AZIENDA SANITARIA DI BOLZANO OSPEDALE GENERALE REGIONALE DI BOLZANO SANITÄTSBETRIEB BOZEN ALLGEMEINES REGIONALKRANKENHAUS BOZEN SERVIZIO INTERAZIENDALE DI INGEGNERIA CLINICA ÜBERBETRIEBLICHER DIENST FÜR MEDIZINTECHNIK tel.: +39 0471 908277 fax: +39 0471 908874 e-mail: werner.rainer@provincia.bz.it Titolo documento: Elaborato da: Progetto di massima per un network cardiologico provinciale ing. Werner Rainer Controllato da: Distribuito a: Nome file: NETWORK CARDIOLOGICO Data di stampa: 29/03/00 16.48 PROVINCIALE.doc Stato documento: definitivo Revisione: 1 # pagine: 20 Pagina 1
1. Indice: 1. Indice:... 2 2. Scopo del progetto... 3 3. Descrizione generale del progetto... 3 4. Data base cardiologico... 6 4.1. Introduzione... 6 4.2. La gestione dell anagrafica dei pazienti... 9 4.3. Architettura del sistema... 10 4.3.1. Hardware a livello delle isole funzionali... 10 4.3.2. Software a livello delle isole funzionali... 10 4.3.3. Hardware a livello centrale... 10 4.3.4. Software a livello centrale... 11 4.4. Le isole funzionali... 11 4.4.1. Isola funzionale di ecocardiografia... 12 4.4.2. Isola funzionale di emodinamica... 14 5. Sistema di gestione delle immagini cardiologiche... 15 6. Realizzazione del sistema di gestione delle immagini cardiologiche... 18 7. Collegamento in rete dei sistemi di archiviazione dei tracciati elettrocardiografici... 19 8. Predisposizione di un applicativo software capace di accedere alle informazioni basilari del data base cardiologico... 20 Indice delle figure: Figura 1: Schema funzionale del data base cardiologico... 4 Figura 2: Schema territoriale data base cardiologico... 5 Figura 3: Architettura di base del data base cardiologico... 7 Figura 4: Esempio di isola funzionale flusso dei dati... 8 Figura 5: Gestione dei dati anagrafici... 9 Figura 6: Architettura del sistema di gestione delle immagini... 16 Figura 7: Interconnessioni software del sistema di gestione delle immagini... 17 Figura 8: Network provinciale del sistema di gestione delle immagini... 18 Figura 9: Maschera di accesso ai dati di sintesi... 20 Pagina 2
2. Scopo del progetto Lo scopo del progetto, denominato network cardiologico provinciale, consiste nella creazione di una cartella per singolo paziente ( folder paziente ) contenente tutte le informazioni ed i dati cardiologici acquisiti o tramite esami strumentali diagnostici e/o terapeutici o tramite anamnesi e visite mediche. Il progetto sarà realizzato a livello interaziendale, nel senso che il folder conterrà tutti i dati cardiologici indipendentemente dalla struttura ospedaliera o ambulatoriale di acquisizione. 3. Descrizione generale del progetto Fondamentalmente il network cardiologico è costituito da quattro distinti moduli, naturalmente tra di loro interfacciati: a) Data base cardiologico: è una banca dati contenente in modo strutturato qualsiasi dato cardiologico, normalmente alfanumerico, ma in qualche specifico caso anche iconografico, acquisito durante un esame cardiologico. La fonte dei dati può essere rappresentata da informazioni provenienti direttamente dalla strumentazione medica, diagnostica e/o terapeutica, attraverso opportune interfacce esistenti o appositamente sviluppate, o da informazioni acquisite dagli operatori medici durante le procedure di anamnesi e di visita medica. b) Sistema di gestione delle immagini cardiologiche: è una banca dati contenente le immagini mediche acquisite durante lo svolgimento di particolari esami cardiologici. Le immagini acquisite tramite apparecchiature ecocardiografiche o apparecchiature angiografiche, sono normalmente immagini non statiche, bensì sequenze di immagini in movimento ( run s ). Le immagini provenienti dalle specifiche apparecchiature biomediche sono disponibili nel caso migliore in formato standard Dicom o nel caso peggiore rilevabili da un segnale video. Peculiarità del sistema di gestione delle immagini cardiologiche è quella di dovere garantire l accessibilità alle immagini archiviate a livello di networking provinciale. c) Collegamento in rete dei sistemi di archiviazione dei tracciati elettrocardiografici: attualmente tutte e quattro le aziende sanitarie dispongono di un sistema computerizzato per l archiviazione dei tracciati elettrocardiografici. Scopo del progetto per questo specifico modulo è quello di collegare in rete i sistemi esistenti e di interfacciare tale rete al data base cardiologico di cui al punto a). Pagina 3
