Tele-ecografia: stato dell’arte e sviluppi futuri

Tele-ecogra!a: stato dell’arte e sviluppi futuri Tecnologie abilitanti per trasmissioni ecogra!che in real-time, il caso

del Progetto REMOTE

Riccardo Triunfo – riccardo.triunfo@crs4.it

Francesca Frexia – francesca.frexia@crs4.it

Francesco Cabras – francesco.cabras@crs4.it

Workshop @ I.R.C.S.S. Burlo Garofolo, 15 Dicembre 2011, Trieste

Centro di Ricerca e Sviluppo di Studi Superiori in Sardegna

•  Centro di ricerca interdisciplinare in scienze computazionali, attivo dal 1992

•  Localizzato nel Parco Scienti!co e

Tecnologico POLARIS (Pula) •  Personale RTD ~190 persone •  Fatturato di ~10M Euro, di cui ~50% da

!nanziamenti esterni: –  Progetti UE/Nazionali –  Contratti industriali –  Servizi

•  Settori: –  Biomedicina –  Data Fusion –  Società dell‘Informazione –  Energia e Ambiente

CRS4 POLARIS Edificio 1 C.P. 25 09010 Pula (CA), ITALY www.crs4.it

CRS4 Workshop @ I.R.C.S.S. Burlo Garofolo, 15 Dicembre 2011, Trieste

•  Parte del Settore Data Fusion

•  Esperienza più che decennale di ricerca e sviluppo nell'applicazione dell'informatica alla pratica clinica, alla medicina ed alla biologia

•  Soluzioni allo stato dell’arte a esigenze mediche concrete

•  Collaborazioni con: –  Ospedali –  Imprese –  Consorzi Internazionali (IHE/HL7/

openEHR)

Healthcare Flows Group

Focus Areas

• HL7 • IHE • DICOM • ….

• Cross domain analysis

• Clinical data reuse • ….

• Single dose drug delivery

• PaQent PosiQve IdenQficaQon

• Process AutomaQon • ….

• EHR • Standards (ICD, SNOMED, LOINC)

• ….

Data Technology

Interoperability Research

Workshop agenda

•  Medicine goes digital

•  Presentazione linee di ricerca CRS4 in campo clinico

•  Stato dell’arte nel campo della tele-ecogra!a

•  Il Progetto REMOTE: tele-ecocardiologia applicata alla cardiologia pediatrica

•  Applicazione del sistema in altri ambiti clinici

•  Hands-on: dimostrazione del sistema

•  Nell’ultimo secolo la medicina è la scienza con il più elevato contenuto di innovazione e di nuove scoperte. E’ tuttora in continua evoluzione.

•  Al contrario di ogni altro settore “industriale” gli investimenti in IT sono molto limitati e ancora molto settori sono completamente non digitalizzati.

•  Le possibilità offerte dall’uso

dell’Information Technology per il risparmio dei costi e per la ricerca stanno trainando il settore verso una digitalizzazione intensiva di tutti i settori clinici.

Medicine Goes Digital *

Nomen Omen

1970 1980 1990 2000

Medical informaGcs

Healthcare informaGcs

ICT for health

eHealth

Connected health

Health

Digital medicine: evoluzione

Il paradosso della Sanità Il settore più complesso, la spesa più bassa …

% della spesa complessiva impiegato in ICT (PricewaterhouseCoopers Report)

Uso della tecnologia negli ospedali

I computer sono usati più per !ni amministrativi che per supportare e migliorare i processi di cura

Lo scenario europeo La spesa sanitaria è in costante aumento (in !gura la proiezione media sui 27 paesi EU) ed il suo contenimento è l’obiettivo primario di tutti i governi nei paesi industrializzati.

L’automazione dei processi ospedalieri

•  Durante gli anni 90 la maggior parte dei comparti industriali hanno investito pesantemente nell’adozione delle nuove tecnologie all’interno dei processi di business.

•  Grazie all’innovazione IT questi comparti hanno visto migliorare la produttività del 6%-8% ogni anno.

Perché Digital Medicine?

