Teleradiologie -...

TeleradiologieTeleradiologie

Historie, Stand und künftige Historie, Stand und künftige EntwicklungenEntwicklungen

Uwe Engelmann, A. SchrUwe Engelmann, A. Schrööter, H. Mter, H. Müünch, H.P. Meinzernch, H.P. Meinzer

Deutsches Krebsforschungszentrum, HeidelbergDeutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg

CHILI GmbH, HeidelbergCHILI GmbH, Heidelberg

U. Engelmann: Teleradiologie Deutsches KrebsforschungszentrumAbt. Medizinische & Biologische Informatik

Unser HintergrundUnser Hintergrund

1992-1994 MEDICUSMEDICUS: Erster Bilddatentransfer über ISDN für wissenschaftliche Zwecke

1994-1996 MEDICUSMEDICUS--22: Dediziertes Teleradiologiesystem(in klinischer Routine)

Seit 1996 CHILICHILI: Workstation und PACS mitintegrierter Teleradiologie


Unser AnsatzUnser Ansatz

Entwicklung von Konzepten in einer Forschungsgruppe am Deutschen Krebsforschungszentrum

Produktentwicklung im – Steinbeis-Transferzentrum

Medizinische Informatik– CHILI GmbH

Aktiver Technologie-Transfer


EinflüsseEinflüsse

Seit 1996 Installation von über 250 Teleradiologie-Systemen in Deutschland, Belgien, Schweiz, USA, Korea, Grönland und China

2001-2002 Schlaganfall-Netzwerk Rheinland-PfalzDICOM-E-Mail mit Public-Key-Verschlüsselung

Seit 2003 @GIT-Minimalstandard für TeleradiologieDICOM-E-Mail, 1. Version 2004

Seit 2004 Förderprojekt Zukunftsoffensive III: Teleradiologie in Baden-Württemberg

Seit 2004 Arbeit an der DIN-Norm 6868-59: Abnahme- und Konstanzprüfung in der Teleradiologie nach RöV

2005-2007 Teleradiologische Vernetzung GrönlandsIntegration in web-basierte Aktensysteme


RöntgenverordnungRöntgenverordnung

Neue Röntgen-verordnung RöVvom 1. Juli 2002

ausgegeben im BGBl.am5. Mai 2003


Teleradiologie in der neuen RöVTeleradiologie in der neuen RöV

1. Indikation stellende Person

1. Indikation stellende Person2. Technische

Durchführung2. Technische Durchführung

3. Strahlenschutz3. Strahlenschutz

4. Telekommunikation4. Telekommunikation

5.5.

6. Notfallversorgung6. Notfallversorgung


Teleradiologie nach RöV 2002Teleradiologie nach RöV 2002

Genehmigungspflichtig!Abnahme- und KonstanzprüfungenQualitätssicherung– Übertragungszeit– Vollständigkeit der Datenübertragung– Bildqualität– Stabilität (Verfügbarkeit)– Unmittelbare Telekommunikation– ...

DIN-6868-59 Abnahme- und Konstanzprüfungen in der Teleradiologie nach RöV


Einsatz von KompressionsverfahrenEinsatz von Kompressionsverfahren

Verlustlose Kompression– ohne Einschränkungen erlaubt

Verlustbehaftete Kompression– erlaubt wenn die diagnostische Aussagekraft nicht

beeinträchtigt wird


Datenschutzgesetze Datenschutzgesetze sind immer zu beachten!sind immer zu beachten!

Authentizität– von Absender und Empfänger– digitale Signaturen

Integrität– Vollständigkeit und keine Verfälschungen– z.B. Checksummen

Vertraulichkeit– Zugangskontrolle– Verschlüsselung auf der Leitung


TaxonomieTaxonomie

Übertragungsmedium – Physisch– Elektronisch

Netzwerk-Topologien– Punkt-zu-Punkt Verbindungen– Sternförmige Verbindungen– Netzwerke

Datenflussbezogene Sicht– Push-Modell– Pull-Modell– On-Demand

Gemischtes Szenarien


ÜbertragungsmediumÜbertragungsmedium

Physikalisch (Film, CD)– „Veraltet“– Eventuell bei geringem Datenaufkommen sinnvoll– Integration in den Workflow

Elektronisch– Schnell– Verschiedene Protokolle möglich

DICOM, E-Mail, WEB, CHILI– Sicherheit

VPN, SSL, Verschlüsselung


NetzwerkNetzwerk--TopologienTopologien

Punkt-zu-Punkt Verbindungen

Sternförmige Verbindungen

Netzwerke


Datenflussbezogene SichtDatenflussbezogene Sicht

Push-Modell– Aktiver versand zum Empfänger

Pull-Modell– Empfänger holt die Daten ab– Aber nur bereitgestellte !

