El sistema instalado en nuestro centro está compuesto por módulos de adquisición para todas las modalidades de imagen (Radiografía Computada (RC), Ecografía, Tomografía Computada (TC), Fluoroscopia Digital (FD) y Resonancia Magnética (RM)), un ordenador central, un archivo automático de discos ópticos, y una red de estaciones de visualización y diagnóstico las imágenes.
Los resultados preliminares que hemos obtenido con su funcionamiento demuestran que los SACI aportan una serie de ventajas funcionales, especialmente a nivel de archivo y recuperación de imágenes. A pesar de ello, el elevado coste actual de adquisición y mantenimiento, junto con algunos problemas técnicos debidos a su complejidad, harán que su implantación como sistema de uso generalizado para todas las modalidades de imagen no pueda ser una realidad a corto plazo en la mayoría de centros.
En 1988 se inició el Programa de Digitalización de la Radiología Pediátrica en el Hospital Materno-Infantil del Vall d'Hebron, con los siguientes objetivos :
El sistema es un PACS (Picture Archiving Communicating System), es decir, un sistema de archivo y comunicación de imágen, (CommView, AT& T-Philips) configurado por un conjunto de ordenadores, funcionando con sistema operativo UNIX V.r.3, conectados por una red de estrella de fibra óptica (40 Mbit/sec. propietaria de AT& T) que se despliega desde un nodo central (Fig.1). El nodo central, constituido por el sistema de gestión de base de datos (DMS), está basado en un ordenador Motorola 68030 con un disco magnético de 5.4 Gby, que permite almacenar unos 7 días de actividad en pacientes ingresados. El sistema está conectado a una librería automática de discos ópticos (Jukebox 1800, Cygnet Systems, San José, CA, EE.UU.A.) de capacidad para 38 discos WORM de 2.4 Gbytes (Gigabytes), que permite almacenar aproximadamente un aņo de actividad (91.2 Gbytes). Una impresora láser de película (Kodak Ektascan Laser Printer, Rochester NY.EE.UU.A.) para la impresión opcional de copias está conectada al nodo central.
Figura 1. Configuración actual del PACS en el Hospital Materno-Infantil Vall d'Hebrón. La mitad superior del gráfico representa las unidades de adquisición (modalidades), y la inferior, las estaciones de visualización.
En la primera fase se han conectado la modalidades de imagen mayor volumen: La Radiografía Computada (RC), y la Digitalizadora Láser (DL) de película convencional. El sistema de RC ya ha sido descrito y evaluado extensamente con anterioridad (1-4). El sistema de RC es un Philips PCR Graphic II (Philips Medical Systems North America, Inc. Shelton, CT, EE.UU.A.) basado en el Fuji FCR-901, que usa soportes de imagen de fósforo estimulable por láser del tipo Fuji IP ST-III y HR, con una resolución aproximada de 2000x2000 pixels. La unidad de proceso de imagen está conectada a una impresora láser de alta resolución (4000x4000 pixels) que produce copias en película (IRC, Philips), y a una estación de visualización y reproceso de imágenes con memoria local en disco magnético de capacidad para 90 imágenes (DMS-20 Philips) y dos monitores de alta resolución (1Kx1K), y que a su vez dispone de una unidad de archivo en disco óptico de escritura irreversible (WORM de 12 pulgadas y 2.6 Gby) (DMS-10, Philips). El equipo de digitalización láser (DL) (Lumisys Digitizer, Sunnyvalle, CA, EE.UU.A.) permite introducir en el PACS, mediante su digitalización por barrido de laser con una resolución de hasta 2000x2500 pixels y 4096 niveles por pixel, las radiografías convencionales antiguas, las practicadas en otro centro o cuando la Radiografía Computarizada está fuera de servicio por avería o revisión, y las imágenes de multiformato de Resonancia Magnética, Ecografías portátiles y algunas Tomografías Computadas de urgencia.
