Teleradiologie. Historie, Stand und künftige Entwicklungen. H.P. Meinzer Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg CHILI GmbH, Heidelberg

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1 Teleradiologie Historie, Stand und künftige Entwicklungen Uwe Engelmann, A. Schröter, H. Münch, M H.P. Meinzer Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg CHILI GmbH, Heidelberg Unser Hintergrund MEDICUS: Erster Bilddatentransfer über ISDN für wissenschaftliche Zwecke MEDICUS-2: Dediziertes Teleradiologiesystem (in klinischer Routine) Seit 1996 CHILI: Workstation und PACS mit integrierter Teleradiologie

2 Unser Ansatz Entwicklung von Konzepten in einer Forschungsgruppe am Deutschen Krebsforschungszentrum Aktiver Technologie-Transfer Produktentwicklung im Steinbeis-Transferzentrum Medizinische Informatik CHILI GmbH Einflüsse Seit 1996 Installation von über 250 Teleradiologie-Systemen in Deutschland, Belgien, Schweiz, USA, Korea, Grönland und China Schlaganfall-Netzwerk Rheinland-Pfalz - mit Public-Key-Verschlüsselung Seit 2003 Seit für Teleradiologie - , 1. Version 2004 Förderprojekt Zukunftsoffensive III: Teleradiologie in Baden-Württemberg Seit 2004 Arbeit an der DIN-Norm : Abnahme- und Konstanzprüfung in der Teleradiologie nach RöV Teleradiologische Vernetzung Grönlands Integration in web-basierte Aktensysteme

3 Röntgenverordnung Neue Röntgenverordnung RöV vom 1. Juli 2002 ausgegeben im BGBl.am 5. Mai 2003 Teleradiologie in der neuen RöV 4. Telekommunikation 1. Indikation stellende 2. Technische Person Durchführung 3. Strahlenschutz Notfallversorgung

4 Teleradiologie nach RöV 2002 Genehmigungspflichtig! Abnahme- und Konstanzprüfungen Qualitätssicherung Übertragungszeit Vollständigkeit der Datenübertragung Bildqualität Stabilität (Verfügbarkeit) Unmittelbare Telekommunikation... DIN Abnahme- und Konstanzprüfungen in der Teleradiologie nach RöV Einsatz von Kompressionsverfahren Verlustlose Kompression ohne Einschränkungen erlaubt Verlustbehaftete Kompression erlaubt wenn die diagnostische Aussagekraft nicht beeinträchtigt wird

5 Datenschutzgesetze 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 Taxonomie Übertragungsmedium Physisch Elektronisch Netzwerk-Topologien Punkt-zu-Punkt Verbindungen Sternförmige Verbindungen Netzwerke Datenflussbezogene Sicht Push-Modell Pull-Modell On-Demand Gemischtes Szenarien

6 Übertragungsmedium Physikalisch (Film, CD) Veraltet Eventuell bei geringem Datenaufkommen sinnvoll Integration in den Workflow Elektronisch Schnell Verschiedene Protokolle möglich, , WEB, CHILI Sicherheit VPN, SSL, Verschlüsselung Netzwerk-Topologien Punkt-zu-Punkt Verbindungen Sternförmige Verbindungen Netzwerke

7 Datenflussbezogene Sicht Push-Modell Aktiver versand zum Empfänger Pull-Modell Empfänger holt die Daten ab Aber nur bereitgestellte! On-Demand live Zugriff Push-Modell Versand Befundung Modalität mit Konsole TR Gateway ISDN/DSL- Router Netz ISDN/DSL- Router TR Home Erzeuger + Sender Übertragungsweg Empfänger DB

8 Der Klassiker Punkt-zu zu-punkt Verbindung Beispiel für ein TR-Netzwerk (1999) Harvard Medical School Beth Israel Hosp. Boston, USA WakeMed Raleigh, NC, USA Stanford Medical School CA USA St. Vinzenz Dinslaken Brussels Network Radiologie Universität Bonn HNO Universität Bonn Freiburg Krupp-Krankenhaus Essen Klinikum Ludwigshafen Neustadt/W Klinikum Niederberg Velbert St. Vinc. Lünen Worms Altstätten, CH Klinikum Krefeld (Rad, GKZ, NC, Innere ) Radiologie Klinikum Nürnberg Grabs, CH Luther-Krankenhaus Essen ZI Mannheim Radiologie Klinikum Mannheim Dachau Uni Münster RK Kassel Diagn. Radiologie Universität Gießen Deutsches Krebsforschungszentrum Med. & Biol. Bad Zwesten Informatik Uni Tübingen Deutsches Krebsforschungszentrum Onkologische Diagnostik & Therapie Radiologie Großhadern München Radiolog. Univers. Klinik Heidelberg Radiologie Uni Marburg Chirurgie Universität Gießen Pneumologische Klinik Waldhof Elgershausen Herzchirurgie Universität Heidelberg ATOS Radiologische Gemeinschaftspraxis Heidelberg Frauenklinik Universität Heidelberg Ev. Krankenhaus Salem Heidelberg Krankenhaus Speyerers Hof Heidelberg Strahlenphysik Universität Heidelberg Mund- Kiefer- Gesichtschirurgie Universität Heidelberg Uni Halle

