Anexo

ANEXO. SISTEMAS DE INFORMACIÓN EN SANIDAD

En los siguientes apartados vamos a exponer lo que habitualmente se utiliza en los sistemas informáticos de sanidad.

1.  TECNOLOGÍA

Las prestaciones 43, 44 de los sistemas de telemedicina dependen fundamentalmente de la infraestructura de telecomunicaciones utilizada.

Las características a tener en cuenta a la hora de diseñar un sistema de información son:

  • Ancho de banda. Determina la velocidad máxima a la que la información puede moverse.
  • Volumen de datos. Cantidad de datos con la que vamos a tener que trabajar.
  • Tiempo de respuesta. Tiempo que tarda el sistema en procesar una función, ligado a los dos puntos anteriores.

En general, un sistema de telemedicina es una estructura compleja cuya infraestructura y modo de operación depende mucho de la aplicación concreta. Los requisitos más exigentes están relacionados con la transmisión de imágenes de alta calidad o de imágenes en movimiento.

1.1.  RED DE COMUNICACIONES

Dependiendo de su arquitectura 45, 46, 47 y de los procedimientos empleados para transferir la información las redes de comunicación se clasifican en:

  • Punto a punto. Se usa cada canal de datos para comunicar únicamente a dos nodos. (Un nodo es el punto de unión entre varias redes).
  • Conmutadas (a través de un conmutador). Consisten en un conjunto de nodos interconectados entre sí, a través de medios de transmisión (cables), donde la información se transfiere encaminándola del nodo de origen al de destino mediante conmutación entre nodos intermedios. Hay dos tipos:
    • Paquetes. La información se divide en paquetes.
    • Circuitos. En cada nodo intermedio de la red se cierra un circuito físico entre un cable de entrada y otro de salida de la red.
  • Difusión multipunto (broadcast) no existen nodos intermedios de conmutación, sino que todos los nodos comparten un medio de transmisión común. Por ejemplo, la radio y la televisión son ejemplos de este tipo.

Las redes de comunicaciones se diseñan y trabajan según unos modelos desarrollados para facilitar el intercambio de información entre dos o más usuarios. Los modelos más usados son:

1.1.1.  Modelo OSI

El modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconection) lanzado en 1984 fue el modelo de red descriptivo creado por ISO. El modelo OSI nos define los servicios y los protocolos que posibilitan la comunicación, dividiéndolos en siete niveles diferentes, en el que cada nivel se encarga de problemas de distinta naturaleza interrelacionándose con los niveles contiguos, de forma que cada nivel se abstrae de los problemas que los niveles inferiores solucionan para dar salida a un nuevo problema, del que se abstraerán a su vez los niveles superiores.

En la tabla 10 podemos apreciar las siete capas, su aplicación y las tecnologías y protocolos de red que funcionan en cada capa:

Tabla 10

Niveles
Función
Tecnologías y protocolos de red
Nivel de aplicación Semántica de los datos DNS, FTP, hTTP, IMAP, IRC, NFS, NNTP, NTP, POP3,
SMB/CIFS, SMTP, SNMP, SSh, Telnet, SIP…
Nivel de presentación Representación de los datos ASN.1, MIME, SSL/TLS, XML…
Nivel de sesión Diálogo ordenado NetBios…
Nivel de transporte Extremo a extremo SCTP, SPX, TCP, UDP…
Nivel de red Encaminamiento Apple Talk, IP, IPX, NetBEUI…
Nivel de enlace Punto a punto ATM, Ethernet, Frame Relay, hDLC, PPP, Token Ring,
Wi-Fi, STP…
Nivel físico Eléctrico/Mecánico Cable coaxial, Cable de fibra óptica, Cable de par trenzado,
Microondas, Radio, RS-232…

 

La filosofía de este modelo consiste en dividir un problema grande (el proceso completo de comunicación) en varios problemas más pequeños y a la vez más sencillos, consiguiendo independizar cada problema del resto.

1.1.2.  Modelo tcP/IP

El sistema OSI antes visto tiene gran valor pedagógico, pero no llegó a implementarse en la práctica debido a su elevada complejidad y sus pocas prestaciones y debido a la irrupción del TCP/IP. Este modelo recibe el nombre de los protocolos más conocidos, TCP (nivel transporte) e IP (nivel de red).

El TCP/IP es el más utilizado en la práctica ya que las aplicaciones que corren sobre él no tienen que conocer las características físicas de la red en la que se encuentran, esto evita tener que modificarlas o reconstruirlas para cada tipo de red.

TCP/IP no tiene un nivel de sesión unificado sobre el que los niveles superiores se sostengan, estas funciones son típicamente desempeñadas, o ignoradas, por las aplicaciones de usuario. La diferencia más notable entre los modelos de TCP/IP y OSI es el nivel de aplicación, en TCP/IP se integran algunos niveles del modelo OSI en su nivel de aplicación.

Tabla 11

Niveles OSI
TCP/IP
Nivel de aplicación Aplicación
Nivel de presentación
Nivel de sesión
Nivel de transporte TCP UDP
Nivel de red IP
Nivel de enlace ARP RARP
Nivel físico Red Física

 

TCP/IP, como la mayoría del software de red, se modela por capas. Esta representación por capas le da el término de pila de protocolos que es sinónimo de familia de protocolos. Se puede usar para situar, pero no para comparar funcionalmente, la familia de protocolos TCP/IP con otros, tales como SNA y OSI. No se pueden extraer comparaciones funcionales de esto, ya que existen diferencias básicas en los modelos por capas utilizados por las distintas familias de protocolos.

Los protocolos de Internet se modelan en cuatro capas:

  1. Aplicación. Es un proceso de usuario cooperando con otros procesos sobre el mismo host (ordenador que permite a los usuarios comunicarse con otros ordenadores de una red) u otro diferente. Ejemplos de ello son TELNET, FTP y SMTP.
  2. Transporte. Proporciona la transferencia de datos. Ejemplo de algunos protocolos son: TCP (orientado a conexión) y UDP (no orientado a conexión).
  3. Interred. También llamada capa de interred o capa de red. El protocolo de Internet (IP) es el protocolo más importante de esta capa.
  4. Interfaz de red y hardware. También llamada capa de enlace o capa de enlace de datos, la capa de interfaz de red es la interfaz al hardware actual de red. Esta interfaz puede o no proporcionar transporte fiable y puede ser orientado a flujo o paquetes. De hecho, TCP/IP no especifica protocolo aquí, pero puede usar casi cualquier interfaz de red disponible que ilustre la flexibilidad de la capa IP. Ejemplo de ello son IEEE 802.2, X.25, ATM, FDDI, las redes de radio por paquetes (como AlohaNet) e incluso SNA.

Existen dos protocolos para la capa de transporte:

  • TCP: Protocolo de Control de Transmisión.
    TCP (Transmission Control Protocol) es un mecanismo de transporte fiable y orientado a conexión, que proporciona un flujo fiable de bytes, que asegura que los datos llegan completos, sin daños y en orden. Utiliza ACK’s positivos, con los cuales sabe si un mensaje ha llegado a su destino. TCP realiza continuamente medidas sobre el estado de la red para evitar sobrecargarla con demasiado tráfico. Además, TCP trata de enviar todos los datos correctamente en la secuencia especificada. Ésta es una de las principales diferencias con UDP, y puede convertirse en una desventaja en flujos en tiempo real (muy sensibles a la variación del retardo) o aplicaciones de enrutamiento con porcentajes altos de pérdida en el nivel de interred.
    TCP mantiene sesiones de comunicaciones entre los distintos nodos a comunicar y nos asegura que esta comunicación esté libre de errores. Por otro lado, IP se encarga de enrutar los mensajes TCP a través de la red de la mejor forma posible.
  • UDP: User Datagram Protocol.
    Es un protocolo de datagramas sin conexión. Es un protocolo no fiable (best effort al igual que IP) porque no verifica que los paquetes lleguen a su destino, y no da garantías de que lleguen en orden. UDP es usado normalmente en aplicaciones que puedan controlar directamente la detección y corrección de errores y el sincronismo extremo a extremo. También es utilizado para aplicaciones de streaming (audio, vídeo, etc.) donde la llegada a tiempo de los paquetes es más importante que la fiabilidad.

1.1.3.  Función de encaminamiento

El protocolo encargado de generar la red virtual en Internet es el Internet Protocol o IP. Por ello, este protocolo es el que determina el formato de los datos que circulan a través de Internet. Pero un protocolo no se limita a definir el formato de los datos, sino que también aporta un conjunto de reglas sobre cómo procesarlos, con el objeto de poder prestar un servicio definido al nivel superior. Y entre las normas que impone un protocolo de nivel 3, la fundamental es la función de encaminamiento.

Se trata de un protocolo no orientado a conexión y no fiable, lo que significa que puede presentar pérdidas, duplicados y desorden en la recepción de los datagramas de manera aleatoria.

Las labores de recuperación de los errores se reservan para protocolos de nivel superior, como TCP, aunque a nivel de red se ha definido un mecanismo para la notificación, que no recuperación, de estas situaciones anómalas: el protocolo ICMP.

