Introdução à evolução do PACS e RIS
A radiologia é uma área médica que experimentou avanços tecnológicos notáveis ao longo do tempo, e os sistemas PACS (Picture Archiving and Communication System) e RIS (Radiology Information System) são exemplos dessa evolução. Nesta postagem, exploraremos a história e o desenvolvimento desses dois sistemas, desde suas origens até os avanços tecnológicos que impactaram seus recursos e integração.
Origens e desenvolvimento inicial do PACS
Médicos no National Libraty Of Medicine
1.1. Primeiros anos: armazenamento e recuperação de imagens
O PACS tem suas raízes no início da década de 1980, quando os profissionais de radiologia enfrentavam desafios crescentes no armazenamento e recuperação de imagens médicas em filme. O primeiro PACS foi desenvolvido como uma solução para melhorar o armazenamento de imagens de raios-X e facilitar sua recuperação.
A evolução do PACS e RIS até os anos de 1988
A história do Picture Archiving and Communication System (PACS) e do Radiology Information System (RIS) é uma fascinante jornada tecnológica que remonta aos anos 70 e 80. Naquela época, a radiologia estava experimentando uma explosão de novas tecnologias que permitiam a captura e o armazenamento de imagens médicas em formatos digitais.
A primeira conferência sobre PACS aconteceu em 1982 em Newport Beach, Califórnia, entre os dias 18 a 21 de janeiro, esta reunião provou ser a primeira de uma série ainda contínua de encontros todos organizados pela International Society for Optical Engineering (SPIE). Durante as reuniões nos anos seguintes na SPIE, o design e a avaliação de PACS foram tratados em uma das quatro áreas temáticas. Apresentações curtas sobre atividades de pesquisa individuais foram contribuídas. A primeira reunião sobre PACS no Japão foi o Primeiro Simpósio Internacional sobre PACS e Dados de Saúde Pessoais ( International Symposium on PACS and Personal Health Data – PHD), realizado em julho de 1984. Esta reunião foi repetida todos os anos em combinação com a reunião de Tecnologia de Imagens Médicas. A combinação foi patrocinada pela Associação Japonesa de Tecnologia de Imagens Médicas (JAMIT). Dois workshops do Instituto de Estudos Avançados da OTAN (Organização do Tratado do Atlântico Norte) no campo de PACS foram realizados. Ambos os workshops duraram duas semanas. Cientistas de todos os países da OTAN apresentaram suas pesquisas e discutiram suas opiniões. A audiência veio de disciplinas muito diferentes, como cientistas de hardware e software de computador, médicos, físicos e administradores.
O primeiro workshop da OTAN relacionado com PACS, intitulado Pictorial Information Systems in Medicine, foi realizado em 1984, em Braunlage, na Alemanha. Este workshop, era principalmente orientado em torno das tecnologias que eram esperadas para criar os vários blocos de construção para um PACS, como tecnologia de sistema de informação, tecnologia de processamento de imagem e tecnologia de exibição. Alguns resultados de pesquisa PACS e as primeiras experiências clínicas com PACS em pequena escala foram apresentados. A audiência deste workshop parecia ser bastante dominada pelos cientistas técnicos.
O segundo workshop da OTAN relacionado com PACS, intitulado Picture Archiving and Communication Systems (PACS) in Medicine, foi realizado em Evian, França em 1991. As apresentações convidadas deste workshop podem ser subdivididas em três grupos. Primeiramente, foram dadas palestras sobre as especificações técnicas dos componentes PACS e integração de sistemas. Em segundo lugar, o PACS atual e a pesquisa relacionada em cada um dos vários países foram apresentados. Em terceiro lugar, foram demonstrados resultados de avaliações clínicas e projetos de pesquisa PACS. Por fim, muitos artigos curtos sobre trabalhos atuais foram apresentados. Durante este workshop, houve um bom equilíbrio entre os potenciais usuários (médicos), os desenvolvedores de PACS (engenheiros de hardware e software) e outros envolvidos (cientistas, administradores), o que certamente contribuiu para as discussões multifacetadas frutíferas.
