Reti avanzate su IP per applicazioni sanitarie

C'era una volta.

I cambiamenti nel mondo della medicina hanno consentito passi in avanti impensabili solo alcuni anni fa. La cura del paziente ha beneficiato della definizione di nuovi standard aperti all'interno della comunità medica. Per poter comprendere quanto si sia progredito nel settore è necessario un breve panorama delle origini.

Solo alcuni anni fa, quando un paziente si registrava in un ospedale, la sua cartella veniva inserita in un database. I moduli venivano stampati per ogni procedura, sia per le prescrizioni che per la fatturazione che per le eventuali coperture assicurative. Tipicamente, questi moduli e queste informazioni dovevano essere digitate in ciascun sistema coinvolto nel ricovero del paziente. Tali sistemi erano di tipo proprietario e raramente era possibile un interscambio di dati.

Per potere semplificare la fatturazione e standardizzare le informazioni, è stato creato HL7 (Health Level Seven), uno standard applicativo ANSI dedicato all'industria sanitaria. La denominazione si riferisce al livello 7 (applicativo) del modello OSI, consentendo la condivisione delle diverse informazioni sui pazienti tra diverse applicazioni medicali. Tra queste funzioni vi sono controlli di sicurezza, identificazione, disponibilità, struttura dei dati.

La possibilitaà per questi sistemi di comunicare e condividere dati porta a considerare le reti una parte integrante della cura dei pazienti. Con l'evoluzione del networking e l'ampia adozione del TCP/IP la comunicazione è ora più semplice, rapida ed affidabile. Il fattore umano può venire eliminato da molte delle applicazioni in cui in precedenza risultava necessario inserire a mano i dati. HL7 tuttavia non tratta questo tipo di comunicazioni, lasciate alla responsabilità dell'amministratore di rete, che potrà riferirsi al livello 6 della pila OSI.

Progressi nella gestione delle immagini diagnostiche

Foto 1

Una rete è costituita dagli apparati, dai protocolli di comunicazione e dai mezzi fisici su cui i segnali vengono trasportati. Inclusi nei protocolli di comunicazione e nelle applicazioni di rete vi sono la validazione relativa alla sicurezza e quella relativa alla trasmissione. Con la realizzazione di reti sicure si è aperta la porta a ulteriori progressi da parte della comunità medica. In precedenza le immagini radiologiche venivano raccolte, stampate su costose lastre fotografiche, esaminate dal medico e quindi immagazzinate. Al termine del proprio ciclo di vita, le lastre rappresentavano inoltre un fattore d'impatto ambientale a causa del contenuto in mercurio. I produttori di apparati biomedicali hanno quindi sviluppato sistemi basati su tecnologie radioscopiche digitali.

La foto 1 mostra un'immagine di questo tipo, che presenta il vantaggio di poter essere manipolata mediante funzioni di zoom o di panoramica, di sovrapposizione ad altre immagini, per poter quindi essere immagazzinata in maniera digitale.

Foto 2

È ovviamente possibile visualizzare tali immagini su qualunque computer connesso alla rete; grazie all'evoluzione delle tecnologie di streaming e di compressione l'analisi di queste immagini è possibile per un medico che si trovi in qualunque parte del mondo.

Il maggior beneficio (foto 2) è comunque rappresentato dalla risoluzione digitale dell'immagine. L'evoluzione delle videocamere a raggi X ha consentito di far diventare tali apparecchiature uno strumento estremamente efficace nella diagnostica e nel trattamento del paziente.

La foto n. 3 è un'immagine tridimensionale (PET=Tomografia ad Emissione di Positroni) che può essere ruotata a 360 gradi. Le numerose immagini vengono raccolte permettendo al radiologo di identificare le aree di maggiore attività dell'isotopo radioattivo all'interno del corpo del paziente.

Foto 3

A differenza di altre tecnologie radiologiche (raggi X, CT, MRI), volte a mostrare la struttura dei tessuti, la PET evidenzia le funzionalità chimiche dei vari organi. I dati ottenuti possono quindi essere sovrapposti a immagini strutturali per un'analisi più approfondita.

I precedenti sono solo alcuni esempi dei nuovi apparati medicali che stanno ampiamente diffondendosi e per il cui utilizzo è stato sviluppato uno standard. Denominato DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), è stato creato dal NEMA (National Electrical Manufacturers Association) come denominatore comune per la visualizzazione delle immagini medicali. La Parte 10 di questo standard specifica il formato dei file per la distribuzione delle immagini. Tale standard prevede il trasporto delle immagini mediante TCP/IP e tramite apparati e sistemi di immagazzinamento immagini tipicamente chiamati PACS (Picture Archiving and Communications System).

"Il numero di ospedali che prevedono l'acquisto di PACS si è più che raddoppiato in un anno" afferma Sheldon Dorenfest, presidente della Sheldon I. Dorenfest & Associates di Chicago, una società operante nella consulenza nel settore sanitario. Le immagini vengono immagazzinate, recuperate ed inviate tramite semplici comandi basati sullo standard DICOM, ovunque la sicurezza ed i protocolli lo consentano.

Gli ospedali di piccole dimensioni o posti in località remote possono quindi sfruttare servizi di radiologia posti in località separate con riduzione dei costi. Tali immagini possono quindi essere visualizzate nella stanza del paziente, in sala operatoria o nello studio del medico.

In caso di reti lente o limitate le immagini DICOM possono essere compresse, con o senza perdita di informazione. Nel primo caso la perdita riguarda informazioni ridondanti o che non vadano comunque ad influenzare la qualità dell'immagine rispetto alla visione dell'occhio umano. Nel secondo caso l'immagine viene interamente ricostruita senza alcuna perdita.

