SISTEMI INFORMATICI

1. SISTEMI INFORMATICI TELEMEDICINA

2. Introduzione • La telemedicina è l'insieme di tecniche mediche ed informatiche che permettono la cura di un paziente a distanza o più in generale di fornire servizi sanitari a distanza. • Nell'ambito della diagnostica clinica (telediagnosi), è possibile per un medico effettuare la diagnosi su un paziente che non è fisicamente nello stesso posto del medico, attraverso la trasmissione a distanza di dati prodotti da strumenti diagnostici. • La second opinion medica è una delle applicazioni più comuni nell'ambito della telemedicina, essa consiste nel fornire una opinione clinica a distanza supportata da dati acquisiti inviati ad un medico remoto che li analizza e li referta producendo di fatto una seconda valutazione clinica su un paziente. • Le tecniche telemediche di fatto favoriscono anche applicazioni di formazione distanza, nelle quali il medico remoto può specializzare i medici che chiedono una second opinion su un caso clinico attraverso tecniche di e-learning.

3. Campi di applicazione • TELEPATOLOGIA: branca della telemedicina che prevede il trasferimento di immagini digitali macroscopiche e microscopiche a scopo diagnostico o educativo mediante la tecnologia informatica. • TELERADIOLOGIA • TELECARDIOLOGIA • TELEDERMATOLOGIA • TELERIABILITAZIONE: erogazione di servizi riabilitativi attraverso le reti di telecomunicazione ed internet.

4. Campi di applicazione • I campi di applicazione della telemedicina sono numerosissimi e in continua evoluzione, dalla cardiologia (trasmissione di tracciati elettrocardiografici) alla radiologia (immagini radiografiche e computerizzate), dalla dermatologia (foto digitali di lesioni cutanee) all’anatomia patologica, dalla ginecologia (monitoraggio in gravidanza) all’odontoiatria e via dicendo; praticamente ogni branca della medicina può avvalersi di questo strumento per migliorare l’esercizio delle attività cliniche, assistenziali e didattiche. Basta un cellulare per veicolare i dati da un elettrocardiografo portatile ad una centrale di ascolto e permettere una diagnosi a casa in tempo reale. • Applicare la telematica in ambito medico significa, infatti, rispondere con tempestività alle esigenze diagnostiche (telediagnosi) e terapeutiche (teleassistenza) di cittadini distanti dalle strutture sanitarie o comunque impossibilitati a muoversi da casa; fornire una risposta valida ed efficace in caso di malati cronici o anziani e un supporto indispensabile nelle urgenze (telesoccorso); favorire l’aggiornamento scientifico (teledidattica) e il collegamento interattivo tra medici (videoteleconsulto) con condivisione dinamica di informazioni, cartelle cliniche digitali, tracciati diagnostici, immagini biomediche, che si “muovono” in tempo reale e con la massima definizione.Ne consegue una concreta interrelazione tra le strutture minori o più deboli e quelle maggiori o specialistiche.

5. Campi di applicazione • Oltre ad avere utilità in campo strettamente clinico/didattico, la telemedicina può contribuire all’ottimizzazione della gestione del sistema sanitario, mediante vaste applicazioni di tipo amministrativo. • Attraverso la creazione di una rete telematica di strutture sanitarie è possibile, infatti, ottenere informazioni sulla disponibilità dei posti letto, sull’accesso alle liste di prenotazione, troppo spesso caratterizzate da ritardi esagerati, sulla gestione delle cartelle cliniche, con gli adeguati accorgimenti per la tutela della privacy, dei referti medici etc. • Questo si traduce in un sensibile miglioramento sia della qualità dei servizi per il cittadino, che si sente più garantito, sia delle condizioni di lavoro del personale, che accede più facilmente alle informazioni. • Non ultimo, nell’ottica di una congrua riorganizzazione del Sistema Sanitario, l’utilizzo delle tecnologie informatiche, snellendo le procedure e migliorando i servizi offerti, contribuisce a garantire anche un contenimento della spesa sanitaria.

6. Iniziative in Italia • I primi esperimenti di telemedicina sono iniziati in Italia a partire dal 1976 con la trasmissione di elettrocardiogrammi a distanza, ma solo 15 anni più tardi, con l’istituzione del 118 per le urgenze, la telemedicina ha visto applicazioni più ad ampio spettro.Come è emerso da una prima indagine condotta nel 1992 sulla diffusione dei sistemi di telemedicina nei vari Stati della Comunità Europea, il nostro Paese è risultato essere il primo per numero di sperimentazioni nel campo. • Da allora sono stati realizzati numerosissimi progetti pilota nelle aree dell’emergenza, della cardiologia, della nefrologia, dell’ematologia e via dicendo. Ricordiamo, a titolo di esempio il progetto che ha permesso di collegare per via telematica il S. Raffaele di Milano con l’Ospedale di Sarajevo; il progetto che collega Napoli alle isole di Ischia e Procida; e ancora, la sperimentazione dell’Ospedale Pediatrico Bambin Gesù di Roma, per il monitoraggio di bambini cardiopatici o l’esperienza avviata in alcuni ospedali di Milano, dotati di ambulanze in collegamento telematico con la centrale di emergenza 118 e l’unità coronaria cittadina.