d) Predisposizione di un applicativo software capace di accedere alle informazioni basilari del data base cardiologico di cui al punto a): L applicativo verrà realizzato con tecnologie WEB in modo da garantire l accessibilità ai dati contenuti nel data base cardiologico attraverso un browser standard su qualunque PC o via Intranet o via Internet. Schematizzando, da un punto di vista funzionale, il progetto della creazione di un network cardiologico provinciale può essere rappresentato dalla seguente figura: Sistema di archiviazione dei tracciati elettrocardiografici Sistema di gestione delle immagini cardiologiche Data Base cardiologico Intranet Internet Figura 1: Schema funzionale del data base cardiologico Pagina 4
Considerando il progetto da un punto di vista dei collegamenti territoriali, questo si presenta nel seguente modo: Intranet Intranet Intranet Intranet Apparecchiature Apparecchiature ECG Visite ECG Visite ECG ECG Bolzano Merano Bressanone Brunico Rete provinciale Internet DB Cardio DB Immagini DB ECG Intranet Intranet Informatica Alto Adige SPA ECG Silandro S. Candido Figura 2: Schema territoriale data base cardiologico Pagina 5
4. Data base cardiologico 4.1. Introduzione L attività di un tipico reparto di Cardiologia (di fatto ad oggi esistente solo negli ospedali di Bolzano e di Merano) può essere funzionalmente suddivisa in vari ambiti diagnostici e/o terapeutici fondamentalmente indipendenti l uno dall altro. Definiremo d ora in avanti tali particolari ambiti cardiologici come isole funzionali. Come esempi di isole funzionali possono essere considerate l elettrocardiografia, l ecocardiografia, l ergometria, l elettrocardiografia Holter, l attività ambulatoriale, l attività di controllo pace makers, l elettrofisiologia, l unità di terapia cardiologica intensiva, la coronarografia diagnostica e quella interventistica. Ogni isola funzionale è caratterizzata dalla necessità di disporre e di gestire dati ed informazioni (provenienti in parte direttamente dalle apparecchiature biomediche utilizzate) specifiche di quella determinata isola funzionale. Solo una minima parte delle informazioni specifiche presenta una valenza al di fuori dell isola funzionale, in quanto normalmente i dati acquisiti servono, oltre per le analisi statistiche ed epidemiologiche, per generare un output conclusivo (report finale) contenente di solito le codifiche diagnostiche e le prescrizioni terapeutiche. Nella quasi totalità dei casi è solo una parte del report finale ad assumere valenza anche al di fuori dell ambito specifico dell isola funzionale. In altre parole, all interno dell isola funzionale, il medico refertante opera su una cospicua quantità di dati eterogenei, provenienti in alcuni casi direttamente dalla strumentazione diagnostica utilizzata o dai risultati di un esame medico, ne effettua dei calcoli aritmetici, li struttura in modo funzionale e li organizza in previsione della generazione di un report finale. La sintesi di tale report, comprendente normalmente le diagnosi, le prescrizioni terapeutiche e le conclusioni finali, dovranno essere messe in rete in quanto appunto di valenza medica generale. Nel data base centrale, al quale sarà possibile accedere via Intranet o via Internet (medici di base) verranno dunque archiviati sia i dati analitici ed i report completi trattati da ogni isola funzionale che anche la sintesi finale del relativo esame cardiologico. Pertanto l architettura di massima del data base cardiologico si presenterà nel seguente modo: Pagina 6
DB CARDIOLOGICO DB ISOLA FUNZIONALE 1 DB ISOLA FUNZIONALE 2 DB ISOLA FUNZIONALE n DB INFORMAZIONI CARDIOLOGICHE DB ANAGRAFICA CARDIOLOGICA Figura 3: Architettura di base del data base cardiologico Il data base cardiologico (DB_CARDIO) verrà alimentato per la sua parte riguardante le isole funzionali (DB_IF_1, DB_IF_2, DB_IF_n) direttamente dai dati provenienti dagli applicativi delle stesse isole funzionali, così come la parte relativa alle informazioni cardiologiche (DB_INF) verrà alimentata dalle sintesi dei report finali prodotti in ciascuna isola funzionale. In altri termini dagli applicativi delle isole funzionali verranno trasmessi i seguenti dati: Set completo di dati acquisiti e gestiti dall applicativo dell isola funzionale ( DB_IF_x); Sintesi del report finale dell applicativo dell isola funzionale ( DB_INF). Pagina 7
