Sistema de archivo y comunicación de imágenes.

Imagen almacenada en un sistema de archivo de imágenes y comunicación (PACS)

La misma imagen después del ajuste de contraste, el afilado y las etiquetas de medición agregadas por el sistema

Un sistema de archivo y comunicación de imágenes (PACS) es una tecnología de imágenes médicas que proporciona almacenamiento económico y acceso conveniente a imágenes de múltiples modalidades (tipos de máquinas de origen). Las imágenes electrónicas y los informes se transmiten digitalmente a través de PACS; esto elimina la necesidad de archivar, recuperar o transportar manualmente las cubiertas de las películas, las carpetas utilizadas para almacenar y proteger las películas de rayos X. El formato universal para el almacenamiento y la transferencia de imágenes de PACS es DICOM (Imágenes digitales y comunicaciones en medicina). Los datos que no son imágenes, como los documentos escaneados, se pueden incorporar utilizando formatos estándar de la industria de consumo como PDF (Portable Document Format), una vez encapsulados en DICOM. Un PACS consta de cuatro componentes principales: Las modalidades de imagen, como la película simple de rayos X (PF), la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética nuclear (RMN), una red segura para la transmisión de información del paciente, estaciones de trabajo para interpretar y revisar imágenes y archivos para el almacenamiento y recuperación de imágenes e informes. En combinación con la tecnología web disponible y emergente, PACS tiene la capacidad de brindar acceso oportuno y eficiente a imágenes, interpretaciones y datos relacionados. PACS reduce las barreras físicas y de tiempo asociadas con la recuperación, distribución y visualización de imágenes basadas en películas tradicionales.

Tipos de imágenes

La mayoría de los PACS manejan imágenes de varios instrumentos de imágenes médicas, incluidos ultrasonido (US), resonancia magnética (MR), imágenes de medicina nuclear, tomografía por emisión de positrones (PET), tomografía computarizada (CT), endoscopia (ES), mamografías (MG), radiografía digital (DR), radiografía con placa de fósforo, histopatología, oftalmología, etc. Siempre se agregan tipos adicionales de formatos de imagen. Áreas clínicas más allá de la radiología; cardiología, oncología, gastroenterología e incluso el laboratorio están creando imágenes médicas que se pueden incorporar a PACS. (ver Áreas de aplicación DICOM).

Usos

PACS tiene cuatro usos principales:

• Reemplazo de copia impresa: PACS reemplaza los medios basados en copias impresas para gestionar imágenes médicas, como archivos de películas. Con el menor precio de almacenamiento digital, PACS proporciona una creciente ventaja de costo y espacio sobre los archivos de películas, además del acceso instantáneo a imágenes anteriores en la misma institución. Las copias digitales se denominan copia blanda.
• Acceso remoto: Se amplían las posibilidades de los sistemas convencionales proporcionando capacidades de visualización y reportaje fuera del sitio (educación de distancia, telediagnóstico). Permite a los practicantes en diferentes lugares físicos acceder a la misma información simultáneamente para la teleradiología.
• Plataforma de integración de imagen electrónica: PACS proporciona la plataforma electrónica para imágenes de radiología que se cruzan con otros sistemas de automatización médica tales como Sistema de Información Hospitalaria (HIS), Registro Médico Electrónico (EMR), Software de Gestión de Prácticas y Sistema de Información Radiológica (RIS).
• Gestión del flujo de trabajo de radiología: El PACS es utilizado por personal de radiología para gestionar el flujo de trabajo de exámenes de pacientes.

PACS es ofrecido por prácticamente todos los principales fabricantes de equipos de imágenes médicas, empresas de TI médica y muchas empresas de software independientes. El software PACS básico se puede encontrar gratis en Internet.

Arquitectura

diagrama de flujo de trabajo PACS

La arquitectura es la implementación física de la funcionalidad requerida, o lo que uno ve desde el exterior. Hay diferentes vistas, dependiendo del usuario. Un radiólogo generalmente ve una estación de visualización, un tecnólogo una estación de trabajo de control de calidad, mientras que un administrador de PACS puede pasar la mayor parte de su tiempo en la sala de computadoras con clima controlado. La vista compuesta es bastante diferente para los distintos proveedores.