Desde la segunda fase de implantación, las exploraciones practicadas en el equipo telecomandado dotado de Fluoroscopia Digital (Digital Spot Imaging, DSI Philips Sistemas Médicos) son adquiridas por el PACS mediante la digitalización de la imagen de video (frame-grabber), debido a que el desarrollo de la conexión digital directa no ha ultimado su desarrollo. El digitalizador de vídeo captura imágenes con 256 niveles de gris (8 bits) y resolución ajustable hasta 1024 líneas. De la misma manera, las imágenes de ecografía de nuestros dos equipos (Acuson 128, Montain View, CA, EE.UU.A. y Aloka SSD-650, Japón) son adquiridas mediante la digitalización de vídeo, con una resolución aproximada de 800 lieas y 256 grises (8 bits). Ultimamente se han incluido las exploraciones portátiles que son almacenadas temporalmente en un dispositivo de memoria en disco y posteriormente capturadas por el PACS en la propia sección de ecografía. La TC (Exel 2400, Elscint, Israel) está conectada mediante un equipo análogo, ya que por el momento no se dispone de una conexión digital directa. Los equipos de Imagen por Resonancia Magnética (2 equipos Siemens Magneton, Erlangen, RFA) quedarán conectados al PACS de forma digital directa durante el segundo semestre de 1993. La adquisición de las imágenes de Ecografía, TC y Fluoroscopia digital (DSI) se realiza con ayuda de un terminal de adquisición, donde se identifica al paciente y estudio y se seleccionan las imágenes para transferir al PACS.
Para la visualización de las imágenes existen dos estaciones de diagnóstico principales (EGDW, Philips-AT& T), equipadas con 4 monitores de alta resolución (1280x1024 líneas) y con una memoria local de 1.2 Gby en disco magnético, localizadas en la sala principal de informes y en la sección de ecografía. Disponen de un teclado especial para control de los 4 monitores, permitiendo realizar ampliaciones, cambios en la ventana de visualización, y solicitar la impresión de copias en película. En cada estación pueden visualizarse simultáneamente distintas exploraciones de un mismo paciente, comprendiendo cualquiera de las modalidades conectadas, y exploraciones previas de cualquier tipo. La recuperación -desarchivado- de las exploraciónes previas se lleva a cabo por el sistema al solicitarlas. No obstante, no pueden visualizarse simultaneamente imágenes de distintos pacientes.
Un ordenador dedicado (Gateway) da salida a las exploraciones desde el DMS a una red Thin-Ethernet que conecta con 6 estaciones de visualización de imágenes situadas fuera del Servicio de Radiología, en las áreas de: Unidades de Cuidados Intensivos Neonatales y Pediátricos, Urgencias y varias Consultas Externas (Cardiología, Neumología, y Ortopedia-Neurocirugía). Dichas estaciones están basadas en microordenadores personales convencionales (RVS, Philips-AT& T), funcionando con MS-DOS, con uno o dos monitores de alta resolución (1280x1024 líneas). Una séptima estación de visualización dedicada a Teleradiología está situada en el Servicio de Radiología y dispone de un módem telefónico a 18000 bps (Trailblazer Plus PC, Telebit Co., Sunnyvale, CA, EE.UU.A.). Existen dos estaciones más: una Sun SparcStation-2 (Sun Microsystems Inc. Mountain View, CA, EE.UU.A.) y una LiteBox (Siemens Gammasonics, Inc, Illinois, EE.UU.A.) dedicadas a conversión entre formatos digitales y a la transmisión y visualización de imágenes sobre la red europea banda ancha 2 Mbps (utilizando líneas de videoconferencia y conexión por satélite) dentro del Proyecto TELEMED (Comisión Europea, DG XIII, RACE).
