Workflow in einer digitalen Radiologie

Digitale Radiologie:
Workflow in einer
digitalen Radiologie
R. Loose
Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Klinikum Nürnberg Nord
Themen:
Elektronische Anforderung / Rö-Schein / (Bsp.: Notaufnahme)
Anforderbare / erbringbare Leistungen
Elektron. Scheininhalte: Niere, Gerinn, SD, Allergie, schwanger
Automatische Abfrage aus Laborsystem?
Bildzugangsberecht. Ärzte / Pflege, HIS, direkt Not, OP
=> Benutzerverwaltung
A-Monitore außerhalb Bild-Erzeuger (Unfall / Ortho/ MKG .....)
Speicherstrategien: wieviel Jahre online, ASP?
Kompression
Umgang mit Bildern auf DICOM-CD (DRG-Projekt, Roboter)
Non-DICOM (defekte CD‘s, Bitmap-Bilder)
Befunde: immer im HIS, möglichst auch in Web u. PACS am Bild
Datenpflege / -bereinigung: Abgrenzung Admin /MTRA x Tage
PACS Mandanten / Gruppen (KN abends > 500 Pat.)
Master-Patient Index, Master-Worklist Server
Digitale Datenwege
Im Krankenhaus
Probleme:
Ambulanzen
Pat. Aufnahme auf Station
Notfälle
Verlegungen
PatientenDaten
(Privat Ambulanz)
HL7
HIS
Klinisch.
Arbeitspl.
RIS
DICOMWorklist
Workflow
Mod.
Web
PACS
(Schockraum)
HTTPLink
DICOMStore
DICOMStore
Die neue „PACS-angepasste“
Röntgenverordnung ???
§ 900: Alle aus der Zeit der Röntgenfilme bekannten Anforderungen an
Lagerung, Sicherheit und Verfügbarkeit von Bildern sind mit der PACS
Einführung mindestens um den Faktor 100, möglichst jedoch um dem
Faktor 1000 zu steigern.
§ 901: Alle Bilddaten müssen archiviert werden, unabhängig von ihrer
klinischen Bedeutung. Wer ein Multidetektor-CT kauft, muss vorher
zwingend den Betrieb eines PACS nachweisen.
§ 902: Nichts darf „lossy“ komprimiert werden, auch wenn der
Unterschied zwischen Original und komprimiertem Bild geringer ist, als
der Unterschied im Quantenrauschen bei zweifacher Anfertigung der
gleichen Aufnahme.
•Was muss ich speichern?
•Wie lange muss ich speichern?
•Welche Systemausfälle sind tolerabel?
•Wie sicher muss ich speichern?
•Wo speichere ich?
•Wie schnell müssen gespeicherte Daten verfügbar sein?
•„Lossy“ Bildkompression?
•MDCT und 3D Postprocessing
Was muss ich speichern?
(intelligente Datenvernichtung)
Jede Filmdokumentation, bei der der Film nicht der
Röntgendetektor ist, ermöglicht eine sinnvolle Reduktion
der Aufnahmen durch den Radiologen auf die
„diagnostisch relevanten“ Informationen (RöV)
Die meisten Multizeilen-CT laufen ohne PACS. Bei
Filmdokumentation erfolgt hier durch den Radiologen
eine Volumenreduktion bis zu 90%
Seit 25 Jahren Praxis bei der DSA:
Dokumentation von 2-3 Bilder einer Serie mit 20-30
Aufnahmen => 90% der Aufnahmen werden verworfen,
10% dokumentiert.
Problem der Dünnschichten bei MDCT
Mögliche Lösung:
1. Terabyte Cache an jeden MDCT Scanner als FIFO-Speicher
z.B. über 6 Monate, „danach ist alles vorbei“
2. Manueller Versand an Nachverarbeitungsworkstation
(FIFO), Ergebnisbildermanuell ins PACS
3. Lösung durch Intelligenz im PACS
Alles im PACS Archivieren, löschen wenn:
• länger als z.B. 6 Monate kein „touch“
• nicht als „non-delete“ markiert (z.B. CT-Angio)
• Ergebnisbilder aus den Dünnschichten rekonstruiert, und
archiviert wurden
Wie lange muss ich
speichern?
Erwachsene 10 Jahre
Mind. bis 28. Lebensj.
Haftung bis 30 Jahre
3 Jahre
falsch
gelagert
Wie unternehmenskritisch
ist ein PACS System ?
a) bei Ausfall
b) bei Datenverlust
Entscheidung für Klinikum Nürnberg:
„PACS ist keine unternehmenskritische
Anwendung, daher kein 24h / 365 Tage
Service mit Bereitschaftsdienst“
(kritisch: HIS, Netzwerk, Labor ... )
Kritische Modalitäten die doppelt vorgehalten werden, um bei
Ausfall die Klinik für Notfälle nicht abmelden zu müssen:
2 x MDCT, 2 x Speicherfoliensystem, 2 x Bucky-Arbeitsplatz
(Tisch/Wand), 2 x DSA, mobile Geräte für OP / Station
Welche Sicherheiten in Bezug auf einen Ausfall sollten
von einem PACS gefordert werden?