Normalmente, un PACS consta de una multitud de dispositivos. El primer paso en los sistemas PACS típicos es la modalidad. Las modalidades suelen ser la tomografía computarizada (TC), la ecografía, la medicina nuclear, la tomografía por emisión de positrones (PET) y la resonancia magnética nuclear (RMN). Según el flujo de trabajo de la instalación, la mayoría de las modalidades se envían a una estación de trabajo de control de calidad (QA) o, a veces, se denomina puerta de enlace PACS. La estación de trabajo de control de calidad es un punto de control para asegurarse de que los datos demográficos de los pacientes sean correctos, así como otros atributos importantes de un estudio. Si la información del estudio es correcta, las imágenes se pasan al archivo para su almacenamiento. El dispositivo de almacenamiento central (archivo) almacena imágenes y, en algunos casos, informes, mediciones y otra información que reside con las imágenes. El siguiente paso en el flujo de trabajo de PACS son las estaciones de trabajo de lectura. La estación de trabajo de lectura es donde el radiólogo revisa el estudio del paciente y formula su diagnóstico. Normalmente vinculado a la estación de trabajo de lectura hay un paquete de informes que ayuda al radiólogo a dictar el informe final. El software de informes es opcional y hay varias formas en que los médicos prefieren dictar su informe. Como complemento del flujo de trabajo mencionado, normalmente se utiliza un software de creación de CD/DVD para grabar estudios de pacientes para distribuirlos a los pacientes oa los médicos que derivan. El diagrama anterior muestra un flujo de trabajo típico en la mayoría de los centros de imágenes y hospitales. Tenga en cuenta que esta sección no cubre la integración a un Sistema de información de radiología, un Sistema de información hospitalario y otros sistemas front-end relacionados con el flujo de trabajo de PACS.

Cada vez más PACS incluyen interfaces basadas en web para utilizar Internet o una red de área amplia (WAN) como medio de comunicación, generalmente a través de VPN (red privada virtual) o SSL (capa de conexión segura). El software del lado del cliente puede usar ActiveX, JavaScript y/o un Applet de Java. Los clientes PACS más robustos son aplicaciones completas que pueden utilizar todos los recursos de la computadora en la que se ejecutan y no se ven afectados por las frecuentes actualizaciones desatendidas del navegador web y Java. A medida que la necesidad de distribución de imágenes e informes se generaliza, existe un impulso para que los sistemas PACS admitan DICOM parte 18 del estándar DICOM. Web Access to DICOM Objects (WADO) crea el estándar necesario para exponer imágenes e informes en la web a través de un medio verdaderamente portátil. Sin salirse del enfoque de la arquitectura PACS, WADO se convierte en la solución para la capacidad multiplataforma y puede aumentar la distribución de imágenes e informes a los médicos y pacientes remitentes.

La copia de seguridad de imágenes de PACS es una parte crítica, pero a veces pasada por alto, de la arquitectura de PACS (consulte a continuación). Dentro de los Estados Unidos, HIPAA exige que se realicen copias de seguridad de las imágenes de los pacientes en caso de pérdida de imágenes del PACS. Hay varios métodos para hacer una copia de seguridad de las imágenes, pero generalmente implican el envío automático de copias de las imágenes a una computadora separada para su almacenamiento, preferiblemente fuera del sitio.

Consultas (C-FIND) y recuperación de imágenes (instancias) (C-MOVE y C-GET)

La comunicación con el servidor PACS se realiza a través de mensajes DICOM que son similares a los "encabezados" de imágenes DICOM, pero con atributos diferentes. Una consulta (C-FIND) se realiza de la siguiente manera:

• El cliente establece la conexión de red con el servidor PACS.
• El cliente prepara un mensaje de solicitud C-FIND que es una lista de atributos DICOM.
• El cliente llena el mensaje de solicitud C-FIND con las teclas que deben coincidir. Por ejemplo, para solicitar una identificación del paciente, el atributo de identificación del paciente se llena con la identificación del paciente.
• El cliente crea atributos vacíos (longitud cero) para todos los atributos que desea recibir del servidor. Por ejemplo, si el cliente desea recibir un ID que puede utilizar para recibir imágenes (ver recuperación de imágenes) debe incluir un atributo SOPInstanceUID de longitud cero (0008,0018) en los mensajes de solicitud C-FIND.
• El mensaje de solicitud C-FIND se envía al servidor.
• El servidor envía al cliente una lista de mensajes de respuesta C-FIND, cada uno de los cuales es también una lista de atributos DICOM, poblada con valores para cada partido.
• El cliente extrae los atributos que son de interés de los objetos de mensajes de respuesta.

