Redes Mejoradas IP para Aplicaciones Médicas

En un principio….

Cambios recientes en el campo de la medicina han mejorado el cuidado de la salud en formas tales que sólo unos años atrás parecerían extraídos de las caricaturas de los Supersónicos o de la Guerra de las Galaxias. El cuidado de los pacientes se ha beneficiado a través de nuevos estándares abiertos dentro de la comunidad médica. Con el fin de entender qué tanto la tecnología médica ha progresado, es importante aclarar primero, donde inició todo esto.

Sólo unos cuantos años atrás, cuando un paciente era registrado en un hospital sus archivos eran ingresados en una base de datos. Se imprimían formularios para cada procedimiento, llenado de seguro, orden de farmacia, factura de paciente, etc. Generalmente, estos formularios e información tenían que ser reclasificados dentro de cada sistema involucrado en el cuidado del paciente. Los sistemas era propietarios y como tales, las comunicaciones entre ellos, si las habían, eran muy deficientes. Cada aseguradora tenía sus propios formularios. En un intento por simplificar la facturación y estandarizar la información, HL7 fue desarrollado.

HL7 (Health Level Seven) es una de varias normas de organizaciones acreditadas por ANSI dedicadas a la industria de la salud. Existen también otras dedicadas a la farmacología, seguros, dispositivos médicos, etc., los cuales se abordarán posteriormente. El número siete del HL7 se refiere a la capa 7 del modelo OSI, el cual es la capa de aplicación. Por lo tanto, esta esta es una norma de aplicación la cual trata de la comunicación de datos capaces de generarse en las aplicaciones médicas para compartir elementos clave de la información de los pacientes. Esta capa soporta una variedad de funciones incluyendo chequeos de seguridad, negociaciones de mecanismos de intercambio, identificación, disponibilidad, y por supuesto, la estructura de intercambio. Esta norma no sólo aplica a los Estados Unidos sino a muchos otros países. El ciclo de vida de los eventos que un mensaje o grupo de mensajes contiene se define en el RIM (Reference Information Model). El Comité Técnico de Vocabulario del HL7 define sin ambigüedades el significado para cada componente. Desarrollos ulteriores de esta norma se están direccionando vía el Grupo de Interés Especial XML (eXtensible Markup Language). Este comité trabaja estrechamente con los participantes del HIPAA (Health Information Patient Accountability Act) para asegurar conformidad con esta norma.

La habilidad de estos sistemas para comunicarse y compartir datos hace que las redes sean ahora una parte integral del cuidado del paciente. Con los avances en redes y la creciente adopción de TCP/IP, las comunicaciones son ahora más fáciles, más rápidas, y más confiables. El factor de error humano puede extraerse de muchas de las aplicaciones ya que los datos no necesitan ser reclasificados para cada sistema. HL7, sin embargo, no interviene en estas aplicaciones. Esto sigue siendo responsabilidad del administrador de red, guiado por varios grupos y organizaciones de ANSI y la comunidad médica dirigidas a las 6 capas inferiores del modelo OSI.

Avances en la Imagen

La red consiste de componentes eléctricos para la conectividad, los protocolos de comunicación, y el medio físico sobre el cual viaja la señal. Incluidas en los protocolos de comunicación y las aplicaciones de redes están las validaciones de seguridad y de transmisión. Con redes seguras implementadas, se abre la puerta a otros avances en la medicina. Las imágenes antiguas de rayos X eran tomadas, impresas en películas costosas, vistas por el médico, y luego almacenadas. Estas películas contienen mercurio lo cual hace que su destrucción después de su ciclo de vida útil sea un problema ambiental. Los fabricantes de dispositivos médicos trabajaron en esto y desarrollaron tecnologías digitales de rayos X.

Figura 1

La Figura 1 es una imagen del cerebro humano. Una de las ventajas es la imagen digital “viva” que permite la manipulación de la imagen. La imagen puede ser amplificada, seccionada, sobreponerse a otra imagen y almacenada digitalmente. Esta imagen puede ser vista por cualquier computadora conectada a la red. Con los avances en la tecnología streaming y de algoritmos de compresión, las imágenes pueden ser vistas al instante por un médico en cualquier parte del mundo. El mayor beneficio, sin embargo, es la claridad digital de la imagen.

 Figura 2La Figura 2 es una imagen de rayos X muy familiar del tórax. La mayoría de nosotros ha visto sus propios rayos X de tórax en algún momento de nuestras vidas. Como se puede observar en la figura, la calidad es mejor que la película tradicional. Las cámaras que toman estas imágenes han avanzado gracias a la tecnología digital haciendo estas imágenes una herramienta más efectiva para el diagnóstico y tratamiento de pacientes.