Esempio: flusso di dati tra l isola funzionale elettrocardiografia Holter e data base centrale Lettore HOLTER Anagrafica Provinciale Anagrafica Aziendale Applicativo isola funzionale HOLTER Set completo dati + report finale Dati anagrafici DB_CARDIO DB_IF_HOLTER sintesi DB_INF DB_ANA Figura 4: Esempio di isola funzionale flusso dei dati Pagina 8
4.2. La gestione dell anagrafica dei pazienti L anagrafica dei pazienti gestiti all interno del sistema di informatizzazione cardiologico provinciale sarà necessariamente allineata in tempo reale all anagrafica provinciale. Si mette in evidenza che di fatto ad oggi un reparto di Cardiologia esiste solo presso gli ospedali di Bolzano e di Merano. Anagrafica NON residenti Anagrafica NON residenti Anagrafica CED A.S.L. Ovest Anagrafica CED A.S.L. Centro-Sud Anagrafica NON residenti Anagrafica Residenti Anagrafica Residenti Anagrafica Provinciale Figura 5: Gestione dei dati anagrafici L integrazione viene implementata tenendo conto delle seguenti considerazioni: l Anagrafica della provincia è l anagrafica master rispetto a quella cardiologica (slave), l Anagrafica provinciale gestisce esclusivamente i cittadini residenti nei comuni della provincia, verrà fatto un import iniziale dell anagrafica della provincia nel sistema cardiologico, ogni variazione dell anagrafica provinciale sarà notificata in tempo reale al sistema cardiologico e ci sarà un meccanismo che, in caso di guasto della connessione sistema cardiologico anagrafica provinciale, consenta di inviare in tempi differiti le modifiche stesse, qualora un paziente non residente nella provincia richieda un esame di cardiologia i suoi dati anagrafici vengono chiesti in tempo reale ad uno dei sistemi anagrafici sanitari delle 2 A.S.L.. i pazienti non identificabili (e.g.: infartuati o traumatizzati) devono essere inseriti nel flussi cardiologico con una procedura opportuna che metta in evidenza la temporaneità della loro identificazione per consentirne una corretta risoluzione al momento in cui i dati sono noti. Pagina 9
4.3. Architettura del sistema Il sistema qui presentato sarà concepito e sviluppato per funzionare con: componenti standard (hardware, software e protocollo di rete trasmissione dati); prestazioni in tempo reale durante l attività clinica; estrema robustezza e tolleranza ai guasti. Queste caratteristiche hanno portato alla progettazione di una architettura di sistema doppia, una dedicata all attività in locale (isole funzionali) e l altra alle attività generate dall archivio centrale. 4.3.1. Hardware a livello delle isole funzionali L hardware a livello di isole funzionali sarà costituito da Personal Computer con caratteristiche di processore di ultima generazione. I PC sono dotati di scheda di rete FastEthernet (100 Mb/s), scheda audio, mouse, tastiera. La comunicazione con le apparecchiature biomediche non generatrici di immagini cardiologiche (Holter, Ergometri, ecc.) avverrà attraverso la nomale porta seriale. Non è previsto l utilizzo di moduli hardware proprietari. 4.3.2. Software a livello delle isole funzionali Sistema Operativo: Data Base: Applicativo: Windows NT ogni singolo PC operante nelle isole funzionali sarà dotato di un database Oracle completamente autonomo; il software applicativo delle isole funzionali sarà scritto in linguaggio evoluto utilizzando grafica ed icone intuitive, limitando e semplificando le maschere da utilizzare (Visual Basic, Visual C) 4.3.3. Hardware a livello centrale L hardware utilizzato a livello centrale sarà costituito da un server ad architettura ridondante, in modo tale da garantire il funzionamento continuativo anche in caso di guasto temporaneo di un componente del sistema. L hardware sarà equipaggiato con un sistema RAID (Redundant Array Indipendent Disc) livello 5, il quale garantisce, in caso di rottura di un disco, la disponibilità dei dati al 100% senza interruzioni e perdita di dati. Pagina 10