Ein CT hat ca. 3-4 Tage im Jahr Vollwartung
Die ungeplanten Ausfälle liegen bei ca. 4-8 Tagen im Jahr
Dies entspricht zusammen ca. 3% Nicht-Verfügbarkeit.
Bei PACS werden je nach Anforderung < 1% bis < 0,1% gestellt
Wie ist / war die Situation beim Film?
ca. 20% der Filme sind in dem Moment, in dem sie
gebraucht werden nicht verfügbar
1-2% der Filme verschwinden auf immer
Zum Teil erhebliche Alterungen durch falsche Lagerung
Ausfallszenarien:
Modalitäten speichern heute ihre Daten 3-14 Tage
Meist existiert 1 Trockenlaser oder geeignete Papierprinter
Daten an Modalität betrachtet oder befunden
Versand von Modalität an weitere Server (z.B. Web, OP)
Konsequenz der EOL Speicherstrategie:
Geringere Anforderungen an RIS
•kein Prefetching, kein Autorouting
•Einzige elementare DICOM Funktion: Modality
Worklist
Röntgenbesprechungen „on demand“
•Keine Vorbereitung mit „Mappen“ für Kliniken
•Demo auf Zuruf = „organisiertes Chaos“
Umgang mit Patienten CD: DRG / AGITProjekt
Import über Roboter mit DICOM Worklist
Ersatz: Pat-ID, Fall-Nr., RIS-Nr., Ref.Phys.
Langzeitspeicherstrategien:
Retrieve-Zeiten wie bei ausgelagerten Filmen von 24 Std.
wären akzeptabel Diskussion über Speichertechnologie
„Centera“ < -- > Bandroboter
Der Langzeitspeicher gehört nur noch zum juristischen
Archivmedium, aber nicht mehr zur Produktionsumgebung.
Der Upload kann zeitunkritisch komprimiert oder
umkomprimiert offline erfolgen, der Download nach 5 Jahren
beträgt < 1%, ist nicht zeitkritisch und bei Kompression über
fast jede beliebige Leitung möglich. (RöV 24 Std.)
Damit kostengünstige externe Archivierung (ASP-Modelle).
„Lossy“-Bildkompression (> lossless 1:2,7)
Wir wissen es seit Beginn der
Digitalen Radiographie
JPEG compression for PACS
A single 2000 x 2000 x 12 bits chest X-ray image
which is an 8 Mbyte image compressed at a JPEG 10:1
ratio could retain virtually all the visible quality of the
original version.
K. Kajiwara
Comput Methods Programs Biomed, 37(4): 34351 1992 (vor 16 Jahren)
Bildkompression
Beispiel Radiologie Klinikum Nürnberg-Nord:
6 Jahre Radiologie von 1500 Betten auf 6 TB RAID
Voraussetzung im PACS:
intelligente modalitätenabhängige Kompression
(Einfluss von Matrixgröße und Window/Level)
•CT-Schädel lossless 1:2,5
•Sonstige CT‘s 1:5
•Alle anderen Modalitäten 1:10
Volumenreduktion ca. 1:8 zum Original
ca. 1:3 zu „lossless“
Original Daten ca. 75 Gb/Tag
Lossless kompr. ca. 30 Gb/Tag
Lossy
kompr. ca. 9 Gb/Tag
=
=>
=>
25 TB/Jahr
10 TB/Jahr (1 : 2,5)
3 TB/Jahr (1 : 8)
Bildkompression
Konsequenzen auf PACS Systeme, die mit mehreren
Kliniken übergreifend als Mandanten arbeiten und
öffentliche Netze nutzen (Kosten, Übertragungszeiten)
Optimierung in individuellen Umgebungen:
•Langsames Netz, schnelle Hardware Dekomp. auf
Viewer
•Schnelles Netz, langsame Hardware Dekomp. auf
Server
z.B. Bedeutung für digitales Mammographie Screening
Methodik
Kompressions Algorithmus: Standard Wavelet / JPEG2000
(DICOM Standard seit 2002, ISO IEC 15444-1, DIN EN 12052,
Bildverarbeitung mit “MammoWorkstation”, Imagediagnost, München)
Kompressionraten:
0 (Original), 40, 80, 100, 120 ,140, 160, 180, 200
Kompressionsraten
und mittlere
Filegröße: (Kilobyte)
0
40
80
100
200
32.265 Kilobyte
809
406
325
161
Bildkompression
Digitaler
Mammographien
ECR 2007
Compression 1:100
1:1 original
Ranking aller Serien (Median = 5)
9,00
Rang (5 = Mittelwert)
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0
50
100
Kompressionsrate
150
200
Noten aller Serien
5,00
4,50
4,00
3,50
Note
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
0
50
100
Kompressionsrate
150
200
Compression as
a Standard of
Practice:
A Pan-Canadian
Study to
Evaluate
Compression
Ratios for use in
National
David A. Koff MD
Peter Bak PhD Guidelines
Paul Brownrigg MBA
Alex Kiss PhD
Luigi Lepento MD, FRCPC
Tracy Michalak MSc
Harry Shulman MD, FRCPC
Andrew Volkening MSc
Recommended values
CR/DR
US
10-15
Angio
Body
CT
20-30
JPEG 1015
MR
NM
MG
16-24
8-12
16-24
8-12
16-24
8-12
16-24
9-11
J2K 10
Breast
Chest
20-30
10-15
MSK
JPEG 20-30
10-15
15-25
J2K 20
JPEG 8-12
Neuro
16-24
J2K 8
Ped
20-30
10-15
8-12
16-24
9-11
David A. Koff, 2007
Ergebnisse der Konsensuskonferenz
90 Teilnehmer aus Industrie, Radiologie, Med.-Physik, IT, Behörden
Gefordertes Konsensniveau: 66%
Bildompression wünschenswert:
Ich würde Bildkompression einsetzen
Ich war mit Konsesusverfahren einverstanden
Ich werde die Ergebnisse mittragen
Bildgebung
CT
Gehirn
CT
alle sonstigen Untersuchungen
CR/DR Radiographie (Lunge, Knochen … )
MG
Mammographie
MR
alle Anwendungen
RF/XA Durchleuchtung/DSA/Cardangio
97,5%
92,6%
83,1%
90,2%
Komp.