 Figura 3La Figura 3 es una imagen 3-D que puede ser rotada 360º. Esta es una imagen PET (Positron Emission Tomography). El paciente debe tomar un isótopo radiactivo. De esta manera, se pueden obtener las imágenes. El cuerpo reacciona con cambios químicos y el radiólogo puede ver las áreas donde la actividad es mayor. Las imágenes PET son únicas debido a que muestran la actividad química de órganos y tejidos, mientras que otras técnicas de imágenes – como los rayos X, CT y MRI (arriba) – muestran sólo la estructura. PET es particularmente útil para la detección del cáncer, enfermedades coronarias y del cerebro. Estas imágenes pueden ser usadas como única herramienta de diagnóstico o con una nueva técnica llamada fusión, donde todas ellas pueden ser sobrepuestas en imágenes de estructuras tipo. Estas también pueden servir como fuente para los planeadores de tratamiento permitiendo tratamientos de radiación enfocadas a áreas específicas a través de la mejor ruta del cuerpo para evitar daño a otros tejidos.

Estas técnicas de imágenes son sólo ejemplos simples de los nuevos equipos médicos que están ganando una amplia aceptación hoy en día. Con el fin de facilitar el uso efectivo de este equipo y sus imágenes, se ha desarrollado una norma. La norma “Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) standard” fue creada por National Electrical Manufacturers Association (NEMA) como un denominador común para la presentación de imágenes médicas. La Parte 10 de esta norma especifica el formato actual de archivo para la distribución de las imágenes. Este formato es una extensión de la norma NEMA previa. Las modalidades compatibles DICOM (tipos de equipo) son aquellas que se adhieren a esta porción de la norma. Esta norma provee transporte TCP/IP de imágenes entre las modalidades y los sistemas de almacenamiento de imágenes típicamente llamados PACS (Picture Archiving and Communications System). “El número de hospitales que planean adquirir PACS se ha duplicado en un año” según Sheldon Dorenfest, presidente de Sheldon I. Dorenfest and Associates, el cual brinda servicios de consultoría y administración de salud en Chicago. Las imágenes son almacenadas vía DICOM push, y recuperadas vía DICOM query y DICOM pull. Estas imágenes pueden ser vistas literalmente dondequiera que las políticas y la seguridad lo permitan. Los hospitales más pequeños y aquellos en ubicaciones remotas pueden utilizar los servicios de radiólogos que estén en ubicaciones separadas para reducción de costos. Estas imágenes pueden ser vistas en la habitación del paciente, en la sala de operaciones, o en la oficina del médico.

Debido a restricciones de red, Las imágenes DICOM pueden ser comprimidas en forma lossy o lossless. En un esquema de compresión lossy, parte de las imágenes se pierde cuando la imagen se descomprime. La pérdida puede ser por información redundante o información que no tiene un efecto adverso en la calidad de la imagen para el ojo humano. En una compresión lossless, la imagen entera se recupera sin pérdidas de bits adicionales. Ambos esquemas de compresión son necesarios debido a las redes más lentas y demandas de almacenaje.

Integración Central

Los Hospital Information Systems (HIS), Radiologic Information Systems (RIS), y otros sistemas dentro del hospital u otros centros médicos ahora cuentan con medios para comunicarse. HL7 comunica la información del paciente y el PACS también almacena la información del paciente. los dispositivos de conversión de HL7 a DICOM están también en un lugar común. Existen dispositivos adicionales que comunican entre modalidades DICOM y Sistemas de Información lo que hace que un registro de paciente pueda ser usado por varios practicantes así como por las oficinas de negocio. Este dispositivo, llamado DICOM broker, toma la información almacenada en un sistema HIS/RIS y formula el DICOM header que contiene información acerca del paciente, tipo de examen, fecha y hora de la información, identificación de pedido del médico, así como información acerca de la imagen(es). En un ambiente de cuidado de la salud integrado, un paciente puede caminar dentro de la oficina del doctor o en el hospital y su información será obtenida del sistema HIS. Este registro único puede seguir cada paso de su tratamiento. Sus imágenes pueden ser almacenadas junto con su registro. Los fármacos y artículos usados en su cuidado tienen códigos de barras que pueden ser escaneados y cargados automáticamente a la carta maestra. Los sistemas más recientes permiten incluso que los signos vitales sean automáticamente colocados en el registro del paciente. La información de la licencia de conducir y otros formularios pueden ser escaneados dentro de la red y estas imágenes pueden ser vinculadas o almacenadas con el registro del paciente. La ventaja adicional que esto puede colocar en la red médica crece exponencialmente con el número de ingresos y métodos de consulta.

