29. Pacs-системы. Программные средства для обработки изображений. Сетевая передача медицинских данных. Телемедицина.

Цифровая форма представления изображений современными диагностическими устройствами позволяет интегрировать их в больничную компьютерную сеть. Несмотря на большие первичные затраты, системы архивации и передачи изображений (Picture archiving and communication system, PACS), появившиеся в 1992 году, быстро внедряются в крупных больницах. Эти системы обеспечивают хранение большого количества информации, быстрый доступ, эффективную обработку информации. С помощью PACS любые графические изображения подвергаются перекодировке и совместимости и становятся пригодными для сохранения в компьютерной среде, тогда как обычно в диагностических кабинетах они воспроизводятся по технологии, свойственной каждому конкретному методу. Компьютерные системы хранения изображений обладают целым рядом преимуществ по сравнению с пленочными технологиями:

1) объединяют все цифровые диагностические устройства, информационные системы и автоматизированные рабочие места врачей в единую информационную сеть, что повышает скорость и качество диагностики;

2) обеспечивают доступ различных специалистов к единой базе данных: позволяет проводить обработку и анализ полученных изображений (удаление шума, изменение спектра, создание трехмерных изображений), получать данные и описание исследований, что обеспечивает комплексный анализ данных;

3) повышается скорость доступа к изображениям и обеспечивается одновременная работа с ними разных специалистов из разных клиник, повышается пропускная способность медицинских аппаратов, улучшается качество диагностики за счет применения цифровых технологий и обеспечивается сохранность снимков.

Любая система PACS состоит из подсистемы получения изображений, распределенной базы данных (архивного сервера), компьютерной сети для передачи данных и рабочих станций для обработки изображений. В нее входит целый ряд различных устройств (диагностические станции, просмотровые станции, вспомогательные компьютеры для оцифровки изображений, сканеры рентгеновских снимков, устройства вывода данных, шлюзы диагностических устройств), объединенных в скоростную локальновычислительную сеть (ЛВС).

Диагностические станции используются для составления диагностических заключений и специализированной обработке изображений. Как правило, это высокопроизводительный компьютер с мощным видеоадаптером, обеспечивающим одновременное подключение от 2 до 4 специализированных мониторов. К характеристикам мониторов предъявляются определенные требования (размер экрана, разрешающая способность, контрастность, яркость, частота развертки), которые зависят от вида исследования.

Просмотровые станции используются при верификации результата исследования. Как правило, для них используются компьютеры средней производительности с одним или двумя мониторами. Эти станции позволяют получить доступ к изображениям вместе с уже составленными протоколами заключений. Нередко они используются для оцифровки рентгеновских снимков или видеосигналов, снимаемых с ультразвуковых аппаратов. Программное обеспечение современных просмотровых станций позволяет создавать электронную копию результатов исследований на различных носителях информации (CD, DVD), а также записывать программу для их просмотра на любом персональном компьютере.

Специализированные сканеры предназначены для оцифровки рентгеновских снимков и рассчитаны на большие размеры пленок (350×400 мм и более). Сканеры могут подключаться к компьютеру просмотровой или диагностической станции или непосредственно к ЛВС отделения. Их разрешающая способность сравнительно не высока (10-20 точек/мм), но зато они обеспечивают сканирование изображений с большим диапазоном оптической плотности.

Электронный архив изображений состоит из высокопроизводительного компьютера (сервера архива), оперативной дисковой подсистемы, архивной подсистемы длительного хранения данных и специализированного программного обеспечения. Оперативный архив, как правило, выполняется на базе скоростных винчестеров, имеющих зеркальную архитектуру, и обеспечивает быстрый доступ к изображениям, полученным в течение последних 2-8 недель, и более ранним изображениям, извлеченным из архива для проведения текущих исследований. Ёмкость такой подсистемы колеблется от 50 до 300 Гбайт, а среднее время доступа составляет 5-10 мс. Архивная дисковая подсистема выполняется на базе роботизированной библиотеки сменных магнито-оптических или оптических дисков или корзины большой емкости. Как правило, такая библиотека имеет объем свыше 2000 Гбайт, но даже самой большой библиотеки хватает лишь на 2-3 года

бесплёночной работы отделения. К устройствам вывода относятся как современные офисные лазерные принтеры, позволяющие выводить на бумагу монохромные и цветные изображения, так и лазерные мультиформатные камеры, позволяющие печатать снимки на рентгеновской пленке.