On-Demand– „live“ Zugriff


PushPush--ModellModell

TRHome

ISDN/DSL-Router

Netz ISDN/DSL-RouterModalität

mit Konsole

VersandVersand BefundungBefundung

ÜbertragungswegÜÜbertragungswegbertragungswegErzeuger

+Sender

ErzeugerErzeuger++

SenderSender

TR Gateway

EmpfängerEmpfEmpfäängernger

DBDB

Der Klassiker

PunktPunkt--zuzu--Punkt VerbindungPunkt Verbindung


KlinikumLudwigshafen

Brussels Network

Beispiel für ein TRBeispiel für ein TR--Netzwerk (1999)Netzwerk (1999)

ZIMannheim

Klinikum Niederberg Velbert

RadiologieKlinikum

Mannheim

Krankenhaus Speyerers HofHeidelberg

Radiologie Klinikum Nürnberg

DeutschesKrebsforschungszentrumOnkologische Diagnostik

& Therapie

ATOS RadiologischeGemeinschaftspraxis Heidelberg

FrauenklinikUniversität Heidelberg

Ev. Krankenhaus SalemHeidelberg

Herzchirurgie Universität Heidelberg

Diagn. RadiologieUniversität Gießen

Radiologie Universität Bonn

HNO Universität Bonn

Mund- Kiefer-Gesichtschirurgie

Universität Heidelberg

Pneumologische Klinik Waldhof Elgershausen

Chirurgie Universität Gießen

StrahlenphysikUniversität Heidelberg

Klinikum Krefeld(Rad, GKZ, NC, Innere )St. Vinzenz Dinslaken

Luther-Krankenhaus Essen

Krupp-Krankenhaus Essen

Harvard Medical SchoolBeth Israel Hosp.

Boston, USA

Freiburg

Stanford Medical School

CA USA

WakeMedRaleigh, NC, USA

Radiologie Uni Marburg

St. Vinc. Lünen

RK Kassel

Grabs, CH

Altstätten, CHRadiolog.

Univers. KlinikHeidelberg

Worms

Neustadt/W

Uni Münster

Uni Halle

Radiologie Großhadern

München

Uni Tübingen

Bad Zwesten

Dachau

Deutsches Krebsforschungszentrum

Med. & Biol. Informatik


ProtokolleProtokolle

DICOM-Protokoll– Vorteile:

• Verbreitung• Herstellerunabhängigkeit

– Vorsicht: • Datenschutz (Vertraulichkeit, Integrität, Authentizität)• Abbruch von Verbindungen• Netzwerk-Overhead durch Protokoll

DICOM via SSL, VPN– Lösung der Verschlüsselungsproblematik


ProtokolleProtokolle

Proprietäre Protokolle (z.B. CHILI-Protokoll)

– Vorteile:• Berücksichtigung von Datenschutz und Datensicherheit

(Vertraulichkeit, Integrität, Authentizität)• Stabilität trotz Netzwerkunterbrechungen• Optimierter Durchsatz

– Nachteil: • Herstellerabhängigkeit


TelekonferenzTelekonferenz

synchrone Daten synchrone Funktionen2 MauszeigerLive Audio (Rechner oder Freisprech-Tel.)eingeschränktes Live Videokeine Rederechtverwaltung notwendig!


BeispielBeispiel--Szenario: Szenario: Radiologe zu HauseRadiologe zu Hause

CHILI BasicCHILI Start

ISDN, DSL

Krankenhaus

Home


BeispielBeispiel--Szenario: Szenario: Befundung außer HausBefundung außer Haus

ISDN, DSL

Portalklinik

Schwerpunktklinik

CHILI ReportCHILI Basic


Netzwerk Topologie: PunktNetzwerk Topologie: Punkt--zuzu--PunktPunkt


Bewertung: PunktBewertung: Punkt--zuzu--PunktPunkt

Geringer initialer Aufwand bei 2 Partnern

Nachteile– Firewall-Problematik: Öffnen bestimmter Ports

(Datenschutzbeauftragte, Firewalladministratoren...) – Jeder Partner muss bei jedem eingerichtet werden:

n! Konfigurationen– Beispiel: 20 Partner = 180 Konfigurationen– Problematisch bei vielen Kommunikationspartnern