La Radiografía Computerizada constituye la fuente de datos con mayor volumen diario. Su conexión se realiza a través de un ordenador dedicado (PACS-PCR Interface Processor, PIP de AT& T-Philips), que captura y reformatea las imágenes, y de un módulo de adquisición (AM) que las envía al sistema de manejo de datos (DMS). Los datos demográficos del paciente han sido previamente transferidos de forma automática desde el Sistema Informático de Radiología (RIS), (Desarrollo propio, Dr. J. Piqueras), a la terminal de recepción de la Radiografía Computerizada. Junto con ellos se incluye información que permite dirigir las imágenes a una, o varias, estaciones de diagnóstico o visualización determinadas (Sala informes, UCI, etc), y asignar la exploración a una lista de trabajo en la que los pacientes están ordenados por la sala de donde proceden, de forma que en las estaciones de diagnóstico se puede proceder a informar las exploraciones de pacientes de una sala concreta. El sistema automático de listas de trabajo no estaba contemplado dentro de la Radiografía Computarizada y ha sido desarrollado conjuntamente por nosotros y el Departamento Técnico de Philips Sistemas Médicos (Sr. M. Ovelleiro) (5).
La definición de imagen que se obtiene con el digitalizador de película es muy buena, y permite incluso mejorar la información en originales subexpuestos o sobreexpuestos al permitir variar la escala de grises. El tiempo de digitalización de cada imagen es de aproximadamente un minuto. Digitalizamos todas las exploraciones previas de pacientes que reingresan y las modalidades sin conexión directa al PACS. El volumen de trabajo obligó en los primeros meses a dedicar 14 horas diarias (en dos turnos) al digitalizador. El volumen de digitalización se mantiene sobre unas 10-12 horas al día, porqué, aunque ha disminuido el volumen por reingresos no digitalizados, debe cubrir las interrupciones de los subsistemas de adquisión, en los que se utiliza película convencional.
Para el trabajo diario es muy útil el sistema de direccionamiento previo de las imágenes, a una o varias estaciones de visualización simultaneamente, junto con la asignación de las mismas a una lista de trabajo concreta. El sistema de listas de trabajo permite disponer de las imágenes no informadas ordenadas por modalidades y por salas de procedencia (en el caso de la radiografía computerizada), y dentro de cada lista por el orden de adquisición. Las exploraciones se visualizan secuencialmente con una única pulsación de una tecla y en cada caso pueden revisarse las exploraciones previas. Los informes son dictados a cinta magnetofónica y transcritos al PACS por una secretaria, incorporandose esta información a la cabecera de las imágenes, de forma que aparecen conjuntamente en revisiones posteriores. En nuestro Servicio se ha desarrollado una opción de impresión de los informes que utiliza la petición original del estudio. Una vez se dictado el informe, la exploración desaparece de la lista de trabajo y pasa a ser borrada automáticamente de la estación de visualización al cabo de un tiempo definido (2 días). La interficie de usuario en el sistema de listas de trabajo no permite que el propio radiólogo transcriba sus informes. Sin embargo, es posible hacerlo desde otra opción del menú, aunque perdiendo la ventaja de la visualización secuencial de exploraciones no informadas.
El direccionamiento previo permite visualizar las imágenes en un corto período de tiempo (15 segundos) ya que son almacenadas en el propio disco magnético local de cada estación seleccionada. Los tiempos de espera se alargan cuando las imágenes no están el el disco local, sino que están en el disco central del sistema de manejo de datos (DMS) (aproximadamente 60 segundos), o bien almacenadas en la librería automática de discos ópticos (120 segundos). Sin embargo, aunque el tiempo de respuesta parece largo, resulta muy favorable la comparación con el de un sistema convencional de archivo en sobres, que en el caso de pacientes ingresados es de un promedio de 3 minutos, y para exploraciones previas está en una media de 30 minutos.
Se han implementado unos protocolos de archivo automático de las exploraciones en los discos ópticos, con borrado de las mismas de los discos magnéticos locales, para evitar su saturación. Parte de estos protocolos automáticos o semiautomáticos se han desarrollado en nuestro Servicio.