В ряде случаев для передачи изображений во внешнюю сеть требуется использование шлюзов. Это вызвано тем, что ряд диагностических устройств был сконструирован так, чтобы ими можно было пользоваться автономно, вне зависимости от наличия в отделении системы PACS.Для этого в комплект обязательно входила консоль – графическая станция, позволяющая задавать параметры исследования и обрабатывать его результаты. Программное обеспечение и способы хранения данных было специфично для каждой конкретной модели. Шлюзы обеспечивают считывание данных из памяти консоли и их передачу в другую систему (PACS). Сейчас используется два основных подхода к созданию шлюзов: «захват» изображения с монитора консоли и извлечение результатов исследования непосредственно из памяти консоли и его преобразование в стандартную форму. Второй подход более сложен, т.к. требует знания формата хранения данных в памяти консоли.

Локальная вычислительна сеть PACS в значительной степени изолировано от общей сети больницы. Ранее магистральная часть ЛВС выполнялась в виде кольца FDDI со скоростью передачи данных 100 Мбит/с, затем стала использоваться магистраль ATM (155Мбит/с). Сейчас в новых установках используется магистраль GigaEthernet (1000 Мбит/с), стоимость которой значительно ниже. Это вызвано меньшим запасом надежности, но в сетях с малой протяженностью этот недостаток не заметен. Архив изображений и диагностические станции могут подсоединяться непосредственно к магистрали ЛВС PACS; просмотровые станции чаще всего подсоединяются к магистрали через промежуточные коммутаторы Fast Ethernet.

Телемедицина

Разработка единого стандарта передачи изображений способствовала развитию в последние годы телемедицины - нового информационного направления, использующего телекоммуникационные технологии для обеспечения потребителей, находящихся на некотором расстоянии друг от друга, необходимой медицинской информацией.

Потребность в телекоммуникационных технологиях существует во многих областях медицины. Одним из информационных направлений телемедицины является телерадиология, обеспечивающая с помощью стандарта DICOM 3.0 возможность передачи по линиям связи цифрового изображения. Развитие телемедицины осуществляется в трех основных направлениях:

- проведение консультаций с использованием телевизионной связи;

- использование медицинской информации для обучения и совершенствования медицинских работников;

- применение телекоммуникационных линий для управления медицинскими центрами (большинство крупных лечебных учреждений имеет свои программы по телемедицине).

Сегодня практически каждый крупный медицинский центр или больница имеют компьютерную линию, обеспечивающую доступ сотрудников к различным базам данных. Современную телемедицину можно характеризовать типом посылаемой информации (рентгеновские снимки, томограммы, лабораторные анализы и т.п.) и техническими средствами, используемыми для ее передачи.

Существует несколько способов передачи медицинской информации.

- Телефонные линии недороги и доступны практически любому потребителю, что делает их идеальными для проведения неотложных консультаций и лечения некоторых категорий больных.

- Факсимильная связь используется для передачи электрокардиограмм и результатов анализов.

Более сложные задачи, например, передача набора томограмм или видеопотока, требуют иных алгоритмов. При передаче набора изображений, исходные файлы могут быть сжаты для уменьшения объема передаваемых данных. Затем сжатые файлы передаются по каналам связи на компьютер консультанта, где они восстанавливаются и отображаются на дисплее.

Сегодня телерадиология как процесс передачи медицинских изображений получает все большее распространение, поскольку эффективное разделении труда между специалистами разной квалификации позволяет повысить качество диагностики.

Одним из направлений телемедицины является создание специализированных информационных систем для крупных медицинских центров. Обработка интенсивного потока информации возможна в них лишь на основе использования современной вычислительной техники. Появление высокопроизводительных персональных компьютеров со скоростными дисковыми накопителями большой емкости, а также высокоскоростных локальных сетей и операционных систем позволяет решать задачи информационной поддержки деятельности медицинских центров на качественно новом уровне. Дистанционная передача графических изображений, возможна лишь между учреждениями, где сформировано информационное пространство, в котором DICOM является преобладающим стандартом. Передача информации от пациентов или врачей, доступ к библиотекам и архивам - это мощное средство, повышающее качество диагностики и лечения.

Проблемы. Одной из основных проблем является выбор разумного компромисса между качеством и ценой передачи данных. Другой проблемой является обеспечение адекватной оплаты телемедицинских услуг, например, за счет страховых медицинских компаний. При передаче данных возникают сложные юридические вопросы (ответственность за информацию, степень ее доступности различным потребителям), и вопросы, связанные с необходимостью стандартизации.

Технические проблемы:

- необходимо наличие диагностических или просмотровых станций,

- доступ к каналам цифровой связи, обеспечение эксплуатации и технического обслуживания.

Кроме того, декларация DICOM-совместимости программного обеспечения станций не гарантирует отображение на мониторе результата DICOM-исследований, полученных от внешнего источника.