Andere TopologienAndere Topologien

Server Server


PullPull--ModellModell

TRHome

ISDN/DSL-Router

Netz ISDN/DSL-RouterModalität

mit Konsole

VersandVersand BefundungBefundung

ÜbertragungswegÜÜbertragungswegbertragungswegErzeugerErzeugerErzeuger HolerHolerHoler

DBDB

Webserver


2001-2002Schlaganfall-Netzwerk

Rheinland-Pfalz


20012001--2002: 2002: SchlaganfallSchlaganfall--Netzwerk RheinlandNetzwerk Rheinland--PfalzPfalz

Optimale Versorgung von Schlaganfall-Patienten Elektronischer (Bild-) Datenaustausch

Standard-konform– DICOM – E-Mail (DICOM MIME Type)– Public-Key-Encryption

Autorouting and automatische Protokoll-KonvertierungWenig Probleme mit Firewall


ÜbertragungsÜbertragungs--ProtokolleProtokolle

AktiverBildversand

Auto-Routing

TR TR SystemSystem

DICOMDICOM

EE--MailMailEE--MailMail

DICOMDICOM


VERSCHLÜSSELT

DatenflußDatenfluß

Stroke-Unit 1. Ordnung

Stroke-Unit 2. OrdnungSMTP

MailServerMail

Server

Firewall(SMTP, IMAP4, SSH)


SMTP

IMAP4

IMAP4

TRSystem

TRTRSystemSystem

Modalities PACS

Workstations

Modalities Modalities PACSPACS

WorkstationsWorkstationsDICOM

SMTPFirewall

(SMTP, IMAP4, SSH)


IMAP4

TRSystem

TRTRSystemSystem

IMAP4SMTP

Modalities PACS

Workstations

Modalities Modalities PACSPACS

WorkstationsWorkstationsDICOM


Anschlußvoraussetzungen Anschlußvoraussetzungen

DICOM-Gerät, das die Bilder zum TR-System sendet– Modalität– DICOM-Workstation– PACS

Einzurichten:– DICOM C-Store Partner

• Port• AET• IP-Adresse

– Aufwand < 60 Minuten bei Wartung


2003: Zukunftsoffensive III

Projekt Notfall-TeleradiologieBaden-Württemberg

Traumazentren & Stroke Units


Sechs unabhängige Sechs unabhängige Netzwerke/ProjekteNetzwerke/Projekte

LudwigsburgFreiburg

Villingen-Schwenningen

HeidelbergMannheimKarlsruhe

Ulm

Stuttgart

48 Krankenh48 Krankenhääuseruser

4 Universit4 Universitäätsklinikentskliniken

DICOM-E-Mail !!

DICOM+ WWW !!

VPN + DICOM


LudwigsburgFreiburg



Ulm

Stuttgart

SichereSichereDICOMDICOM--EE--MailMail??

BadenBaden--Württemberger Württemberger KommunikationsstandardKommunikationsstandard


BadenBaden--WürttembergerWürttemberger KommunikationsstandardKommunikationsstandard

Sichere DICOMSichere DICOM--EE--MailMail

LudwigsburgFreiburg



Ulm

Stuttgart

Server Server

CommunicationCommunication


Standardisierung von Standardisierung von of Sicherer DICOMof Sicherer DICOM--EE--MailMail

2003: Initiative der Deutschen Röntgengesellschaft DRG(Arbeitsgruppe @GIT)

Zur Zeit unterstützt von 16 Mitgliedern– Universitäten– Non-Profit Organisationen– Firmen– 4 erfolgreiche Connectathons

Nachgewiesene InteroperabilitätWeiterentwicklungen

– Andere Dokumente– Splitten großer Bilder– Return-Codes per E-Mail


NetzwerkNetzwerk--Topologie: DICOMTopologie: DICOM--EE--MailMail

Server Server

EE--Mail Mail SMTP via

Internet


Bewertung DICOMBewertung DICOM--EE--MailMail

Vorteile:– Kaum Probleme mit Firewall-Admins– Mail-Server kann im Internet stehen– schneller Anschluss neuer Partner– Datenschutzmaßnahmen umgesetzt

Nachteile:– benötigt dedizierten Mailserver– Initial höherer Investitionsaufwand– Verteilung und Updates von privaten Schlüsseln

(Public-Key Infrastruktur)


Teleradiologie perTeleradiologie per

WebWeb--TechnologieTechnologie


Generelle ArchitekturGenerelle Architektur

Klinischer Arbeitsplatz

HTTP(s)eigenes Protokoll

Verschlüsselung + Kompression

Authentifizierung (proprietär, LDAP, ADS, NIS, ticketcheck)

PACS

Webserver

DatenbankBilder

DICOM, ...

