O que é a Infraestrutura de Informática em Diagnóstico por Imagem (MIII) em sistemas PACS?

A infraestrutura de informática em imagem médica (MIII) é um método organizado para selecionar ferramentas e sintetizar dados de sistemas HIS, RIS, PACS e ePR com o objetivo de desenvolver um sistema de diagnóstico ou tratamento baseado em imagens. Tudo isso faz parte da disciplina conhecida como informática médica.

A infraestrutura de informática em imagem médica (MIII) é um servidor projetado para aproveitar PACS recursos, imagens e dados relacionados.

A MIII tem aplicações em educação, pesquisa e serviços clínicos horizontais e longitudinais em larga escala. 

A MIII é o veículo ideal para facilitar esse uso do PACS, além de seu serviço clínico diário. Abaixo, aprenderemos mais sobre suas funcionalidades.

Arquitetura e Componentes de um Sistema MIII

Um sistema MIII compreende os seguintes componentes: 

1. Imagens médicas e dados associados (incluindo o banco de dados PACS).
2. Ferramentas para processamento de imagem. 
3. Exibição, interface gráfica do usuário.
4. Redes de comunicação.
5. Gerenciamento de banco de dados e software orientado a aplicações. 

PACS e dados relacionados

A fonte de dados no MIII consiste no PACS banco de dados e outros bancos de dados relacionados ao sistema de informações de saúde que contêm: 

• Dados demográficos do paciente. 
• Histórico clínico.
• Imagens médicas.
• Os relatórios de diagnóstico correspondentes. 
• Resultados de exames laboratoriais. 

Todos esses dados são organizados e arquivados de acordo com protocolos e formatos de dados padronizados, como DICOM para imagens e HL7 para texto. 

Além disso, um vocabulário de saúde controlado pode ser usado como padrão para identificadores, códigos e mensagens médicas propostas pela American Medical Informatics Association.

Processamento de Imagem

O software de processamento de imagem permite configurar o mecanismo de indexação e recuperação de conteúdo de imagem. Suas funções incluem segmentação, determinação de região de interesse, análise de textura, análise de conteúdo, operações morfológicas, registro de imagem e correspondência de imagem. 

Estas podem ser realizadas automática ou interativamente por meio de um gateway de entrada ou de um servidor de sistema PACS . O resultado do processamento de imagem pode ser uma nova imagem ou uma descrição de determinadas características. 

Os dados extraídos pelas funções de processamento de imagem podem ser adicionados ao arquivo de dados de imagem do sistema MIII.

Gerenciamento de Banco de Dados e Conhecimento

O software do componente de gerenciamento de banco de dados e base de conhecimento possui várias funções:

1. Integra e organiza imagens PACS juntamente com todos os dados relacionados, extrai características e palavras-chave de imagem a partir do processamento de imagem e deriva regras e diretrizes heurísticas médicas em um modelo de dados multimídia coerente.
   
2. Suporta o gerenciamento de banco de dados online, indexação e recuperação baseadas em conteúdo, formatação e distribuição para exibição e manipulação.
   
3. Ferramentas de extração de dados. Com a base de conhecimento como guia, estas podem ser usadas como um método para extrair informações relevantes dos bancos de dados.

Exibição e Interface Gráfica do Usuário

A tela de interface e a interface gráfica do usuário são componentes de saída. Ambos os componentes estão relacionados ao design da estação de trabalho.

A exibição inclui renderização 3D, fusão de dados de imagem e visualização de imagens estáticas e dinâmicas. Ela também utilizará dados extraídos do processamento de imagem (ou seja, segmentação, aprimoramento e sombreamento) para renderização de saída.

A exibição pode ser realizada em uma estação de trabalho padrão (WS) ou com motores gráficos de alto desempenho. Para uma estação de trabalho de baixo desempenho, a exibição final pode ser pré-computada e empacotada na WS; enquanto com motores gráficos de alto desempenho, a renderização pode ser feita em tempo real na WS.

Redes de Comunicação

As redes de comunicação incluem o hardware de rede e os protocolos de comunicação necessários para conectar os componentes MIII uns aos outros, bem como ao sistema PACS .