Un datagrama IP consta de cabecera, con información necesaria para el funcionamiento del protocolo, y datos, que es la parte correspondiente a los datos transportados. Existen dos versiones:

  • IPv4. Para identificar cada máquina en Internet, se le asigna un número denominado dirección Internet o dirección IP. Este número es asignado de tal forma que se consigue una gran eficiencia al encaminar paquetes, ya que codifica la información de la red en la que está conectado, además de la identificación del host en concreto. Cada dirección internet tiene una longitud fija de 32 bits. Los bits de las direcciones IP de todos los host de una red determinada comparten un prefijo común.
  • IPv6. Debido al crecimiento de Internet surge un doble problema: agotamiento de direcciones y colapso de routers debido a la explosión de rutas.
    Por ello surge IPv6, que tiene como características:
    • Mayor número de direcciones. Pasa de 32 bits en IPv4 a 128 bits en IPv6.
    • Encabezado con formato flexible. IPv6 utiliza un nuevo e incompatible formato de datagrama; utiliza un conjunto de encabezados opcionales.
    • Soporte para la reservación de recursos. IPv6 reemplaza la especificación del tipo de servicio en IPv4 con un mecanismo que permite la reservación anticipada de recursos de red. En particular, el nuevo mecanismo soporta aplicaciones como vídeo en tiempo real que requiere garantías en ancho de banda y retardo.
    • Previsión de extensiones en el protocolo.

1.1.4.  Modalidades de transmisión

1.1.4.1.  Tipo de señal

La información es transmitida a través de señales. Estas señales pueden ser de dos tipos:

  • Analógicas. Las que toman un conjunto continuo de valores dentro de un rango.
  • Digitales. Este tipo de señales toman valores discretos. La degradación es menor que las señales analógicas. Como ejemplo están las señales binarias (1 y 0).
1.1.4.2.  Modos de operación

Se pueden distinguir dos modos de operación básicos que son:

  • En tiempo real o modo síncrono, requiere el establecimiento de agendas conjuntas y la disponibilidad simultánea de los agentes que estén involucrados en la sesión.
  • En tiempo diferido o modo asíncrono, también conocido como de «almacenar y enviar». Se utiliza típicamente en situaciones que no son urgentes en las que un diagnóstico o una consulta se puede realizar de forma diferida, modo correo, en minutos u horas.
1.1.4.3.  Modos de transmisión

La información puede ir en un sentido o en ambos, dependiendo de esto tenemos que distinguir:

  • Transmisión simple. Cuando la información viaja en una sola dirección.
  • Transmisión semi-dúplex. La información fluye en las dos direcciones pero no simultáneamente.
  • Transmisión dúplex. Cuando la información viaja en ambos sentidos de forma simultánea.

1.1.5.  Medio de transmisión

Se recoge en el nivel físico tanto de TCP/IP como de OSI. Existen dos grandes grupos, los que van por cables y los medios inalámbricos.

1.1.5.1.  Cables

Existen cuatro factores a la hora de escoger un cable para una red:

  • Velocidad máxima de transmisión que se quiere conseguir.
  • Distancia máxima entre ordenadores que se van a conectar.
  • Nivel de ruido e interferencias donde se vaya a instalar la red.
  • Precio.

Podemos distinguir los siguientes tipos de cables:

  • Par trenzado (UTP). Se trata de dos hilos de cobre aislados y trenzados entre sí, y en la mayoría de los casos cubiertos por una malla protectora. Es el cable más barato y el más utilizado ya que es el que emplea la red telefónica pública. El par trenzado tiene una velocidad de transmisión diferente dependiendo del tipo de cable utilizado. Está dividido en cinco categorías por el EIA/TIA.
  • Cable coaxial. Se trata de un núcleo de cobre rodeado por una capa aislante. Posteriormente, se rodea esta capa por una malla metálica que trata de bloquear las interferencias. Finalmente, este conjunto de cables está envuelto en una capa protectora. La velocidad de transmisión es bastante elevada, de hasta 100 Mbits/seg; sin embargo, cuanto mayor sea la velocidad de transmisión menor es la distancia que podemos cubrir.
  • Fibra óptica. Una fibra óptica es un medio de transmisión de la luz que consiste básicamente en dos cilindros coaxiales de vidrios transparentes y de diámetros muy pequeños. La velocidad de transmisión es muy alta, 10 Mb/seg siendo en algunas instalaciones especiales de hasta 500 Mb/seg, y no resulta afectado por interferencias.
1.1.5.2.  Inalámbricos

Este tipo de medios de transmisión envía señales a través del espacio. Su principal ventaja es que no requieren cables, esto posibilita el acceso a áreas en las cuales la instalación de cable sería difícil:

  • Ópticos. Enlace óptico al aire libre entre dos puntos con visibilidad directa. Ofrece gran ancho de banda pero depende mucho del estado del tiempo (lluvia).
  • Infrarrojos. En este caso, se utiliza un haz de luz infrarroja. Se consiguen velocidades de hasta 10 Mbits/seg.
  • Microondas. Ondas de radio de alta frecuencia. Ofrece alta velocidad pero tiene como inconveniente la visibilidad directa y las lluvias atenúan mucho su señal.
  • Radio. En este caso la señal es de radio, con lo cual tanto emisor como receptor deben sintonizar la misma frecuencia. No se necesita visión directa, pero la velocidad de transmisión es baja y tiene problemas de interferencia.
  • Satélites. Son repetidores localizados en órbita sobre la tierra. Se utiliza para transmitir a zonas geográficas donde no exista otra alternativa ya que tiene un alto precio. Sus problemas son principalmente cortes del servicio y retardos.

1.1.6. Topología

Hace referencia a la distribución del cable que interconecta los diferentes equipos, es decir, el mapa de distribución del cable que forma la red. Los factores a tener en cuenta a la hora de seleccionar una topología u otra son:

  • La distribución de los equipos a interconectar.
  • El tipo de aplicaciones que se van a ejecutar.
  • El coste inicial de la inversión.
  • Lo que se quiere gastar en mantenimiento y actualización de la red.
  • El tráfico que va a soportar la red.
  • La escalabilidad, es decir, lo que se desee expandir la red en un futuro.

Se confunde normalmente el término topología con el de arquitectura. El primero es una parte del segundo ya que la arquitectura comprende:

  • Topología.
  • Método de acceso al cable.
  • Protocolos de comunicaciones.

Actualmente, la topología está directamente relacionada con el método de acceso al cable, puesto que éste depende casi directamente de la tarjeta de red y ésta depende de la topología elegida.

Podemos distinguir tres topologías físicas puras:

  • Topología en anillo. El cable forma un bucle cerrado, al cual se conectan los ordenadores. Si se rompe el cable que forma el anillo se paraliza toda la red.
  • Topología en bus. Un único cable que se extiende desde un ordenador al siguiente en modo serie. Si se rompe el cable en cualquier punto, la red dejaría de funcionar por completo.
  • Topología en estrella. Todas las estaciones de trabajo se conectan a un punto central por el que pasa toda la información. En el caso de que se rompa un cable sólo se pierde la conexión del nodo que interconectaba.

Éstas pueden mezclarse para así dar una red compuesta por más de una topología física. Pero también se puede configurar una topología lógica, que se consigue con el funcionamiento de una topología física cableando la red de una forma más eficiente. Encontramos que hay dos topologías diferentes:

  • Topología anillo-estrella. El anillo se establece de forma lógica únicamente, ya que de forma física se utiliza una configuración en anillo. Si se detecta un nodo que se ha desconectado, puentea su entrada y salida, consiguiendo de este modo cerrar el anillo y sigue funcionando a pesar de romperse el cable.
  • Topología bus-estrella. De esta forma, se implementa una topología en bus a través de una estrella física.

1.1.7.  Interconexión de redes

El término interconexión hace referencia a unir redes independientes, y no al concepto de aumentar el tamaño de una.

Por otro lado, segmentar la intranet hace referencia a crear subredes pequeñas que se autogestionan y sólo es necesaria la comunicación entre segmentos cuando hace falta. Al hablar de segmentar se hace referencia a una única intranet, es decir, una única topología, un único tipo de protocolo de comunicaciones y un único entorno de trabajo.

Los principales motivos por los que se segmenta una intranet son:

  • Aumentar el número de nodos que la topología permite. Esta limitación viene determinada por varios factores, como son el método de acceso al medio que se utiliza, el tipo de cable, el ancho de banda, etc.
  • Mejorar el rendimiento de una intranet en la que ha aumentado el tráfico.

La segmentación y la interconexión de intranets tienen un punto en común pero parten de necesidades diferentes.