Integrazione centrale

I sistemi informativi ospedalieri (HIS=Hospital Information Systems) e radiologici (RIS), così come gli altri sistemi all'interno di un ospedale o di un centro medico sono ora in grado di comunicare. HL7 può comunicare le informazioni sul paziente, così come gli apparati PACS possono gestirli. Ogni paziente può essere quindi associato alle varie informazioni mediche che lo riguardano (patologia, tipo di esame, immagini diagnostiche, tempistiche d'intervento, prognosi…), che vengono raccolte dal sistema informativo quando disponibili. Le diverse prescrizioni vengono gestite mediante codice a barre in coordinamento con la farmacia ospedaliera. I sistemi più recenti permettono la raccolta e la memorizzazione di segnali biomedicali in tempo reale nel sistema centrale. La modulistica ed i vari documenti personali possono essere catalogati nella cartella del paziente.

Il sovraccarico che questa mole di dati comporta sulla rete cresce esponenzialmente con il numero di ricerche e scambi di informazioni da parte del personale medico e paramedico.

I sistemi informativi ospedalieri nacquero come applicazioni di mainframe e terminali "stupidi". Tali sistemi erano intrinsecamente sicuri, robusti e non necessitavano di particolari risorse di rete. Ora ciò non è più vero; l'evoluzione client/server ha modificato questo ambiente già da parecchi anni. Le applicazioni PC sono diventate necessarie per il lavoro del personale ed i terminali sono stati sostituiti con PC che comunicavano con i mainframe mediante emulazione di terminale. Con l'adozione del TCP/IP le comunicazioni si sono evolute verso emulazione di terminali IP, ciascuno dei quali aggiungeva richieste alla rete.

Un cenno su HIPAA

Il documento federale statunitense HIPAA si riferisce all'informazione relativa ai pazienti contenuta nei vari sistemi, ai sistemi stessi ed alla trasmissione di questa informazione. Tutti i dati sul paziente devono essere aggiunti alla cartella prima della sua uscita dall'ospedale. Una quantità significativa di informazioni viene immagazzinata e trasmessa successivamente ad altri medici, alle compagnie assicurative ecc.. HIPAA definisce quindi l'integrità dei dati, la riservatezza e la messa a disposizione. I punti chiave riguardano le procedure amministrative, di verifica e di sicurezza così come le operazioni relative al disaster recovery e ad eventuali emergenze.

Ciascun nodo della rete deve essere completamente documentato, così come ciascun sistema. Le operazioni di emergenza riguardano non solo i dati locali, ma anche lo storage esterno

La ramificazione dei dati e della rete

Il diagramma seguente, pur rappresentando uno schema molto semplificato di una rete ospedaliera, evidenzia come i requisiti di traffico dati siano di gran lunga superiori rispetto a qualche anno fa, quando erano ancora in uso i sistemi cartacei. La necessità di banda viene ulteriormente aumentata dai fattori di ridondanza e dai vari livelli di sicurezza.

Le decisioni relative all'infrastrutture diventano particolarmente critiche considerando le enormi quantità di informazioni da immagazzinare, recuperare e modificare o scambiare. Nel passato, era sufficiente un'infrastruttura tipica di categoria 5/classe D. In effetti, molti dei vecchi terminali permettevano un'operatività adeguata anche con cablaggi di categoria 3 o Twinax. Al giorno d'oggi la fibra ottica rappresenta la soluzione più adottata per le dorsali raggruppate degli ospedali e dei centri medici. Per le MAN collegate all'ospedale, la fibra ottica multi o monomodale è sicuramente una scelta adeguata; l'evoluzione della tecnologia di realizzazione delle fibre rende le recenti fibre ottimizzate per laser una soluzione ancora migliore. All'interno dell'edificio il mezzo trasmissivo più adatto è rappresentato da soluzioni in rame in grado di supportare un elevato traffico dati e di mantenere un alto livello trasmissivo anche in presenza di interferenze, a partire da soluzioni schermate in Categoria 6A/Classe EA; si prevede che la Categoria 7/7A giocherà un ruolo importante nel futuro immediato, grazie ad una notevole disponibilità di banda e ai benefici offerti dalla schermatura in ambienti particolarmente sensibili alle interferenze elettromagnetiche.

Inoltre la Categoria 7/Classe F fornirà prestazioni eccezionali nei data center, dove il throughput è un elemento fondamentale e la fibra può non essere sempre la prima scelta.

Gli ospedali meno recenti non sono stati realizzati tenendo in considerazione queste nuove tecnologie. Le nuove norme locali e internazionali impongono requisiti aggiuntivi alla gestione della documentazione e della sicurezza delle reti, aldilà della pura gestione dei dati e molti ospedali colgono questa occasione per un rifacimento o un aggiornamento della propria infrastruttura di rete.

Conclusioni

Una solida infrastruttura di rete all'interno di un centro medico è un elemento critico non solo per la cura dei pazienti ma in molti casi anche per un adeguamento alle normative. All'aggiungersi di nuovi sistemi e prestazioni sulla rete, è necessario prendere in considerazione la pianificazione di nuove capacità. Le tecnologie di compressione hanno temporaneamente alleggerito il carico di rete, ma ci si aspetta che al crescere della banda disponibile anche il volume di traffico crescerà in maniera vertiginosa.

Siemon 10 G ip offre una vasta gamma di soluzioni di Categoria 6A, 7/7A ed in fibra ottica per questi ambienti particolari. Attentamente progettato per garantire alle reti odierne il supporto delle applicazioni di domani, questo sistema fornisce banda e throughput eccezionali. Con una rete globale di installatori certificati ed una garanzia a copertura dei prodotti, della manodopera, delle prestazioni e delle applicazioni, esso rappresenta il sistema più adatto per tutti gli ambienti operativi ad elevata criticità.

Rev. April 08