A primeira reunião EuroPACS ocorreu em setembro de 1984. As reuniões do EuroPACS tinham um caráter informal, e cada uma delas era hospedada por um grupo diferente. Ao longo dos anos, a reunião foi realizada em vários países europeus, como Alemanhã, França, Suécia, Holanda, Bélgica e Itália. A primeira conferência internacional Image Management and Communication in Patient Care (IMAC) foi realizada em Washington DC, EUA, de 4 a 8 de junho de 1989. A segunda conferência IMAC foi realizada em Kyoto, Japão, de 10 a 13 de abril de 1991. As reuniões IMAC eram verdadeiramente internacionais e tinham como objetivo reunir pesquisadores, engenheiros e clínicos para discutir as últimas inovações em gerenciamento e comunicação de imagens para aprimorar a assistência ao paciente. As conferências incluiam apresentações orais, sessões de pôsteres, workshops e exposições de tecnologia, e desde então, esses sistemas se tornaram um aspecto fundamental da radiologia moderna.
A ideia por trás do PACS era simples: substituir as tradicionais películas de radiografia por imagens digitais que poderiam ser facilmente acessadas por médicos e outros profissionais de saúde.
No entanto, o desenvolvimento desses sistemas foi uma tarefa complexa e exigiu avanços significativos em hardware e software. Um dos primeiros desafios foi o armazenamento das imagens digitais, que exigiam enormes quantidades de espaço em disco. Além disso, a transferência dessas imagens pela rede precisava ser rápida e confiável.
Nos final dos anos 80 e inicio dos anos 90, os requisitos de hardware do PACS eram significativos. Para lidar com o grande volume de imagens, era necessário ter acesso a dispositivos de armazenamento de dados em massa de alta velocidade e redes de comunicação de alta velocidade.
Para entender melhor como os sistemas PACS e RIS funcionavam naquela época, podemos examinar as tabelas de funcionalidades dos sistemas.
Funcionalidades do Radiology Information System (RIS) nos anos 80/90
- Cadastro de pacientes
- Registro de exames
- Arquivamento de exames
- Agenda de consultas
- Faturamento
- Controle de estoque de materiais
- Controle de doses de radiação
Funcionalidades do Picture Archiving and Communication System (PACS) nos anos 80/90
- Suporte diagnóstico
- Exibição de imagens multimodais
- Técnicas de aprimoramento de imagem
- Acesso rápido às imagens
- Sistemas baseados em conhecimento
- Suporte à terapia
- Melhoria do diagnóstico
- Planejamento da terapia e cirurgia (3D)
- Suporte ao ensino
- Arquivamento de imagens
- Comunicação de imagens
- Integração com locais remotos
- Economia de custos
As funcionalidades desses sistemas podem parecer primitivas em comparação com os sistemas modernos, mas na época, essas tecnologias eram consideradas revolucionárias. O RIS permitia que os profissionais de saúde gerenciassem com eficiência as informações de seus pacientes, enquanto o PACS tornava mais fácil a exibição e análise de imagens médicas.
1.2. A era digital e a expansão do PACS
Com a chegada da era digital na década de 1990, o PACS começou a se expandir além do armazenamento e recuperação de imagens, incorporando
PACS nos anos 90
outras funcionalidades como visualização de imagens e comunicação entre diferentes dispositivos médicos. A introdução do padrão DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) em 1993 foi um marco importante para o desenvolvimento do PACS, permitindo a padronização e a interoperabilidade entre diferentes sistemas e equipamentos médicos.
O padrão foi concebido em 1983 por um comitê conjunto formado pela American College of Radiology (ACR) e pela National Electrical Manufacturers Association (NEMA). O principal objetivo era desenvolver um padrão que tornasse a imagem médica digital independente de fabricantes de dispositivos específicos, facilitando assim a expansão da imagem digital e do PACS. Se olharmos para várias outras indústrias que estão atualmente lutando com questões de conformidade, devemos admirar a visão daqueles que refletiram sobre a estrutura de aplicativos médicos digitais muito antes da disseminação de computadores e redes contemporâneos.
