SAYISAL GÖRÜNTÜ DEPOLAMA SİSTEMLERİNİN TIP UYGULAMALARI VE EĞİTİMİNDEKİ ÖNEMİ

Varoluşundan bugüne dek insanlık, önceleri bilinçsizce daha sonraları bilinçli olarak bilgi üretme, bilgiyi kullanma ve onu çoğaltma eylemi içerisinde olmuştur. Bilginin çoğalma hızı, ki bu katlanma hızı olarak ifade edilir, başlangıçta 10000 yıl, sonraları 1000 yıl, tarım toplumunda 100 yıl, sanayi toplumunda 50 yıl, bilişim toplumunda 1 yıl, 2000’li yıllarda ise üstel olarak artacaktır. Bu artış sonucu, 1900’lü yılların ilk yarısına kadar film ve kağıt gibi ortamlarda depolanan bilgi, Bilişim Teknolojilerinin gelişmesi ile film, kağıdın yanısıra manyetik ortamlarda depolanmaktadır. Bilgideki katlanma hızının üstel fonksiyonlarla ifade edildiği günümüzde, film ve kağıt üzerinde bilgi depolamak, hem güç hem yüksek maliyetli ve hem de büyük fiziksel alan gereksinimi nedeniyle olanaksız hale gelmiştir.

Bilişim toplumunda bilgiyi üretmek mi?, tüketmek mi?, kullanmak mı? sorularının yanıtları aranmaktadır. Günümüzde her alanda üretilen bilgi, üretildikten sonra tüketilen bilgi konumundan çıkıp, üretilen ve tekrar tekrar kullanılan bilgi konumuna gelmektedir. Bu oluşum, bilişim teknolojilerindeki hızlı gelişim ve bunlar üzerinde oluşturulan veri tabanı sistemleriyle gerçekleşmektedir.

Tıp alanında bilişim teknolojilerinin kullanımı son 10 yılda hız kazanmıştır. Hastane bilgi sistemleri (HIS), hasta bilgilerini, tanı ve tedavi yöntemlerini, laboratuvar bulgularını, hastane mali sistemlerini ve yönetim sistemlerini içeren yazı formatındaki veri tabanlarından oluşmaktadır.

Hastanelerdeki bilgi üretim merkezlerinin önemli bir birimi ise Radyoloji ve Nükleer Tıp Merkezleridir. Bu merkezlerde üretilen bilgiler yazı formatında değil, resim ve görüntü formatındadır. Üretilen bu bilgiler filmlere ve kağıtlara kaydedilerek hasta dosyalarına iliştirilmektedir. Bu sistemle çalışan Radyoloji Bölümleri, diğer bölümlere göre fiziksel olarak daha kapsamlı bir veri depolama yapısına sahiptir.

Son yıllarda bilişim teknolojilerindeki hızlı gelişim, görüntüleme sistemlerini de etkiledi. Konvansiyonel görüntüleme sistemleri yerini, bilgisayar destekli görüntüleme sistemlerine (MRI, CT, Gama-kamera v.b.) bıraktı. Radyoloji bölümleri sayısal radyoloji bölümlerine dönüştü. Her hasta için onlarca film bilgisi üreten bu sistemlerin ürettikleri bilgileri arşivlemek, korumak ve gerektiğinde tekrar bulmak sorun olmaya başladı. Çoğu zaman filmler hasta tarafından götürülmekte yada filmi isteyen doktorun dolabında kilitli kalmaktadır. Arşive konanları ise gerektiğinde onbinlerce film arasından bulmak saatler almakta yada bunlara hiç ulaşılamamaktadır. Bu da büyük bir zaman kaybına yol açmaktadır. Bu ve benzeri zorluklar bilginin kullanımını, paylaşımını ve yeni bilgilerin üretimini engelemektedir. Bilgi, üretilen ve anında tüketilen konuma getirilmektedir. Bu önemli sorunun üstesinden gelmek için sistem içinde varolan bilişim teknolojileri kullanılamaz mıydı? Bu sorunun yanıtı son yıllarda bulundu; Görüntü Depolama ve İletişim Sistemi , PACS (Picture Archiving and Communications System)dır.