7. Iniziative in Italia • Questi e tantissimi altri progetti pilota e sperimentazioni locali sono oggetto di particolare attenzione da parte del Ministero della Salute, che si sta impegnando nella realizzazione di una rete telematica tra istituti di cura e aziende locali, al fine di garantire un coordinamento delle iniziative periferiche e una gestione integrata dei servizi disponibili, in linea con le principali direttive europee. • Negli ultimi tempi si sta cercando di colmare un ritardo di anni, con diverse iniziative istituzionali, che promuovono ed incentivano la sperimentazione e l’introduzione dei servizi di telematica. In particolare il Piano Sanitario Nazionale 2002-2004 prevede esplicitamente una forte promozione della telemedicina.

8. Privacy • Se da un lato la telemedicina amplia enormemente le potenzialità della medicina tradizionale, dall’altro lato essa, per i sistemi che usa, rischia di esporre i pazienti a intromissioni illegittime nella privacy (vediDiritto alla riservatezza). Pertanto, i mezzi di comunicazione impiegati devono necessariamente essere dotati di potenti sistemi di sicurezza, volti a proteggere la riservatezza delle informazioni relative a ciascun paziente.

9. Un esempio: CAD GPCALMA • La diagnosi assistita dal calcolatore può essere definita come la diagnosi fatta da un radiologo che utilizza, per aiuto, il risultato di un analisi computerizzata delle immagini. • La funzionalità del computer è quella di secondo lettore (“second reader” o “second look”) che evidenzi anomalie che il radiologo potrebbe aver non notato • La diagnosi finale è fatta dal radiologo! • L’intento del CAD è quello di supportare piuttosto che sostituire il medico!

10. Un esempio: CAD GPCALMA L’osservatore umano è capace di analizzare eventi complessi di una scena in una frazione di un secondo. L’ analisi di un’ immagine per un computer è un compito oneroso Il riconoscimento delle anomalie su di un’ immagine radiografica avviene spesso nell’uomo attraverso meccanismi legati all’esperienza e difficilmente traducibili in regole precise Le prestazioni dell’uomo possono essere influenzate da una varietà di circostanze (distrazione, stanchezza, stress) . Può capitare che, sotto differenti circostanze, un radiologo possa perdere alcune anomalie che nella maggior parte dei casi invece trova!

11. Screening CAD Un esempio: CAD GPCALMA A questo punto l’idea è che il medico possa essere aiutato dalla seconda opinione fornita dal CAD. La tipica situazione dove il CAD può essere d’aiuto è quando si analizzano molte radiografie con una bassa incidenza di casi positivi:

12. CAD Influenza del CAD sulle prestazioni umane* * Tutorial on CAD U. Bick, K. Doi, CARS London 26/06/2003

13. CAD Un tipico sistema CAD (Computer Aided Detection) Acqusizione immagini Pre-processing e ricerca ROI Estrazione caratteristiche Classificazione

14. CAD GPCALMA Un nuovo software per la rivelazione precoce del cancro al seno -> l’esperimento CALMA e GPCALMA CALMA Computer Aided Library for MAmmography GPCALMA Grid Platform Computer Aided Library for MAmmography

15. INFN & Physics Dep. Bari Cagliari Catania Lecce Napoli Palermo Pisa Sassari Torino Hospitals Bari Livorno Napoli Sassari Torino Udine CAD GPCALMA

16. Screening CAD GPCALMA Tumore mammario: una delle cause principali di morte nella popolazione femminile Diminuzione della mortalita’: rivelazione precoce tramite esame mammografico

17. CAD GPCALMA Screening mammografico Target: 50-69 years 6.7 M people 1 esame 4 mammogrammi (60 MB) 6.7 Mpeople, 1 exam/2y 3.35 Mexams/year circa 200 TB/year è necessario includere anche le donne di 40 anni! -Non si ha sufficiente personale per le diagnosi - alto costo INFN University Complete Coverage In implementation Partial Coverage No screening

18. Costo (milioni di EUR) Diagnosi 73.8 Terapia primaria (CH + RT) 8.5 Terapia adiuvante 0.2 Follow-up 2.1 Terapia riprese locali 1.3 Terapia riprese sistemiche -1.8 Fase terminale -5.0 Costo annuo netto totale 79.1 Costo-Efficacia N. vite salvate 48361 N. anni-vita guadagnati 439311 Costo totale (milioni di €) 2300 Costo per vita salvata (k€) 48 Costo per anno di vita (k€) 5.2 CAD GPCALMA Stima CNR per un programma di screening mammografico nazionale 1991-2020