Las imágenes (y otras instancias compuestas como estados de presentación e informes estructurados) se recuperan de un servidor PACS a través de una solicitud C-MOVE o C-GET, utilizando el protocolo de red DICOM. La recuperación se puede realizar a nivel de Estudio, Serie o Imagen (instancia). La solicitud C-MOVE especifica dónde se deben enviar las instancias recuperadas (usando mensajes C-STORE separados en una o más conexiones separadas) con un identificador conocido como el Título de la Entidad de la Aplicación de destino (Título AE). Para que funcione un C-MOVE, el servidor debe configurarse con la asignación del título AE a una dirección y puerto TCP/IP y, como consecuencia, el servidor debe conocer de antemano todos los títulos AE que alguna vez se le solicitará que envíe. imágenes a. Un C-GET, por otro lado, realiza las operaciones de C-STORE en la misma conexión que la solicitud y, por lo tanto, no requiere que el "servidor" conocer al "cliente" dirección y puerto TCP/IP y, por lo tanto, también funciona más fácilmente a través de firewalls y con traducción de direcciones de red, entornos en los que las conexiones TCP C-STORE entrantes requeridas para C-MOVE pueden no pasar. La diferencia entre C-MOVE y C-GET es algo análoga a la diferencia entre FTP activo y pasivo. C-MOVE se usa más comúnmente dentro de empresas e instalaciones, mientras que C-GET es más práctico entre empresas.

Además de los servicios de red DICOM tradicionales, especialmente para uso entre empresas, DICOM (e IHE) definen otros mecanismos de recuperación, incluidos WADO, WADO-WS y, más recientemente, WADO-RS.

Archivo y copia de seguridad de imágenes

PACS-Server con 35-terabyte RAID Interruptor de fibra óptica de alta velocidad

Las imágenes médicas digitales normalmente se almacenan localmente en un PACS para su recuperación. Es importante (y requerido en los Estados Unidos por la sección de Garantías Administrativas de la Regla de Seguridad de HIPAA) que las instalaciones tengan un medio para recuperar imágenes en caso de un error o desastre. Si bien cada instalación es diferente, el objetivo de la copia de seguridad de imágenes es hacerla automática y tan fácil de administrar como sea posible. La esperanza es que las copias no sean necesarias; sin embargo, la recuperación ante desastres y la planificación de la continuidad del negocio dictan que los planes deben incluir el mantenimiento de copias de datos incluso cuando un sitio completo se pierde temporal o permanentemente.

Idealmente, las copias de las imágenes deben mantenerse en varios lugares, incluso fuera del sitio para proporcionar capacidades de recuperación ante desastres. En general, los datos de PACS no son diferentes de otros datos comerciales críticos y deben protegerse con múltiples copias en múltiples ubicaciones. Como los datos de PACS pueden considerarse información de salud protegida (PHI), se pueden aplicar regulaciones, en particular los requisitos de HIPAA y HIPAA Hi-Tech.

Las imágenes se pueden almacenar de forma local y remota en medios fuera de línea, como discos, cintas o medios ópticos. El uso de sistemas de almacenamiento, utilizando tecnologías modernas de protección de datos, se ha vuelto cada vez más común, particularmente para organizaciones más grandes con mayores requisitos de capacidad y rendimiento. Los sistemas de almacenamiento pueden configurarse y conectarse al servidor PACS de varias maneras, ya sea como almacenamiento adjunto directo (DAS), almacenamiento conectado a la red (NAS) o mediante una red de área de almacenamiento (SAN). Independientemente de cómo se conecte el almacenamiento, los sistemas de almacenamiento empresarial suelen utilizar RAID y otras tecnologías para proporcionar alta disponibilidad y tolerancia a fallas para protegerse contra fallas. En el caso de que sea necesario reconstruir un PACS parcial o completamente, se requiere algún medio para transferir rápidamente los datos al PACS, preferiblemente mientras el PACS continúa funcionando.

Las tecnologías modernas de replicación de almacenamiento de datos se pueden aplicar a la información de PACS, incluida la creación de copias locales a través de copias puntuales para copias protegidas localmente, junto con copias completas de datos en repositorios separados, incluidos sistemas basados en discos y cintas. Se deben crear copias remotas de los datos, ya sea moviendo físicamente las cintas fuera del sitio o copiando los datos a sistemas de almacenamiento remotos. Siempre que se muevan datos protegidos por HIPAA, se deben cifrar, lo que incluye el envío a través de cintas físicas o tecnologías de replicación a través de WAN a una ubicación secundaria.

Otras opciones para crear copias de datos de PACS incluyen medios extraíbles (discos duros, DVD u otros medios que pueden contener muchas imágenes de pacientes) que se transfieren físicamente fuera del sitio. HIPAA HITECH exige el cifrado de datos almacenados en muchos casos u otros mecanismos de seguridad para evitar sanciones por incumplimiento.

