SISTEMI INFORMATICI
TELEMEDICINA
Introduzione
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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.
Campi di applicazione
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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.
Campi di applicazione
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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.
Campi di applicazione
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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.
Iniziative in Italia
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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.
Iniziative in Italia
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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.
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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 20022004 prevede esplicitamente una forte promozione della
telemedicina.
Privacy
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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 (vedi
Diritto 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.
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!
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!
Un esempio: CAD GPCALMA
CAD
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:
Screening
Influenza del CAD sulle prestazioni umane*
CAD
Chest Radiography
without CAD with CAD
Detection of lung nodules
0.91
0.95
Detection of interstitial infiltrates
0.95
0.97
Mammography
Detection of microcalcifications
0.94
0.97
Classification of microcalcifications 0.61
0.75
* Tutorial on CAD U. Bick, K. Doi, CARS London 26/06/2003
Un tipico sistema CAD (Computer
CAD
Aided Detection)
Acqusizione immagini
Pre-processing e ricerca ROI
Estrazione caratteristiche
Classificazione
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
CAD GPCALMA
INFN & Physics Dep.
Bari
Cagliari
Hospitals
Catania
Bari
Lecce
Livorno
Napoli
Napoli
Palermo
Sassari
Pisa
Torino
Sassari
Udine
Torino
CAD GPCALMA
Tumore mammario: una delle cause principali di morte nella popolazione
femminile
Diminuzione della mortalita’: rivelazione precoce tramite esame
mammografico
Screening
CAD GPCALMA
Screening mammografico
Target:
50-69 years
6.7 M people
INFN
University
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!
Complete Coverage
In implementation
Partial Coverage
No screening
-Non si ha sufficiente personale per le
diagnosi
- alto costo
CAD GPCALMA
Stima CNR per un programma di screening mammografico
nazionale 1991-2020
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
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
CAD CALMA
CAD=secondo lettore?
A posteriori l’idea sembrerebbe giusta:
un recente studio, fatto su circa 12800 donne
asintomatiche, pubblicato su Radiology. 2001;220:781786 mostra come la rivelazione precoce del cancro al
seno possa essere migliorata di circa il 20% usando il
CAD nei programmi di screening mammografico.
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 e I)
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.
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.
63%
58%
6%
26%
11%
36%
23%
Pazienti 1690
Mammogrammi 5700
33%
34%
10
%
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.
CAD CALMA
Un programma cerca e
trova regioni interessanti
(Regions Of Interest
ROI) nell’immagine
Sistemi di Intelligenza
Artificiale individuano
le sorgenti delle ROI
CAD CALMA
MASSE
‘oggetti piuttosto
grandi’
usualmente
caratterizzati
da forme
particolari
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
CAD CALMA
Trovare e classificare gruppi
di piccoli e brillanti oggetti di
differente forma ed intensità
su sfondo “rumoroso”
Esempi di
microcalcificazioni
GPCALMA

Aree di applicazione
•
•
•
•
•
Tele-didattica
Tele-diagnosi
Controlli di qualità
Epidemiologia
Sviluppo CADe
GPCALMA
Interfaccia
grafica
GPCALMA
Analisi delle microcalcificazioni
GPCALMA
Analisi delle lesioni massive
GPCALMA
La filosofia delle GRID applicata
al CAD mammografico è:
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)
Esempio: Telediagnosi
Diagnostic Centre
Data & MetaData Catalogue
per screening
Data Collection Centre
4 - Transfer
1 - Data
Collection
2 - Data
Registration
Selected Data
3 - Run CAD
remotely
6 -Data Physical Transfer
5 - Interactive
Diagnosis
GPCALMA: tele-didattica, epidemiologia
3 - Spawn PROOF
Processes
2 - Start CAD
4 - Remote
Analysis
1 - Data Selection
5 - Retrieve
& Analyze
Selected
Images
Il progetto della telemedicina nell’Ulss 12
UNITA’ LOCALE SOCIO SANITARIA 12
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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.
Il progetto della telemedicina nell’Ulss 12
UNITA’ LOCALE SOCIO SANITARIA 12
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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).
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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
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.
Il progetto della telemedicina nell’Ulss 12
UNITA’ LOCALE SOCIO SANITARIA 12
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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.
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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).
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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.
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.
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.