19. CAD GPCALMA L’idea originale per CALMA USO DEL CAD COME “SECONDO LETTORE” DOPPIA LETTURA VANTAGGI: miglioramento delle prestazioni SVANTAGGI: costo economico e temporale SENZA PEGGIORAMENTO DELLE PRESTAZIONI

20. CAD CALMA CAD=secondo lettore? A posteriori l’idea sembrerebbe giusta: un recente studio, fatto su circa 12800 donne asintomatiche, pubblicato su Radiology. 2001;220:781-786 mostra come la rivelazione precoce del cancro al seno possa essere migliorata di circa il 20% usando il CAD nei programmi di screening mammografico.

21. CAD CALMA Prestazioni dei radiologi senza CAD e con CAD (a) un aumento del tasso di richiamo dal 6.5% al 7.7% (b) nessun cambio nel valore predittivo positivo per la biopsia (c) un 19.5% di incremento nel numero di cancri rivelati (d) un incremento dal 73% al 78% delle strutture maligne rivelate nei loro stati più precoci (stage 0 eI) Le conclusioni sono che l’uso del CAD nella interpretazione dei mammogrammi di screening(secondo lettore) può migliorare la rivelazione di strutture maligne nei loro stati più precoci senza effetti indesiderati sul tasso di richiamo o il valore predittivo positivo per la biopsia.

22. CAD CALMA Percentuali di sopravvivenza • L’aumento di cancri rivelati in uno stadio precoce è assai importante. Infatti se il cancro al seno è identificato precocemente, in stage zero od uno, quando è confinato alle strutture locali del seno, la probabilità di sopravvivenza del paziente è enormemente più alta. • Le percentuali di sopravvivenza a 5 anni variano da • 96% per cancri rivelati e trattati in uno stage precoce • 77% per cancri con stage medio (quando il cancro ha raggiunto i tessuti circostanti il seno) • 21% per cancri con stage alto che hanno raggiunto organi distanti.

23. 63% 58% 6% 11% 26% 36% 23% 33% 34% 10% CALMA DATABASE Pazienti 1690 Mammogrammi 5700

24. CAD CALMA La stazione GPCALMA • E’ necessario solo un PC ed un CCD linear scanner con passo di 85 mm e 12-bit di risoluzione (4096 livelli di grigio). • Ciascuna immagine, non compressa, è circa 12 Mbytes ed ogni paziente è circa 60 Mbytes. • Le immagini sono conservate su HD • Ciascun ospedale ha una copia dei dati dei propri pazienti.

25. CAD CALMA Un programma cerca e trova regioni interessanti (Regions Of Interest ROI) nell’immagine Sistemi di Intelligenza Artificiale individuano le sorgenti delle ROI

26. CAD CALMA MASSE ‘oggetti piuttosto grandi’ usualmente caratterizzati da forme particolari

27. CAD CALMA ROI hunter per le masse Viene identificato il punto di massimo d’intensità assoluto Viene costruito un cerchio di diametro pari a 5 pixel centrato nel massimo

28. Trovare e classificare gruppi di piccoli e brillanti oggetti di differente forma ed intensità su sfondo “rumoroso” CAD CALMA Esempi di microcalcificazioni

29. GPCALMA • Aree di applicazione • Tele-didattica • Tele-diagnosi • Controlli di qualità • Epidemiologia • Sviluppo CADe

30. GPCALMA Interfaccia grafica

31. GPCALMA Analisi delle microcalcificazioni

32. GPCALMA Analisi delle lesioni massive

33. La filosofia delle GRID applicata al CAD mammografico è: GPCALMA Muovere i codici piuttosto che i dati utilizzando le immagini senza muoverle PROOF (http://root.cern.ch) Accesso sicuro Gestione dei dati AliEn (http://alien.cern.ch)

34. Esempio: Telediagnosi per screening Diagnostic Centre Data & MetaData Catalogue Data Collection Centre 4 - Transfer Selected Data 1 - Data Collection 3 - Run CAD remotely 5 - Interactive Diagnosis 2 - Data Registration 6 -Data Physical Transfer

35. GPCALMA: tele-didattica, epidemiologia 3 - Spawn PROOF Processes 2 - Start CAD 4 - Remote Analysis 5 - Retrieve & Analyze Selected Images 1 - Data Selection

