Integrando Serviços de Radiologia através de um Portal de Bancos de Dados de Imagens Médicas Distribuído usando CORBA

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1 Integrando Serviços de Radiologia através de um Portal de Bancos de Dados de Imagens Médicas Distribuído usando CORBA VON WANGENHEIM, A. ; KRECHEL, Dirk ; BARROS JR, E. M. ; BIASI, H. H. de ; RIBEIRO, L. A. Na área médica, redes de computadores e sistemas de informações têm sido utilizadas com crescente entusiasmo, apesar da exploração de suas possibilidades ainda estar atrás da indústria em geral. A evolução tecnológica vem oferecendo alternativas atrativas para o ambiente hospitalar, possibilitando rapidez, confiabilidade e principalmente redução de custos para o controle de dados médicos. O advento da Internet como um meio de abrangência global para o intercâmbio de dados permite à hospitais e clínicas expandir seu escopo de atuação para além de suas fronteiras físicas. Adicionalmente, a tecnologia de objetos distribuídos oferece um suporte de uma camada integradora entre diferentes e heterogêneos sistemas através da Internet. Desta forma, é possível o compartilhamento de informações e serviços entre diversas organizações de saúde, mesmo que estas utilizem plataformas tecnológicas completamente dispares. Clínicos poderão acessar exames oriundos de diferentes bancos de imagens à partir de uma estação em seu consultório ou até de sua residência. Além disso, abre-se espaço para o surgimento empresas especializadas em fornecer serviços para clínica e hospitais, como por exemplo tarefas de análise e processamento de imagens. Disponibilização de Exames Radiológicos Na área médica, a questão relacionada ao armazenamento e recuperação de informações é uma dos campos em que o uso da informática na medicina tem o potencial de produzir grandes benefícios. Dados médicos são caracterizados pelo grande volume e diversidade. Além disso, atendimento clínico dispensado a um paciente requer um alto nível de detalhamento nas informações. Um único paciente pode possuir uma vasta quantidade de exames e informações que são imprescindíveis para se realizar um tratamento de qualidade. Com isso, tem-se que um centro médico possui uma carga muito grande de dados com a qual tem que armazenar e lidar diariamente. O uso dos tradicionais sistemas de armazenamento manuais, como relatórios e imagens impressos, e que exigem um manuseio direto, dificulta bastante a recuperação das informações. Com isso dados cruciais para o tratamento de um paciente freqüentemente se encontram indisponíveis devido a inacessibilidade da informação. Meios físicos ainda sofrem do problema de deterioração com o transcorrer do tempo, onde este problema é especialmente sério quando se leva em conta que muitas vezes as informações sobre um paciente se fazem necessária muitos anos após ter sido obtida. Todos este fatos tem induzido à utilização de meios digitais de armazenamento em substituição dos tradicionais meios físicos.