La infraestructura de respaldo también puede admitir la migración de imágenes a un nuevo PACS. Debido al gran volumen de imágenes que deben archivarse, muchos centros de rad están migrando sus sistemas a un PACS basado en la nube.

Integración

Imagen torácica mostrada a través de un PACS

Un PACS completo debe proporcionar un único punto de acceso para las imágenes y sus datos asociados. Es decir, debe soportar todas las modalidades digitales, en todos los departamentos, en toda la organización.

Sin embargo, hasta que se complete la penetración de PACS, pueden existir islas individuales de imágenes digitales que aún no estén conectadas a un PACS central. Estos pueden tomar la forma de una red de modalidades, estaciones de trabajo y almacenamiento localizadas y específicas de la modalidad (los llamados 'mini-PACS'), o pueden consistir en un pequeño grupo de modalidades conectadas directamente a las estaciones de trabajo de lectura. sin almacenamiento o gestión a largo plazo. Dichos sistemas a menudo tampoco están conectados al sistema de información departamental. Históricamente, los laboratorios de cateterismo de ultrasonido, medicina nuclear y cardiología suelen ser departamentos que adoptan este enfoque.

Más recientemente, la mamografía digital de campo completo (FFDM) ha adoptado un enfoque similar, en gran parte debido al gran tamaño de la imagen, el flujo de trabajo de lectura altamente especializado y los requisitos de visualización, y la intervención de los reguladores. El rápido despliegue de FFDM en los EE. UU. luego del estudio DMIST ha llevado a que la integración de la mamografía digital y PACS se vuelva más común.

Todos los PACS, ya sea que abarquen toda la empresa o estén localizados dentro de un departamento, también deben interactuar con los sistemas de información hospitalarios existentes: Sistema de información hospitalaria (HIS) y Sistema de información radiológica (RIS). Hay varios datos que fluyen hacia PACS como entradas para los siguientes procedimientos y regresan a HIS como entradas correspondientes a los resultados:

En: Identificación de pacientes y órdenes de examen. Estos datos se envían desde HIS a RIS a través de la interfaz de integración, en la mayoría de los hospitales, a través del protocolo HL7. El ID y las órdenes del paciente se enviarán a Modality (CT,MR,etc) a través del protocolo DICOM (Worklist). Las imágenes se crearán después de escanear imágenes y luego se enviarán a PACS Server. Diagnóstico El informe se crea basado en las imágenes recuperadas para presentar desde PACS Server por médico/radiólogo y luego se guarda en RIS System.
Fuera: Informe de Diagnóstico e Imágenes creadas en consecuencia. Diagnóstico Report is sent back to HIS via HL7 usually and Images are sent back to HIS via DICOM usually if there is a DICOM Viewer integrated with HIS in hospitals (En la mayoría de los casos, el médico clínico recibe recordatorio del Informe de Diagnóstico que viene y luego consulta imágenes de PACS Server).

La interfaz entre varios sistemas proporciona un conjunto de datos más coherente y fiable:

• Menos riesgo de introducir un ID incorrecto del paciente para un estudio – modalidades que apoyen a los trabajadores del DICOM pueden recuperar información identificativa del paciente (nombre de paciente, número de paciente, número de adhesión) para los próximos casos y presentarlo al técnico, evitando errores de entrada de datos durante la adquisición. Una vez que la adquisición esté completa, el PACS puede comparar los datos de imagen integrados con una lista de estudios programados de RIS, y puede marcar una advertencia si los datos de imagen no coinciden con un estudio programado.
• Los datos guardados en el PACS pueden ser etiquetados con identificadores de pacientes únicos (como un número de seguridad social o número de NHS) obtenidos de la HIS. Proporcionar un método robusto de fusión de conjuntos de datos de múltiples hospitales, incluso donde los diferentes centros utilizan diferentes sistemas de identificación internamente.

Una interfaz también puede mejorar los patrones de flujo de trabajo:

• Cuando un radiólogo ha informado de un estudio, el PACS puede marcarlo como leído. Esto evita la doble lectura innecesaria. El informe se puede adjuntar a las imágenes y ser visible a través de una única interfaz.
• Mejor uso de almacenamiento en línea y almacenamiento cercano en el archivo de imagen. El PACS puede obtener listas de citas y admisiones de antemano, permitiendo que las imágenes sean pre-comparadas de almacenamiento fuera de línea o almacenamiento casi en línea en el almacenamiento de disco en línea.

