Arquivo de fotos e sistema de comunicação - Picture archiving and communication system

Uma imagem armazenada em um sistema de comunicação e arquivamento de imagens (PACS)
A mesma imagem após ajuste de contraste, nitidez e marcas de medição adicionadas pelo sistema

Um sistema de comunicação e arquivamento de imagens ( PACS ) é uma tecnologia de imagens médicas que fornece armazenamento econômico e acesso conveniente a imagens de várias modalidades (tipos de máquina de origem). As imagens e relatórios eletrônicos são transmitidos digitalmente via PACS; isso elimina a necessidade de arquivar, recuperar ou transportar manualmente as capas de filme, as pastas usadas para armazenar e proteger o filme de raios-X . O formato universal para armazenamento e transferência de imagens PACS é DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) . Dados que não são de imagem, como documentos digitalizados , podem ser incorporados usando formatos padrão da indústria de consumo, como PDF (Portable Document Format) , uma vez encapsulados em DICOM. Um PACS consiste em quatro componentes principais: as modalidades de imagem, como filme simples de raios-X (PF), tomografia computadorizada (CT) e imagem por ressonância magnética (MRI), uma rede segura para a transmissão de informações do paciente, estações de trabalho para interpretação e revisão imagens e arquivos para o armazenamento e recuperação de imagens e relatórios. Combinado com a tecnologia da Web disponível e emergente , o PACS tem a capacidade de fornecer acesso oportuno e eficiente a imagens, interpretações e dados relacionados. O PACS reduz as barreiras físicas e de tempo associadas à recuperação , distribuição e exibição de imagens tradicionais baseadas em filme .

Tipos de imagens

A maioria dos PACS lida com imagens de vários instrumentos de imagens médicas, incluindo ultrassom (US) , ressonância magnética (MR) , imagens de medicina nuclear , tomografia por emissão de pósitrons (PET) , tomografia computadorizada (CT) , endoscopia (ES) , mamografias (MG) , digital radiografia (DR) , radiografia de placa de fósforo , histopatologia , oftalmologia, etc. Tipos adicionais de formatos de imagem estão sempre sendo adicionados. Áreas clínicas além da radiologia; cardiologia, oncologia, gastroenterologia e até mesmo o laboratório estão criando imagens médicas que podem ser incorporadas ao PACS. (ver áreas de aplicação DICOM ).

Usos

O PACS tem quatro usos principais:

  • Substituição da cópia impressa: o PACS substitui meios baseados na cópia impressa de gerenciamento de imagens médicas, como arquivos de filmes. Com a redução do preço do armazenamento digital, o PACS oferece uma vantagem crescente de custo e espaço em relação aos arquivos de filme, além do acesso instantâneo a imagens anteriores na mesma instituição. As cópias digitais são chamadas de cópia eletrônica.
  • Acesso remoto: expande as possibilidades dos sistemas convencionais ao fornecer recursos de visualização e relatórios externos ( educação à distância , telediagnóstico ). Ele permite que os profissionais em diferentes locais físicos acessem as mesmas informações simultaneamente para a telerradiologia .
  • Plataforma de integração de imagens eletrônicas: o PACS fornece a plataforma eletrônica para imagens de radiologia que fazem interface com outros sistemas de automação médica, como Hospital Information System (HIS), Electronic Medical Record (EMR), Practice Management Software e Radiology Information System (RIS).
  • Gerenciamento do fluxo de trabalho de radiologia: o PACS é usado pela equipe de radiologia para gerenciar o fluxo de trabalho dos exames dos pacientes.

O PACS é oferecido por praticamente todos os principais fabricantes de equipamentos de imagem médica, empresas de TI médica e muitas empresas de software independentes. O software PACS básico pode ser encontrado gratuitamente na Internet.

Arquitetura

Diagrama de fluxo de trabalho do PACS.
Diagrama de fluxo de trabalho PACS

A arquitetura é a implementação física da funcionalidade necessária, ou o que se vê de fora. Existem diferentes visualizações, dependendo do usuário. Um radiologista normalmente vê uma estação de visualização, um tecnólogo uma estação de trabalho de controle de qualidade, enquanto um administrador de PACS pode passar a maior parte de seu tempo na sala de computador climatizada. A visão composta é bastante diferente para os vários fornecedores.