A MIII rede de comunicação pode ter duas arquiteturas: 

• Ter sua própria rede dedicada com conexão às redes PACS. Isso deve ser transparente para os usuários e fornecer o alto desempenho necessário para que o MIII solicite imagens do PACS e dados relacionados, distribuindo os resultados para as estações de trabalho dos usuários.
  
• Pode compartilhar redes de comunicação com o PACS. Nesse caso, o MIII deve ter um segmento lógico isolado das redes PACS para que não interfira nas funções clínicas diárias do PACS. 

Segurança e Integração do Sistema

Uma vez que as imagens tenham sido processadas no sistema PACS, certos mecanismos de validação são necessários para garantir sua integridade e precisão. Quando esses componentes são implementados no MIII, softwares orientados a aplicações podem ser projetados e desenvolvidos para integrar os componentes necessários para uma aplicação clínica, de pesquisa ou educacional específica.

Sistema integração inclui a interface do sistema, dados compartilhados e software de área de trabalho. 

O software de interface do sistema utiliza protocolos e redes de comunicação existentes para conectar todos os componentes da infraestrutura em um sistema de informações de imagem integrado. 

O software de área de trabalho e dados compartilhados aloca e distribui recursos, incluindo dados, espaço de armazenamento e estações de trabalho, para usuários online.

Informações de Imagem Médica Baseadas em PACS

Originalmente, os sistemas PACS surgiram como um sistema de gerenciamento de imagens para melhorar a eficiência da prática radiológica. Isso evoluiu tanto que se tornou um sistema integrado para todo o hospital, que lida com mídias de informação em diversas formas, incluindo: voz, texto, registros médicos, imagens de formas de onda e gravações de vídeo. 

Para integrar esses diversos tipos de informação, é necessária tecnologia multimídia, que inclui: plataformas de hardware, sistemas de informação e banco de dados, protocolos de comunicação, tecnologia de exibição e interconexão e integração de sistemas. 

À medida que um PACS cresce em tamanho e funcionalidade, o mesmo ocorre com o conteúdo de seu banco de dados. A riqueza de informações dentro do PACS oferece a oportunidade para uma abordagem totalmente nova à pesquisa e prática médica por meio da disciplina de informática médica.

Abaixo, apresentamos alguns recursos da MIII como ilustração de sua conectividade e uso. 

Alguns dos recursos utilizados pela infraestrutura de informática em imagem médica (MIII) baseada em PACS são:

Conteúdo Baseado em Imagem Indexada

Os sistemas PACS utilizam um banco de dados MIII aprimorado que contém as  palavras-chave de laudos diagnósticos, histórico do paciente e sequências de imagens, bem como certas características de imagem para indexação baseada em conteúdo das imagens de modalidade subjacentes no banco de dados PACS.

O uso de indexação artificial como nome do paciente, ID, faixa etária, categoria da doença, etc., por meio de pesquisas de palavras-chave unidimensionais, é um procedimento bastante simples. 

Por outro lado, indexação de conteúdo de imagem é complexa, pois a consulta precisa primeiro compreender o conteúdo da imagem, o que pode incluir termos abstratos (por exemplo, regiões de interesse), dados quantitativos derivados (por exemplo, área e volume do objeto de interesse) e informações de textura (por exemplo, doença intersticial).

Renderização e Exibição Tridimensional

O renderização 3D em PACS foi projetado como um sistema de gerenciamento de dados. Ele carece da capacidade computacional para análise de conteúdo de imagem na estação de trabalho de imagem ou no controlador PACS. 

Por esse motivo, é necessário alocar recursos de computação e renderização 3D na infraestrutura MIII para computações de alto desempenho caso as estações de trabalho MIII solicitem tal tarefa. 

Uma vez concluída uma determinada computação 3D, os resultados, juntamente com a capacidade de exibição, podem ser distribuídos para outras estações de trabalho de imagem por meio de redes de alta velocidade. 

Computação Distribuída

A ideia básica por trás da computação distribuída é que, se vários computadores estiverem conectados em rede, a carga de trabalho pode ser dividida em partes menores para que cada computador trabalhe mais rápido e o tempo total diminua. 

Solicite uma Demonstração

Referências

• PACS and imaging informatics. Basic Principles And Applications. H. K. Huang, D.Sc., FRCR (Hon.) 2004.
• Informática em Imagem MédicaRadiology Key.