36. Il progetto della telemedicina nell’Ulss 12 UNITA’ LOCALE SOCIO SANITARIA 12 • La telemedicina consente visite, medicazioni e referti a distanza evitando faticose trasferte alle persone che hanno problemi nel camminare o per varie ragioni faticano a spostarsi. Il progetto della telemedicina nell’Ulss 12 si è sviluppato in due tempi e con finalità differenti. • Nel 2004 la telemedicina consisteva nel collegamento in tempo reale, attraverso due postazioni fisse, tra medico specialista in ospedale e paziente nella propria sede distrettuale. Date le difficoltà di spostamento del territorio veneziano, questo tipo di visita rappresenta un miglioramento dei servizi offerti ai pazienti e un risparmio di tempo. • Dal 2007 si è aggiunto un altro progetto che si occupa dell’assistenza domiciliare. L’infermiere va a casa del paziente, raccoglie informazioni che vengono inviate, grazie alla rete informatica, a differenti utilizzatori: i medici specialisti, i medici di medicina generale, gli infermieri. Il fulcro è diventato il paziente che, senza muoversi, diventa “visitabile” da molti operatori.

37. Il progetto della telemedicina nell’Ulss 12 UNITA’ LOCALE SOCIO SANITARIA 12 • La telemedicina dell’Ulss 12 si è sviluppaTA per migliorare la cura del paziente non deambulante che rientra nelle cure di Assistenza domiciliare integrata (Adi). • Nel periodo di sperimentazione hanno beneficiato di questo servizio i pazienti con problemi di deambulazione e con i requisiti per rientrare in un programma di assistenza domiciliare integrata: •    telecardiologia:  i portatori di pacemaker, pazienti affetti da scompenso cardiaco•    teledermatologia: i pazienti affetti da ulcere arteriose e venose•    telepneumologia: pazienti in ventilo-terapia e ossigeno-terapia domiciliare•    telechirurgia: pazienti in follow-up che abbiano avuto interventi di piccola chirurgia

38. Il progetto della telemedicina nell’Ulss 12 UNITA’ LOCALE SOCIO SANITARIA 12 Come avviene la visita? I pazienti ricevono la visita a casa degli infermieri di Assistenza Domiciliare che in accordo con i medici specialisti eseguono l’attività assistenziale e contemporaneamente raccolgono delle informazioni cliniche e degli esami strumentali utili per il follow up del paziente: i dati raccolti vengono inviati al medico specialista che li esamina e stabilisce il migliore iter clinic. Il tutto senza spostamento né del paziente né del medico.

39. Il progetto della telemedicina nell’Ulss 12 UNITA’ LOCALE SOCIO SANITARIA 12 • La telemedicina, prodotta dalla Telemedicina Rizzoli di Bologna, agisce grazie a due database relazionali che si scambiano informazioni attraverso un processo di sincronizzazione. Ciò permette che il servizio sia erogabile anche in zone dove non vi è campo per l’invio dei dati. • I due programmi sono: •    una cartella clinica elettronica, consultabile via web, che gestisce i dati memorizzati in un server centrale•    l'applicativo AD manager installato su sei computer portatili che raccoglie i dati clinici e ne permette l'invio al server centrale in maniera immediata (teleconsulto sincrono) o posticipata attraverso metodica Store and Forward (teleconsulto asincrono). • I database contengono dati clinici che vengono inseriti dagli operatori coinvolti nella sperimentazione e vengono alimentati di dati strumentali raccolti a domicilio attraverso la strumentazione portatile.

40. Il progetto della telemedicina nell’Ulss 12 UNITA’ LOCALE SOCIO SANITARIA 12 Privacy L’accesso ai dati sensibili può avvenire solo da parte di personale autorizzato in rispetto delle attuali leggi vigenti che garantiscono la privacy. Agli utenti autorizzati vengono fornite dall’amministratore username e password provvisoria, di questa al primo accesso viene richiesta la modifica. Tutti gli accessi vengono registrati in un file di log: tale file è in formato testo immodificabile, e tiene traccia di qualunque cosa riguarda il software: tipo di accesso, utente che l'ha fatto, data e ora dell'evento, registrazione in ordine cronologico.

41. Il progetto della telemedicina nell’Ulss 12 UNITA’ LOCALE SOCIO SANITARIA 12 risultati Durante i primi sei mesi di sperimentazione sono stati visitati 513 pazienti così suddivisi:193 pazienti cardiologici, 243 pazienti dermatologici, 74 pazienti chirurgici, 2 pazienti pneumologici Gli obiettivi raggiunti La telemedicina si prefigge tre obiettivi principali: mantenere un’adeguata efficacia clinica, migliorare la qualità di vita dei pazienti e ridurre la spesa sanitaria.Con la premessa che i pazienti sono stati adeguatamente selezionati, le visite in telemedicina si sono rivelate clinicamente valide. Se il calcolo economico risulta complesso a causa delle numerose voci di spesa da tenere in considerazione, ineccepibile risulta il miglioramento della qualità della vita dei pazienti che vedono drasticamente ridotti gli impegnativi trasferimenti in ospedale per visite ambulatoriali che possono essere svolte comodamente a domicilio.