Risparmi sui cosQ

Efficienza

Supporto alla ricerca

•  DaQ USA, se il 90% degli ospedali ado\a gli HIS –  77 Miliardi di Dollari per anno

–  400 Miliardi di Dollari in 15 anni

–  6% della spesa totale per la salute

InformaGzzazione e automazione = Risparmi

•  Un recente studio condotto su due gruppi di ospedali in Texas1 uno ad alto tasso di informatizzazione e innovazione digitale (misurato secondo l’indice CITAT2) e l’altro no ha dimostrato che il primo gruppo aveva: –  15% di mortalità in meno –  16% di complicazioni post operatorie /degenza in meno –  Costi di gestione sensibilmente più bassi

1 Archives of Internal Medicine - 'Clinical Information Technologies and Inpatient Outcomes: A Multiple Hospital Study' – January 2009: lo studio ha coinvolto 41 ospedali nel Texas, per complessivi 167.000 pazienti sopra i 50 anni

2 L'indice CITAT misura il grado di digitalizzazione (da zero a cento) in quattro aree: ricette e cartelle cliniche, esami di laboratorio, richieste di ricovero e order entry, e sistemi di supporto alle decisioni.

InformaGzzazione e automazione = Efficienza

•  Un altro studio dell’NHS ha dimostrato che moltissimi documenti clinici cartacei vanno persi. 1.2M di cittadini Britannici vengono trattati ogni anno senza un corretto accesso alle informazioni cliniche da parte dei medici (referti, immagini, esami, etc.)

InformaGzzazione e automazione= Efficienza (2)

InformaGzzazione e automazione = Supporto alla ricerca

La convergenza di dati provenienti da diverse fonti apre la strada a nuovi modelli di ricerca nel campo biomedico e fornisce un ulteriore strumento per migliorare la cura delle malattie complesse.

Revolution in Progress

Ostacoli e criticità

•  1 Ricovero

•  11 Schede

•  3/4 Sottoschede

•  33 Campi

Workshop agenda

Scenario regionale sardo

•  1.6 Milioni di persone residenti in Sardegna

•  11 Strutture Sanitarie pubbliche, tra ASL ed Aziende Ospedaliere

•  Investimenti ingenti in infrastrutture e digitalizzazione del Sistema Sanitario Regionale

ProgeUo InvesGmento Aree

SISaR 25M€ ADT, CUP, Pronto Soccorso, Order Entry, Trasfusionale, Farmacia, Sale Operatorie

MEDIR 10M€ Rete dei medici di medicina generale e dei pediatri di libera scelta, EHR

SILUS 1.5M€ Laboratorio

RTP 1.1M€ Registro tumori e teleconsulto

ANAGS 1.3M€ Anagrafe regionale

RTR NA Rete in fibra ottica

Linee di ricerca Healthcare Flows Group

GesQone semanQca e computazionale di daQ biomedici

Interconnessione di domini clinici e tracciabilità

Telemedicina e medicina distribuita

Domini clinici, tipica situazione

•  Sistema Informativo Ospedaliero (SIO): deve essere in grado di comunicare con i sistemi periferici (RIS, LIS,...)‏

•  Sistemi periferici: spesso sono stati acquisiti in tempi e modi diversi e non sempre sono in grado di comunicare (“information islands”)‏

•  Integrazione: il numero di interfacce da costruire cresce col quadrato del numero di sottosistemi da interconnettere

Cambio di paradigma

•  Approccio diverso: sistema con architettura a stella, con un punto centrale che governa le transazioni

•  Standard e tecnologie aperte: la soluzione usata si basa su tecnologie opensource (Mirth) e sul principale standard internazionale del settore (HL7)

•  Sistema in produzione presso il Brotzu: il modello è attivo e funzionante presso la più grande AO sarda

Tracciabilità in Sanità

•  I percorsi di cura sono complessi e prevedono molte fasi e diverse !gure professionali che collaborano tra loro

•  L’automazione può supportare il lavoro del personale medico aumentando l’efficacia ed il controllo di ogni passaggio

•  La collaborazione con imprese del settore consente una valorizzazione più forte delle competenze delle aziende e dei risultati della ricerca

Semplificazione di problemi complessi (1) Interconnessione di domini clinici e tracciabilità

Semplificazione di problemi complessi (2) Interconnessione di domini clinici e tracciabilità

•  “Il laboratorio analisi gioca un ruolo chiave nella cura dei pazienti e i dati di laboratorio in#uiscono per il 60-70% su decisioni importanti come il ricovero, la dimissione e le medicazioni” [1]

•  Le analisi di laboratorio costituiscono una importante potenziale fonte di errori che può incidere sulla sicurezza dei pazienti

[1] ToybertME, Chevret S, Cassinat B, Schlageter, Forsman.Why is the laboratory an afterthought for managed care organizations? Clin Chem 1996;42:813–6.