Normalmente, um PACS consiste em vários dispositivos. A primeira etapa em sistemas PACS típicos é a modalidade. As modalidades são tipicamente tomografia computadorizada (TC), ultrassom, medicina nuclear, tomografia por emissão de pósitrons (PET) e imagem por ressonância magnética (MRI). Dependendo do fluxo de trabalho da instalação, a maioria das modalidades é enviada para uma estação de trabalho de garantia de qualidade (QA) ou, às vezes, chamada de gateway PACS. A estação de trabalho de controle de qualidade é um ponto de verificação para garantir que os dados demográficos do paciente estão corretos, bem como outros atributos importantes de um estudo. Se as informações do estudo estiverem corretas, as imagens são passadas para o arquivo para armazenamento. O dispositivo de armazenamento central (arquivo) armazena imagens e, em alguns casos, relatórios, medições e outras informações que residem com as imagens. A próxima etapa no fluxo de trabalho do PACS são as estações de trabalho de leitura. A estação de leitura é onde o radiologista analisa o estudo do paciente e formula seu diagnóstico. Normalmente vinculado à estação de trabalho de leitura está um pacote de relatórios que auxilia o radiologista a ditar o relatório final. O software de relatórios é opcional e existem várias maneiras pelas quais os médicos preferem ditar seus relatórios. Auxiliar ao fluxo de trabalho mencionado, normalmente existe um software de autoria de CD / DVD usado para gravar estudos de pacientes e distribuí-los a pacientes ou médicos solicitantes. O diagrama acima mostra um fluxo de trabalho típico na maioria dos centros de imagem e hospitais. Observe que esta seção não cobre a integração a um Sistema de Informação de Radiologia, Sistema de Informação Hospitalar e outros sistemas front-end relacionados ao fluxo de trabalho do PACS.

Cada vez mais, os PACS incluem interfaces baseadas na web para utilizar a Internet ou uma rede de longa distância como meio de comunicação, geralmente via VPN (Rede privada virtual) ou SSL (Secure Sockets Layer). O software do lado do cliente pode usar ActiveX , JavaScript e / ou um miniaplicativo Java . Os clientes PACS mais robustos são aplicativos completos que podem utilizar todos os recursos do computador em que estão executando e não são afetados pelas freqüentes atualizações de navegador da Web e Java autônomas . À medida que a necessidade de distribuição de imagens e relatórios se torna mais ampla, há um impulso para que os sistemas PACS suportem o DICOM parte 18 do padrão DICOM. O Acesso Web a Objetos DICOM (WADO) cria o padrão necessário para expor imagens e relatórios na web por meio de um meio verdadeiramente portátil. Sem sair do foco da arquitetura PACS, o WADO se torna a solução para a capacidade de plataforma cruzada e pode aumentar a distribuição de imagens e relatórios para médicos e pacientes solicitantes.

O backup de imagem do PACS é uma parte crítica, mas às vezes esquecida, da arquitetura do PACS (veja abaixo). A HIPAA exige que cópias de backup das imagens do paciente sejam feitas em caso de perda de imagem do PACS. Existem vários métodos de backup das imagens, mas geralmente envolvem o envio automático de cópias das imagens para um computador separado para armazenamento, de preferência fora do local.

Consulta (C-FIND) e recuperação de imagem (instância) (C-MOVE e C-GET)

A comunicação com o servidor PACS é feita através de mensagens DICOM semelhantes aos "cabeçalhos" das imagens DICOM, mas com atributos diferentes. Uma consulta (C-FIND) é realizada da seguinte forma:

  • O cliente estabelece a conexão de rede com o servidor PACS.
  • O cliente prepara uma mensagem de solicitação C-FIND que é uma lista de atributos DICOM.
  • O cliente preenche a mensagem de solicitação C-FIND com as chaves que devem ser correspondidas. Por exemplo, para consultar a ID do paciente, o atributo da ID do paciente é preenchido com a ID do paciente.
  • O cliente cria atributos vazios (comprimento zero) para todos os atributos que deseja receber do servidor. Por exemplo, se o cliente deseja receber um ID que pode ser usado para receber imagens (ver recuperação de imagens), ele deve incluir um atributo SOPInstanceUID (0008,0018) de comprimento zero nas mensagens de solicitação C-FIND.
  • A mensagem de solicitação C-FIND é enviada ao servidor.
  • O servidor envia de volta ao cliente uma lista de mensagens de resposta C-FIND, cada uma das quais é também uma lista de atributos DICOM, preenchida com valores para cada correspondência.
  • O cliente extrai os atributos de interesse dos objetos de mensagens de resposta.