Bu sistemde depolama sadece sayısal görüntülerin fiziksel depolaması değil, onları izleyeceğimiz, tekrar tekrar ulaşabileceğimiz bir veri tabanı sistemidir.

PACS sistemi, hastanelerde tanı amaçlı görüntüleme sistemlerinden elde edilen görüntülerin, film ve kağıt ortamındaki analog görüntüler yerine sayısal ortamda monitörlerden izlenmesi, bilgisayar yığın belleklerinde (Disk,CD,DVD,Teyp vb.) depolanması ve gerektiğinde bunların tekrar çağrılarak monitörlerden izlenmesi işlemidir. Bu sistem çok noktada farklı ortamlarda aynı yada farklı zamanlarda kullanım olanağı sunmaktadır. Buna kısaca, Entegre Görüntü Dağıtım Sistemi denebilir. RIS(Radiology Information Systems), HIS(Hospital Information Systems), LIS (Laboratory Information Systems), Ses Tanıma ve PACS sistemlerinin entegre kullanımı, kağıtsız ve filmsiz bir hastane demektir.

Böyle bir sistemin oluşabilmesi için bazı standartların ve hızlı iletişim ağının kurulması gerekmektedir. Bu protokollerden olmazsa olmaz iki tanesinden ilki DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine). DICOM farklı görüntüleme sistemleri arasında açık mimariyi oluşturmak amacıyla geliştirilmiş farklı yada aynı merkezdeki değişik marka ve modeldeki görüntüleme sistemlerinin tek bir formatla bilgi üretmelerini ve bunların aktarımını sağlar. Yazılım ve donanım sistemleri arasında köprü görevini yürütür. Bu protokol aynı zamanda hastane iletişim ağ sistemine entegre eden bir ağ protokolünü de içermektedir. HL-7 (Health Level-7), görüntü ve metin bilgilerini birbirine bağlamak amacıyla DICOM ile birlikte çalışır, HIS/RIS entegrasyonunu sağlar. Bu iki protokolle hem HIS’teki bilgisayar sistemleri hem RIS’deki görüntüleme sistemleri arasında, hem birbirleriyle hem de farklı sistemler arasında iletişim kurulabilmektedir. Bu iletişimşekli aşağıda gösterilmiştir.

Bu Sistem Nasıl Çalışmaktadır?

Radyoloji departmanının merkezinde, RIS (HL-7) ve PACS (DICOM) bulunmaktadır. Amaç, hastadan radyoloğa bilgi aktarmak ve buradan hastaya, klinisyene, fatura bölümüne veya arşive bilgi göndermektir. Hasta, sisteme girildiğinde HIS’ a kayıt edilir; demografik bilgisi, (varsa) daha önceki klinik öyküsü ve hastanın ayakta mı yoksa yatarak mı tedavi edileceği ile ilgili bilgiler girilir. Çoğu kurumda kayıt bilgisi bir HL-7 linkiyle RIS’a iletilir. Eğer PACS mevcutsa, HL-7 ve DICOM’ u bağlayacak bir köprü gerekir. PACS daha sonra arşivlerini tarayabilir, hastaların önceki muayenelerinden görüntüleri alabilir ve bunları radyolog ve klinisyenlerin hızlı erişimi için iş istasyonlarına gönderir. Hasta, bir görüntüleme izlemesine alındığında, çalışma PACS’a depolanmak üzere gönderilir. Yeni ve karşılaştırmalı görüntüler ve eski raporlar izleme istasyonlarına tanımlanmak üzere gönderilir. Radyolog bilgiyi inceler, bir açıklama yapar ve ses tanıma (voice recognition) sistemi kullanarak bu bilgiyi RIS’ a kaydedilecek metin haline dönüştürür. Veri daha sonra faturalanır ve HIS’a kaydedilir. Bilgi radyoloji bölümüne girip çıkarak tam bir elektronik dolaşım gerçekleştirmiş olur.