2 Sistemas de banco de dados oferecem diversas soluções potenciais para o problema citado acima pois oferece opções de acessos e modificações flexíveis para atender as necessidade de usuários finais especializados. Com isso é possível disponibilizar mais rapidamente informações para auxiliar ao diagnóstico e tratamento, liberando para o profissional da área de saúde mais tempo para o contato direto com o paciente. Fica facilitado também a compilação de estatísticas médicas necessárias para a pesquisa e tomada de medidas preventivas e decisões. O uso da banco de imagens digitais permite manter um longitudinal conjunto de informações sobre uma pessoa, documentando toda sua vida clínica do pré-natal a sua pósmorte. Com isso um médico poderá dispor de todo o histórico da saúde de seu paciente, consequentemente aumentando seus recursos para a construção do diagnóstico e definição do tratamento. Durante um estudo, possivelmente um médico necessite analisar estudos passados de seu paciente, para observar se atual doença já apresentava sinais anteriores que não foram notados, ou então combinar informações sobre diferentes regiões para saber há alguma relação entre diferentes doenças. Entretanto, manter uma completa lista de detalhes clínicos sobre um paciente tem como grande obstáculo o fato de que estas informações encontram-se espalhadas ao longo de inúmeras clínicas e hospitais. Isto deve-se ao fato de que pessoas dificilmente, ao longo de sua vida, utilizaram serviços médicos em mesmo local. Inúmeros fatores contribuem para o deslocamento de uma pessoa ao longo de vários centros de tratamento, entre eles pode-se citar a busca por atendimento especializado. Além disso, é bastante comum na área médica a divisão em centros de tratamentos específicos para cada área de atuação. Observase com grande freqüência, hospitais especializados em cardiologia, oncologia, urologia entre outras modalidade médicas. Todos estes fatores contribuem para que uma pessoa tenha ao longo de sua vida, informações sobre sua saúde distribuídas por diferentes localidades. Problemas surgem quando há a necessidade de combinar estas informações distribuídas. Cada localidade, possui seu próprio sistema de informação e com grande probabilidade estes sistemas são incompatíveis. A construção de um armazenamento de informações sobre pacientes virtual oferece a possibilidade de acesso a dados configurados de maneira distinta entre si e em diferentes localidades. Cada sistema pode, com isso, possuir uma interface exportada, através da qual possa consultar informações armazenadas em outros sistemas. Como Integrar Clínicas? A integração de sistemas computacionais é sempre uma tarefa árdua, pois dois sistemas projetados de maneira independente dificilmente convergirão quanto ao protocolo de mensagens necessárias para comunicação. Felizmente hoje em dia já existem padrões para a comunicação de dados voltados para a área médica. Desta forma, dois sistemas projetados seguindo corretamente as normas especificadas em um padrão suportam o mesmo tipo e formato de dados e portanto, o processo de integração dos mesmos fica facilitado. Os principais padrões disponíveis atualmente são:

3 DICOM Digital Image Communications in Medicine. Padrão desenvolvido pelo Colégio Americano de Radiologia (ACR) e a Associação Nacional dos Fabricantes de Equipamentos Elétricos (NEMA) para possibilitar a comunicação entre equipamentos de imagens médicas digitais ponto-a-ponto e entre equipamentos e sistemas computacionais via rede de comunicação. O DICOM especifica procedimento de alto nível para armazenamento e transmissão de imagens médicas, suportando os modelos de referência para pilhas de protocolos Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) e International Standards Organization/Open System Interconnection (ISO/OSI). HL-7 Healh Level Seven é uma organização formada em suam maioria por fornecedores de equipamentos e softwares médicos, consultores e grupos governamentais. o HL-7 desenvolve especificações, utilizadas principalmente padrões para troca de mensagens que possibilitem aplicações intercambiar conjuntos de dados clínicos e administrativos. A parte de sua especificação mais utilizada é o Protocolo de Aplicação para Intercâmbio de Dados Eletrônicos em Ambientes Médicos fornece o layout das mensagens que são transportadas entre duas ou mais aplicações. CORBAMed. Força tarefa da OMG (Object Management Group) voltada para área médica. A OMG uma organização que promove o crescimento de metodologias orientadas a objetos e que possui o CORBA (Common Request Broker Architecture) como seu principal produto. A arquitetura CORBA oferece um middleware totalmente independente de plataforma (hardware, sistema operacional, compilador), que permite que diferentes camadas (cliente e servidor) de aplicações possam interagir entre si mesmo estando elas localizadas em ambientes dispares. Através de interfaces bem definidas é possível que componentes projetados de maneira independente entre si possam interatuar na execução de alguma tarefa utilizando CORBA como camada intermediadora. O CorbaMed é um conjunto de especificação de interfaces de direcionadas para aplicações médicas. Todos as três padronizações citadas acima vem atualmente direcionando a construção de softwares e equipamentos para organizações médicas. Tem-se ainda que sistemas legados podem ser adaptados para atender às presentes especificações. Com isso tornou-se possível construir um modelo para integração de informações de hospitais e clínicas abrangente o bastante para cobrir a maioria dos sistema disponíveis atualmente. À seguir, apresentaremos um modelo de um framework para a integração de bancos de imagens oriundos de diferentes localidades. O Portal O Portal de Teleradiologia, como é chamado o sistema como um todo, baseia-se principalmente nas especificações de interfaces fornecidas pelo CORBAMed, utilizando portanto CORBA como middleware para o intercâmbio de informações e imagens radiológicas. O objetivo deste modelo é possibilitar a integração de um conjunto de servidores de imagens médicas, em conformidade ao padrão DICOM 3.0, onde os mesmos irão compor um único banco de dados lógico que terá seus componentes distribuídos fisicamente em diferentes localidades. Cada nó deste sistema distribuído é autônomo e

