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Razionale.
A tutt’oggi, nella maggioranza dei laboratori di
ecocardiografia, l’acquisizione e l’archiviazione delle immagini
diagnostiche ecocardiografiche avviene utilizzando la tecnologia
analogica della videoregistrazione su videotape. Questa tecnologia, in
uso da più di 30 anni, ha pregi e difetti. Tra i pregi vi sono il basso
costo operativo e di archiviazione, e la semplicità d’esecuzione. Tra
i difetti, uno scadimento immediato della qualità delle immagini
archiviate rispetto agli originali acquisiti dall’ecocardiografo, il
progressivo scadimento nel tempo della qualita’ delle immagini
registrate su videotape, il lungo tempo necessario per il recupero delle
immagini archiviate, la difficoltà a paragonare in parallelo esami
eseguiti in tempi differenti, con conseguente impatto negativo
sull’accuratezza diagnostica del laboratorio. Infine, l’impossibilità
di gestire in maniera "informatizzata" (i.e., digitale) il
laboratorio ecocardiografico sia in senso clinico/scientifico che
amministrativo.
Sulla base di queste considerazioni, è stata auspicata
da più parti la trasformazione del laboratorio ecocardiografico dalla
tecnologia analogica a quella digitale. Quest’ultima sarebbe in grado
di ovviare a tutti i problemi esposti (1). Tuttavia, nella maggior parte
dei laboratori, è attualmente disponibile come database digitale solo
il referto dell’esame ecocardiografico (in modalità testo peraltro).
D’altra parte, e’ evidente che la strategia (tecnologicamente
semplice) della digitalizzazione del referto non tiene conto del fatto
che al centro dell’indagine ecocardiografica vi sono le immagini
prodotte dall’esame, e solo in seconda istanza il referto. Inoltre,
l’esame ecocardiografico – in quanto tomografico ma soprattutto
dinamico – puo’ essere rappresentato in maniera corretta solo dalla
archiviazione di sequenze dinamiche di immagini.
Le funzioni
principali del laboratorio ecocardiografico digitale
(LED) possono essere così riassunte:
1. Acquisizione
ed archiviazione digitale delle immagini e sequenze di immagini
2. Produzione
ed archiviazione del referto
3. Gestione
digitale diagnostica, scientifica, didattica ed amministrativa del
laboratorio (accesso di tipo random alle immagini; riproduzione delle
immagini mantenendo inalterata la qualita’ originale; analisi
comparativa semplificata delle immagini; consultazione remota degli
esami)
4. Possibilità
di introdurre un reale controllo di qualità nel laboratorio.
Gli svantaggi derivanti dall’introduzione della tecnica
digitale nel laboratorio ecocardiografico sono invece così
riassumibili:
1. Costi
iniziali da elevati a molto elevati, anche in relazione al
"bilancio" relativamente basso di un laboratorio di
ecocardiografia se paragonato ad altre tecniche di imaging (angiografia,
radionuclidi, TAC). Il costo minimo iniziale per cominciare a
digitalizare immagini a partenza da un singolo apparecchio
ecocardiografico e’ di circa $25.000 per i prodotti attualmente
commercializzati.
2. Hardware
e software proprietario, di diversa provenienza commerciale e quindi
difficilmente interfacciabile
3. Ambiente
molto tecnicizzato, in confronto al laboratorio analogico.
Ed è proprio a causa di questi svantaggi che la
trasformazione del laboratorio di ecocardiografia da analogico a
digitale, pur trovando molti consensi, ha scarse a tutt’oggi soluzioni
applicative.
Obiettivi.
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Pagina)
Il presente progetto intende realizzare la trasformazione
del laboratorio ecocardiografico da analogico a digitale mediante la
creazione di un sistema software / hardware frutto della collaborazione
di un ingegnere software ed un cardiologo ecocardiografista. Il
programma software originale si appoggera’ ad una architettura
hardware di facile reperibilita’ sul mercato generale. Il sistema
software sara’ dedicato alla acquisizione digitale, e conseguente
manipolazione, refertazione ed archiviazione delle immagini prodotte da
qualsiasi apparecchiatura ecocardiografica dotata di uscita video s-VHS.
Il sistema integrato software/hardware affrontera’ e risolvera’
ciascuno dei problemi più sopra elencati, al fine di offrire una
soluzione applicativa caratterizzata da:
1. costi
iniziali minimizzati
2. completa
interfacciabilità
3. semplicità
di utilizzo.
Progetto. (Torna
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Pagina)
La principale caratteristica del progetto – conseguente
alla filosofia di progettazione utilizzata - sara’ la possibilita’
di fornire all’utente un sistema completo ad un costo estremamente
competitivo, accessibile dal singolo professionista.
Questi obiettivi verrano realizzati grazie
all’integrazione di:
1. basso
costo dei componenti hardware necessari reperibili sul mercato (generale
e non piu’ specialistico medicale – con conseguente facile
interfacciabilità)
2. eliminazione
degli elevati costi di progettazione grazie alla collaborazione dei due
soli professionisti necessari (un ingegnere software ed un cardiologo
ecocardiografista).