La interconexión se puede establecer a varios niveles, teniendo en cuenta el nivel OSI, podemos ir desde el nivel físico hasta el nivel de aplicación, a continuación se muestra en la tabla 12 el nivel en el que opera cada elemento interconectador:

Tabla 12

Dispositivo
Nivel
Repetidor Físico
Concentrador Físico
Puente Enlace
Encaminador Red
Pasarela Aplicación

 

Como hemos visto, existen varios dispositivos para ampliar las intranets y dividir a éstas en subredes. Estos dispositivos actúan a distintos niveles del nivel OSI. Las características de cada una de ellas son:

  • Hubs. Se trata de un dispositivo que interconecta hosts dentro de una red. Se trata del dispositivo de interconexión más simple que existe.
  • Repetidor. Trabaja a nivel físico, únicamente repite la señal transmitida, evitando su atenuación. Al amplificar la señal consigue ampliar la longitud del cable que soporta la red.
  • Bridges (Puentes). Trabaja en el nivel de enlace del modelo OSI y amplia la extensión de la red, o el número de nodos que la constituyen y reduce la carga en la red.
  • Routers. Trabaja a nivel de red del modelo OSI, por tanto, trabaja con direcciones IP. Se puede parecer a un puente pero incorpora características avanzadas.
  • Gateway (Pasarelas). Interconecta redes radicalmente distintas. Por tanto, trabaja en el nivel de aplicación del modelo OSI. El gateway es capaz de traducir información de una aplicación a otra.

1.1.8.  Redes LAN

Son redes de área local para la conexión a alta velocidad de una serie de dispositivos (terminales, servidores, conmutadores…), permitiendo de esta manera compartir los recursos.

1.1.8.1.  Ethernet

Ethernet está basado en una técnica MAC (Media Access Control) muy sencilla denominada: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD).

Una estación que quiera poner una trama en el cable debe monitorizar previamente el medio de transmisión. Si el medio no está en uso, la estación transmite la trama.

Dependiendo del tipo de cable se consiguen distintas implementaciones:

  • 10 Mbps Ethernet utiliza coaxial fino.
  • 100 Mbps Fast Ethernet  (IEEE 802.3u) utiliza cables UTP.
  • Gigabit Ethernet  (IEEE 802.3z) en principio utiliza cables de fibra pero también podría utilizar cables UTP y coaxiales de categoría 5 para alcanzar
    100 Mbps.

Todas las topologías de Ethernet tienen limitación de longitud. La tabla 13 muestra una comparación entre las restricciones de distancia para las actuales topologías de Ethernet y Gigabit Ethernet. Esta comparación está hecha según las especificaciones del estándar IEEE 802.3.

Tabla 13

 

Ethernet 10
BaseT

Fast Ethernet
100 BaseT

Gigabit Ethernet*
1.000 Base x

Velocidad de transmisión
10 Mbps
100 Mbps
1.000 Base Mbps (1 Gbps)
Cat 5 UTP
100 m (min)
100 m
100 m
STP/Coax
500 m
100 m
25 m
Multimode Fiber
2 km

412 m (hd)
2 km (fd)

550 m
Single-mode Fiber
25 km
20 km
5 km
1.1.8.2.  ATM

Se basa en enlaces SONET, constituyendo una familia de implementaciones de hardware, software y protocolos interoperables y estándares, que pueden proporcionar mayor ancho de banda cuando se requiera. Al basarse en las tecnologías de multiplexado y conmutación, se logran redes con unos retrasos insignificantes extremo a extremo.

La combinación de ATM y SONET proporciona las ventajas del gran ancho de banda de la fibra, y la velocidad de los nodos de la red, que depende sólo de la capacidad de los propios sistemas.

1.1.8.3.  Token-Bus

Se trata de un bus de banda ancha que utiliza cable coaxial de 75 Ohmios. No olvidemos que un bus puede conectar lógicamente varios periféricos u  ordenadores, sobre el mismo conjunto de cables. Se trata de una configuración en bus física, pero funcionando como un anillo lógico. Todas las estaciones están conectadas a un bus común, sin embargo, funcionan como si estuviesen conectadas como un anillo. Alcanza una velocidad de transmisión de 1,5 ó 10 Mbps.

1.1.8.4.  Token-Ring

Este estándar está basado en el anillo con paso de testigo de IBM. Transmisión en banda base con topología en anillo con cableado en estrella.

1.1.8.5.  X.25

X.25 es un estándar para el acceso a redes públicas de conmutación de paquetes. El servicio que ofrece está orientado a conexión (previo al uso del servicio es necesario realizar una conexión y liberarla cuando se deja de usar éste), es fiable, en el sentido de que no duplica, ni pierde, ni desordena y ofrece multiplexación, esto es, a través de una única interfaz se mantienen abiertas distintas comunicaciones.

1.1.8.6.  FDDI

La FDDI (Fiber Distribuited Data Interfaz)  es una red basada en fibra óptica con una velocidad de transmisión de unos 100 Mbps. Utiliza una configuración en anillo y puede soportar distancias de hasta 2 Km. Un inconveniente que tiene, es que las interfaces FDDI son más caras que los estándares anteriores.

1.1.9.  Modelos de WAn’s (red de área extensa)

Son sistemas de comunicación que pueden unir distintos edificios dentro de una misma ciudad, e incluso entre ciudades que se encuentran a grandes distancias.

1.1.9.1.  RDSI

Red Digital de Servicios Integrados (RDSI)  permite una comunicación digital de extremo a extremo, con mayores velocidades de conexión y una tasa de errores mucho menor, sobre el mismo par de hilos de cobre que se utiliza para las líneas analógicas.

1.1.9.2.  ADSL

La técnica ADSL corresponde a las siglas en inglés de Asimetric Digital Subscriber Line, aumenta la capacidad de transmisión del par de cobre utilizando técnicas de modulación modernas. Por su carácter asimétrico, se adapta muy bien al mercado residencial por lo que es muy utilizada.

Los caudales de transmisión en los sentidos usuario-red (uplink) y red-usuario (down-link) son diferentes (asimétricos), pudiéndose alcanzar hasta 9 Mbit/s en sentido red-usuario y hasta 900 kbit/s en sentido usuario-red.

1.1.9.3.  LMDS

El LMDS (Local Multipoint Distribution System) es un sistema de comunicación de punto a multipunto que utiliza ondas radioeléctricas a altas frecuencias, con atenuación mínima ante los agentes atmosféricos. Dada la anchura de banda disponible, el LMDS puede ser el soporte de una gran variedad de servicios simultáneos: televisión multicanal, telefonía, datos, servicios interactivos multimedia.

El territorio a cubrir se divide en células de varios kilómetros de radio (3-9 Km en la banda de 28 GHz, 1-3 Km en la banda de 40 GHz). En definitiva, se trata del acceso al bucle local vía radio. La tecnología LMDS se basa en la conversión de las señales en ondas de radio que se transmiten por el aire. Esta tecnología presenta una serie de ventajas hasta ahora inalcanzables a través de las conexiones vía cable: alta capacidad de transmisión, despliegue e instalación muy rápida, crecimiento inmediato y simplicidad en el mantenimiento.

1.1.9.4.  Frame Relay

La retrasmisión de tramas es una tecnología de transmisión de paquetes sobre líneas con una tasa de error muy pequeña y velocidad de transmisión elevada. Su utilidad se debe a una tarificación basada en su uso (el número de tramas enviadas). Posee control de congestión y garantiza un ancho de banda de transmisión adecuado. El método frame relay tiene control de flujo y errores extremo a extremo. Permite diseñar los nodos intermedios de forma más sencilla y da lugar a velocidades de transmisión mayores. Permiten interconexiones para áreas extensas de redes de área local desde 56 Kbps a 1.544 Mbps, en este último grupo se encuentra la línea T-1.

1.1.9.5.  GSM

Las características de la actual tecnología GSM (Groupe Spécial Mobile) para el envío de datos inalámbricos, desde cualquier lugar y en cualquier momento, se pueden resumir en:

  • Velocidad de transferencia de 9,6 Kbps.
  • Tiempo de establecimiento de conexión, de 15 a 30 segundos.
  • Pago por tiempo de conexión.

La baja velocidad de transferencia limita la cantidad de servicios que Internet nos ofrece. El nuevo estándar GSM-1800 y la compresión de datos «V.42bis» han multiplicado por 3,5 la velocidad de transmisión de la red GSM-900 (de 9,6 Kbps a 33,6 Kbps).

1.1.9.6.  GPRS

GPRS (Global Packet Radio Service) tiene la misma cobertura que la actual red GSM.

  • Velocidad de transferencia de hasta 144 Kbps.
  • Conexión permanente. Tiempo de establecimiento de conexión inferior al segundo.
  • Pago por cantidad de información transmitida, no por tiempo de conexión.
1.1.9.7.  UMTS

La tecnología UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) es el sistema de telecomunicaciones móviles de tercera generación 48, que evoluciona desde GSM pasando por GPRS.

El principal avance es la tecnología WCDMA (Wide Code Division Multiple Access) heredada de la tecnología militar, a diferencia de GSM y GPRS que utilizan una mezcla de FDMA (Frecuency Division Multiple Access) y TDMA (Time Division Multiple Access). La principal ventaja de WCDMA consiste en que la señal se expande en frecuencia gracias a un código de ensanchado que sólo conocen el emisor y el receptor. Esta original forma de modulación tiene numerosas ventajas:

  • Altas velocidades de transmisión de hasta 2 Mbps bidireccionales.
  • Alta seguridad y confidencialidad debido a la utilización de técnicas que permiten acercarse a la capacidad máxima del canal.
  • Alta resistencia a las interferencias.
  • Facilita el handover (proceso de traspaso de la señal de una antena a otra).
  • UMTS ofrece otra serie de ventajas como roaming y cobertura a nivel mundial.
  • Altamente estandarizado con una interfaz única para cualquier red.