4.3.4. Software a livello centrale Sistema Operativo: Data Base: Windows NT in accordo con le direttive provinciali il database utilizzato a livello del server centrale sarà Oracle; 4.4. Le isole funzionali Di seguito si riporterà un elenco (non completo) delle isole funzionali attualmente gestite attraverso un apposito applicativo software all interno del reparto di Cardiologia dell Ospedale di Bolzano. Per alcune applicazioni verranno in seguito anche visualizzate le maschere di data entry. Isola funzionale Ecocardiografia Elettrocardiografia Holter Gestione pazienti portatori di pace makers Ergometrie Emodinamica Gestione pazienti ischemici Gestione angioplastiche Gestione consulenze cardiologiche Unità di Terapia Intensiva Cardiologica Collegamento on-line di apparecchiature mediche Sì (immagini) Sì (dati) No Sì (dati) Sì (immagini) No Sì (immagini) No No Tabella 1: Elenco isole funzionali Pagina 11
4.4.1. Isola funzionale di ecocardiografia Pagina 12
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4.4.2. Isola funzionale di emodinamica Pagina 14
5. Sistema di gestione delle immagini cardiologiche Trattasi di un sistema informatico per la gestione e l archiviazione centralizzata delle immagini mediche prodotte nei reparti o nei servizi dedicati ad esami cardiologici nei vari ospedali della provincia. Tali immagini possono essere generate o da apparecchiature ad ultrasuoni, denominate ecocardiografi, o da impianti di angiografica cardiologica. Il sistema, che da un punto di vista funzionale è da considerarsi autonomo rispetto alla banca dati cardiologica del capitolo precedente, ma che ad essa è collegata attraverso delle particolari procedure di seguito illustrate, dovrà essere in grado di acquisire o attraverso una interfaccia Dicom standard o attraverso la conversione in digitale di un classico segnale video, le immagini rappresentate sui monitor delle apparecchiature diagnostiche (ecocardiografi e impianti angiografici), producendo comunque delle immagini in formato Dicom, per l archiviazione delle quali si provvederà sia in locale (per un determinato numero di procedure) che a livello centrale. Inoltre il sistema dovrà essere in grado di produrre in locale un folder esame su CD-ROM, quindi compatibile con la vigente legislazione sull archiviazione delle immagini e utilizzabile su qualunque PC dotato di un applicativo per la visualizzazione di immagini in formato Dicom (Dicom Viewer). Caratteristica principale delle modalità di generazione di immagini cardiologiche è che si tratta di sequenze di immagini in movimento, motivo per il quale l ammontare complessivo della memoria necessaria per gestire elettronicamente tali sequenze è notevole: per un esame ecocardiografico si stima l acquisizione di circa 100 immagini con risoluzione spaziale pari a 512 x 512 bit e risoluzione di contrasto pari a 12 bit; pertanto ogni esame consumerà una memoria pari a circa 39 Mbyte (in modalità non compressa); per un esame angiografico si stima l acquisizione di circa 50 immagini con risoluzione spaziale pari a 1024 x 1024 bit e risoluzione di contrasto pari a 10 bit pertanto ogni esame consumerà una memoria pari a circa 65 Mbyte; Di seguito si riportano alcune delle specifiche tecnico-funzionali di un sistema per la gestione delle immagini cardiologiche: possibilità di acquisire indifferentemente immagini ecografiche o immagini angiografiche; velocità di acquisizione variabile da 1 ad almeno 30 immagini al secondo; archivio locale per almeno 30 procedure; capacità di produrre in locale un CD-R contenente un intero esame; possibilità di operare in risoluzione spaziale standard 512 x 512 o in alta risoluzione 1024 x 1024; trasformazione delle immagini acquisite da segnale video in immagini del formato Dicom 3; possibilità di zoomare le immagini; possibilità di lavorare in contemporanea (acquisizione e generazione di CD-R); possibilità di vedere in contemporanea fino ad almeno 6 sequenze dinamiche; possibilità di importare dati (normalmente anagrafici) da sistemi informativi esterni; Pagina 15