Il sistema sara’ basato sull’utilizzo di un personal
computer con sistema operativo Windows 2000ä
.
Esaurita la fase di progettazione e di realizzazione del
software e della sua integrazione con l’hardware di un comune personal
computer multimediale addizionato di scheda digitalizzatrice di input
video s-VHS e di masterizzatore per CD-R, verrà avviata la fase di
collaudo in un laboratorio di ecocardiografia di III Livello, per perfezionare i
protocolli di acquisizione, archiviazione, recupero e refertazione degli
esami ecocardiografici. In particolare, verranno analizzati diversi algoritmi
di compressione delle immagine acquisite in relazione alla
qualita’ clinica delle immagini ed allo spazio occupato su CD-R.
Il sistema prevede l’archiviazione permanente degli
esami ecocardiografici su CD non riscrivibili, per garantire cosi’
l’inalterabilita’ ed immodificabilita’ nel tempo delle immagini
acquisite, anche in previsione di future norme medico-legali concernenti
le caratteristiche dei mezzi di archiviazioni delle immagini in ambito
medico.
Una caratteristica fondamentale del progetto riguarda
l’acquisizione delle immagini ecocardiografiche utilizzando il segnale
video in uscita s-VHS, garantendo cosi’ una totale compatibilità con
le apparecchiature ecocardiografiche attualmente in commercio,
indipendentemente dal livello tecnologico raggiunto dalle stesse. E’
importante sottolineare come recenti studi in ambito clinico abbiano
evidenziato che la risoluzione offerta dal segnale video s-VHS sia, in
ambito diagnostico, sufficiente e necessaria (2, 3).
Una ulteriore vantaggiosa caratteristica del sistema
riguarda la creazione, e quindi disponibilita’ in tempo reale, di
librerie di nomi file (per le immagini e sequenze di immagini
archiviate) e librerie di commenti diagnostici
standardizzate, a
partenza dalle raccomandazioni pubblicate dalla Societa’ Americana di
Ecocardiografia e dalla Societa’ Italiana di Ecografia Cardiovascolare
(4).
Le diverse fasi di realizzazione del progetto sono così
articolate:
1. Individuazione
dei componenti hardware necessari e sufficienti alla integrazione con il
software progettato. A) Identificazione del materiale hardware
necessario alla digitalizzazione in tempo reale delle immagini in
movimento ecocardiografiche che presenti il miglior rapporto
prezzo/prestazioni, tenuto conto della interfacciabilità con il sistema
operativo Windows 95/98. B) Individuazione del supporto
d’archiviazione più appropriato, tenuto conto delle notevoli
dimensioni dei dati generati dalla digitalizzazione di immagini in
movimento.
2. Costruzione
del software che gestisca digitalizzazione, archiviazione e refertazione
dell’esame ecocardiografico con interfaccia utente di utilizzo
semplice. Il sistema software/hardware funzionera’ inizialmente in
soluzione "stand alone" (non in rete).
3. Studio
del miglior rapporto di compressione in tempo reale delle immagini
ecocardiografiche in movimento, così da ottenere un ottimale rapporto
qualità immagine/spazio occupato su supporto d’archiviazione.
4. Estensione
della tecnologia digitale ad tutto il laboratorio di ecocardiografia,
con allacciamento delle singole stazioni software/hardware in rete
locale ospedaliera, con conseguente condivisione di un eventuale
juke-box CD-R, possibilita’ di visualizzazione delle immagini e dei
referti da stazioni dislocate lungo la rete ospedaliera, ed eventuale
condivisione di stampanti.
Pubblicato: Agosto 1999
Un by-product del progetto può essere visto quì.
Bibliografia:
- Thomas
JD, Main ML. Digital echocardiographic laboratory: where do we stand
? J Am Soc Echocardiogr 1998;11:978-83.
- Soble
JS, Yurow G, Brar R, Stamos T, Neumann A, Garcia M, Stoddard MF,
Cherian PK, Bhamb B, Thomas JD. Comparison of MPEG digital video
with super VHS tape for diagnostic echocardiographic readings. J Am
Soc Echocardiogr 1998;11:819-25.
- Karson
TH, Chandra S, Morehead AJ, Stewart WJ, Nissen SE, Thomas JD. JPEG
compression of digital echocardiographic images: impact on image
quality. J Am Soc Echocardiogr
1995;8:306-18.
-
Scarpini S, Badano L, Gambelli G, Nicolosi GL. Standardizzazione del
referto ecocardiografico nell’adulto. Documenti Ufficiali della
Societa’ Italiana di Ecografia Cardiovascolare 9° cura del
Consiglio Direttico SIEC 1995-1997). Giornale Italiano di Ecografia
Cardiovascolare. Suppl. Vol. 7, n’2, Giugno 1997.
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