El reconocimiento de la importancia de la integración ha llevado a varios proveedores a desarrollar RIS/PACS totalmente integrados. Estos pueden ofrecer una serie de funciones avanzadas:

• La publicación de los informes puede integrarse en un sistema único. El software integrado de reconocimiento de voz a texto puede utilizarse para crear y subir un informe a la carta del paciente en cuestión de minutos del escaneo del paciente, o el médico informante puede dictar sus hallazgos en un sistema telefónico o grabador de voz. Esa grabación se puede enviar automáticamente a la estación de trabajo de un escritor de transcripciones para escribir, pero también se puede poner disponible para el acceso de los médicos, evitando demoras de escritura para resultados urgentes, o retenido en caso de error de escritura.
• Proporciona un único instrumento para el control de calidad y los fines de auditoría. Las imágenes rechazadas pueden ser etiquetadas, permitiendo un análisis posterior (como puede ser requerido en la legislación de protección contra la radiación). Las cargas de trabajo y el tiempo de rotación se pueden reportar automáticamente con fines de gestión.

Pruebas de aceptación

El proceso de instalación de PACS es complicado y requiere tiempo, recursos, planificación y pruebas. La instalación no está completa hasta que se pasa la prueba de aceptación. La prueba de aceptación de una nueva instalación es un paso vital para garantizar el cumplimiento del usuario, la funcionalidad y, especialmente, la seguridad clínica. Tomemos, por ejemplo, el Therac-25, un dispositivo médico de radiación involucrado en accidentes en los que los pacientes recibieron sobredosis masivas de radiación, debido a un control de software no verificado.

La prueba de aceptación determina si el PACS está listo para el uso clínico y marca el cronograma de la garantía mientras sirve como hito de pago. El proceso de prueba varía en los requisitos de tiempo según el tamaño de la instalación, pero la condición del contrato de un límite de tiempo de 30 días no es inusual. Requiere una planificación detallada y el desarrollo de criterios de prueba antes de redactar el contrato. Es un proceso conjunto que requiere protocolos de prueba y puntos de referencia definidos.

Las pruebas descubren deficiencias. Un estudio determinó que las deficiencias citadas con más frecuencia eran los componentes más costosos. Las fallas clasificadas de más a menos comunes son: Estación de trabajo; interfaces de intermediarios HIS/RIS/ACS; RIS; monitores de computadora; Sistema de distribución de imágenes basado en la web; Interfaces de modalidad; Dispositivos de archivo; Mantenimiento; Capacitación; Red; DICOM; telerradiología; Seguridad; Digitalizador de películas.

Historia

Uno de los primeros PACS básicos fue creado en 1972 por el Dr. Richard J. Steckel.

Los principios de PACS se discutieron por primera vez en reuniones de radiólogos en 1982. A varias personas se les atribuye la acuñación del término PACS. El radiólogo cardiovascular Dr. Andre Duerinckx informó en 1983 que había utilizado el término por primera vez en 1981. Sin embargo, el Dr. Samuel Dwyer le da crédito a la Dra. Judith M. Prewitt por introducir el término.

El Dr. Harold Glass, un físico médico que trabajaba en Londres a principios de la década de 1990, consiguió financiación del gobierno del Reino Unido y gestionó el proyecto durante muchos años que transformó el Hammersmith Hospital de Londres en el primer hospital sin película del Reino Unido. El Dr. Glass murió unos meses después de que el proyecto se puso en marcha, pero se le atribuye ser uno de los pioneros de PACS.

La primera instalación de PACS a gran escala se realizó en 1982 en la Universidad de Kansas, Kansas City. Esta primera instalación se convirtió más en una experiencia de enseñanza de lo que no se debe hacer que en una instalación de PACS.

Preocupaciones reglamentarias

En los EE. UU., los PACS se clasifican como dispositivos médicos y, por lo tanto, si están a la venta están regulados por la USFDA. En general, están sujetos a controles de Clase 2 y, por lo tanto, requieren un 510(k), aunque los componentes individuales de PACS pueden estar sujetos a controles generales menos estrictos. Algunas aplicaciones específicas, como el uso para la interpretación de mamografías primarias, están reguladas adicionalmente dentro del alcance de la Ley de estándares de calidad de mamografías.

La Society for Imaging Informatics in Medicine (SIIM) es la organización profesional y comercial mundial que ofrece una reunión anual y una revista revisada por pares para promover la investigación y la educación sobre PACS y temas digitales relacionados.