possibilità di esportare le sequenze di immagini in formato WEB compatibile (*.mov) verso un sistema informativo esterno; possibilità di espansione del sistema in rete: o connessione in rete; o connessione a diverse stazioni di visualizzazione DICOM o connessione in linea ad un archivio centrale In considerazione di quanto sopra descritto, la configurazione del sistema per la gestione delle immagini cardiologiche si presenta nel seguente modo: IF DICOM Gestione immagini DICOM DICOM Viewer Convertitore A / D Produzione CD-R IF DICOM Gestione immagini DICOM Archivio centrale immagini Convertitore A / D Produzione CD-R Figura 6: Architettura del sistema di gestione delle immagini Analizzando il progetto da un punto di vista dei collegamenti e delle interconnessioni software lo schema si presenta nel seguente modo: Pagina 16
Immagini *.mov APPLICATIVO ISOLA FUNZIONALE ECO / ANGIO Dati identificazione esame GESTIONE IMMAGINI DICOM ARCHIVIO LOCALE Dati anagrafici Report completo & sintesi Dati identificazione esame DICOM VIEWER DB CARDIOLOGICO DB ISOLA FUNZIONALE ECO / ANGIO Immagini DICOM Immagini DICOM DB INFORMAZIONI CARDIOLOGICHE DB ANAGRAFICA CARDIOLOGICA ARCHIVIO CENTRALE IMMAGINI Figura 7: Interconnessioni software del sistema di gestione delle immagini Per quanto concerne il numero di apparecchiature mediche capaci di generare immagini cardiologiche, la situazione all interno del servizio sanitario provinciale attualmente si presenta nel seguente modo: Struttura ospedaliera # impianti angiografici # ecocardiografi Bolzano 2 3 Merano - 1 Brunico - 1 San Candido - 1 Silandro - 1 TOTALE 2 7 Tabella 2: Apparecchiature biomediche per la generazione di immagini cardiologiche Pertanto, in termini di network, il sistema può essere così disegnato: Pagina 17
BOLZANO MERANO SILANDRO BRUNICO S. CANDIDO Figura 8: Network provinciale del sistema di gestione delle immagini 6. Realizzazione del sistema di gestione delle immagini cardiologiche Viste le peculiarità del sistema di gestione delle immagini cardiologiche sopra descritto e tenuto conto delle effettive difficoltà di realizzazione di un tale sistema, il progetto prevede l acquisizione diretta del sistema da un fornitore specializzato e la successiva integrazione e l interfacciamento con le procedure applicative delle isole funzionali ECO ed ANGIO e di conseguenza con il database cardiologico secondo lo schema riportato in figura 7. La scelta del sistema proveniente da un fornitore specializzato verrà effettuata in base ad una valutazione tecnico-funzionale delle proposte provenienti dal mercato ed in particolare modo in base alle caratteristiche di apertura di sistema e di integrabilità bidirezionale con sistemi esterni. Pagina 18
7. Collegamento in rete dei sistemi di archiviazione dei tracciati elettrocardiografici Attualmente gli ospedali di Bolzano, Merano, Bressanone, Brunico e San Candido sono dotati di un sistema di archiviazione dei tracciati elettrocardiografici. Tali sistemi, forniti tutti dallo stesso produttore, ad oggi funzionano indipendentemente l uno dall altro ed il progetto prevede appunto il loro collegamento in rete e successivamente l interfacciamento con il database cardiologico generale. I sistemi in dotazione si basano sul sistema operativo OS2 ed utilizzano differenti versioni di software; pertanto i sistemi dovrebbero essere preventivamente aggiornati a Windows NT e uniformati da un punto di vista della release del software applicativo. Vista la peculiarità della proposta di messa in rete e la effettiva difficoltà di realizzazione di un tale sistema si propone di coinvolgere per questo aspetto del progetto generale l azienda produttrice dei sistemi di archiviazione. Pagina 19
8. Predisposizione di un applicativo software capace di accedere alle informazioni basilari del data base cardiologico Trattasi della realizzazione di un applicativo che possa funzionare tramite qualunque browser Web e che permetta l accesso agli utenti autorizzati alle informazioni di sintesi di ciascun esame cardiologico effettuato. L accesso potrà avvenire attraverso le reti ospedaliere (Intranet) o attraverso un collegamento Internet (per i medici di base). Un possibile layout della schermata principale dell applicativo di accesso è rappresentato nella successiva figura. Figura 9: Maschera di accesso ai dati di sintesi Pagina 20