1.1.10.  Intranet

Una intranet no es más que una red local funcionando como lo hace Internet, es decir, usando el conjunto de protocolos TCP/IP en sus respectivos niveles. Engloba a todo un conjunto de redes locales con distintas topologías y cableados, pero que en sus niveles de transporte y de red funcionan con los mismos protocolos.

CORTAFUEGOS (FIREWALL) son programas que pueden impedir que visitantes no autorizados accedan a recursos sensibles de una intranet, al tiempo que permiten el acceso a recursos públicos como el servidor web corporativo.

1.2.  SISTEMA DE ADQUISICIÓN  Y PRESENTACIÓN DE DATOS E IMÁGENES

La adquisición de datos está relacionada con un sinfín de instrumental médico que se utiliza para facilitar el diagnóstico de los pacientes. Básicamente, esos datos nos permiten medir los signos vitales de los pacientes y la adquisición de imágenes médicas tanto fijas como en movimiento.

Los sensores, conversores de magnitudes físicas a magnitudes exclusivamente eléctricas, utilizados para la adquisición de esos datos –presión, temperatura, concentración de oxígeno en sangre…– e imágenes suelen dar su resultado analógicamente –la señal puede tomar infinitos valores– lo que dificulta su procesado mediante procedimientos electrónicos.

La capacidad de procesamiento de información de este instrumental médico se ve potenciada si la información se adquiere o se convierte en forma que sólo exista un número contable de valores distintos. En la práctica, únicamente se distinguen dos valores, el 0 y el 1, para codificar el valor de una señal, si ésta es digital.

Todo instrumental, deberá tener una toma en digital para procesar mejor la señal y sobre todo para facilitar su almacenamiento y su envío para cubrir diferentes necesidades, modalidad directa.

En caso de que el instrumental médico no tenga toma digital directa habrá que convertir la señal de analógica a digital mediante un conversor analógico digital. Tendremos, en este caso, una adquisición en modalidad secundaria.

1.2.1.  Adquisición de datos

En los hospitales existen multitud de dispositivos que recogen datos del paciente. Estos datos son numéricos o de texto. Entre ellos se encuentran el electrocardiógrafo, esfigmomanómetros, estetoscopios, otoscopios, termoscopios, endoscopios y oftalmoscopios.

También existen sistemas basados en sensores como los monitores de glucosa para diabéticos o de movilidad o de posición para personas mayores.

Otro tipo son los dispositivos para la monitorización de señales biomédicas, como pueden ser el ECG, pulxioximetría, glucosa, etc., los cuales son portátiles y permiten una monitorización continua del paciente sin interferir en su vida diaria.

1.2.2.  Adquisición de imágenes

Para adquirir imágenes existen dos modalidades, principalmente:

1.2.2.1.  Modalidad directa

En este apartado el equipo aporta directamente una imagen digital. Dentro de esta modalidad directa existen:

  • Radiografía Computada (CR; Computed Radiography) permite crear, editar, asignar y enviar archivos de imágenes a estaciones de visualización.
  • Radiografía Digital (DR; Digital Radiography) utiliza un proceso indirecto, hace una captura de energía de rayos X y la convierte en luz. Luego esta luz es transformada en energía digital.
  • Radiografía Digital Directa (DDR; Direct Digital Radiography) consiste en la conversión de la energía de rayos X en señales digitales.
1.2.2.2.  Captura secundaria

Según las normativas de estandarización de la ACR y la CEN, sólo existen dos formas para obtener una imagen digital a partir de una analógica:

  • Digitalizador de placas. Existen tres tipos de técnicas de digitalización de radiografías:
    • Cámara en un soporte. Se envía luz a través de una placa radiográfica y la luz que atraviesa es capturada por una cámara. No se suele usar dado que esta técnica no es aceptada por la normativa internacional sin embargo, es de bajo coste.
    • Sistema CCD (Charged Coupled Device). Se utiliza una luz especial para iluminar la placa y se recoge la información con detectores.
    • Tecnología láser. Se utiliza luz láser para iluminar la placa y se recoge la información mediante fotomultiplicadores.
  • Convertidor de señal de consola (frame grabbers). Una imagen no digital o un vídeo puede ser capturada por un sistema frame grabber. Este sistema consiste en digitalizar un cuadro congelado de una fuente de vídeo.

1.2.3.  Modalidades de imágenes médicas

La resolución espacial 49, o tamaño de una imagen digital, está definida como una matriz con cierto número de píxeles a lo ancho y a lo largo de la misma. Cuanto más píxeles, mejor resolución.

La profundidad, generalmente, es medida en bits y comúnmente es conocida como escala de grises:

  • 6 bits → 64 niveles de gris.
  • 7 bits → 128 niveles de gris.
  • 8 bits → 256 niveles de gris.
  • 12 bits → 4.096 niveles de gris.

El tamaño de archivo de una imagen particular está determinado por la multiplicación del número de píxeles horizontales por el número de píxeles verticales y luego multiplicado, a su vez, por el número de bits de profundidad de la escala de gris.

Se puede ver a continuación las características de cada tipo de imagen en medicina:

Modalidad
Resolución
Densidad
Imagen
Radiografía tórax
4.096 × 4.096
12 bit
32 Mbytes
Radiografia computada
2.048 × 2.560
12 bit
10 Mbytes
Digitalizador
2.048 × 2.560
12 bit
10 Mbytes
Ecografía
256 × 256
8 bit
62,5 Kbytes
Ecografía doppler
512 × 512
8 bit
250 Kbytes
Ecografía color
512 × 512
8 bit
250 Kbytes
Tomografía computada
512 × 512
12 bit
512 Kbytes
Resonancia magnética
512 × 512
8 bit
250 Kbytes
Angiografía
1.024 × 1.024
8 bit
1 Mbytes
Densitometría
512 × 512
8 bit
250 Kbytes
Ganmagrafía
512 × 512
8 bit
250 Kbytes

 

1.2.4.  Presentación imágenes médicas

1.2.4.1.  Equipos de visualización de imágenes

Se utilizan para hacer llegar las imágenes 50 y los datos a los especialistas para que hagan su diagnóstico.

Las estaciones de visualización de imágenes e informes deben cumplir una serie de características:

  • Luminosidad. Ésta no debe ser menor de 50ft-L.
  • Colocación de monitores. Debe ser tal que evite o elimine reflejos de la luz ambiente.
  • Resolución. Se recomienda para matrices pequeñas que sea de 1.280 × 1.024 o superior. La ideal sería 2.000 × 2.500 con 4.096 niveles de gris. Es una solución cara, comparada con un monitor de PC, pero es obligatoria para un diagnóstico primario. Además, debe tener un dot pitch de 0,26 o menor, para el caso de diagnóstico primario de radiografías con un fine dot pitch.
  • Frecuencia de refresco. Debe ser mayor de 60 Hz.

También hay que tener en cuenta los tres atributos desde el punto de vista del observador: fidelidad, informatividad y atractividad de la imagen. Estas características determinan el nivel de calidad, posibilidad de reconocer anomalías y la estética de la imagen para el observador.

Existen varios tipos de estaciones:

  • Estación diagnóstica, DWS. Ésta es la estación más importante del proceso sanitario y la más cara de todas las estaciones de diagnóstico. Con ella los especialistas generan nuevas imágenes con realce, las cuales se incluirían en los archivos radiológicos.
    Son estaciones de trabajo, que se caracterizan por las prestaciones que ofrecen sus monitores y su número. Características:
    • 2 ó 4 monitores de alta resolución por puesto.
    • Monitores de 25’’, monocromos.
    • Resolución 2.560  × 3.172 y 4.096 niveles de gris.
  • Estación de revisión, RWS. Las estaciones de revisión no alteran las características fundamentales de las imágenes, sino que se utilizan para mejorar la presentación de las mismas Se encargan de capturar las imágenes digitales y su posterior procesamiento primario: asignación de una imagen con su paciente y las envían a los sistemas de archivo para que sean almacenadas.
    Suelen tener uno o dos monitores monocromos de alta resolución. Con una resolución que puede variar desde 1.200 × 1.600 hasta 2.048 × 2.500. Con monitores de 19’’y 21’’, respectivamente. Ambos tienen 4.096 niveles de gris.
  • Estación de transcripción de informes, TWS. Son estaciones de trabajo pequeñas en las que se transcriben los informes hablados por los especialistas. Tendrían acceso a las imágenes almacenadas y a los informes de los pacientes.
  • Estación de consulta remota, WWS. Se trata de estaciones que suelen encontrarse remotamente y se utilizan para la visualización de imágenes e informes clínicos. Utilizan uno o dos monitores donde se puede ver más de un estudio al mismo tiempo.
1.2.4.2.  Interfaz de usuario

El interfaz de usuario es la forma en que los usuarios pueden comunicarse con un ordenador, y comprende todos los puntos de contacto entre el usuario y el equipo. En nuestro caso, el software de visualización debe cumplir:

  • Selección de secuencias de imágenes.
  • Asociación de  datos del paciente con las imágenes de su estudio.
  • Cambio de ajustes en el nivel y ancho de ventana.
  • Aplicación de zoom sobre las imágenes.
  • Posibilidad de presentación de imágenes y datos al mismo tiempo.
  • Posibilidad de manejo de imagen, rotación e inversión en espejo de imágenes para así conseguir que se oriente el paciente.
  • Posibilidad de realizar mediciones sobre la imagen.
  • Facilidad de selección de imágenes de pacientes bajo el estándar DICOM.