PACS’ın Sağladığı Yararlar

PACS’ın tartışılmayacak en önemli yararı; bilişim toplumuna geçiş sürecinde kağıt yada film tabanlı bilgi sisteminden, bilişim teknolojileri ile oluşmuş bilgi tabanlı sisteme geçiştir. Bilişim toplumuna bir önceki yy.da kalmış yöntemlerle geçmek olanaksızdır. Bunun dışında PACS’ın yararlarını birkaç başlık altında sunabiliriz.

1-Depolama,Yeniden Kullanma ve Güvenlik Yönünden;Arşiv (Archives) sadece depolama değil aynı zamanda yeniden kullanmak için ulaşmak (retrieval) anlamına gelir. Buna karşın özellikle ülkemizdeki arşivler içler acısıdır. Arşive giren dosya yada filmlerin bulunması ve kullanılması çok zordur. Doğru dürüst bir tasnif sistemi yoktur, olsa bile, kullanıcılar tarafından işi biten film yada dosya, olması gereken yere değil rasgele bir rafa bırakılır. Tüm sistem doğru olsa bile emek yoğun ve zaman alıcı bir sistem olması nedeniyle verimsizdir. Özellikle hasta dosyalarında bu aksaklık nedeniyle çoğu hasta geliş zamanını beklememek için her geldiğinde yeni bir dosya açtırır. Bunun sonucu olarak aynı hastane içinde ikiden çok dosyası olan hastaların sayısı çok fazladır. Bu da tanı ve tedavi bilgileri ile neden sonuç ilişkilerinin hekimlerce izlenmesini engeller. Diğer yandan birçok hekim, gerek yürüttüğü araştırmalar için gerekse özel hastalarının dosya yada filmlerini kendi dolaplarında tutmaktadır. Bu da, bilgiyi tekeline almak anlamına gelen bir eylem sonucu, bilgilerin diğer hekimlerce kullanılmasını engellemektir. Bu düşünceler hasta üzerinde arşivleme sistemine güvensizlik duygusunu geliştirmektedir. Hastanın dosyasına ve filmine gerektiğinde ulaşamaması yada geç ulaşması sonucunu ortadan kaldırmak için alıp evine götürmek gibi bir çözüme başvurmasına neden olmaktadır. Bu da bilginin paylaşımını ve kullanımını engellemektedir. Tabi bu eylemde de film ve dosyaların bir çoğu kaybolmaktadır.

2-Verimlilik Yönünden;

Bir hastanede üretilen görüntüler geniş alan ağları ile aynı ildeki farklı hastanelerde,farklı illerdeki farklı hastanelerde de izlenebilir. Bu olanak konsultasyon ve eğitim yönünden çok önemlidir.

PACS’ın verimliliği üzerine yapılan araştırmalarda CT yada MRI görüntülerini inceleme zamanının filme göre %50-60 daha kısa olduğu görülmüştür. Radyoloji uzmanlarının okuma süresinin ise filme göre %15 daha kısa olduğu, monitör sayısı artırılarak bu sürenin daha da kısaltılabileceği sonucuna varılmıştır. Tanı koymada doğruluk için PACS lehine istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmuştur.

Film olarak hazırlanan bir görüntünün klinisyene ulaşma hızı minimum 10-15 dk. iken bu bilgilerin HIS’e ulaşması 1-2 saat çoğu zamanda 1 günlük süredir. (Faturalama ve raporlama işlemleri için). Bu eylemler PACS’ta eş zamanlı olarak yürütülmektedir.

PACS’tan önce kayıp film oranı minimum %8 iken PACS sisteminde görüntü kayıp oranı %0,1’dir. Çekilen filmin bozukluk nedeniyle reddedilme oranı %5 iken, PACS sisteminde bu oran %0,8’dir.Bu kayıp da yüksek çözünürlüklü monitörler kullanılarak ortadan kaldırılabilmektedir. Yeni geliştirilen görüntü alma (image capture) teknikleri yardımıyla görüntü kayıpları tamamen ortadan kalkmaktadır.