4 independente, ou seja um hospital não terá que modificar a maneira de lidar com seus dados e nem sofrerá qualquer espécie de controle externo para participar do modelo proposto. A localização, busca e entrega das imagens distribuídas é feita por intermédio de um servidor dedicado, ao qual chamamos de Portal. O Portal mantêm metadados que descrevem o sistema globalmente, ou seja todas imagens disponíveis para acesso do sistema associadas com o banco de dados de origem e o paciente relacionado. Um cliente para acessar informações ou imagens remotas, acessará primeiramente ao Portal, que mantêm o cadastro de todos os clientes com suas respectivas permissões de acesso. O presente sistema prevê também aspectos da ética médica e do sigilo. Um médico deve ter acesso apenas aos estudos aos quais possua autorização, enquanto que as demais informações ele não deve nem mesmo saber que existem. Caso contrário, pode haver uma violação do direito de privacidade, com uma exposição desnecessária sobre informações à respeito de um paciente. Funcionamento O modelo geral do Portal de Radiologia é dividido em 3 domínios, onde temos: - 1) Cliente de Banco de Imagens. São os clientes que irão utilizar-se do sistema, composta pelas equipes médicas radiologistas. Um médico radiologista, em uma dessas clínicas ou em casa, que necessita ter acesso transparente a esses diversos repositórios de dados de paciente, ou seja, o médico não precisa se preocupar quanto à origem das informações que está solicitando. - 2) Clínicas e Hospitais de acesso. Todas as clínicas e hospitais que disponibilizam seus respectivos banco de imagens para possíveis consultas pelas equipes médicas. - 3) Servidor dedicado. Sistema responsável por gerenciar toda as consultas dos clientes e disponibilização de imagens e informações para os mesmos. O Portal é o kernel de todo o sistema, sendo responsável por todo o serviço de segurança de segurança, transação, disponibilização, etc. Desta forma tem-se que o Portal desempenha o papel de intermediário entre os clientes e os dados remotos.

5 Figura 1. Domínio da Aplicação do Portal de Teleradiologia Toda a comunicação nos modelos é feito via CORBA, o que aproveita todos os serviços oferecidos por esta arquitetura. CORBA fornece uma infraestrutura de suporte para mecanismos de segurança, oferecendo recursos de autenticação, autorização, encriptação, não-repudiação, etc. Outra facilidade provida por CORBA, bastante útil no contexto do Portal de Teleradiologia, é o serviço de notificação, através do qual os banco de imagens

