazione è ovviamente assai difficile ed è naturale che il passaggio dal sistema tradizionale a quello elettronico incontri delle difficoltà. D altra parte non si deve dimenticare la possibilità, nel caso di display controllati da calcolatore, di manipolare interattivamente l immagine mediante elaborazioni anche molto sofisticate consentendo una fruizione ottimale dell informazione pittorica [Coppini, 1996]. Stefano Bonacina, PhD 34

35 Schema di un HIS con l introduzione del sistema PACS TAC MR AV Memoria a breve termine Hard Disk Intranet della Radiologia Consultazione Refertazione PACS WEB Collegamento di sicurezza Intranet Memoria a lungo termine (Nastro magnetico Juke Box Dischi Ottici) TAC: strumentazione per tomografia comprendente la work-station locale; MR: strumentazione per risonanza magnetica comprendente la workstation locale; AV Advanced view: postazioni per effettuare viste particolareggiate su dati ottenuti con differenti modalità; WEB: postazioni che accedono sia al RIS che al HIS attraverso un interfaccia web. Esistono diverse classi di utenti con diversi privilegi e visibilità sui dati. Consultazione e Refertazione: stazioni di elevate prestazioni dalle quali è possibile compiere la refertazione ed anche la consultazione. PACS: Picture Archiving and Communication System. Stefano Bonacina, PhD 35

36 Una possibile configurazione di INTRANET Supponiamo di avere un edificio di 5 piani di cui uno seminterrato. Ogni piano dell edificio può essere considerato un rettangolo avente il lato maggiore di 150 metri. 75 metri 150 metri I cavi in rame per effettuare cablaggi sono garantiti (= non c è perdita di segnale) per lunghezze fino ai 100 metri, per cui gli armadi possono essere posizionati al centro di ciascun piano. I cavi della rete devono essere FTP di categoria 5. (FTP - Foiled Twisted Pair: cavo, normalmente a quattro coppie, avente uno schermo globale realizzato con foglio di alluminio.) La categoria 5 (Low Loss, Extended Frequency, High Performance Data) comprende i migliori cavi disponibili, per applicazioni fino a 100 Mb/s, su distanze di 100 metri. NOTA: i cavi non si stendono sempre in linea retta, ma devono aggirare ostacoli per cui è utile fare dei conti quando si sta cablando, per stabilire se si eccedono i 100 metri, cioè mai considerare le distanze in linea d aria! Stefano Bonacina, PhD 36

37 La strumentazione usata per comporre gli armadi (stack, switch, ecc.) deve essere scelta per la qualità e l affidabilità dei componenti e per la stabile presenza sul mercato dell azienda produttrice. Stefano Bonacina, PhD 37

38 La topologia iniziale della INTRANET PIANO 3 PIANO 2 Armadio Armadio La rete iniziale ha la topologia a bus, cioè 1 armadio per piano (2 nel seminterrato e al piano terra), e collegamenti con velocità trasmissiva di 10Mbit/sec. Gli armadi a piano terra dispongono di un collegamento in fibra ottica (linea spessa). PIANO 1 Armadio PIANO 0 Armadio Armadio Collegamento a fibra ottica (ad es. con la rete GARR) CED Centro Elaborazione Dati Armadio Armadio PIANO -1 Stefano Bonacina, PhD 38

39 La topologia avanzata della INTRANET PIANO 3 PIANO 2 La rete avanzata a stella ha mantenuto la configurazione e il numero di armadi, ma ora i collegamenti tra i piani hanno velocità trasmissiva di 100Mbit/sec. Inoltre tutti gli armadi sono stati collegati a quello del CED, divenuto così centro stella della rete, mediante fibra ottica (1 Gbit/sec). PIANO 1 PIANO 0 Collegamento a fibra ottica (1 Gb/s) (ad es. con la rete GARR) CED Centro Elaborazione Dati CENTRO STELLA PIANO -1 Stefano Bonacina, PhD 39

40 Il cluster di Microsoft Windows NT Un cluster è un insieme di calcolatori connessi in rete locale (LAN) che opera come un unico sistema multiprocessore di grandi dimensioni. Consideriamo il caso di 2 server in cluster con sistema operativo Windows NT; lo schema è il seguente: DATI PDC Primary Domain Control //A Server NT Server NT //B BDC Boundary Domain Control Nel caso in cui si danneggi il server PDC non c è più possibilità di recuperare i dati; inoltre facendo l ipotesi di usare il BDC come mirror occorre ridefinire il percorso per raggiungere i dati stessi. Work-Station NT H://A/DATI Stefano Bonacina, PhD 40

41 Usando invece un unico disco fisso e due server, collegati tra loro con un unico bus SCSI, c è uno spreco di risorse; il secondo server deve eseguire un solo task durante tutta la sua vita, cioè chiedere continuamente all altro server se tutto va bene, ma non compie alcuna operazione sui dati. Bus SCSI Server NT //A Server NT //B H://A/DATI Work-station NT Stefano Bonacina, PhD 41

42 Il cluster implementato I due server, che lavorano in parallelo, condividono i dati, per cui hanno bisogno di coordinare le proprie azioni quando lavorano sui dati condivisi, altrimenti un processore potrebbe iniziare ad utilizzare un dato prima che l altro abbia terminato di operare su di esso. //A Server VMS Server VMS //B Workstation H://C/DATI Per compiere questo coordinamento (sincronizzazione) si usano tecniche di lock (blocco): solo il processore che lo possiede può operare sui dati condivisi, l altro deve attendere che il lock venga rilasciato ed acquisirlo per poter manipolare tali dati. La workstation accede ai dati (cioè al disco fisso) attraverso uno dei due server. Nel caso uno di essi si guasti, non ci sono ripercussioni sulla workstation. Stefano Bonacina, PhD 42

43 Glossario Le definizioni sotto riportate sono state estratte dal glossario di [FUNDESCO, 1998]. Hospital Information System (HIS) Integrated, computer-assisted system designed to store, manipulate and retrieve information concerned with the administrative and clinical aspects of providing services within the hospital. Radiology Information System (RIS) Part of an Health Information System that deals with the specific problems of the radiology (x-ray) department or an autonomous system for independent radiology units. Imaging modality Technique for the production of images (for example - X-ray imaging, computed tomography, echosonography and magnetic resonance imaging). Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Resonant absorption of electro-magnetic energy by a system of atomic nuclei situated in a strong magnetic field. (see also MRI). Magnetic Resonance Imaging (MRI) Magnetic Resonance Imaging is an imaging technique used to produce cross-sections through the body. (see also NMR) Computed Radiography (CR) Computerised production, manipulation and storage of radio graphic images in digital format. Computed Tomography (CT) An imaging technique that produces a cross-sectional image slice of an organ or part of the body. Most tomography is performed using computer techniques; for example - X-ray tomography, Computerized Tomography Scanning. Image Management and Communication System (IMACS) System that can store, distribute, retrieve and display images. Stefano Bonacina, PhD 43

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