Las aplicaciones pueden ser de:

A)  Código abierto

El software libre puede ofrecer al sector salud ventajas estratégicas adecuadas a la realidad actual 51:

  • Menos costes de licenciamiento, desarrollos, implementación y soporte técnico.
  • Código abierto para su personalización.
  • Apoyo de comunidades de desarrolladores regionales y mundiales que garantizan la progresión de los proyectos.
  • Redistribución de los beneficios hacia la comunidad.
  • Coparticipación en los proyectos del gobierno, universidades y entidades con un rol absolutamente activo.

Existen numerosos desarrollos de software libre en el mundo, por sólo citar algunos de los más conocidos:

  • Vista-Openvista.
  • Care2x: sistema basado en php+MySQL+Apache web server, escalable, modular y que soporta plugins.
  • ClearHealth.
  • i-Path plataforma telemédica para discusión de casos a través de un sistema PHP+MySQL o PostgreSQL y Apache web server.
  • OpenEMR.
  • CD-Medic. Es un sistema que desde un GNU/Linux live CD que monta una aplicación de archivo y administración de imágenes muy completo que permite organizar la información de imágenes de su sector sin alterar la estructura del PC.

B)  Soluciones propietarias

Son soluciones aportadas por empresas privadas, a las cuales hay que pagar por poder utilizar su aplicación. El código es cerrado, por tanto, desconocido, y no nos permite hacer modificaciones para adaptarlo a nuestras necesidades.

1.2.4.3.  Impresión

Para obtener una copia sobre un soporte sensible, como puede ser una placa radiográfica o papel, es necesario un terminal de impresión. Existen varios tipos de impresoras:

  • Impresoras estándar. Las habitualmente empleadas, pero con sistemas muy sofisticados para imprimir placas en las que se utilizan tanques adicionales con los reactivos para el revelado de placas.
  • Impresoras térmicas. Se utiliza para medicina nuclear y ecografías.
  • Dry Printers. Son impresoras de barrido por rayo láser, con alta resolución. Evita el uso de reactivos para obtener radiografías. Se obtiene una resolución espacial muy elevada, de 4.000 × 5.000 puntos, en una escala de grises de 4.096 niveles y un formato real de gran tamaño 35 × 43 cm. Pueden hacer presentaciones multiformato.

Se pueden ceder tareas de configuración a la estación de trabajo para reducir costes. La impresora puede estar conectada a una estación concreta o al servidor de datos. También se puede conectar directamente a la red de datos consiguiendo que desde cualquier estación de trabajo se pueda imprimir.

1.3.  SISTEMA DE ALMACENAMIENTO

En el sistema de información 52, 53 uno de sus principales objetivos es evitar la pérdida o la no disponibilidad de los datos o estudios de los pacientes. Si los sistemas de almacenamiento se diseñan adecuadamente se puede conseguir fácilmente. El diseño del sistema de almacenamiento debe tener en cuenta varios factores como son:

  • El volumen de datos que se deben almacenar.
  • El tiempo que deben estar disponibles en línea.
  • Los requerimientos de recuperación de los datos.
  • La seguridad de los datos.
  • La fiabilidad de los datos.
  • El coste económico del sistema de almacenamiento.

El tamaño del sistema de archivo depende de cuánto tiempo sea necesario que los estudios permanezcan accesibles.

El sistema de almacenamiento debe ser: de confianza, actualizable y expandible. Se debe poder acceder a los datos incluso aunque la tecnología cambie. Los datos deben estar protegidos de accesos no autorizados y contra posibles sabotajes o desastres como fuego, fallos de alimentación, ventilación, etc. Para que el sistema de almacenamiento sea de confianza y seguro, ya que los ordenadores pueden fallar o los discos dejan de funcionar, se deben diseñar sistemas de almacenamiento que sean tolerantes a posibles fallos.

1.3.1.  Tecnologías de almacenamiento

El almacenamiento de la información es un problema en los sistemas de información ya que hay que garantizar la calidad de la información almacenada, aun siendo ésta muy grande, como en el caso de las imágenes médicas de alta calidad o en movimiento. Los medios habituales suelen ser:

1.3.1.1.  Medios impresos

Son los informes e imágenes en papel. Tiene una serie de costes asociados e inconvenientes de almacenamiento, pérdida, coste de traslados, deterioro, etc.

1.3.1.2.  Tecnología óptica

Es un medio adecuado y barato de almacenar una cantidad de información considerable, comparada con los medios en línea habituales. Ésta  puede llegar a ser ilimitada si se realiza en estantería. Como ejemplos tenemos:

  • Discos ópticos de 14" de Kodak y los de 12" de Philips. Ofrecen una capacidad de hasta 14 GB cada uno. Sistema ODJ, pueden almacenar hasta 2Tb.
  • Discos 5 1/4"MOD. Mucho más baratos, pero de menor capacidad, hasta 5.2 GB. Tienen una velocidad de lectura de 3 a 4 MB por segundo y de escritura la mitad. Son regrabables.
  • CD-R, CD-RW. La capacidad es de unos 600 MB y la velocidad de escritura de 0.6 MB/s.
  • DVD, no existe un estándar sino varios dependiendo del fabricante (DVD-R, DVD-RAM, DVD+RW, MMVF, ASMO, etc.). Llegan hasta 5 GB.
1.3.1.3.  Cintas magnéticas

Es un medio muy robusto, rápido y seguro de almacenar gran cantidad de datos que es necesario leer. Existen tres tipos básicos de cintas: 1/2", de 4-mm y de 8-mm.

1.3.2.  Niveles de almacenamiento

Si se utiliza una estructura jerárquica, donde se divide el almacenamiento de imágenes en dos categorías: a corto y a largo plazo, se consigue un alto rendimiento y mayor velocidad de acceso a la información deseada. Existen tres niveles de almacenamiento:

  • Almacenamiento en línea (on-line), que utiliza discos no extraíbles y de alto rendimiento que no necesita ni la actuación humana ni la de ningún robot para la recuperación de la información. utilizan la tecnología RAID que nos proporcionan seguridad y rapidez.
  • Almacenamiento casi en línea (nearline) que utiliza dispositivos de almacenamiento extraíbles instalados normalmente en un armario que dispone de un brazo robot para intercambiarlos, denominado Jukebox, para la recuperación rápida de grandes cantidades de datos, pero más lento que el sistema anterior.
  • Almacenamiento fuera de línea (off-line) que utiliza medios de almacenamiento extraíbles que necesitan de la intervención humana para su utilización.

En el entorno de redes existe un nuevo concepto de almacenamiento llamado SAN (Storage Area Network) que consiste en una red de fibra de muy alta velocidad dedicada al tráfico y a las aplicaciones relacionadas con el almacenamiento, proporcionando recursos de almacenamiento tanto RAID como nearline a múltiples servidores.

1.3.3.  Compresión de datos

Debido a la gran cantidad de información que se maneja en telemática sanitaria y telemedicina, se han creado unos algoritmos de compresión que consiguen reducir el tamaño de la información.

Existen dos tipos posibles de compresión:

  • Compresión exacta, llamada compresión sin pérdida (lossless), está comprendida en tasas de 2:1 a 3:1 para no perder ninguna información. Al sobrepasar esta tasa, se producirán pérdidas, independientemente de la técnica utilizada. El Colegio Americano de Radiólogos (ACR) recomienda para el diagnóstico primario algoritmos de compresión sin pérdida.
  • Compresión irreversible, compresión con pérdidas (lossy), las tasas de compresión son mucho más elevadas, pero las imágenes reconstruidas presentan pérdidas de información o diferencias, con respecto a las imágenes originales.

Conviene señalar que ciertas imágenes médicas soportan determinada compresión sin sufrir una diferencia notable al ojo humano. La pérdida de algunos pixels no afecta la calidad percibida de la imagen, ni la interpretación. La legislación impide que se empleen algoritmos de compresión irreversible en imágenes médicas. Hay distintos algoritmos de compresión. Los más populares son LCZ y JPEG.

1.3.4.  RAID

El término RAID es un acrónimo del inglés Redundant Array of Independent Disks. Significa matriz redundante de discos independientes. RAID es un método de combinación de varios discos duros para formar una única unidad lógica en la que se almacenan los datos de forma redundante. Ofrece mayor tolerancia a fallos y más altos niveles de rendimiento que un solo disco duro o varios discos duros independientes.

Una matriz consta de dos o más discos duros que ante el sistema principal funcionan como un único dispositivo. Un RAID, para el sistema operativo, aparenta ser un solo disco duro lógico (LUN). Los datos se desglosan en fragmentos que se escriben en varias unidades de forma simultánea.