QueryRetrieve


Integration mit der EPAIntegration mit der EPA

KIS/RIS/EPA -Client

CHILI/Web-Server

URL:http://server/chiliweb.cgi?study_uid=0x323453&ticket=326831212

Generierte HTML-Seite

Lädt Bilderholt den Befund


Integration mit ISIntegration mit IS--H*Med (GSD, Berlin)H*Med (GSD, Berlin)


Telekonferenz im WebTelekonferenz im Web

Synchronisation von Daten und Funktionen

Beide Mauszeiger

Unabhängig von – der Hardware

• Monitorgröße und -auflösung

– Betriebssystem• Linux, Mac, Windows, ...


ModalitätenModalitäten


NetwerkNetwerk--TopologieTopologie

Webserver Webserver

EinweiserEinweiser

KrankenhausKrankenhaus

http

via LAN

Radiologe Radiologe zu Hausezu Hause

https via

Internet

ExterneExterneRadiologieRadiologie


Integrierbar in medizinische ITIntegrierbar in medizinische IT--SystemeSysteme

KIS/RIS im Haus

Überregionale elektronische Patientenakten, Gesundheitsakten, z.B.– Soarian Integrated Care (Siemens Medical Solutions)– LifeSensor (ICW)– CIMECS (Uni Giessen, Neurologische Klinik Braunfels,

Land + LÄK Hessen, EU, T-Systems, ...)


Bewertung WebtechnologieBewertung Webtechnologie

Vorteile– Keine Zusatz-Software auf Client-Seite notwendig– Keine Probleme mit Firewalls– Zugriff von beliebigen Standorten– Zusätzliche Benutzer einfach anschließbar

Nachteile– Pull-Modell– Online-Datenübertragung vom Server


Teleradiologie in Teleradiologie in

Heterogenen NetzwerkenHeterogenen Netzwerken


Beispiel: Universitätsklinik FreiburgBeispiel: Universitätsklinik FreiburgEin heterogenes NetzwerkEin heterogenes Netzwerk

WWW

http

DICOM

DICOMWorkstation

Kreiskrankenhaus

Server Server

CommunicationCommunication

Universitätsklinik Freiburg

VPN

DICOM

SMTPInternet


E-MailWorkstation

SMTP


Regelbasiertes AutoroutingRegelbasiertes Autorouting

AutorouterAutorouter

DICOMDICOM

nfsnfs

VideoVideo

CHILICHILI

ftp,scpftp,scp

EE--MailMail

CDCD--ROMROM

DICOMDICOM

httphttp

CHILICHILI

CDCD--ROMROM

ftp,scpftp,scp

EE--MailMail

nfsnfs

RegelnRegeln

EmpfEmpfäängerngerZielrechner Zielrechner

ProtokollProtokollZeitpunktZeitpunkt

......


Regelbasiertes AutoroutingRegelbasiertes Autorouting

DICOMDICOM

nfsnfs

VideoVideo

CHILICHILI

ftp,scpftp,scp

EE--MailMail

CDCD--ROMROM

DICOMDICOM

httphttp

CHILICHILI

CDCD--ROMROM

ftp,scpftp,scp

EE--MailMail

nfsnfs

RegelnRegeln

EmpfEmpfäängerngerZielrechner Zielrechner

ProtokollProtokollZeitpunktZeitpunkt

......