O comitê conjunto, chamado de ACR-NEMA Digital Imaging and Communications Standards Committee, iniciou seu trabalho revisando muitos outros padrões estabelecidos naquela época. Embora o comitê não tenha encontrado nada especificamente adequado às suas necessidades, ele extraiu algumas dicas valiosas do estudo. A American Association of Physicists in Medicine (AAPM) havia adotado recentemente um padrão para gravar imagens em fita magnética. A AAPM estava adotando a abordagem de codificar todas as informações como sequências de elementos de dados, em que cada elemento poderia ter um comprimento (tamanho) variável e era identificado por seu nome exclusivo (tag). Essa ideia de representar os dados como uma sequência de elementos de dados etiquetados foi adotada pelo grupo ACR-NEMA. O conceito de usar elementos de dados como pequenos blocos de construção para representar dados de qualquer complexidade tem se construção para representar dados de qualquer complexidade tem se mostrado extremamente útil e robusto. A primeira versão do padrão, chamada ACR-NEMA 300-1985 ou ACR-NEMA 1.0, foi publicada em 1985 e distribuída na reunião anual da Radiological Society of North America (RSNA). Oficialmente, o padrão original ACR-NEMA foi proposto como uma diretriz e a NEMA não assumiu nenhuma responsabilidade por sua aplicação ou interpretação.
Siemens Magnetom Open viva MRI anos 90
No entanto, os objetivos de padronização eram bem definidos e necessários, e a conformidade com o padrão se tornou imperativa para a comunidade médica. Como qualquer primeira versão, ACR-NEMA 1.0 continha erros e imperfeições. Logo se percebeu que o padrão exigia mais trabalho com esforço contínuo e melhor estrutura. Por esses motivos, ACR-NEMA adotou a ideia de grupos de trabalho (WGs), que são subcomitês separados dedicados a melhorar partes específicas do padrão em crescimento. O primeiro WG VI (atualmente conhecido como WG-06, Base Standard) foi criado para trabalhar na melhoria do ACR-NEMA 1.0. O resultado desse trabalho foi a segunda versão revisada, ACR-NEMA 2.0 (ou ACR-NEMA 300-1988), que foi lançada em 1988. A versão revisada foi robusta o suficiente para ser adotada pelos fabricantes de dispositivos médicos e, aos poucos, começou a se infiltrar no campo da imagem médica digital. Desde então, o padrão ACR-NEMA tem passado por muitas atualizações e melhorias, e sua versão mais recente é conhecida como DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine). O DICOM se tornou o padrão global para troca de informações médicas e é usado em todo o mundo em hospitais, clínicas e centros de imagens médicas.
O desenvolvimento do padrão ACR-NEMA/DICOM teve um impacto significativo na prática médica, permitindo a troca rápida e fácil de informações médicas entre diferentes sistemas e dispositivos. Ele desempenhou um papel importante no desenvolvimento de sistemas de imagens médicas digitais, incluindo PACS (Picture Archiving and Communication System) e sistemas de telessaúde. O trabalho pioneiro do comitê ACR-NEMA/DICOM é um exemplo notável de como a cooperação entre diferentes organizações pode levar ao desenvolvimento de padrões que beneficiam a todos. O legado do comitê continua a moldar a prática médica moderna, permitindo que os médicos e profissionais de saúde acessem informações médicas precisas e confiáveis em qualquer lugar e a qualquer momento. Mesmo nos dias de hoje, ainda é possível encontrar um antigo scanner de CT ou arquivo digital executando ACR-NEMA 2.0. A compatibilidade básica com o padrão DICOM atual ainda mantém ACR-NEMA 2.0 em uso, não importando o quão obsoleto ele se tornou.