Desde su implantación la sección de ecografía (fig. 2) ha dejado de utilizar la cámara multiformato para la impresión de las imágenes y ultimamente incluso en las exploraciones ecográficas portátiles. Se ha conseguido un ahorro del tiempo empleado en transportar, revelar y cargar los chasis de multiformato, que puede valorarse en 3 minutos por exploración. La calidad de la imagen en los monitores es subjetivamente superior comparada con la película de multiformato, evitándose los problemas de ajuste de la cámara, temperatura de revelado, estado de los líquidos, etc. La impresión de las imágenes en película a través de la impresora láser del PACS se utiliza para las exploraciones que deben fotografiarse, o para algunas sesiones fuera del Servicio. El tiempo necesario para el dictado de informes se ha reducido sustancialmente debido a la posibilidad de visualización secuencial de las exploraciones no informadas con el sistema de listas de trabajo. El personal de la sección de ecografía está muy satisfecho con el PACS y considera que mejora significativamente las condiciones asistenciales.
Fig. 2 Informando en Ecografía
En los últimos 6 meses se ha ensayado la utilización del sistema de radiografía computarizada sin producción de copia en película, para los pacientes ingresados y del area de urgencias, con buenos resultados de aceptación por parte de los radiólogos y los clínicos, alcanzando el 30 % de ahorro de película radiográfica. Durante el período 1993-94 se procederá a la instalación de un mayor número de estaciones de diagnóstico y visualización de imágenes, lo que supondrá la eliminación casi total de la película radiográfica. Unicamente se imprimirán las imágenes que se requieran para su estudio fuera del hospital.
Los períodos de falta de operatividad del sistema de archivo o de distribución de imágenes, especialmente del gestor de base de datos y comunicaciones son un problema que puede limitar una implantación con exito de un PACS. En nuestro hospital se han acumulado durante el último aņo (1992) un total de 15 días (4.1% del tiempo) sin operatividad del PACS. Las causas han sido averías de componentes, instalación de nuevos elementos o tareas de mantenimiento. Algunas modalidades de adquisición de imágenes han tenido períodos de falta de operatividad de mayor duración (RC 45 días, DSI 18 días, Digitalizador 25 días, TC 10 días) pero afectaban solo a una modalidad.
Aún siendo un sistema complejo y el número de usuarios elevado, con diferentes grados de implicación en el sistema, el grado de aceptación del sistema ha sido bueno, tanto dentro como fuera del Servicio de Radiología. El sistema presenta mayor grado de aceptación en su uso en las modalidades de Ecografía, Fluoroscopia DIgital y TC, especialmente por el aumento de calidad de imagen, por el ahorro de tiempo en la manipulacion de los multiformatos, la facilidad de consulta de exploraciones previas, y la agilidad del dictado de informes.
Durante las sesiones clínicas diarias parte de las exploraciones son presentadas y revisadas directamente en la estación de diagnóstico situada en la sala de informes. La actividad de docencia, centrada en los numerosos residentes que rotan por nuestro servicio, está simplificada por la facilidad que tienen en desarchivar, por ellos mismos y sin extravíos, los casos de interés clínico-docente.
El gran éxito experimentado en nuestra sección de ecografía lo atribuimos fundamentalmente a tres factores: Las imágenes son de tamaņo moderado (800 Kbytes/imagen), el dictado de informes estaba sistematizado, y la organización funcional de la unidad era correcta. Estamos convencidos que esta forma de trabajar es extrapolable a las otras modalidades baja resolución espacial (TC, IRM, Fluroscopia digital, o medicina nuclear), y en un futuro inmediato se pondrá en práctica. La aplicación del SACI en las imágenes radiográficas o digitalizadas ha tenido un exito menos completo. Ello es debido a la mayor demanda que generan tanto en número de exploraciones como en el tamaņo de cada imagen individual (4-8 MBytes) que llevan al límite la tecnología usada en nuestro PACS. Por otra parte, actualmente solo disponemos de una estación diagnóstica en la sala de informes general lo que limita su uso en todos los casos, de forma que en la actualidad parte de las exploraciones se informan sobre copias en película. Con nuestra implementacion de listas de trabajo (worklists) y el direccionamiento previo de los exámenes se logran reducir sustancialmente los tiempos de visualización. La calidad de las imágenes en pantalla, con las ventajas de cambio de ventana o magnificación, es adecuada para el diagnóstico. Si las exploraciones son dictadas, el uso del SACI en la radiografía convencional es factible.