AutorouterAutorouter


Teleradiologie in Teleradiologie in

Großen RegionenGroßen Regionen


GrönlandGrönland--KonzeptKonzept

Ein zentrales Krankenhaus

15 kleine Außenstellen mit Modalitäten

Häufige Strom- und Netzwerkausfälle

Verfügbarkeit ALLER Bilder überall

Integriert in vorhandenes PACS, RIS und KIS


Quelle: http://jensjk.dk/Jens-Jørgen Kjærgaard


VerkehrssystemeVerkehrssysteme


DistriktDistrikt--KrankenhäuserKrankenhäuser

NuukTasilaqIttoqortormiitNanortalikNarsaqQaqortoqManitsoqUummannaq

IlulissatAasiaatSisimiutPaamiutQaanaaqQeqertarsuaqQasigiannguitUpernavik


Distrikt-Krankenhaus

CR PC

Teleradiologie-Gateway


CR PC



CR PC



CR PC



CR PC



CR PC



CR PC



CR PC



CR PC



CR PC



CR PC



CR PC



CR PC



CR PC



CR PC


Dronning Ingrid Krankenhaus

PACSPACS

WebserverWebserver

TR-GatewayTR-Gateway

KISRISKISRIS

ModalitätenModalitäten


Ergebnis GrönlandErgebnis Grönland

Blackbox-Lösung für die Übertragung von Bildern und Befunden über unzuverlässige NetzwerkeVerbesserung der medizinischen Versorgung für Menschen in unzugänglichen Regionen


Integration in den klinischen WorkflowIntegration in den klinischen Workflow

Klassisches Problem:– Von außen kommende Bilddaten nicht im eigenen

KIS/RIS/PACS integriert– Kollisionen mit Pat-IDs, Auftragsnummern etc.

– Teleradiologie-Daten werden isoliert!


Integration in den klinischen WorkflowIntegration in den klinischen Workflow

Lösung:

– Nutzung von IHE-Mechanismen (Scheduled Workflow)– Patient wird (automatisch) im KIS aufgenommen– Auftrag einer radiologischen Untersuchung– Externe Daten werden mit den Daten der DICOM-Worklist

gepatch (Patient Reconciliation)


ProblemeProbleme

• Patient nicht bekannt im

KIS/RIS

• keine Leistungserfassung

• keine Workflow-Integration

• ‚falsche‘ Patienten-ID im

PACS:

• Kollisionen möglich

• keine Zuordnung

• Daten eventuell nicht sichtbar

oder nicht zugeordnet im

PACS

KIS/RIS

Ohne IntegrationOhne Integration

TR Anbindung

Bildempfang1

1

Weiterleiten an das PACS2

DICOM

2

Einsender PACS

??


ErgebnisErgebnis:

• Patient bekannt im KIS/RIS

• Leistungserfassung möglich

• Workflow-Integration

• Reconciliation möglich

• richtige Patienten-ID im PACS

• keine Kollisionen

• Zuordnung möglich

• Daten sichtbar im PACS

KIS/RIS

IntegrierterIntegrierterTeleradiologischer DatenflußTeleradiologischer Datenfluß

PACS

TR HUB

MWL SCUMWL SCU

DICOM

DBDB

HL7

HL7 InitiatorHL7 Initiator

PATCHPATCH

MWL SCPMWL SCP

Bildempfang1

Zwischenspeichern2

Patienten Registrierung3

Auftrag Erstellen4

Worklist abfragen5

Daten Patchen6

Weiterleiten an das PACS7

1

Einsender

DICOM

7

4 53

6

2


StandardsStandards

Basis: DICOM, HL7, ...

IHE– Import Reconciliation Workflow: IRWF– Cross Enterprise Document Sharing: XDS

@GIT in der DRG– DICOM-E-Mail

DIN/NAR– Qualitätssicherung in der TR DIN 6868-59


Erkennbare TrendsErkennbare Trends

Protokolle– Punkt-zu-Punkt (DICOM oder proprietär)– DICOM-E-Mail– Web-Technologie

Ausfallsichere Blackbox-Lösungen (TR-Gateways)– Redundante Hardware– Ausfallsichere Software– Einfach integrierbar in vorhandene Infrastruktur

Heterogene Netze – verschiedene Protokolle und Systeme– Automatisches Routen zwischen versch. Systemen


Wichtige AnwendungsszenarienWichtige Anwendungsszenarien

Befundung am anderen Ort– Teleradiologie nach Röntgenverordnung– Verteilte Radiologien

Interdisziplinäre Konsile– z.B. Schlaganfallvernetzung

Bereitstellung von Bildern für Einweiser, Kollegen und Patienten– statt Film oder CD


PardigmenwechselPardigmenwechsel

1997– Reine Teleradiologie-Workstations machen keinen Sinn– Teleradiologie-Funktionalität muss ein integraler

Bestandteil der Standard-Workstation sein

2007– Verschmelzung von „Web-Akten“ mit Teleradiologie

• Integrierte Versorgung• Krankenhaus-Konzern-Akten• Gesundheitsakten

– Multi-direktionaler Datenaustausch


DankeDanke

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