ACR-NEMA 2.0
Agfa Diagnostic Center automated digitizer COMPACT EOS RSNA 1999
ACR-NEMA 2.0 poderia ter dominado o mundo médico por muito mais tempo se não fosse pelas redes de computadores. A capacidade do ACR-NEMA 2.0 de comunicar dados médicos entre dispositivos era extremamente limitada. Por exemplo, um usuário poderia enviar uma imagem para um dispositivo remoto, mas o padrão não especificava o que o dispositivo deveria fazer com a imagem. Essas lacunas funcionais, juntamente com o surgimento e rápida disseminação da tecnologia de redes no final da década de 1980, exigiam mais do que uma simples correção de padrão; exigia outra revisão importante.
Outra questão que exigia uma revisão importante era a necessidade de acomodar a crescente variedade de dispositivos digitais e seus protocolos de comunicação. Esses dispositivos não apenas precisavam de uma nova e mais abstrata forma de olhar para o fluxo de informações digitais, mas também exigiam um modelo sólido de informações para a medicina digital.
Em resposta a essas necessidades em constante mudança, foi criada uma terceira versão do padrão ACR-NEMA, apresentada no RSNA em 1992 em sua forma mais básica e prototípica. O ano seguinte foi gasto em reuniões mensais do WG. As primeiras nove partes do novo padrão ACR-NEMA foram concluídas em setembro de 1993 e foram apresentadas na reunião do RSNA de 1993 em uma forma muito mais funcional. O padrão revisado foi chamado de ACR-NEMA DICOM ou, porque seguiu as primeiras duas edições do ACR-NEMA, DICOM 3.0. Assim, o padrão se tornou DICOM 3.0 (mesmo que não tivesse antecessores DICOM 2.0 ou DICOM 1.0). Por essa mesma razão, o número 3.0 é frequentemente omitido e o padrão é comumente referido como DICOM.
DICOM 3.0
DICOM 3.0 nunca foi substituído por um DICOM 4.0 ou algo semelhante. Em vez disso, o mesmo padrão 3.0 é revisado anualmente pelos grupos de trabalho do DICOM designados, publicando as versões atualizadas do DICOM 3.0 e novos suplementos. Os volumes das revisões do padrão são numerados como PS3.X-YYYY, onde 3 é o número do padrão, X representa o número do volume e YYYY representa o ano da edição. Por exemplo, PS3.5-2008 identifica o DICOM 3, parte 5, revisão 2008 e substitui as versões anteriores do PS3.5. No entanto, cada nova revisão ainda se refere ao padrão como DICOM 3.0.
Essa abordagem de nomenclatura, aliás, pode levar à confusão entre os números de revisão e os números de padrão. Uma vez me perguntaram sobre o software que minha empresa estava desenvolvendo: “Você suporta o DICOM 2003?” Bem, não existe o DICOM 2003 em si. No entanto, houve uma edição de 2003 do DICOM 3.0. No entanto, essas e outras perguntas semelhantes são muito comuns e devem ser vistas no mesmo contexto da evolução do DICOM:
- Todos os dispositivos DICOM com os quais você precisa lidar são essencialmente capturas de tela das edições do DICOM usadas na época de seu desenvolvimento. Eles podem ser bastante diferentes.
- As unidades DICOM devem funcionar juntas. Portanto, manter os novos dispositivos DICOM compatíveis com versões anteriores é mais importante do que perseguir as características mais recentes do DICOM. Por esse motivo, os fabricantes de DICOM não ficam realmente animados com as edições mais recentes do DICOM e certamente não têm pressa em substituir os protocolos DICOM mais antigos por outros mais eficientes e recentes. Até mesmo a maioria das unidades DICOM produzidas atualmente terá o conjunto de funções dos anos 1990.
- Se você precisar implementar uma solução DICOM em um ambiente complexo, sempre escolha a opção mais compatível em vez da mais avançada, que não é a mesma coisa. Por exemplo, as edições recentes do DICOM adotaram muitos protocolos avançados de compressão de imagem, permitindo que o equipamento transmita e armazene imagens médicas de maneira muito mais eficiente. No entanto, no mundo DICOM, sempre são necessárias duas partes para que isso funcione, e a transmissão dessas imagens recém-comprimidas para um dispositivo mais antigo simplesmente não funcionará quando os dispositivos antigos estiverem em um formato básico e não comprimido.
