¿Qué es la infraestructura informática (MIII) en los sistemas PACS?

La  infraestructura informática de imágenes médicas (MIII) es un método organizado para seleccionar herramientas y sintetizar datos de sistemas HIS,RIS, PACS y ePR con el objetivo de desarrollar un sistema de diagnóstico o tratamiento basado en imágenes. Todo esto forma parte de la disciplina conocida como informática médica.

La infraestructura informática de imágenes médicas (MIII) es un servidor diseñado para aprovechar los recursos PACS existentes, imágenes y datos relacionados.

MIII tiene aplicaciones en educación, investigación y servicios clínicos horizontales y longitudinales a gran escala. 

MIII es el vehículo ideal para facilitar esta utilización de PACS, además de su servicio clínico diario. A continuación conoceremos más sobre sus funcionalidades.

Arquitectura y componentes de un sistema MIII

Un sistema MIII comprende los siguientes componentes: 

1. Imágenes médicas y datos asociados (incluida la base de datos PACS).
2. Herramientas para el procesamiento de imágenes. 
3. Visualización, interfaz gráfica de usuario.
4. Redes de comunicación.
5. Gestión de bases de datos y software orientado a aplicaciones. 

PACS y datos relacionados

La fuente de datos en el MIII está constituido por la base de datos PACS y otras bases de datos relacionadas con el sistema de información de salud que contienen: 

• Datos demográficos de los pacientes. 
• Historiales de casos.
• Imágenes médicas.
• Los informes de diagnóstico correspondientes. 
• Los resultados de las pruebas de laboratorio. 

Todos estos datos son organizados y archivados según protocolos y formatos de datos estandarizados, como DICOM para imágenes y HL7 para texto. 

Además, se puede utilizar un vocabulario de salud controlado como estándar para los identificadores, códigos y mensajes médicos propuestos por la Asociación Estadounidense de Informática Médica.

Procesamiento de imágenes

El software de procesamiento de imágenes permite configurar el mecanismo de indexación y recuperación de contenido de imágenes. Sus funciones incluyen la segmentación, la determinación de la región de interés, el análisis de texturas, el análisis de contenido, las operaciones morfológicas, el registro de imágenes y la coincidencia de imágenes. 

Estas se pueden realizar de forma automática o interactiva mediante una puerta de enlace de entrada o un servidor del sistema PACS. El resultado del procesamiento de imágenes puede ser de una nueva imagen o descripción de algunas características. 

Los datos extraídos por las funciones de procesamiento de imágenes se pueden agregar al archivo de datos de imágenes del sistema MIII.

Gestión de bases de datos y conocimientos

El software del componente de gestión de la base de datos y la base de conocimientos tiene varias funciones:

1. Integra y organiza imágenes PACS junto a todos los datos relacionados, extrae características de imagen, palabras clave del procesamiento de imágenes, deriva reglas y pautas de heurística médica en un modelo de datos multimedia coherente.
   
2. Admite la gestión de bases de datos en línea, la indexación, recuperación basadas en contenido, el formateo, la distribución para visualización y manipulación.
   
3. Herramientas de extracción de datos. Con la base de conocimientos como guía se pueden utilizar como método para extraer información relevante de las bases de datos.

Visualización y usuario gráfico

La visualización de la interfaz y la interfaz gráfica de usuario son componentes de salida. Ambos componentes están relacionados con el diseño de la estación de trabajo.

La visualización incluye renderizado en 3D, fusión de datos de imágenes y visualización de imágenes estáticas y dinámicas. También va a utilizar datos extraídos del procesamiento de imágenes (es decir, segmentación, mejora y sombreado) para la representación de salida.

La visualización se puede realizar en una estación de trabajo estándar (WS) o con motores gráficos de alto rendimiento. Para una estación de trabajo de bajo rendimiento, la visualización final puede calcularse previamente y empaquetarse en la WS; mientras que con motores gráficos de alto rendimiento, el renderizado puede ser en tiempo real en la WS.

Redes de comunicación

Las redes de comunicación incluyen hardware de red y protocolos de comunicación necesarios para conectar los componentes MIII entre sí, así como con el sistema PACS.