As imagens (e outras instâncias compostas como estados de apresentação e relatórios estruturados) são recuperadas de um servidor PACS por meio de uma solicitação C-MOVE ou C-GET, usando o protocolo de rede DICOM. A recuperação pode ser realizada no nível de Estudo, Série ou Imagem (instância). A solicitação C-MOVE especifica para onde as instâncias recuperadas devem ser enviadas (usando mensagens C-STORE separadas em uma ou mais conexões separadas) com um identificador conhecido como Título da Entidade do Aplicativo de destino (Título AE). Para que um C-MOVE funcione, o servidor deve ser configurado com mapeamento do Título AE para um endereço e porta TCP / IP e, como consequência, o servidor deve saber com antecedência todos os Títulos AE que será solicitado a enviar imagens para. Um C-GET, por outro lado, executa as operações C-STORE na mesma conexão que a solicitação e, portanto, não exige que o "servidor" conheça o endereço TCP / IP e a porta do "cliente" e, portanto, também funciona mais facilmente por meio de firewalls e com tradução de endereço de rede, ambientes nos quais as conexões TCP C-STORE de entrada necessárias para C-MOVE podem não passar. A diferença entre C-MOVE e C-GET é um tanto análoga à diferença entre FTP ativo e passivo. C-MOVE é mais comumente usado em empresas e instalações, enquanto C-GET é mais prático entre empresas.

Além dos serviços de rede DICOM tradicionais, particularmente para uso cross-enterprise, DICOM (e IHE) definem outros mecanismos de recuperação, incluindo WADO, WADO-WS e mais recentemente WADO-RS.

Arquivo e backup de imagens

Servidor PACS com arquivo RAID de 35 terabytes e switch de fibra óptica de alta velocidade

As imagens médicas digitais são normalmente armazenadas localmente em um PACS para recuperação. É importante (e exigido nos Estados Unidos pela seção de Salvaguardas Administrativas da Regra de Segurança da HIPAA ) que as instalações tenham um meio de recuperar imagens em caso de erro ou desastre. Embora cada instalação seja diferente, o objetivo do backup de imagem é torná-lo automático e o mais fácil de administrar possível. A esperança é que as cópias não sejam necessárias; no entanto, a recuperação de desastres e o planejamento de continuidade de negócios exigem que os planos incluam a manutenção de cópias de dados, mesmo quando um site inteiro é temporariamente ou permanentemente perdido.

O ideal é que as cópias das imagens sejam mantidas em vários locais, inclusive fora do local, para fornecer recursos de recuperação de desastres. Em geral, os dados PACS não são diferentes de outros dados críticos de negócios e devem ser protegidos com várias cópias em vários locais. Como os dados do PACS podem ser considerados informações de saúde protegidas (PHI), os regulamentos podem ser aplicáveis, principalmente os requisitos HIPAA e HIPAA Hi-Tech.

As imagens podem ser armazenadas localmente e remotamente em mídia off-line, como disco, fita ou mídia ótica. O uso de sistemas de armazenamento, utilizando tecnologias modernas de proteção de dados, tem se tornado cada vez mais comum, principalmente para organizações maiores com maiores requisitos de capacidade e desempenho. Os sistemas de armazenamento podem ser configurados e conectados ao servidor PACS de várias maneiras, como armazenamento conectado diretamente (DAS), armazenamento conectado à rede (NAS) ou por meio de uma rede de área de armazenamento (SAN). No entanto, o armazenamento está conectado, os sistemas de armazenamento corporativo geralmente utilizam RAID e outras tecnologias para fornecer alta disponibilidade e tolerância a falhas para proteção contra falhas. No caso de ser necessário reconstruir um PACS parcial ou completamente, alguns meios de transferência rápida de dados de volta para o PACS são necessários, de preferência enquanto o PACS continua a operar.

As tecnologias modernas de replicação de armazenamento de dados podem ser aplicadas às informações PACS, incluindo a criação de cópias locais via cópia point-in-time para cópias protegidas localmente, junto com cópias completas de dados em repositórios separados, incluindo sistemas baseados em disco e fita. Devem ser criadas cópias remotas de dados, movendo fisicamente as fitas para fora do local ou copiando dados para sistemas de armazenamento remotos. Sempre que dados protegidos HIPAA são movidos, eles devem ser criptografados, o que inclui o envio por meio de fita física ou tecnologias de replicação em redes de longa distância (WAN) para um local secundário.

Outras opções para criar cópias de dados PACS incluem mídia removível (discos rígidos, DVDs ou outra mídia que pode conter imagens de muitos pacientes) que é fisicamente transferida para fora do local. HIPAA HITECH exige criptografia de dados armazenados em muitos casos ou outros mecanismos de segurança para evitar penalidades por não cumprimento.