Isso não significa que você precise ficar com os dispositivos antigos; pelo contrário, você precisa considerar seriamente a compra de unidades mais novas sem dúvida! Mas se você ainda tiver alguns mais antigos por perto, precisará dar prioridade à compatibilidade com versões anteriores.
ACR-NEMA 2.0
ACR-NEMA 2.0 é uma versão antiga do padrão de imagem médica digital que foi substituída há mais de uma década pelo DICOM 3.0. No entanto, algumas práticas médicas ainda lidam com ela e alguns fabricantes de software DICOM ainda preservam a compatibilidade com o ACR-NEMA 2.0 para aceitar dados nesse formato antiquado. A conversão de formatos antigos ou proprietários para DICOM 3.0 tornou-se um negócio separado, que tem sido explorado com sucesso por empresas de software DICOM. Todas as perguntas sobre compatibilidade DICOM podem ser esclarecidas consultando a versão atual do padrão, que é mantida pela NEMA em seu site oficial do DICOM (http://medical.nema.org), onde podem ser baixados ou encomendados.
Atualmente o DICOM® é reconhecido pela Organização Internacional de Normalização como o padrão ISO 12052.
Origens e desenvolvimento inicial do RIS
2.1. Gerenciamento de informações em radiologia
O RIS surgiu em meados da década de 1980 como uma solução para ajudar os profissionais de radiologia a gerenciar informações clínicas e administrativas relacionadas aos exames de imagem. Os primeiros sistemas RIS foram desenvolvidos para armazenar e gerenciar informações sobre pacientes, agendamento de exames, laudos médicos e faturamento conforme citado anteriormente.
A implementação do PACS exigiu um acoplamento estreito com os sistemas de informação relevantes para o PACS, ou seja, HIS e RIS, no hospital. O PACS exigiu dados demográficos do paciente do HIS para a identificação das imagens adquiridas. O PACS também precisou de dados médicos alfanuméricos para serem exibidos em coerência com as imagens. Os usuários do PACS precisaram de acesso às funções do HIS, por exemplo, facilidades para realizar consultas no histórico médico. As estratégias de gerenciamento de imagens do PACS precisaram de informações do HIS como parâmetros para os algoritmos relacionados.
Muito trabalho preparatório nessa área foi feito pelo grupo de trabalho VIII “RIS/HIS/PACS” do comitê ACR/NEMA. Uma dúzia de acoplamentos PACS-HIS ou PACS-RIS foram realizados em locais clínicos em três continentes. Até então, a maioria dos acoplamentos foi unidirecional e conectou o RIS existente ao PACS. Um exemplo do desenvolvimento e avaliação clínica de um acoplamento com um HIS integrado, incluindo um RIS, foi realizado no âmbito do projeto Dutch PACS .
Quando os sistemas de computador compreendem tantos componentes, eles se tornam vulneráveis. Falhas em um componente podem levar a uma falha total do sistema, a menos que medidas especiais tenham sido tomadas. A integridade de uso de grandes sistemas de informação, como o PACS e ainda mais o HIS, também esteve em risco, a menos que precauções especiais fossem tomadas.
A disponibilidade de imagens nos arquivos foi influenciada positivamente porque as mídias de armazenamento em disco óptico eram menos vulneráveis do que fita magnética ou disco magnético. A interferência magnética não pôde danificar os dados, e contatos mecânicos com a cabeça de leitura/escrita não ocorreram em discos ópticos. Os últimos desenvolvimentos de arquitetura de sistema sugeriram que alguns componentes críticos fossem duplicados (por exemplo, o sistema de gerenciamento de banco de dados de imagem). Discos magnéticos para o armazenamento temporal de cópias únicas de imagens recém-adquiridas eram duplicados (discos espelhados). É claro que tais medidas levaram a custos extras.