RAID ofrece varias opciones, llamadas niveles RAID, cada una de las cuales proporciona un equilibrio distinto entre tolerancia a fallos, rendimiento y coste. Todos los sistemas RAID suponen la pérdida de parte de la capacidad de almacenamiento de los discos, para conseguir la redundancia o almacenar los datos de paridad.

1.3.5.  Diseño y arquitectura

La arquitectura del sistema de almacenamiento varía mucho. El diseño debe tener en cuenta:

  • El volumen de los datos.
  • Las características de almacenamiento y recuperación para datos de acceso rápido (cercanos en el tiempo) y de acceso lento (lejanos en el tiempo).
  • Posibilidad de utilizar sistemas de almacenamiento fuera de línea.

Existen, principalmente, las siguientes arquitecturas:

  • Centralizada. Los datos residen en un único servidor. El acceso es desde las estaciones de trabajo a dicho servidor. Es poco tolerante a fallos: si el servidor central falla el sistema no funcionaría.
  • Distribuida. Se almacenan los datos en varios lugares de la red, incluidos los discos de las estaciones de trabajo. Se necesita menor ancho de banda que en el caso anterior ya que los estudios que se muestran en la pantalla permanecen almacenados localmente en el disco de la estación. Es más compleja su gestión.
  • Distribuida múltiple. Con varios sistemas de archivos para servir a diferentes usuarios.
  • Fuera de línea. Almacenamiento en disco magnético en estantería. Es necesario un operario que busque la cinta adecuada, este tipo de almacenamiento suele tener el mismo tipo de error que la  información impresa.

1.3.6.  Bases de datos

Es una colección de información organizada para optimizar el almacenamiento y su recuperación. Aunque se puede crear una base de datos con cualquier lenguaje de programación es mejor emplear un software específico denominado DBMS (Data Base Management System). Un DBMS tiene definidas estructuras y funciones de búsqueda y de ordenación. Existe un gran abanico de DBMS desde sistemas muy pequeños a muy grandes.

La estructura de una base de datos se divide actualmente en dos modelos:

  • Relacionales. Son colecciones de tablas que almacenan datos y enlaces entre ellas llamados relaciones. Se debe emplear un lenguaje de peticiones (query) bien directamente, o a través de una aplicación. El lenguaje más empleado es el SQL (Structured Query Language). Los DBMS relacionales son robustos, fáciles de entender y están optimizados.
  • Orientadas a objeto. Es una forma de gestionar y mejorar software mediante la definición de clases de objetos y operaciones que sobre éstos se pueden hacer. La base de datos orientada a objetos viene integrada en el OODBMS (Object Oriented DBMS). El OODBMS puede controlar relaciones muy complicadas de datos. Son muy útiles para manejar información en aplicaciones web que requieran relaciones entre los datos muy complejas.

Puesto que la información almacenada en la base de datos es crucial para que se puedan realizar diagnósticos, ésta debe ser tolerante a fallos. Se suele emplear tecnología RAID. Sin embargo, el ordenador donde está colocado el sistema RAID puede fallar. Por eso, se suele tener bases de datos redundantes. El DBMS implementa directamente bases de datos replicadas y mantiene la consistencia de los datos de forma automática.

1.3.6.1.  SQL

El SQL es un lenguaje de acceso a bases de datos que explota la flexibilidad y potencia de los sistemas relacionales permitiendo gran variedad de operaciones sobre los mismos. Es un lenguaje declarativo de alto nivel o de no procedimiento, que gracias a su fuerte base teórica y su orientación al manejo de conjuntos de registros y no a registros individuales, permite una alta productividad en codificación. De esta forma, una sola sentencia puede equivaler a uno o más programas que utilizasen un lenguaje de bajo nivel orientado a registro.

1.3.6.2.  Visor web

Los visores web 54 se encargan de distribuir imágenes no diagnósticas al resto de especialistas del hospital, mediante cualquier PC que disponga de un navegador. A su vez, el visor web puede distribuir el informe asociado al estudio, reduciendo el tiempo de recepción para el destinatario y la supresión del papel.

Puede funcionar de forma independiente recibiendo imágenes directamente de las modalidades y distribuyéndolas de igual manera. Los inconvenientes en este caso son el desaprovechamiento de la calidad DICOM original. El visor web recibe la imagen en formato DICOM y la puede convertir a un formato diferente de menor tamaño, usando para ello una comprensión con pérdida, esto implica una reducción de la calidad por debajo de la considerada como diagnóstica. Naturalmente, en caso de utilizar las imágenes originales DICOM el tiempo de acceso es mayor.

2.  SOLUCIONANDO LA INTEROPERABILIDAD (ESTÁNDARES)

La gestión integrada de los servicios sanitarios y la continuidad en los cuidados médicos requieren la adopción de mensajes, formatos, codificación y estructura de historiales médicos de tal forma que permitan la interoperabilidad de los sistemas de información sanitaria 55, 56. Existe una demanda de los usuarios hacia sistemas abiertos, distribuidos, interconectados e interoperables, con un alto grado de fiabilidad y requisitos de seguridad cada vez más exigentes a costes asumibles. En esta línea, los expertos indican que es necesario abordar la adopción de estándares técnicos como un elemento estratégico para la planificación, diseño, implantación, operación y mantenimiento de los sistemas de HCE.

En general, un sistema de HCE es una estructura compleja. Los sistemas o servicios de HCE incorporan muchos elementos de información. En consecuencia, existen diferentes conjuntos de normas que se aplican a los diferentes componentes del sistema. Entre éstos cabe destacar:

  • Estándares de contenidos y estructura (arquitectura).
  • Representación de datos clínicos (codificación).
  • Estándares de comunicación (formatos de mensajes).
  • Seguridad de datos, confidencialidad y autentificación.

De acuerdo con la Organización de Estandarización Internacional (ISO, 1992) un estándar (o norma) es un documento 57, establecido por consenso y aprobado por un organismo reconocido, que provee, para un uso repetido y rutinario, reglas, guías o características para las actividades o sus resultados, dirigidas a la consecución de un grado óptimo de orden en un contexto dado.

Las normas pueden ser oficiales o de facto. Una norma oficial es un documento público, elaborado por consenso, de acuerdo con un procedimiento establecido con el respaldo de un organismo reconocido.

También hay que tener en cuenta las normas de facto normalmente impulsadas por fabricantes o grupos de interés. Las normas oficiales ofrecen mayores garantías para el conjunto de las posibles partes interesadas. Tienen en su contra la lentitud, el coste y la complejidad del proceso.

De esta forma tendríamos que conseguir resolver los problemas de terminología, codificación, formatos, mensajes, HCE, registros médicos, mensajería electrónica, comunicación con dispositivos médicos, comunicación de imágenes, y seguridad y protección de datos. Si resolvemos todo esto conseguiremos la interoperabilidad.

Los estándares más arraigados en el mundo del cuidado de la salud para cada uno de los puntos anteriores son:

2.1.  CEN TC251 (PRENV 13606-1)

Consta de cinco partes 58:

  • Parte 1. Modelo de referencia. Un modelo de información genérico para comunicar con la HCE de cualquier paciente.
  • Parte 2. Especificación de intercambio de arquetipos.
  • Parte 3. Arquetipos de referencia y listas de términos. Requisitos clínicos y condiciones, como un «conjunto de arranque» para los adoptadores y para ilustrar cómo otros dominios clínicos podrían representarse de forma similar (por ejemplo, por grupos de profesionales sanitarios), y más listas (normativas o informativas) para soporte de otras partes de este estándar.
  • Parte 4. Características de seguridad. Define los conceptos del modelo de información que se necesitan reflejar dentro de instancias de HCE individuales para permitir una interacción apropiada con los componentes de seguridad que pudieran ser requeridos en cualquier implantación futura de la HCE.
  • Parte 5. Modelos de intercambio. Contiene un conjunto de modelos que se construyen sobre las partes anteriores de la norma y pueden formar el soporte de comunicaciones basadas en mensajes o en servicios.

La misión de los redactores del estándar ha sido producir una arquitectura de información rigurosa y perdurable para representar la HCE, para soportar la interoperabilidad de los sistemas y de los componentes que necesitan interaccionar con los servicios de HCE, bien como sistemas discretos o como componentes de software intermedio (middleware), para acceder, transferir, añadir o modificar partes de los registros, vía mensajes electrónicos u objetos distribuidos, preservando el significado clínico original del autor y garantizando la confidencialidad de este dato en la intencionalidad del autor y del paciente.

2.2.  HL7

Health Level Seven (HL7) es un protocolo 59, 60 para el intercambio electrónico de datos en el ámbito de los sistemas de información sanitarios. El protocolo HL7 es un conjunto de formatos estándar que especifican la implementación de interfaces entre las aplicaciones informáticas de diferentes proveedores. Este protocolo de comunicación permite a las instituciones sanitarias intercambiar conjuntos importante de datos entre diferentes aplicaciones. Además, los protocolos de HL7 no son rígidos. Este protocolo se construye con la flexibilidad necesaria para permitir la compatibilidad entre los datos con necesidades específicas de los sistemas de información heterogéneos.