9 Protokolle -Protokoll Vorteile: Verbreitung Herstellerunabhängigkeit Vorsicht: Datenschutz (Vertraulichkeit, Integrität, Authentizität) Abbruch von Verbindungen Netzwerk-Overhead durch Protokoll via SSL, VPN Lösung der Verschlüsselungsproblematik Protokolle Proprietäre Protokolle (z.b. CHILI-Protokoll) Vorteile: Berücksichtigung von Datenschutz und Datensicherheit (Vertraulichkeit, Integrität, Authentizität) Stabilität trotz Netzwerkunterbrechungen Optimierter Durchsatz Nachteil: Herstellerabhängigkeit

10 Telekonferenz synchrone Daten synchrone Funktionen 2 Mauszeiger Live Audio (Rechner oder Freisprech-Tel.) eingeschränktes Live Video keine Rederechtverwaltung notwendig! Beispiel-Szenario: Radiologe zu Hause ISDN, DSL CHILI Basic CHILI Start Home Krankenhaus

11 Beispiel-Szenario: Befundung außer Haus ISDN, DSL CHILI Basic CHILI Report Portalklinik Schwerpunktklinik Netzwerk Topologie: Punkt-zu zu-punkt

12 Bewertung: Punkt-zu zu-punkt 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 Topologien Server

13 Pull-Modell Versand Befundung Modalität mit Konsole Webserver ISDN/DSL- Router Netz ISDN/DSL- Router TR Home Erzeuger Übertragungsweg Holer DB Schlaganfall-Netzwerk Rheinland-Pfalz

14 : 2002: Schlaganfall-Netzwerk Rheinland-Pfalz Optimale Versorgung von Schlaganfall-Patienten Elektronischer (Bild-) Datenaustausch Standard-konform ( MIME Type) Public-Key-Encryption Autorouting and automatische Protokoll-Konvertierung Wenig Probleme mit Firewall Übertragungs-Protokolle Aktiver Bildversand TR System Auto-Routing

15 Datenfluß VERSCHLÜSSELT Modalities PACS Workstations TR System SMTP IMAP4 Firewall (SMTP, IMAP4, SSH) Stroke-Unit 2. Ordnung IMAP4 SMTP Stroke-Unit 1. Ordnung Mail Server SMTP IMAP4 Modalities PACS Workstations TR System SMTP IMAP4 Firewall (SMTP, IMAP4, SSH) Anschlußvoraussetzungen -Gerät, das die Bilder zum TR-System sendet Modalität -Workstation PACS Einzurichten: C-Store Partner Port AET IP-Adresse Aufwand < 60 Minuten bei Wartung

16 2003: Zukunftsoffensive III Projekt Notfall-Teleradiologie Baden-Württemberg Traumazentren & Stroke Units Sechs unabhängige Netzwerke/Projekte - !! + WWW!! Heidelberg Mannheim Karlsruhe Stuttgart Freiburg 48 Krankenhäuser 4 Universitätskliniken tskliniken Ludwigsburg VPN + Villingen- Schwenningen Ulm

17 Baden-Württemberger Kommunikationsstandard Heidelberg Mannheim Karlsruhe Stuttgart Freiburg Sichere - ?Mail Ludwigsburg Villingen- Schwenningen Ulm Baden-Württemberger Kommunikationsstandard Sichere - Mail Heidelberg Mannheim Karlsruhe Stuttgart Freiburg Communication Server Ludwigsburg Villingen- Schwenningen Ulm

18 Standardisierung von of Sicherer - Mail 2003: Initiative der Deutschen Röntgengesellschaft DRG Zur Zeit unterstützt von 16 Mitgliedern Universitäten Non-Profit Organisationen Firmen 4 erfolgreiche Connectathons Nachgewiesene Interoperabilität Weiterentwicklungen Andere Dokumente Splitten großer Bilder Return-Codes per Netzwerk-Topologie: - Mail SMTP via Internet Server

19 Bewertung - Mail 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 per Web-Technologie

20 Generelle Architektur Klinischer Arbeitsplatz PACS HTTP(s) eigenes Protokoll Verschlüsselung + Kompression,... Authentifizierung (proprietär, LDAP, ADS, NIS, ticketcheck) Query Retrieve Webserver Datenbank Bilder Integration mit der EPA KIS/RIS/EPA -Client URL: CHILI/Web-Server Generierte HTML-Seite Lädt Bilder holt den Befund

21 Integration mit IS-H*Med (GSD, Berlin) Telekonferenz im Web Synchronisation von Daten und Funktionen Beide Mauszeiger Unabhängig von der Hardware Monitorgröße und -auflösung Betriebssystem Linux, Mac, Windows,...