Araştırmalarda, PACS kullanılan hastanelerde klinisyenlere sorulan sorularda, %3 film okumayı, %92 ise monitörden(softcopy) okumayı tercih etmektedir.%5 ise kararsızdır. Klinisyenlerin %98’i verimlilik yönünden (özellikle zaman ve kalite) PACS’ın daha etkili olduğunu söylemişlerdir.

3-Maliyet Yönünden;

Filmsiz bir radyoloji bölümünün en önemli maliyeti amortisman ve servistir. Başlangıçta bu rakam olumsuz gözükse de zaman, işgücü ve yer kazancı nedeniyle toplam muayenelerde %42 artış, cihazlardaki tetkiklerde %68 artış sağlanmıştır. Buna karşın çalışan eleman sayısında ancak %13’lük bir artış görülmektedir. Bunun sonucu üretkenlik %20-25 arasında artmıştır.

Bu değerler de bize gösteriyor ki, PACS gerek ekonomik yönden gerek verimlilik yönünden ve gerekse bilginin üretilip kullanılarak çoğaltılması yönünden önemli katkılar sağlamaktadır.

4-Eğitim Yönünden;

PACS’ın akademik kurumlarda kullanılmasının yararları tanı ve tedavi uygulamalarından daha farklıdır. Sayısal radyoloji bölümleri hizmet verimliliğindeki yararlarına ek olarak kurumun eğitim ve araştırma misyonuna da önemli katkılar sağlamaktadır. Bu aşamada klinik çalışmalar ve onların sonuçlarını akademik ortama entegre ederek, masa üstü bilgisayar tabanlı radyolojik görüntülerle eğitim kaynakları oluşturup bunları Tıp öğrencileri, araştırma görevlileri, teknisyenler, klinisyenler ve diğer araştırmacıların eğitiminde kullanılmasına olanak sağlamaktadır.

PACS aracılığı ile vaka dosyalarına görüntüler de eklenerek bu dosyaların klinisyenlerin ve öğrencilerin eğitiminde kullanılması sağlanabilir. Yine bu vaka dosyaları web’e konarak zaman ve mekan kısıtlamasız eğitim amaçlı kullanılabilir.

PACS’ın eğitim alanındaki diğer bir uygulaması da akademik ortamdaki kongre ve konferanslarda kullanılmasıdır. Son yıllarda alternatif bir eğitim ve tıp uygulamaları olarak görülen TELETIP uygulamalarında görüntüler yer alacaksa, bu amaç için PACS ve onun standartları DICOM, HL-7 zorunludur. Benzer olarak konsultasyonlarda radyolog-klinisyen, radyolog-radyolog, radyolog-öğrenci ilişkilerinde kampüs içi ve kampüsler arası mekanlarda PACS etkili olarak kullanılabilir.Ayrıca etkileşimli tıp eğitim materyallerinin (CD-ROM, DVD) hazırlanmasında yararlı katkılar sağlamaktadır. Bu güne dek bu işlem için transparan tarayıcılar kullanılmaktaydı. Bu yöntem hem zaman kaybı hem maliyet hem de görüntü kaybına neden olmakta idi.

Sayısal Görüntü Depolamanın Önündeki Problemler

Sayısal görüntü depolama, sadece fiziksel depolama değil aynı zamanda görüntülerde kayıp olmadan onları tekrar izleyebileceğimiz bir veritabanı oluşturmaktır. Bu oluşumda bazı darboğazlar ile karşılaşılmaktadır. Bu veri tabanlarında kullanılan görüntülerin yazı formatındaki verilere göre daha fazla alan kaplaması, arşivde kullanılacak depolama donanımlarında kapasite sorununu ortaya çıkarmaktadır.

Ortalama bir radyoloji muayenesinin veri büyüklüğü yaklaşık 20 megabayt’tır. Yılda 100.000 muayene gerçekleştiren bir kurumda 2 terabayt’lık bir alana gereksinim duyulacaktır. Eğer yerel bir bilginin depolama gereklilikleri bilginin 10 yıl saklanması gerektiğini öngörüyorsa, kanuni yükümlülüklerin yerine getirilebilmesi için toplam 20 terabayt’ın arşivlenmesi gerekir. Pediatri hastalarında bu miktar iki kattır. Çünkü pediatri kayıtlarının kanuni saklanma süreleri daha uzundur. HIS ve RIS verilerinin depolandığı ortamlar da düşünülürse, sayısal görüntü ve depolama için pedibayt’lara varan depolama alanlarına gereksinim duyulacaktır.