HL7 hace referencia al más alto nivel de los siete niveles del modelo OSI (Open Systems Interconnect), los seis niveles anteriores hacen referencia a la conexión física y lógica entre máquinas, sistemas y aplicaciones.

El HL7 aporta las siguientes ventajas:

  • Abierto. Es un estándar independiente de la plataforma y la tecnología.
  • Entrada única de datos que reduce la posibilidad de errores en la transcripción, bases de datos sincronizadas y actualización automática de datos.
  • Simplifica la integración de sistemas ofreciendo un marco de implementación común.
  • En el desarrollo e implementación de nuevas funcionalidades reduce el tiempo de análisis, permitiendo orientar los recursos a los nuevos requerimientos específicos del sistema. Permite la reutilización de componentes.
  • Reduce los costes de mantenimiento.
  • Permite el desarrollo y mantenimiento de una interfase única, común a todas las implementaciones, por tanto, no es necesaria la definición de mensajería específica para cada nuevo sistema que se desee interconectar.
  • Se simplifica el proceso de identificar y la planificación del proyecto.

HL7 publica guías de implementación que facilitan la identificación de los puntos clave del proceso de implementación y sobre los datos que deben ser intercambiados entre aplicaciones, qué datos deben utilizarse y cuáles son los vocabularios que deben aplicarse para facilitar la interoperabilidad entre sistemas.

También es cierto que presenta algunos inconvenientes. Como son:

  • No es plug-and-play aunque ofrece una sólida base en común entre sistemas.
  • No define los vocabularios y los modelos de datos.
  • Los diferentes modelos y formatos de datos de cada aplicación, aun aquellas diseñadas para ser compatibles con HL7 en el futuro, deben enfrentar el desafío de la interoperabilidad.

Estos estándares siguen estando dirigidos principalmente a la definición de mensajes de aplicación, pero están basados en modelos formales, incluyendo el «modelo de información de referencia» RIM (Reference Information Model). La Arquitectura de Documento Clínico (CDA) de HL7 es un modelo genérico para la comunicación de documentos clínicos.

Utiliza esquemas de generado en XML, que son las siglas de eXtended Markup Language. Básicamente, es un lenguaje para describir información, no es un programa software y, por tanto, no realiza ninguna tarea por sí mismo. Con él podemos definir nuestras propias etiquetas personales según nuestras necesidades. Como su propio nombre indica, es un lenguaje de marcado, que es un método para describir un documento insertando etiquetas en él. Las etiquetas nos dan información sobre el contenido del documento. Otro ejemplo sería HTML, pero tiene etiquetas fijas mientras que XML soluciona este problema de flexibilidad.

2.3.  DICOM

El estándar Digital Imaging and Communications (DICOM) ha sido desarrollado 61 por ACR (American College of Radiology) y NEMA (National Electrical Manufacturers’Association).

DICOM define los estándares de comunicaciones y formatos de mensajes para imágenes diagnósticas y terapéuticas. DICOM está soportado por la mayoría de fabricantes de equipamiento radiológico y de PACS.

DICOM versión 3.0 soporta el trabajo en red con protocolos estándar tipo OSI y TCP/IP.

El estándar DICOM versión 3.0 facilita la interoperabilidad de los equipos de imágenes médicas especificando:

  • Un conjunto de protocolos que deben seguir los dispositivos que invoquen cumplir el estándar.
  • Una sintaxis y semántica de comandos y la información asociada que se puede intercambiar usando esos protocolos.
  • Información que se deba suministrar con una realización práctica concreta que cumpla la norma.

La norma DICOM no especifica:

  • Los detalles de la implementación de cualquier característica del estándar en un equipo.
  • El conjunto general de características y funciones que se espera cumpla un sistema integrado por un grupo de dispositivos tipo DICOM.
  • Un procedimiento de validación y prueba para evaluar el cumplimiento de la norma por un equipo o sistema.

Se debe tener en cuenta que incluso cuando equipos de diferentes fabricantes invoquen que cumplen la norma DICOM esto por sí mismo no garantiza la interoperabilidad.

Por ello, aunque DICOM facilita la realización de una solución PACS su interoperabilidad se debe verificar.

El estándar DICOM está diseñado para el intercambio de información digital entre equipos de imágenes médicas. No obstante, este tipo de equipos puede interoperar con otros dispositivos médicos, por lo que el alcance del estándar se solapa con otras áreas de informática médica.

2.4.  CORBAmed

CORBAmed es una división de CORBA encargada de definir una serie de servicios o middleware básico en el dominio de la sanidad. La misión de este grupo de trabajo se resume en estos dos puntos:

  • Mejorar la calidad de la atención sanitaria y reducción de costes.
  • Definición de interfaces estandarizadas orientadas a objetos entre servicios y funciones sanitarias.

Para el ámbito sanitario donde habitualmente conviven un sinfín de sistemas distribuidos y heterogéneos, CORBAmed intenta dar una especificación de los servicios necesarios para que éstos sean interoperables entre sí. Entre los servicios más importantes se encuentran el servicio de identificación de paciente y una terminología léxico-médica.

3.  OTROS ESTÁNDARES

3.1.  LOS SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN Y CODIFICACIÓN

Clásicamente se ha distinguido entre nomenclaturas (SNOMED y Read Codes), clasificaciones (como la Clasificación Internacional de Enfermedades de la OMS y la Clasificación Internacional de Problemas de Salud de WONCA), los tesauros o lenguajes controlados (como el Medical Subject Headings MeSH de la National Library of Medicine), los glosarios y los agrupadores (grupos relacionados con el diagnóstico).

SNOMED (Systematized Nomenclature of Human and Veterinary Medicine) es una estructura de codificación mantenida por el Colegio Americano de Patólogos (CAP) y está ampliamente aceptada para describir los resultados de pruebas clínicas. SNOMED está coordinando su desarrollo actualmente con otras organizaciones de estandarización como HL7 y ACR-NEMA (DICOM). SNOMED es un candidato firme para convertirse en la nomenclatura estándar para sistemas de HCE.

3.2.  ESTÁNDARES PARA LA COMUNICACIÓN CON DISPOSITIVOS MÉDICOS

Estas normas permiten la conexión en red de la instrumentación independientemente del fabricante o el modelo. Los conjuntos de estándares de esta área han estado liderados tradicionalmente por el IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers, Inc.) mediante el Medical Information Bus (MIB). Esta familia de estándares define la conexión de la instrumentación médica, por ejemplo, en una UCI con los sistemas de información.

3.3.  LAS NORMAS SOBRE SEGURIDAD Y PROTECCIÓN DE DATOS

Las normas sobre seguridad y protección de datos incluyen el despliegue de sistemas de certificados, claves públicas y firma electrónica, que ya hemos comentado.

Entre las normas europeas desarrolladas por CEN TC251, se encuentra la identificación segura de usuario mediante autenticación por contraseñas o autenticación fuerte utilizando tarjetas con microprocesador.

El ISO establece una estructura PKI y tanto CORBA y HL7 establecen seguridad en los mensajes.

4.  SISTEMAS DE INFORMACIÓN Y SU INTEGRACIÓN

Como se ha dicho, los fabricantes tienen distintos sistemas de información con características propietarias que plantean grandes problemas a la integración e intercomunicación entre centros o departamentos de un mismo sistema sanitario e incluso dentro de los departamentos de un mismo centro sanitario. Para resolver este problema se desarrollan los siguientes sistemas de información:

4.1.  SISTEMA DE INFORMACIÓN HOSPITALARIO (HIS)

Sistema orientado a satisfacer las necesidades de generación de información, para almacenar, procesar y reinterpretar datos médico-administrativos de cualquier institución hospitalaria. Permitiendo la optimización de los recursos humanos y materiales, además de minimizar los inconvenientes burocráticos que afrontan los pacientes 62.

Todo HIS genera registros e informes dependiendo del área o servicio requerido, dando lugar a la retroalimentación de la calidad de la atención de los servicios de salud.

El HIS comprende diversas aplicaciones informáticas orientadas a los servicios y colectivos de un hospital. Cada aplicativo registra y documenta la actividad particular o departamental.

Pero este HIS no se puede ver como un sistema aislado, sino que se necesita integrar con el resto de sistemas, ya que el amplio abanico de aplicaciones de diferentes compañías obliga a poner especial hincapié en la integración de dichas aplicaciones, con el objetivo de ofrecer un portal único de acceso transparente al usuario.

Todas las aplicaciones se han integrado con el HIS del hospital. De esta forma, se evitan repeticiones de transcripciones de datos, acceso transparente a diferentes aplicaciones, acceso unificado, etc. La función de un HIS es la de apoyar las actividades en los niveles operativos, tácticos y estratégicos dentro de un hospital. Para tal efecto, se utilizan los ordenadores para recabar, almacenar, procesar y comunicar información clínica y administrativa.

Existen diferentes tipos de sistemas de información dentro de un hospital, pero es importante considerar tres grandes grupos:

  • Los que prestan los servicios de salud (frontoffice).
  • Los que soportan el funcionamiento de las diferentes áreas del hospital (backoffice).
  • Los que automáticamente recaban datos clínicos del paciente (sistemas clínicos).