Los sistemas de información del hospital comenzaron con aplicaciones mainframe con terminales tontas. Estos sistemas eran inherentemente seguros, robustos y requerían muy pocos recursos de red. Esto ya no es válido. La evolución cliente/servidor algunos años atrás comenzó a cambiar este panorama. Las aplicaciones PC se volvieron necesarias para la gente para realizar sus trabajos, y las terminales tontas se reemplazaron con PCs que se comunicaban con la computadora mainframe/midrange vía emulación de terminal. Con la aceptación de TCP/IP, estas comunicaciones evolucionaron en emulación de terminal IP, todo lo cual crea demandas adicionales en la red.

Acerca de HIPAA

El acta HIPAA engloba varios aspectos. En resumen, direcciona la información de cualquier paciente contenida en cualquier sistema, a los mismos sistemas, y la transmisión de esta información. Toda la información del paciente y los recursos usados deben agregarse a la carta del paciente antes de dejar el hospital. Esta es una cantidad significativa de información acerca del cuidado del paciente que es monitoreada, almacenada, y transmitida para las compañías de seguros, otros médicos, etc. Específicamente relacionado a esta información, el acta direcciona la integridad de los datos, confidencialidad y disponibilidad. Los puntos clave direccionan procedimientos administrativos, de auditoría y de seguridad así como recuperación de desastres y operaciones de emergencia en caso de falla del sistema.

Cada nodo de la red debe estar totalmente documentado en cada sistema. La recuperación en desastres y las operaciones de emergencia cubren no sólo los datos locales, sino cualquier almacenamiento fuera de sitio. La conformidad con este mandato federal ha llegado a ser una tarea extenuante para los hospitales, oficinas de doctores, dentistas, farmacias, y otras compañías especializadas y de seguros. El consultar firmas que se especializan en requisitos HIPAA es tan común actualmente como lo era con las firmas Y2K al final del siglo pasado.

Ramificaciones de Redes y Datos

El diagrama de la siguiente página representa una vista muy simplificada de una red hospitalaria. E incluso en esta forma simplificada, que los requisitos de datos y tráfico son mucho mayores de lo que eran en años pasados con sistemas basados en papel. El agregar redundancia y capas adicionales de seguridad a la red y la necesidad de mayor ancho de banda también se han incrementado.

Tomando en cuenta la cantidad de información almacenada, recuperada y el número de veces que se cambia o recupera hace que las decisiones de infraestructura sean críticas. En el pasado, todo corría sobre un cableado de categoría 5/clase D. Incluso, muchas terminales tontas del pasado actualmente siguen corriendo sobre categoría 3 o Twinaxial. Actualmente, la fibra es la conectividad de elección para el backbone colapsado en hospitales y los centros de tratamiento. En el MAN o CAN que atiende al hospital, la fibra multimodo o monomodo continúa siendo la elección. Nuevos avances en tecnologías de fibra han producido la fibra optimizada para láser como una mejor solución. Categoría 6/clase E es el medio horizontal de elección con categoría 7/clase F como mejor candidato a un futuro. Categoría 7/clase F tiene una disponibilidad de ancho de banda significativa y su blindaje es de mayor beneficio donde el EMI (ElectroMagnetic Interference) es de consideración. Además, categoría 7/clase F proporciona un desempeño excepcional en ambientes de centros de datos donde el rendimiento es una consideración primordial y la fibra puede no ser viable..

Los hospitales más antiguos no fueron cableados para estas tecnologías. Los requisitos HIPAA en cuanto a documentación y provisiones de seguridad están colocando demandas adicionales a la red por encima incluso de los requisitos de los datos mismos. Como parte de esta conformidad, muchos hospitales están evaluando esto como una oportunidad para renovar y escalar sus infraestructuras de redes.

Conclusión

El centro médico es un ambiente donde una infraestructura de red sólida es crítica no sólo para el cuidado del paciente, sino también por conformidad federal. En la medida en que nuevos sistemas y habilidades se agregan a las redes, debe tomarse en cuanta la planeación de nuevas capacidades. Las tecnologías de compresión y asistencia han podido liberar algo de ancho de banda, pero se espera que con un mayor ancho de banda disponible, las demandas de mayor ancho de banda lleguen a ser más en la realidad de lo que se esperaba. 10G ip de Siemon ofrece una gama de soluciones de cableado categoría 6, categoría 7 y fibra desarrollados para tales ambientes críticos. 10G ip ha sido cuidadosamente diseñado para asegurar que los ambientes actuales y las mejoras futuras puedan ser implementadas con un ancho de banda y rendimiento excepcional. Respaldado por una red global de Instaladores Certificados y una garantía que cubre productos, labor, desempeño y aseguramiento de aplicaciones, este sistema es el sistema de elección para ambientes de misión crítica.