Tracciabilità nella fase pre-‐analiGca

•  Errori analitici

Tracciabilità nella fase analiGca

L'importanza delle informazioni

•  Un ospedale moderno non può prescindere dall'utilizzo di un'infrastruttura informatica e tecnologica all'avanguardia

•  La pratica clinica è incentrata sulla gestione e sul

trattamento di informazioni, la cui collezione permette di prendere decisioni puntuali sulle terapie e cure da seguire

•  La maggior parte delle informazioni e dei dati biologici

sono disponibili in forma digitale ma non sono uniformi

Modelli daG

•  La tecnologia mette a disposizione enormi quantità di dati eterogenei

•  I destinatari dei dati sono molteplici, con scopi diversi tra loro

•  Nel tempo le esigenze di trattamento e conservazione mutano

•  E’ stato realizzato un modello che consenta di rappresentare e gestire dati clinici e dati genetici

•  Il modello viene testato attraverso il suo utilizzo per le attività del Progetto Progenia del Prof. Cucca

Workshop agenda

•  Offre potenzialità e soluzioni al servizio della pratica clinica con enormi bene!ci per i pazienti e gli operatori sanitari: •  Teleconsulto •  Telemonitoraggio e teleassistenza •  Teledidattica •  Diffusione di informazioni e servizi

•  A livello nazionale e internazionale è riconosciuta ed incoraggiata come strumento di fondamentale importanza (linee guida SSN e della CE, European Digital Agenda for eHealth)

Telemedicina

Telemedicina e medicina distribuita

Tele-‐ecografia in real-‐Gme: tecnologia alla fronGera o già realtà?

Tele-‐ultrasound and paramedics

•  OBJECTIVES –  The aim of this study was to examine the capability of ultrasound-naïve

paramedics to obtain interpretable Focused Assessment With Sonography for Trauma (FAST) images under the remote direction of emergency physicians (EPs).

•  METHODS –  Paramedics without experience using ultrasound participated in a 20-

minute lecture covering orientation to the ultrasound machine and the FAST examination.

–  The paramedics subsequently performed FAST examinations on a model patient, whereas the EP remained in another room, out of visual contact.

–  The EP communicated with the paramedic via radio, viewing video from the ultrasound machine on a monitor and directing the probe movements to obtain the views of the FAST examination.

Tele-‐ultrasound and paramedics

•  RESULTS –  51 paramedics performed their "rst FAST examinations and were able

to successfully complete 100% of the views of the FAST. –  The median time from probe placement to examination completion was

262 seconds. –  The median time to complete right upper quadrant (RUQ) versus left

upper quadrant (LUQ) views was 39 and 50 seconds, respectively. –  Paramedics completed cardiac and pelvic view in a median time of 42

and 25 seconds, respectively.

•  CONCLUSIONS –  the study demonstrated that paramedics with no prior ultrasound

experience could obtain FAST images under remote guidance from experienced EPs in less than 5 minutes.

–  Given rapidly evolving data transmission technology, this has applicability in battle!eld, remote, and rural prehospital settings.

Tele-‐Ultrasound in Emergency Services

•  Study at National Taiwan University Hospital in Taipei –  Based on Emergency Medical Technicians

(EMT) training on FAST examination –  Including a system to connect ambulances

and hospital to show tele-ultrasound module

•  Methods for tele-consultation –  Mobile Internet communication between

the three subsystems is based on 3G communication protocol

•  Limitations –  High network requirements: need of image

storing&forwarding in many cases •  Results

–  enhance the speed of primary trauma assessment during the pre-hospital period

Tele-‐ultrasound and paramedics TroubleshooGng

RoboGcs Tele-‐ultrasound

Workshop agenda

Il ProgeUo REMOTE

§  Il Progetto si colloca nell’ambito del teleconsulto, area della telemedicina che si pone come obiettivo principale l’abbattimento delle barriere geogra!che

§  Nasce da un progetto di ricerca e collaborazione tra il CRS4 e l’Azienda Ospedaliera Brotzu

Perché la Cardiologia Pediatrica?