As regras existentes de autorização de acesso do HIS foram usadas para acesso ao PACS, uma vez que os dados do HIS eram acessíveis por meio do PACS. Para o PACS, senhas de identificação do usuário ou cartões magnéticos/inteligentes eram usados.
Uma vez que o desempenho foi um fator importante na aceitação de um PACS pelos seus usuários, foi de grande importância fazer uma estimativa do desempenho esperado antes que o PACS fosse realmente implementado. A tentativa de implementar um PACS que demonstrasse desempenho insuficiente levou à aversão ao PACS, o que, por sua vez, dificultou futuras implementações. Uma ferramenta útil para análise de desempenho foi a simulação por computador. Vários estudos…
2.2. RIS e a informatização dos processos médicos
A crescente adoção de sistemas de informação médicos, como os sistemas de registro eletrônico de saúde (EHR), impulsionou o desenvolvimento do RIS, permitindo a integração de informações clínicas e administrativas com outras áreas médicas. Além disso, o RIS passou a ser um componente crítico para melhorar a eficiência e a qualidade dos serviços de radiologia.
Avanços tecnológicos e seu impacto nos sistemas PACS e RIS
3.1. A computação em nuvem e a mobilidade
A computação em nuvem e o uso de dispositivos móveis transformaram o modo como os sistemas PACS e RIS são usados na radiologia. A capacidade de acessar informações e imagens médicas em tempo real de qualquer lugar e a qualquer momento melhorou a colaboração entre profissionais e agilizou os processos clínicos.
3.2. A inteligência artificial e o aprendizado de máquina
Segmentação automática usando IA
A inteligência artificial (IA) e o aprendizado de máquina estão revolucionando a radiologia, com aplicações que vão desde a detecção automática de anormalidades em imagens médicas até a otimização de fluxos de trabalho e processos clínicos. Essas tecnologias também estão sendo integradas aos sistemas PACS e RIS, possibilitando análises avançadas e aprimorando a tomada de decisões clínicas.
3.3. A segurança de dados e a privacidade do paciente
Com a digitalização das informações médicas, a segurança de dados e a privacidade do paciente tornaram-se uma preocupação crescente. Os sistemas PACS e RIS evoluíram para incorporar medidas de segurança mais robustas, como criptografia, autenticação e controle de acesso, garantindo a proteção das informações dos pacientes e a conformidade com as regulamentações de privacidade.
Integração entre PACS e RIS ao longo do tempo
4.1. A necessidade de integração
A integração entre PACS e RIS tornou-se cada vez mais importante à medida que a radiologia evoluiu e os sistemas de informação médica se tornaram mais complexos. A necessidade de compartilhar informações e imagens médicas entre profissionais e departamentos médicos impulsionou o desenvolvimento de soluções integradas que facilitassem a comunicação e a colaboração.
4.2. A evolução da integração PACS-RIS
Ao longo dos anos, a integração entre PACS e RIS se tornou mais sofisticada, permitindo um fluxo de informações mais fluido e eficiente entre os dois sistemas. A integração melhorada possibilitou a criação de fluxos de trabalho mais eficientes, reduzindo o tempo necessário para realizar diagnósticos e aprimorando a qualidade do atendimento ao paciente.
4.3. A interoperabilidade com outros sistemas médicos
Além da integração entre PACS e RIS, a interoperabilidade com outros sistemas médicos, como EHR, LIS (Laboratory Information System) e HIS (Hospital Information System), também se tornou essencial. A capacidade de trocar informações entre diferentes sistemas médicos permite uma visão mais abrangente e integrada da saúde do paciente, melhorando a tomada de decisões clínicas e a qualidade do atendimento.
Conclusão
A evolução dos sistemas PACS e RIS ao longo do tempo reflete o progresso tecnológico e as mudanças nas demandas da radiologia. Desde suas origens modestas, os sistemas PACS e RIS evoluíram para se tornarem soluções poderosas e integradas, capazes de lidar com os desafios do gerenciamento de imagens e informações médicas em um ambiente de saúde em constante mudança.