El PACS CommView presenta algunos problemas técnicos y algunas limitaciones, que son debidos principalmente a su diseņo cerrado y a la complejidad de las funciones que ha de realizar. Por ejemplo, la relativa lentitud en la visualización de las imágenes cuando no están disponibles en el archivo local, o las limitaciones por la falta de conexión digital directa con los equipos de adquisición de imágenes. En la TC es más que deseable el uso de los datos digitales directos (densitométricos) en imágenes originalmente de 12 bits por pixel (4000 unidades Hounsfield), ya que con la digitalización a 8 bits (256 niveles) de la imagen de vídeo se pierde información, aún adquiriendo cada imagen con distintos ajustes de ventana. En la resonancia magnética, en la que tenemos experiencia con imágenes digitalizadas hasta 11 bits (2048 grises), pueden bastar 8 bits por pixel, ya que la intensidad de la seņal obtenida depende basicamente de la secuencia de estimulación utilizada.
La falta de herramientas de medición, reconstrucción tridimensional, o proceso de las imágenes en las estaciones de diagnóstico de nuestro sistema, reduce la potencial contribución al diagnóstico que un SACI puede proporcionar. Al ser un sistema cerrado, con un standard de comunicaciones propio, no permite la conexión directa de estaciones de trabajo con dichas capacidades.
La forma de trabajar de los radiólogos se ve afectada por el sistema. Acostumbrarse a trabajar, informar, consultar y revisar en diferentes estaciones electrónicas requiere un período de aprendizaje, que depende de la experiencia previa como usuario de informática, y una cierta motivación. El entorno de trabajo tiene que ser adecuado en cuanto a iluminación, ruido, temperatura y espacio físico.
El sistema tiene una utilización compleja, especialmente en las tareas no rutinarias, y requiere la presencia de operadores bien entrenados y motivados para las tareas de administrativas de mantenimiento de bases de datos y de distribución de imágenes. Diariamente hay que proceder a la verificación sistemática, por personal administrativo debidamente entrenado, de todo el SACI para detectar problemas antes de que causen transtornos al trabajo asistencial.
La evaluación económica de esta tecnología es compleja, ya que si por una lado tenemos un incremento de costes en equipos y su mantenimiento, de otro lado hay unos beneficios de compleja cuantificación, tales como la disminución de la duplicidad innecesaria de exploraciones, disponibilidad de las exploraciones en cualquier punto del hospital conectado al PACS, reducción del tiempo de acceso a exploraciones críticas, eliminación completa del extravío de imágenes o informes, el aumento de la eficiencia y seguridad diagnósticas por mayor accesibilidad a todas las exploraciones del paciente, y la disminución muy importante del espacio y el personal destinados al archivo (6,7).
Es importante la disponibilidad de un servicio de mantenimiento rápido y eficaz, que solucione los problemas y las averías en el menor tiempo posible, para evitar que el sistema deje de ser operativo por los períodos en que algunos o todos sus componentes están fuera de servicio. La duplicidad de la base de datos y del archivo de imágenes permitiría asegurar su operatibilidad. Así mismo es conveniente disponer de un sistema de alimentación ininterrumpida que permita que el sistema se mantenga en servicio durante caídas temporales del suministro eléctrico. La fiabilidad de un sistema de archivo se ve gravemente comprometida si su disponibilidad no alcanza el 95% del tiempo (8).
La tercera fase de nuestro proyecto nos permitirá a medio plazo adquirir las imágenes directamente en forma digital del DSI, CT, y RM y distribuirlas más ampliamente por el resto del Hospital. Esto puede representar, en algunos casos, llegar a prescindir completamente de la película radiográfica. Se instalarán dos estaciones adicionales multipantalla de diagnóstico, y se va a incrementar la capacidad de archivo del jukebox hasta alcanzar aproximadamente el equivalente 3 aņos de actividad. El siguiente paso será la integración del SACI con el SIR y el SIH, que permitirá el traspaso directo de datos demográficos, programación e informes al SACI y facilitará el acceso a los archivos de radiología de una manera más eficaz para la docencia y la asistencia. Asímismo, se están investigando varias soluciones para la realización automática de diapositivas a través del SACI.