•  Le cardiopatie congenite neonatali rappresentano spesso un’emergenza

•  In Sardegna spesso i neonati cardiopatici nascono in centri senza cardiologo pediatra

•  Gli specialisti sono molto pochi •  La Sardegna presenta un solo centro di riferimento ed

una realtà geogra!ca difficile

Doppio rischio: non trasferire neonato cardiopaGco, trasferire neonato non cardiopaGco

•  Responsabili di circa la metà delle morti per malformazioni letali in età pediatrica

•  Sono 4 volte più frequenti delle malformazioni del tubo neurale e 6 volte più frequenti delle più gravi malformazioni genetiche

•  Rappresentano il 10‰ dei nati vivi ed il 13-14‰ dei feti (con picchi >20‰ in Giappone)

•  Possono manifestarsi prima della nascita o subito dopo a seconda della severità e dell’impatto sulla !siologia fetale

In Sardegna l’incidenza è oltre il doppio rispetto alla media internazionale, probabilmente per motivi legati all’insularità che funge

da “moltiplicatore genetico”

CardiopaGe congenite: rilevanza

Media Internazionale

CardiopaGe congenite: incidenza

§  Cardiopatie congenite: 10/1000 nati vivi §  85% attualmente raggiunge l’età adulta (European

Heart Journal; 13: 111 – Am J Cardiol 1992; 70: 661) §  Cardiopatici congeniti adulti negli USA oltre 1.000.000,

in Canada 200.000 (JACC; 18: 315)

Popolazione sGmata in Italia: 250.000

Cardiopatie congenite: entità del problema

Esigenze

•  Teleconsulto in tempo reale da parte di uno specialista non "sicamente presente, con la possibilità di effettuare correttamente l’esame e quindi di avere una corretta diagnosi

•  Opportunità di una “second opinion”

•  Possibilità di rapida curva di apprendimento da parte dei centri coinvolti

§  Nuova Scotia, Canada §  Mayo Clinic, U.S.A §  Belfast, Irlanda §  Toulouse, Francia

Sistemi di teleconsulto per la cardiologia pediatrica in aUo

Criticità: costi elevati, soluzioni proprietarie

•  Dalla collaborazione CRS4-Brotzu è nato il prototipo di un sistema di telemedicina in grado di collegare la Cardiologia Pediatrica di Cagliari con l’Ospedale “Nostra Signora Della Mercede” di Lanusei

•  Il modello proposto è stato oggetto di una pubblicazione sull’International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery ed è la base di partenza per il Progetto REMOTE

CRS4 ed AOB: dall’idea al prototipo

Lo scopo di questo Progetto è porre le basi per la creazione di un sistema che renda possibile effettuare diagnosi cardiologiche a distanza su tutto il territorio sardo, in tempo reale e sfruttando strumenti a basso costo Il Progetto ha ottenuto il primo posto nella graduatoria del Centro Regionale di Programmazione per il Bando sulla Legge Regionale 7, n.7, “PROMOZIONE DELLA RICERCA SCIENTIFICA E DELL’INNOVAZIONE TECNOLOGICA IN SARDEGNA”

ProgeUo REMOTE: Risorse E Modelli OrganizzaGvi in TElecardiologia

¨ Ottimizzare il prototipo per permettere l’uso del sistema in diversi presidi ospedalieri ¨ Sperimentare e validare il sistema dal punto di

vista diagnostico ¨ Estendere il collegamento ad un numero

maggiore di presidi ¨ Utilizzare il sistema in mobilità, per permettere

la diagnosi in emergenza/urgenza attraverso l’uso di dispositivi mobili

Obieavi principali

§  Tecnologici: realizzare l’infrastruttura necessaria all’interconnessione degli ospedali e alla trasmissione dei dati nei presidi coinvolti

§  Organizzativi: creare un’infrastruttura sovra-aziendale per un’efficiente interazione

§  Clinici: de!nire protocolli clinici di utilizzo e validazione del sistema

§  Formativi: sperimentare il sistema nel contesto di formazione universitaria

Aspea principali

u  Trasmissione di dati in tempo reale per il supporto alla diagnosi tra distretti remoti

u  Diffusione di tecnologie abilitanti a basso costo ed integrabili nei progetti di sanità elettronica regionale (RTR, SISaR, MEDIR)

u  Possibilità di interconnessione di apparati diagnostici di diverso tipo, purché dotati di un’uscita video

u  Realizzazione di streaming video uno-a-molti, a scopo didattico.