6 distribuídos atualizam os metadados armazenados no Portal, enviando informações sempre que novos pacientes ou estudos são adicionados aos mesmos. Ao receber uma requisição de algum cliente, o Portal executa o processo de sua identificação para certificar-se que o cliente é realmente quem ele diz ser. Caso o cliente possua acesso aos serviços do Portal, será verificado em seguida a disponibilidade dos dados nos servidores de origem. Essa busca utiliza o padrão CORBAMed para identificação de pacientes, Person Identification Service (PIDS). Este serviço é necessário porque pacientes são cadastrados em clinicas e hospitais de maneira diversa (p.e nomes abreviados). Com o auxílio do PIDS os pacientes poderão ser identificados de qualquer forma. Uma vez localizados os bancos de imagens que possuem informações, sobre o paciente de interesse, as quais o cliente possua acesso, o Portal efetuará a conexão com os mesmos e buscará as informações desejadas enviando-as para o cliente. Após isso o cliente disporá de informações do paciente de seu interesse, com seus respectivos estudos, séries e imagens. Com o desenvolvimento do Portal de Teleradiologia é possível incrementar e agilizar o intercâmbio de imagens médicas entre hospitais/clínicas e evitar a redundância de estudos sobre um mesmo paciente. Este sistema fornece um meio automatizado para que um médico possa consultar estudos a respeito de um paciente que porventura estejam localizados em outros hospitais, ao quais este especialista possua acesso. A disponibilização de imagens de maneira remota evita a necessidade da presença do especialista no mesmo local em que os exames estão armazenado, que pode significar uma maior facilidade para a realização dos mesmos, resultando em um aumento da rapidez para o processo como um todo além de uma provável redução dos custos e agilização dos diagnósticos. Fica possibilitando desta maneira o acesso a bancos de imagens remotos, permitindo que grupos de hospitais/clínicas com suas respectivas equipes médicas compartilhem imagens radiológicas e outras informações para o diagnóstico de pacientes. Este trabalho é parte integrante do Projeto Cyclops o qual é desenvolvido principalmente entre a Universidade Federal de Santa Catarina - Brasil e a Universidade de Kaiserslautern - Alemanha e constitui-se numa base para análise inteligente de imagens radiológicas e apoio à decisão. Este trabalho também faz parte da Sala de Laudos Virtual, projeto que vem sendo validado na RMAV-FLN (Rede Metropolitana de Alta Velocidade de Florianópolis). O Cyclops desenvolve Ferramentas e Tecnologia nas Áreas de: Análise e Processamento Inteligente de Imagens - Visão Computacional; Telemedicina - Sistemas RIS/PACS; Diagnóstico Médico através da Análise de Imagens Radiológicas; Processamento Distribuido CORBA; Inteligência Artificial; Gerência de Conhecimento; Realidade Virtual. Referências Bibliográficas National Eletrical Manufactures Association. Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM); Part 1-12.

7 Coulouris, G; Dollimore, J; Kindberg, T. Distributed Systems: Concepts and Design. Addison-Wesley, Object Management Group CORBAMed Task Force - Health Level Seven, Inc - [site oficial] The Cyclops Project - Barros, M. Euclides de Sala de Laudos Virtual: Um Ambiente de Teleradiologia para Diagnóistico Colaborativo via Intenet Dissertação de Mestrado - UFSC - CPGCC Leonardo Andrade Ribeiro Mestrando em Ciência da Computação pela UFSC. Atualmente integrante do Projeto Cyclops UFSC, trabalhando na Área de Telemedicina. Áreas de Interesse: Banco de Dados Heterogênios e não Convencionais, Objetos Distribuídos, programação em Smalltalk. Euclides de Moraes Barros Junior Mestre em Ciência da Computação pela UFSC, orienta trabalhos de Graduação, Especialização e co- Orientador de trabalhos de Mestrado. Atualmente integrante do Projeto Cyclops UFSC, responsável pela Área de Telemedicina. Áreas de Interesse: Redes de Computadores, Objetos Distribuídos, Sistemas Distribuídos, Telemedicina. Herculano De Biasi Mestrando em Ciência da Computação pela UFSC, Especialista em Tecnologias de Desenvolvimento de Sistemas. Professor e orientador de trabalhos na UnC. Atualmente integrante do Projeto Cyclops UFSC, trabalhando na Área de Análise Inteligente de Imagens. Áreas de Interesse: Inteligência Artificial, Processamento de Imagens, Sistemas Distribuídos, programação em Smalltalk. Aldo Von Wangenheim Professor de Informática da UFSC, Doutor em Inteligencia Artificial aplicada à análise de imagens médicas na Universidade de Kaiserslautern, Alemanha. Dirk Krechel Doutorando em Informática da Universidade de Kaiserslautern - Fachbereich Informatik - Kaiserslautern, Germany.

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