Los ventajas aportadas por un PACS, los problemas tecnológicos y organizativos, y algunas de las soluciones técnicas son comparables a otras instalaciones de PACS (9-12), aunque otras soluciones son únicas, desarrolladas por nosotros, para mejorar el sistema.
El SACI como archivo digital de todas las imágenes producidas en el Servicio de Radiología ha permitido reducir en gran medida la utilización del archivo convencional de sobres y placas, con el consiguiente ahorro de tiempo y de desplazamientos. En el futuro preveemos que en nuestro Hospital la inmensa mayoría de diagnósticos y revisiones de imágenes se haran sobre los monitores.
A pesar de ello, existen actualmente serios problemas de capacidad de archivo y velocidad de transmisión que no permiten su utilización a gran escala, como en el caso de un hospital de grandes dimensiones, abarcando todas las modalidades de diagnóstico por la imagen sin utilización de película. Estos problemas obligarán a la convivencia de los sistemas convencionales y digitales durante los próximos aņos. Los progresos técnicos recientes y la experiencia acumulada en los primeros SACI de uso clínico permitirán superar las limitaciones prácticas en muy pocos aņos.
Las nuevas generaciones de SACI, ya en construcción, serán de forma modular como interconexión de "sub- PACS", de arquitectura abierta, con ordenadores de mayores prestaciones y redes más rápidas, optimizarán la relación con el usuario, mejorarán la resolución espacial en las cónsolas, que serán más rápidas y ágiles, y permitirán que disminuya significativemente el uso de película radiográfica, aumentando la eficacia diagnóstica y haciendo más favorable la relación coste-beneficio. Por ello, creemos que la evolución de los Servicio de Diagnóstico por la Imagen hacia la digitalización es imparable, y que en los próximos aņos se incrementará progresivamente la implantación de sistemas digitales, sustituyendo parcial o totalmente el uso de la película convencional, especialmente como un modo de archivo eficiente.
2.- Carreņo J-C, Piqueras J, Lucaya J. "Utilización de un sistema de radiografía Computarizada en un hospital pediátrico" Radiología 1992,34:79-83.
4.- Carreņo J-C, Piqueras J, Lucaya J. en Busch HP and Georgi M. "DigitalRadiography Workshop: Quality Assurance and radiation Protection". Schnetzor-Verlag, Konstanz (CH), 1992:21-22.
5.- Piqueras J, Carreņo J-C. "The PACS project in Barcelona: Status 1992". EuroPACS Newsletter 1992, 7 :25-28.
6.- Straub W, Gur D. "The hidden costs of delayed access to diagnostic imaging information: Impacta on PACS implementation". AJR 1990, 155:613-616.
7.- Hilsenrath PE, Smith WL, Berbaum KS, Franken EA, Owen DA. "Analysis of the Cost-Efectiveness of PACS". AJR 1991, 156:177-180.
8.- Lou SL, Huang HK. "Assesment of a Neuroradiology PACS in clinical practice". AJR 1992, 159:1321-1327.
9.- Taira RK, Mankovich NJ, Boechat MI, Kangarloo H, Huang HK. Design and implementation of a PACS for Pediatric Radiology". AJR 1988, 150:1117-1121.
10.- Huang HK, Kangarloo H, Cho PS, Taira RK, Ho BK, Chan KK. "Planning a totally digital radiology department". AJR 1990, 154:635-639.
11.- Huang HK, Lou SL, Cho PS, Valentino DJ, Wong AWK, Chan KK and Stewart BK. "Radiologic image communication methods". AJR 1990, 155:183-186.
12.- Rostenberg B, Becker S. "Medical imaging departments: Planning today for tomorrow's information management". ISPRAD IV. Bergen. June 1992: 145-155.