Vysokorychlostní přenosy a archivace obrazových medicínských dat

Souhrn

Autoři článku referují o využití systému PACS (Picture Archiving and Communication System) mezi nemocničními zařízeními v Brně v úzké spolupráci s Masarykovou univerzitou (projekt MeDiMed - Metropolitan System of Digital Information in Medicine). V současné době probíhá zavádění systému do praxe. Hlavními výhodami systému je snadnější mezioborová spolupráce, efektivní a trvalá archivace dat, možnost využití dat k výuce studentů i lékařů, snížení počtu opakovaných vyšetření pacientů a potřeby vysokého počtu diagnostických přístrojů, což vede rychleji ke stanovení správné diagnózy a možnosti cílené léčby.

Klíčová slova:
PACS (Picture Archiving and Communication System) - modalita - archivace dat - vysokorychlostní přenos dat - MeDiMed - Metropolitan System of Digital Information in Medicine

Úvod

Systém PACS umožňuje zpracovávat, archivovat a dálkově přenášet obrazová (statická i pohyblivá) zdravotnická data v reálném čase i data archivovaná [1]. Jedná se o jakékoliv snímky z různých přístrojů – tzv. modalit: RTG, NMR, CT, ultrazvuk, operační endoskopické kamery, kamery z mikroskopu atd. Digitalizovaná analogová data jsou uchovávána v mezinárodně platném formátu DICOM 3.0 (Digital Image Communication in Medicine). Systém umožňuje archivaci velkých objemů dat a jejich zpracovávání. Propojením nemocnic pomocí výkonné sítě je možná konzultace případů mezi odborníky v různých nemocničních zařízeních. Archivovaných údajů lze využít i při pre- a postgraduální výuce, k pořádání videokonferencí, společných seminářů a k přenosům z operačních sálů. V současné době se některá obrazová data v gynekologii a porodnictví vůbec nearchivují (ultrazvukové obrazy) nebo se archivují na nekvalitním analogovém médiu v těžko přehledných nahrávkách (videokazety, rentgenové filmy) [2]. Archivace digitálních dat je podstatně kvalitnější, data jsou kdykoliv okamžitě přístupná (akutní operace, soudní vyšetřování), nestárnou, jsou kdykoli neomezeně reprodukovatelná v originální kvalitě a úsporněji prostorově uskladnitelná (není nutný tisk). Data jsou rychle přenosná na neomezené vzdálenosti, v krátkém čase lze konzultovat odborné posudky s týmy v jiných zdravotnických zařízeních [3].

Materiál a metodika

Práce s PACSem splňuje podmínky bezpečnosti práce se zdravotnickými daty a jejich zálohováním, systém je kompatibilní s nemocničním informačním systémem. Nutnou podmínkou pro realizaci projektu byla existence kvalitních přenosových cest. Tuto podmínku zajišťuje brněnská metropolitní akademická počítačová síť. Do této počítačové sítě nejsou napojeny jen univerzity, ale i pracoviště akademie věd, soudy, atd a především nemocnice. Optická vlákna jako přenosové médium umožňují vysokorychlostní přenos dat. Data v digitálním archivu nemocnice jsou ukládána s identifikací pacientky, výuková data bez identifikace jen s popisem a diagnózou. Způsob identifikace dat je řešen interními předpisy v rámci FN Brno.

Stávajíci architektura projektu MeDiMed

1. Lokalita ÚVT MU, Botanická 68a, Brno
   
   • 1.1. rutinní provoz nemocnic, tj. primární ukládání přímo z akvizičních modalit, okamžité zpřístupnění obrazové studie pro diagnostiku na specializovaných diagnostických stanicích
   • 1.2. následná dlouhodobá archivace obrazových studií; rychlost přístupu k archivované obrazové studii je srovnatelná s rychlostí přístupu při primární diagnostice
   • 1.3. vzájemná výměna obrazových studií mezi připojenými nemocnicemi a jejich vzdálenými pracovišti
   • 1.4. administrace lokalit mimo areály připojených nemocnic, tj. domácí pracovny lékařů, privátní kliniky apod (zkušební provoz)
   • 1.5. testování komunikace s novými aplikačními entitami (akviziční modality, diagnostické stanice) před připojením do rutinního provozu; testovací server má identické programové vybavení jako primární PACS
2. Lokalita Lékařské fakulty MU, Komenského náměstí 5, Brno
   