4.2.  SISTEMA DE INFORMACIÓN EN RADIODIAGNÓSTICO (RIS)

Bien por la ausencia de HIS o bien por la dificultad de gestión de los propios departamentos, los RIS aparecen de forma «independiente» en los centros 63.

Para poder disponer de los resultados de las exploraciones radiológicas el departamento de radiodiagnóstico debe disponer de un sistema de información que sea capaz de completar la gestión administrativa del paciente, en los siguientes aspectos: citación de los pacientes, seguimiento de los pacientes antes y durante su cita para la realización de las pruebas solicitadas, y emisión y distribución de los informes radiológicos cumplimentados.

Por tanto, los objetivos que persigue el RIS son:

  • Identificación unívoca de pacientes.
  • Citación optimizada de exploraciones.
  • Recepción de pacientes y registro de actividad.
  • Transcripción y emisión de informes radiológicos.
  • Estadísticas y gestión de la información.
  • Integración con el sistema de información de documentación clínica (HC).

4.3.  SISTEMA DE ARCHIVO  Y COMUNICACIÓN DE IMÁGENES (PACS)

Es el sistema encargado del mantenimiento, en su más amplio sentido, de las imágenes digitales obtenidas en el departamento de radiología, consta de los siguientes subsistemas: sistemas de adquisición de imágenes, red de comunicaciones, sistemas de gestión y transmisión, sistemas de almacenamiento, sistemas de visualización y proceso y sistemas de impresión y/o distribución.

PACS es el acrónimo de Picture Archiving and Communications System. El PACS debe controlar la información directamente relacionada con la adquisición de estudios, las propias imágenes y los detalles de cómo han sido generadas, el envío a las estaciones de diagnóstico, las características de estas estaciones, y su posterior impresión y distribución. Además, las imágenes deben poder ser almacenadas y estar disponibles en cualquier momento.

4.4.  INTEGRACIÓN DE LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN EN TELEMEDICINA

Los sistemas de información «autónomos» necesitan la introducción repetida de muchos datos de cada paciente y el uso de diferentes interfaces de usuario. Esto provoca el almacenamiento de muchos datos redundantes. En nuestro caso, los sistemas a considerar son el HIS, el RIS y el PACS 64.

La información se estructura para conseguir que las consultas sean flexibles y obtener toda la información correspondiente a un paciente. Para ello es imprescindible disponer de un gestor de bases de datos robusto y estable y de las herramientas necesarias para comunicarse de forma eficiente con el RIS y el HIS.

En particular, el PACS junto con el RIS cubren las necesidades de admisión de pacientes y registro de sus datos, mecanismos de petición de estudios al servicio de radiología, catalogación de equipamiento y estructuración de turnos por salas de atención, definición de modalidades, ubicación física de las áreas del hospital que requieran los estudios, manejo y archivo de la información requerida, siendo de especial importancia la creación de listas de trabajo que nos permiten encaminar las exploraciones al puesto de trabajo donde van a ser requeridas.

4.4.1.  HIS-RIS

Los datos del paciente los proporciona el HIS y la clave del éxito de la integración de sistemas es encontrar un mecanismo que nos permita introducir los datos al sistema de forma transparente, una única vez.

La apuesta actual de evolución es conseguir que, con la utilización de los estándares adecuados, los sistemas de información funcionen empleando el «dato único» con el objeto de evitar duplicidades de registros y capturar información ya almacenada.

La comunicación HIS-RIS permitirá, al menos, que dado un número de historia podemos obtener los datos administrativos y de identificación del paciente e incluso su ubicación en el hospital en el caso de que el paciente esté ingresado. En sentido inverso, desde el HIS, deberemos poder conocer los estudios radiológicos realizados a cada paciente y el informe asociado a dichas exploraciones.

4.4.2.  RIS-PACS

El PACS no es un ente aislado que recibe y distribuye imagen. La interacción con el RIS es fundamental para el mejor aprovechamiento de las capacidades del PACS.

El RIS proporcionará al PACS toda la información sobre las citaciones existentes, esto implica que cualquier estudio que queramos almacenar en el PACS ha de tener una cita previa en el RIS. A su vez, el PACS notificará al RIS que el estudio ha sido realizado y completado para posteriormente proporcionar al radiólogo las imágenes de la exploración realizada de forma que éste pueda elaborar el informe correspondiente en el RIS. Una vez finalizado éste, el RIS envía una copia al PACS y la notificación de que el informe ha sido realizado. Todo este intercambio de información se puede realizar gracias a la utilización de los protocolos estándares HL7 y DICOM.

Podríamos hacer una integración total lo que supone un nivel más de integración. Ya no sólo estamos hablando de un intercambio de información entre sistemas, sino que el RIS-PACS funcionan de forma conjunta de tal manera que en las estaciones clientes del PACS podemos acceder tanto a las imágenes como a toda la información referida a los estudios, una vez seleccionada la exploración correspondiente.

4.5.  LA INICIATIVA IHE

La iniciativa IHE (Integrating the Healthcare Enterprise), intenta dar respuesta a las dificultades que tienen los diferentes sistemas de información para comunicarse entre sí.

La iniciativa IHE pretende que en un futuro todos los sistemas de información que intervienen en el proceso sanitario compartan información de forma eficaz y transparente. Para ello, proyecta aunar los esfuerzos de los usuarios, los desarrolladores de sistemas de información y los fabricantes para avanzar en la integración de datos.

IHE define el modelo de información que especifica los datos que deben ser creados, gestionados, manipulados e intercambiados para conseguir que las tareas que se desarrollan en los servicios de radiodiagnóstico se realicen con éxito. Este modelo de información se basa en los estándares del mercado, en especial, en HL7 y DICOM.

La herramienta práctica que ofrece IHE es la definición de perfiles de integración, que son como la agrupación de actores, transacciones y vocabulario común para realizar una tarea típica de flujo de trabajo en un servicio de radiología.

En la actualidad, nos encontramos con varios perfiles de integración ya definidos como: el flujo de programación, la reconciliación de la información del paciente, presentación de imágenes coherentes, presentación de procedimientos agrupados, acceso a la información radiológica, notas sobre imagen clave, etc.

 

43 Crespo, P., Maldonado, J.A., Robles, M. y Chavarría, M.: Tecnologías de la Información al Servicio de la Historia Clínica Electrónica. V Informe Seis 2003. SEIS. 2003.
44 Monteagudo, J.L., Serrano, L. y Hernández, C.: Telemedicine science o fiction? Ant Sist Sanit Navar. 2005, 28, (3): 309-323.
45 Monteagudo, J.L., Serrano, L. y Hernández, C.: Telemedicine science o fiction? Ant Sist Sanit Navar. 2005, 28, (3): 309-323.
46 Chavarri, M. y Lloret, R.M.: Diagnóstico por la imagen. VI Informe Seis 2004. SEIS. 2004.
47 Informática Médica Integral S.L. «Radiología Digital, PACS, Telerradiología y Estrategias en Radiología». Julio 2000.
48 Portilla, J.A.: UMTS, La Tercera Generación de Telecomunicación Móvil. Colegio Oficial de Ingenieros de Telecomunicación. 2006.
49 Informática Médica Integral S.L. «Radiología Digital, PACS, Telerradiología y Estrategias en Radiología». Julio 2000.
50 Véase nota 49.
51 Rodríguez, J.R.: «Desarrollos opensource en el ámbito de la salud». Revista eSalud.com. Vol. 1, núm. 4, 2005, IV Trimestre.
52 Informática Médica Integral S.L.: «Radiología Digital, PACS, Telerradiología y Estrategias en Radiología». Julio 2000.
53 IRE S.L. PROYECTO LOTE N.º 19 - Hospital General de Elx y C.E. San Fermín. Oferta Base. 2004.
54 Chavarri, M. y Lloret, R.M.: Diagnóstico por la imagen. VI Informe Seis 2004. SEIS. 2004.
55 Monteagudo, J.L., Serrano, L. y Hernández, C.: Telemedicine science o fiction? Ant Sist Sanit Navar. 2005, 28, (3): 309-323.
56 Monteagudo, J.L. y Hernández, C.: Estándares para la Historia Clínica Electrónica. V Informe Seis 2003. SEIS. 2003.
57 Véase nota anterior.
58 Véase nota 56.
59 Chavarri, M. y Lloret, R.M.: Diagnóstico por la imagen. VI Informe Seis 2004. SEIS. 2004.
60 Monteagudo, J.L. y Hernández, C.: Estándares para la Historia Clínica Electrónica. V Informe Seis 2003. SEIS. 2003.
61 American Collage of Radiology. ACR Technical Standard for Teleradiology. ACR Technical Standard 2003; 645-653. URL disponible en: http://www.acr.org
62 Xudong, Lu, Huilong Duan, Haomin Li, Chenhui Zhao and Jiye An.: The Architecture of Enterprise Hospital Information System. Proceedings of the 2005 IEEE Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference Shanghai, China, september 1-4, 2005.
63 Chavarri, M. y Lloret, R.M.: Diagnóstico por la imagen. VI Informe Seis 2004. SEIS. 2004.
64 Chavarri, M. y Lloret, R.M.: Diagnóstico por la imagen. VI Informe Seis 2004. SEIS. 2004.

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