Sayısal görüntü depolamanın çeşitli türleri vardır. Bu türler farklı geri çağırma hızlarına ve maliyetlerine sahiptirler. En hızlı ve pahalıları Manyetik Diskler (MD) ve RAID’ ler (Redundant Array of Independent Drives), hem hızlı hem de maliyet yönünden diğerlerine göre daha yüksektir. RAID disklerin yüksek kapasitelerine ek olarak herhangi bir birimindeki görüntülerin kopyaları diğer birimlerde de tutulmaktadır. Herhangi bir RAID birimi çöktüğünde görüntü kaybolmaz, diğer birimlerdeki kopyaları devreye girer. Bu, güvenlik açısından önemlidir. Bunlar dışında, MOD(Manyoto Optik Disk), CD-R, DVD ve DLT (Digital Linear Teyp)ler vardır. Bu birimlerin erişim hızı daha yavaştır. Özellikle çok sık kullanılmayan eski görüntüler MOD’larda saklanabilir. Bu birimlerin yüzlercesini bir arada tutan veri tabanında görüntüye otomatik olarak ulaşılmasını sağlayan Juke-Boxes’ lar vardır. Bu sistem teypler için de mevcuttur. Bu yöntemle çok sık kullanılmayan pedibayt’lara varan bilgi daha ucuz maliyetle depolanabilir. Sık kullanılanlar ise RAID disklerde depolanabilir.

Yukarıda belirtilen sorunlar, bilişim teknolojilerinin depolama sistemlerindeki kapasite artışı ve fiyatlarda görülen hızlı düşüşler nedeniyle sorun olmaktan çıkmaktadır.

Görüntü Alma ve Okuma İle İlgili Sorunlar

Sayısal görüntü depolamada görüntü alma kalitesi ile okuma kalitesi arasında kuvvetli bir ilişki vardır. Günümüz bilişim teknolojileri destekli (CT,MRI vb.) görüntüleme donanımlarının görüntü alma kalitesi yüksektir. Bunları okurken de kaliteli monitörler kullanılmalıdır. Bu amaçla geliştirilmiş yüksek çözünürlükte monitörler vardır. Radyoloji merkezlerindeki monitörler 2Kx2K dual monitörlerdir. Bunlar bir miktar pahalıdır. PACS bağlı olarak eğitim amaçlı 1Kx1K çözünürlüklü normal bilgisayar monitörleri de iyi sonuç vermektedir. Çözünürlük dışında kaliteli görüntü almayı etkileyen önemli bir faktör de parlaklıkdır(luminance). Radyalogların kullandığı monitörler 500-600 foot-lambert, normal PClerinki ise 25 foot-lambert’ dir. İş istasyonlarındaki monitörler ise 50-100 foot-lambert parlaklığındadır. Düşük parlaklığa sahip monitörler aydınlık odalarda iyi sonuç vermeyebilir. Bu problemin çözünürlükle ilgisi yoktur. Bu sorunu aşmak için ya yüksek parlaklık kapasiteli monitörler kullanılmalı yada okuma odalarının ışıklandırması yansıtmalı olmalı ve duvarlar koyu, özellikle mor renge boyanmalıdır.

Yukarıda sayılan birkaç soruna karşın filmsiz ve kağıtsız bir ortamda bilişim çağına yaraşır bir sağlık hizmeti ve eğitim hizmeti vermek olanağını kullanmak gerekir. Bilişim teknolojilerindeki hızlı değişim yukarıdaki birtakım sorunları kısa süre içerisinde ortadan kaldıracaktır. Ülkemizde de bu değişime uyma yolunda önemli adımlar atılmaktadır.

Osman SAKA