1:5
1:8
1:10
1:15
1:7
1:6
Zustimm.
87,5%
79-83%
74-85%
92,4%
91,1%
86,4%
Walter Huhn
Ministerium für Arbeit, Gesundheit und Soziales des
Landes Nordrhein-Westfalen
Wenn man die Ergebnisse dieser Konferenz kurz zusammenfasst,
dann haben sich die deutschen Experten im Gegensatz zu der
Mehrzahl der vorliegenden Studien sehr vorsichtig für relativ
konservative Kompressionsfaktoren entschieden.
Es ist anzumerken, dass es grundsätzlich allen beteiligten
Experten darum ging, nicht alle Möglichkeiten der
verlustbehafteten Kompression abzudecken, sondern nur über
Kompressionsfaktoren zu diskutieren, die eine Erhaltung der
diagnostischen Aussagekraft eines Bildes, und zwar in
Befundqualität, uneingeschränkt sicherstellen.
... werde ich die Fachinstitutionen in NRW nach Veröffentlichung
der Ergebnisse informieren, dass hierdurch auch der Rahmen der
Richtlinie zu Arbeitsanweisungen und Aufzeichnungspflichten
ausgefüllt wird.
MDCT: Multidetektor-CT (heute typ. 100-1000 Schichten)
Übertragung der Dünnschichten zur Befundung?
3D-Verarbeitung (Rendering: VRT, SSD, MPR, MIP)
•Bisher: Datenübertragung auf Clients, lokale Software
•Zukunft: zentrales Postprocessing, Web-Clients
•Fazit: =>
Teleradiologie auch für MDCT
•Fazit: =>
3D auf Station / im OP
Polytrauma
Problemlos über
2-8 Mbit DSL
Lungenembolie
Polytrauma
Themen:
Elektronische Anforderung / Rö-Schein / (Bsp.: Notaufnahme)
Anforderbare / erbringbare Leistungen
Elektron. Scheininhalte: Niere, Gerinn, SD, Allergie, schwanger
Automatische Abfrage aus Laborsystem?
Bildzugangsberecht. Ärzte / Pflege, HIS, direkt Not, OP
=> Benutzerverwaltung
A-Monitore außerhalb Bild-Erzeuger (Unfall / Ortho/ MKG .....)
Speicherstrategien: wieviel Jahre online, ASP?
Kompression
Umgang mit Bildern auf DICOM-CD (DRG-Projekt, Roboter)
Non-DICOM (defekte CD‘s, Bitmap-Bilder)
Befunde: immer im HIS, möglichst auch in Web u. PACS am Bild
Datenpflege / -bereinigung: Abgrenzung Admin /MTRA x Tage
PACS Mandanten / Gruppen (KN abends > 500 Pat.)
Master-Patient Index, Master-Worklist Server
Motivation für Roboter Import/Export
mit DICOM Worklist:
Keine Doubletten, geregelte Zugriffsrechte
CD Export 1 Patient
CD Export mult. Pat. / Studies (z.B. für ärztliche Stelle)‫‏‬
CD Import an Workstation
CD Import am Roboter =>
Austausch: RIS-ID, HIS-ID, Ref.Phys., => HIS Zugriff,
Markierung als Fremd-CD in Study
Import von fehlerhaften DICOM CD’s in “reimport / import”
Drag von Dokumenten, Bildern
Weitere Themen:
DRG Projekt: „Gute DICOM-CD“
Film Import über Scanner => möglichst über Worklist
Teleradiologie => über Worklist bei Patientenübernahme
Workflow Fazit
Erst denken, dann handeln:
•was ist gut und kann übertragen werden?
•welchen „Zopf“ schneidet man ab?
Man braucht nicht immer radikale Brüche mit dem
etablierten Ablauf
Ein „Null-Risiko“ ist nicht bezahlbar und nicht
machbar.
Die digitale Sackgasse