   • 2.1. záloha primárního dlouhodobého archivu obrazových studií; umožnění okamžitého přístupu k obrazové informaci v případě havárie primárniho PACSu (operace, ozařování, srovnání při periodických prohlídkách atd.)
   • 2.2. anonymizace a archivace anonymních obrazových studií pro potřeby výuky a výzkumu; zpřístupnění anonymizovaných obrazových studií zejména pro specializovanou učebnu, která bude simulovat radiologické pracoviště; anonymní studie budou podle dohodnutých přístupových pravidel rovněž přístupné pro spolupracující zdravotnická zařízení
   • 2.3. snížení zátěže primárního PACS serveru při špičkách v rutinním provozu (sekundární zpracování obrazové informace)

Výsledky a cíle projektu

• Ve spolupráci s dodavateli systémů PACS budou realizovány další práce na úpravách systému přístupových práv komunikačního modulu, umožňující přesnější směrování obrazové studie na konkrétní pracoviště nemocnice případně na konkrétní diagnostickou stanici. Tyto úpravy přispějí ke zvýšení úrovně zabezpečení citlivých dat v systému.
• Zvyšování úrovně bezpečnosti. Jedná se zejména o zabezpečení medicínských informací před možným zneužitím. Jde o velmi citlivou oblast, která je z hlediska nemocnic velmi sledovanou, a požadavky na zabezpečení dat – jak v místech jejich vzniku, tak i při přenosu a archivaci – jsou velmi striktní.
• Budou pokračovat aktivity umožňující připojování vzdálených pracovišť (radiová připojení atp). Předpokládáme nárůst počtu připojených modalit a prohlížecích stanic, propojení s dalšími PACS systémy spolupracujících nemocnic včetně mimobrněnských. Pro připojení nových lokalit je určující zejména cena a technické možnosti potenciálních přenosových tras a připravenost zdravotnických zařízení.
• Vytvoření podpůrného legislativního rámce, který bude podporovat spolupráci zdravotnických subjektů při výměně (nejen) digitální obrazové informace. Již v roce 2004 podstoupili řešitelé řadu dalších jednání o souvisejících legislativních otázkách, včetně vystoupení na půdě parlamentu ČR s předsedou komise pro zdravotnictví a pozdějším ministrem zdravotnictví a jednání s ministrem informatiky o potřebných změnách v legislativě. Pro Ministerstvo informatiky byl zpracován materiál, který upozorňoval na přetrvávající problémy a nejasnosti v této oblasti. Na základě dosavadních jednání byli řešitelé vyzvání ke zpracování dalších podkladů.
• Hledání finančních zdrojů pro rozvoj systému (jak v rozpočtu jednotlivých nemocnic, tak i v tuzemských a zahraničních grantových programech), současně však také hledání optimální rovnováhy mezi požadavky, technickými možnostmi a cenou řešení v jednotlivých oblastech nasazení [4]. K tomu je nezbytná úzká spolupráce se specialisty v příslušných oblastech medicíny, neboť jen ti jsou např. schopni určit, jaké zobrazovací jednotky jsou ještě vhodné a dostatečné pro daný účel a danou modalitu.
• Výukový a výzkumný systém je vyvíjen s cílem vytvořit pro uživatele prostředí, které se v zásadních aspektech neliší od reálných provozních systémů, s nimiž se mohou setkat na radiologických pracovištích zdravotnických zařízení. V roce 2004 byl dokončen vývoj anonymizačního modulu, který umožnil zahájit přenos vybraných anonymizovaných studií z archivu MeDiMed do výukového a výzkumného systému [5].
• Členové řešitelského týmu vyvíjeli potřebné softwarové nástroje a koordinovali rozvoj komplexního technického zázemí, které umožnilo lékařům zahájit práce na dvou pilotních projektech výukového systému, řešených v rámci rozvojových programů LF MU: Digitální atlas pozitronové emisní tomografie a Digitální mamografický atlas. Výukový systém je koncipován tak, aby kromě základního požadavku na podporu výuky umožnil spolupracujícím lékařům využití výukové informace i v běžné praxi [6]. Naopak, studenti lékařských oborů budou mít možnost seznámit se při výuce s technologiemi využívanými v praxi. Zájem o připojení do výukového systému projevují nejen pregraduální a postgraduální studenti, ale i začínající lékaři.