La red de comunicación MIII puede tener dos arquitecturas: 

• Tener una red propia con una conexión a las redes PACS. Esta debe ser transparente para los usuarios y proporcionar el rendimiento de alta velocidad necesario para que MIII solicite imágenes PACS y datos relacionados, distribuyendo los resultados a las estaciones de trabajo de los usuarios.
  
• Puede compartir redes de comunicación con el PACS. Aquí el MIII debe tener un segmento lógico aislado de las redes PACS para que no interfiera con las funciones clínicas diarias del PACS. 

Seguridad e integración de sistema

Una vez procesadas las imágenes en el sistema PACS, se necesitan algunos mecanismos de validación para garantizar su integridad y precisión. Cuando estos componentes se implementan en el MIII, se puede diseñar y desarrollar software orientado a la aplicación para integrar los componentes necesarios para una aplicación clínica, de investigación o educativa específica.

La integración del sistema incluye la interfaz del sistema, los datos compartidos y el software del espacio de trabajo. 

El software de interfaz del sistema utiliza protocolos y redes de comunicación existentes para conectar todos los componentes de la infraestructura en un sistema de información de imágenes integrado. 

El software de espacio de trabajo y datos compartidos asigna y distribuye recursos, incluidos datos, espacio de almacenamiento y estación de trabajo a los usuarios en línea.

Información de imágenes médicas basada en PACS

En un principio los sistemas PACS se originaron como un sistema de gestión de imágenes para mejorar la eficiencia de la práctica radiológica. Este ha evolucionado tanto hasta convertirse en un sistema integrado en el hospital que se ocupa de medios de información en muchas formas, incluyendo: voz, texto, registros médicos, imágenes en forma de onda y grabaciones de video. 

Para integrar estos diversos tipos de información, se requiere la tecnología de multimedia que incluye: plataformas de hardware, sistemas de información y bases de datos, protocolos de comunicación, tecnología de visualización e interconexión e integración de sistemas. 

A medida que un PACS crece en tamaño y funcionalidad, también lo hace el contenido de su base de datos. La riqueza de la información dentro del PACS brinda la oportunidad de un enfoque completamente nuevo en la investigación y la práctica médicas a través de la disciplina de la informática médica.

A continuación presentamos algunos recursos del MIII como una ilustración de su conectividad y utilización. 

Algunos de los recursos que utiliza la infraestructura informática de imágenes médicas (MIII) basada en PACS son:

Contenido basado en imágenes indexadas

Los sistemas PACS usan una base de datos mejorada en MIII que contiene las  palabras clave de informes de diagnóstico, historial del paciente y secuencias de imágenes, así como ciertas características de imágenes para la indexación basada en contenido de imágenes subyacentes de modalidades en la base de datos PACS.

El uso de una indexación artificial como el nombre del paciente, la identificación, el grupo de edad, la categoría de la enfermedad, etc., mediante la búsqueda de palabras clave unidimensionales es un procedimiento bastante simple. 

Por otro lado, la indexación a través del contenido de la imagen es complicada, porque la consulta primero tiene que comprender el contenido de la imagen, que puede incluir términos abstractos (por ejemplo, regiones de interés), datos cuantitativos derivados (por ejemplo, área y volumen del objeto de interés) e información de textura (por ejemplo, enfermedad intersticial).

Representación y visualización tridimensionales

La representación de PACS en 3D está diseñado como un sistema de gestión de datos. Carece de la capacidad de cálculo para el análisis del contenido de imágenes en la estación de trabajo de imágenes o en el controlador PACS. 

Por esta razón, es necesario asignar recursos de computación y representación 3-D en la infraestructura MIII para cálculos de alto rendimiento en caso de que las estaciones de trabajo MIII soliciten dicha tarea. 

Una vez completado un cálculo 3D determinado, los resultados se pueden distribuir con capacidad de visualización a otras estaciones de trabajo de imágenes a través de redes de alta velocidad. 

Computación distribuida

La idea básica de la computación distribuida es que si varias computadoras están conectadas en red, la carga de trabajo se puede dividir en partes más pequeñas para que cada computadora trabaje más rápido y el tiempo total disminuya. 

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Referencias

• PACS and imaging informatics. Basic Principles And Applications. H. K. Huang, D.Sc., FRCR (Hon.) 2004.
• Medical Imaging Informatics. Radiology Key.