A infraestrutura de backup também pode ser capaz de suportar a migração de imagens para um novo PACS. Devido ao grande volume de imagens que precisam ser arquivadas, muitos centros de rad estão migrando seus sistemas para um PACS baseado em nuvem .

Integração

Uma imagem do tórax exibida por meio de um PACS

Um PACS completo deve fornecer um único ponto de acesso para imagens e seus dados associados. Ou seja, deve suportar todas as modalidades digitais, em todos os departamentos, em toda a empresa.

No entanto, até que a penetração do PACS esteja completa, podem existir ilhas individuais de imagens digitais ainda não conectadas a um PACS central. Estes podem assumir a forma de uma rede de modalidades, estações de trabalho e armazenamento específica de modalidade localizada (um chamado "mini-PACS"), ou podem consistir em um pequeno grupo de modalidades diretamente conectadas a estações de trabalho de leitura sem armazenamento de longo prazo ou gestão. Freqüentemente, esses sistemas também não estão conectados ao sistema de informações departamentais. Historicamente, os laboratórios de ultrassom, medicina nuclear e cardiologia são frequentemente departamentos que adotam essa abordagem.

Mais recentemente, a mamografia digital Full Field (FFDM) adotou uma abordagem semelhante, em grande parte devido ao grande tamanho da imagem, fluxo de trabalho de leitura altamente especializado e requisitos de exibição e intervenção dos reguladores. A rápida implantação do FFDM nos EUA após o estudo DMIST fez com que a integração da mamografia digital e do PACS se tornasse mais comum.

Todos os PACS, sejam eles abrangendo toda a empresa ou localizados em um departamento, também devem fazer interface com os sistemas de informação hospitalar existentes: Sistema de informação hospitalar (HIS) e Sistema de informação radiológica (RIS). Existem vários dados fluindo para o PACS como entradas para os próximos procedimentos e de volta para o HIS como entradas correspondentes de resultados:

In: Identificação do paciente e pedidos de exame. Esses dados são enviados do HIS para o RIS via interface de integração, na maioria dos hospitais, via protocolo HL7. A ID do paciente e os pedidos serão enviados para a Modalidade (CT, MR, etc) via protocolo DICOM (Lista de Trabalho). As imagens serão criadas após a digitalização das imagens e, em seguida, encaminhadas ao servidor PACS. O relatório de diagnóstico é criado com base nas imagens recuperadas para apresentação do PACS Server pelo médico / radiologista e, em seguida, salvas no sistema RIS.
Saída: Relatório de diagnóstico e imagens criadas em conformidade. O relatório de diagnóstico é enviado de volta para o HIS via HL7 normalmente e as imagens são enviadas de volta para o HIS via DICOM geralmente se houver um DICOM Viewer integrado com o HIS em hospitais (na maioria dos casos, o médico clínico recebe um lembrete do relatório de diagnóstico chegando e, em seguida, consulta as imagens de Servidor PACS).

A interface entre vários sistemas fornece um conjunto de dados mais consistente e confiável:

  • Menos risco de inserir uma ID de paciente incorreta para um estudo - as modalidades que suportam listas de trabalho DICOM podem recuperar informações de identificação do paciente (nome do paciente, número do paciente, número de acesso) para os próximos casos e apresentá-las ao técnico, evitando erros de entrada de dados durante a aquisição. Assim que a aquisição for concluída, o PACS pode comparar os dados da imagem incorporada com uma lista de estudos programados do RIS e pode sinalizar um aviso se os dados da imagem não corresponderem a um estudo programado.
  • Os dados salvos no PACS podem ser marcados com identificadores exclusivos de paciente (como número da previdência social ou número do NHS) obtidos do HIS. Fornece um método robusto de mesclar conjuntos de dados de vários hospitais, mesmo onde os diferentes centros usam sistemas de identificação diferentes internamente.

Uma interface também pode melhorar os padrões de fluxo de trabalho:

  • Quando um estudo é relatado por um radiologista, o PACS pode marcá-lo como lido. Isso evita leitura dupla desnecessária. O relatório pode ser anexado às imagens e visualizado por meio de uma única interface.
  • Melhor uso de armazenamento online e nearline no arquivo de imagens. O PACS pode obter listas de compromissos e admissões com antecedência, permitindo que as imagens sejam pré-buscadas do armazenamento off-line ou quase-line para o armazenamento em disco on-line.