Diskuse

Projekt obsahuje jak principy evidence based medicine, tak i črty a vlastnosti e-Health. K základním úkolům projektu patří inteligentní přenos zdravotnických obrazových a jiných informací, které jsou získané za poměrně vysokých nákladů (ceny přístrojů – modalit, cena vysoko specializované práce týmu odborníků) mezi pracovišti, kde se pacient v průběhu procesu diagnostiky a léčby svého onemocnění pohybuje [7]. Tento princip podstatně upřesňuje stanovení správné diagnózy a tedy i možnost cílené léčby, šetří čas pacienta i lékaře. Zamezí se zbytečným a opakovaným složitým vyšetřením na značně finančně nákladných přístrojích, sníží se jejich vytíženost a posléze se sníží i potřeba vysokého počtu diagnostických přístrojů na počet obyvatel, což umožní snížení investičních výdajů nemocnic.

Možnost rychlejšího přístupu k odborným informacím pro studenty, lékaře a zdravotnický personál zvyšuje kvalitu pregraduálního i postgraduálního vzdělávání v medicínských oborech. Webové aplikace umožňují rovněž rozšíření zdravotnické osvěty pro široké skupiny obyvatelstva.

Projekt navazuje na některé programy Evropské komise v oblasti péče o veřejné zdraví. Tyto programy komise zastřešuje a řídí Generální ředitelství pro veřejné zdraví a ochranu spotřebitelů. Hlavní úlohy projektu se uplatňují v několika oblastech programu Public Health – v oblasti Health Promotion, Europe against Cancer a částečně i v oblasti Injury Prevention.

Hlavním cílem v oblasti Health Promotion je zvyšování obecného standardu zdraví obyvatelstva zvyšováním informovanosti obyvatel o rizikových faktorech onemocnění a podpora zdravého životního stylu a zdravého chování [8]. Této podpory je dosahováno zpracováváním a šířením informací, výchovou a vzděláváním na všech úrovních. Projekt PACS počítá kromě jiného se vzdělávacím programem nejen pro posluchače lékařských fakult, ale i pro ostatní studenty a pomocí medializace (hlavně internetu) i pro širokou veřejnost. Jedná se hlavně o medicínské obrazové materiály, které jsou získávány v participujících nemocnicích a sdruženy do katalogů nemocí a patologických nálezů.

V oblasti boje proti rakovině (Europa against Cancer) nachází projekt PACS ještě širší uplatnění. Všechny modality, které jsou v projektu zahrnuty, jsou přímo využívány při screeningu, diagnostice i léčbě nádorových onemocnění. Důležitým článkem sítě nemocnic je Masarykův onkologický ústav, který se komplexně zabývá onkologickou diagnostikou, léčbou a prevencí.

Závěr

Plánovaný projekt PACS je svým zaměřením výrazně orientován na podporu celospolečenských zdravotnických programů v České republice i na programy realizované státy Evropské unie. Spojení moderních komunikačních technologií s využitím odborného potenciálu specializovaných lékařů špičkových univerzitních nemocnic umožní většině pacientů i v malých zdravotnických zařízeních, aby profitovala z nejnovějších poznatků lékařské vědy.