PunQ di forza/innovazione

Unità centrali §  Azienda Ospedaliera “G.Brotzu” - Cardiologia Pediatrica §  CRS4 – Healthcare Flows Group §  Unità periferiche §  Ospedale “N.S. della Mercede”, Lanusei - Cardiologia §  Azienda Ospedaliero-Universitaria, Cagliari - Terapia Intensiva

Neonatale, Nido e Puericultura della Clinica “G. Macciotta” e Dipartimento di Scienze Cardiovascolari e Neurologiche del Policlinico

§  Ospedale “SS.Trinità”, Cagliari - Ostetricia e Ginecologia

Unità coinvolte

u Gestione Emergenze/Urgenze

u Gestione della routine ospedaliera

u Consulenze in reperibilità

u Formazione universitaria

u Collaborazioni extra-regionali

Campi di applicazione

Workshop agenda

Schema di funzionamento

Medico Richiedente Medico Specialista

Richiesta Teleconsulto Visualizzazione Richieste/Acce\azione

Avvia Live

Consulto

Specialista Ecografo

Server •  Cartella clinica •  Gestione richieste •  Gestione anagra!ca pazienti •  Gestione reperibilità •  Chat vocale •  Sicurezza e autenticazione utenti

Lista della spesa

Il sistema di teleconsulto

Il sistema di cartella clinica: scheduling

Il sistema di cartella clinica: refertazione struUurata

Il sistema di cartella clinica: avvio del teleconsulto

Il sistema in funzione (demo Gme)

Stato del Progetto

§  Riprogettato il prototipo iniziale e realizzata una prima implementazione del sistema

§  Realizzato il sistema di cartella clinica per la visualizzazione dei dati dei pazienti

§  Realizzati sopralluoghi, test e prime impostazioni per la connessione dei Centri coinvolti

§  Avviata la formazione clinica

Sviluppi futuri

²  Ingegnerizzare il sistema in un unico dispositivo

²  Supportare le consulenze

in mobilità attraverso diversi dispositivi (iPad/Android)

²  Validare in altri campi di

applicazione (emergenza, angiogra!a,…)

Provando (e sbagliando) (per fortuna) si impara!

(per fortuna) si impara! •  Progetti di informatica in contesti clinici reali richiedono la collaborazione armoniosa di un gran numero di !gure professionali (medici, infermieri, informatici, ingegneri, amministrativi) affinché il risultato possa davvero funzionare

•  Lesson learnt

•  pesi dei “componenti”: la parte tecnologica, anche nei progetti molto innovativi, è spesso quella più semplice darealizzare, poiché richiede in genere interazioni tra un minor numero di soggetti

•  importanza dei processi: l’ottimizzazione dei processi deve essere considerata come un passo importante nella realizzazione di un progetto

•  valore della formazione: questo aspetto non va trascurato perché il miglior sistema è inutile se non viene utilizzato correttamente.

Conclusioni

§  Si è dimostrato la possibilità di applicare tecnologie di telemedicina in real-time in diversi contesti, dall’emergenza alla routine

§  Attualmente le applicazioni i telemedicina in real-time sono ancora poco usate

§  Nei progetti di telemedicina sul territorio è necessario coinvolgere dall’inizio tutti gli stakeholder, senza sottovalutare gli aspetti organizzativi ed i rapporti tra SSN, ASL e Regione

¨  passati: per chi ha lavorato al prototipo o contribuito ad arrivare !no a qui (Vittorio Meloni, Luca Lianas, Stefano Leone Monni)

¨  futuri: per chi collabora e collaborerà al Progetto REMOTE (Roberto Tumbarello, Sabrina Montis, Francesco Cabras, Francesca Frexia, Valeria Lecca, Carlo Buttu, Riccardo Triunfo)

Ringraziamenti

Grazie per l’attenzione!

www.telecap.it www.crs4.it

Tele-ecografia: stato dell’arte e sviluppi futuri

Technology

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