O reconhecimento da importância da integração levou vários fornecedores a desenvolver RIS / PACS totalmente integrados. Eles podem oferecer vários recursos avançados:

  • O ditado de relatórios pode ser integrado em um único sistema. O software integrado de reconhecimento de voz de fala para texto pode ser usado para criar e fazer upload de um relatório no prontuário do paciente minutos após a varredura do paciente, ou o médico responsável pelo relatório pode ditar suas descobertas em um sistema de telefone ou gravador de voz. Essa gravação pode ser enviada automaticamente para uma estação de trabalho do redator da transcrição para digitação, mas também pode ser disponibilizada para acesso de médicos, evitando atrasos na digitação para resultados urgentes, ou retida em caso de erro de digitação.
  • Oferece uma única ferramenta para controle de qualidade e auditoria. As imagens rejeitadas podem ser marcadas, permitindo uma análise posterior (conforme pode ser exigido pela legislação de proteção radiológica). Cargas de trabalho e tempo de resposta podem ser relatados automaticamente para fins de gerenciamento.

Teste de aceitação

O processo de instalação do PACS é complicado, exigindo tempo, recursos, planejamento e testes. A instalação não é concluída até que o teste de aceitação seja aprovado. O teste de aceitação de uma nova instalação é uma etapa vital para garantir a conformidade do usuário, a funcionalidade e, principalmente, a segurança clínica. Tomemos por exemplo o Therac-25 , um dispositivo médico de radiação envolvido em acidentes nos quais os pacientes receberam overdoses massivas de radiação , devido ao controle de software não verificado .

O teste de aceitação determina se o PACS está pronto para uso clínico e marca o cronograma de garantia enquanto serve como um marco de pagamento. O processo de teste varia em requisitos de tempo, dependendo do tamanho da instalação, mas a condição do contrato de limite de tempo de 30 dias não é incomum. Requer planejamento detalhado e desenvolvimento de critérios de teste antes de escrever o contrato. É um processo conjunto que requer protocolos de teste e benchmarks definidos.

O teste revela deficiências. Um estudo determinou que as deficiências citadas com mais frequência eram os componentes mais caros. As falhas classificadas do mais para o menos comum são: Estação de trabalho ; Interfaces de corretor HIS / RIS / ACS; RIS; Monitores de computador ; Sistema de distribuição de imagens baseado na Web; Interfaces de modalidade; Dispositivos de arquivo; Manutenção; Treinamento; Rede; DICOM; Telerradiologia; Segurança; Digitalizador de filmes .

História

Um dos primeiros PACS básicos foi criado em 1972 pelo Dr. Richard J. Steckel.

Os princípios do PACS foram discutidos pela primeira vez em reuniões de radiologistas em 1982. Várias pessoas são responsáveis ​​pela criação do termo PACS . O radiologista cardiovascular, Dr. Andre Duerinckx, relatou em 1983 que usou o termo pela primeira vez em 1981. O Dr. Samuel Dwyer, entretanto, dá os créditos à Dra. Judith M. Prewitt por introduzir o termo.

O Dr. Harold Glass, um físico médico que trabalhou em Londres no início da década de 1990, garantiu o financiamento do governo do Reino Unido e gerenciou o projeto durante muitos anos, que transformou o Hammersmith Hospital em Londres como o primeiro hospital sem filmes do Reino Unido. O Dr. Glass morreu alguns meses depois que o projeto foi lançado, mas é considerado um dos pioneiros do PACS.

A primeira instalação de PACS em grande escala foi em 1982 na Universidade de Kansas, Kansas City. Essa primeira instalação tornou-se mais uma experiência de ensino do que não fazer do que do que fazer em uma instalação PACS.

Preocupações regulatórias

Nos EUA, os PACS são classificados como Dispositivos Médicos e, portanto, se estiverem à venda, são regulamentados pelo USFDA . Em geral, eles estão sujeitos aos controles da Classe 2 e, portanto, exigem um 510 (k) , embora os componentes individuais do PACS possam estar sujeitos a controles gerais menos rigorosos. Algumas aplicações específicas, como o uso para interpretação de mamografia primária, são regulamentadas adicionalmente no escopo da Lei de Padrões de Qualidade de Mamografia .

A Society for Imaging Informatics in Medicine (SIIM) é a organização profissional e comercial mundial que oferece uma reunião anual e um jornal revisado por pares para promover a pesquisa e a educação sobre o PACS e tópicos digitais relacionados.

Veja também

Referências

Citações

Fontes

links externos