22 Modalitäten Netwerk-Topologie Krankenhaus Einweiser http via LAN Webserver https via Internet Radiologe zu Hause Externe Radiologie

23 Integrierbar in medizinische IT-Systeme 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 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

24 Teleradiologie in Heterogenen Netzwerken Beispiel: Universitätsklinik Freiburg Ein heterogenes Netzwerk WWW Heidelberg Mannheim Karlsruhe http Universitätsklinik Freiburg SMTP Internet Communication Kreiskrankenhaus VPN Server SMTP Workstation Workstation

25 Regelbasiertes Autorouting CHILI ftp,scp nfs CD-ROM Video Regeln Autorouter Empfänger Zielrechner Protokoll Zeitpunkt... CHILI ftp,scp nfs CD-ROM http Regelbasiertes Autorouting CHILI ftp,scp nfs CD-ROM Video Regeln Autorouter Empfänger Zielrechner Protokoll Zeitpunkt... CHILI ftp,scp nfs CD-ROM http

26 Regelbasiertes Autorouting CHILI ftp,scp nfs CD-ROM Video Regeln Autorouter Empfänger Zielrechner Protokoll Zeitpunkt... CHILI ftp,scp nfs CD-ROM http Regelbasiertes Autorouting CHILI ftp,scp nfs CD-ROM Video Regeln Autorouter Empfänger Zielrechner Protokoll Zeitpunkt... CHILI ftp,scp nfs CD-ROM http

27 Teleradiologie in Großen Regionen Grönland-Konzept Ein zentrales Krankenhaus 15 kleine Außenstellen mit Modalitäten Häufige Strom- und Netzwerkausfälle Verfügbarkeit ALLER Bilder überall Integriert in vorhandenes PACS, RIS und KIS

28 Quelle: Jens-Jørgen Kjærgaard Verkehrssysteme

29 Distrikt-Krankenhäuser Nuuk Tasilaq Ittoqortormiit Nanortalik Narsaq Qaqortoq Manitsoq Uummannaq Ilulissat Aasiaat Sisimiut Paamiut Qaanaaq Qeqertarsuaq Qasigiannguit Upernavik Distrikt-Krankenhaus CR PC Distrikt-Krankenhaus Distrikt-Krankenhaus CR PC CR PC Distrikt-Krankenhaus Distrikt-Krankenhaus CR PC CR PC Teleradiologie-Gateway Teleradiologie-Gateway Distrikt-Krankenhaus CR PC Teleradiologie-Gateway Teleradiologie-Gateway Distrikt-Krankenhaus CR PC Teleradiologie-Gateway Distrikt-Krankenhaus Distrikt-Krankenhaus CR PC CR PC Teleradiologie-Gateway Teleradiologie-Gateway Distrikt-Krankenhaus Distrikt-Krankenhaus CR PC CR PC Teleradiologie-Gateway Teleradiologie-Gateway Distrikt-Krankenhaus CR PC Teleradiologie-Gateway Dronning Ingrid Krankenhaus Distrikt-Krankenhaus CR PC Teleradiologie-Gateway Distrikt-Krankenhaus Distrikt-Krankenhaus CR Teleradiologie-Gateway PC KIS RIS TR-Gateway PACS CR PC Teleradiologie-Gateway Teleradiologie-Gateway Webserver Teleradiologie-Gateway Modalitäten

30 Ergebnis Grönland Blackbox-Lösung für die Übertragung von Bildern und Befunden über unzuverlässige Netzwerke Verbesserung der medizinischen Versorgung für Menschen in unzugänglichen Regionen Integration 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!

31 Integration 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 -Worklist gepatch (Patient Reconciliation) Ohne Integration 1 2 Bildempfang Weiterleiten an das PACS KIS/RIS? Probleme 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 Einsender PACS 1 TR Anbindung 2

32 Integrierter Teleradiologischer Datenfluß Ergebnis: Patient bekannt im KIS/RIS Leistungserfassung möglich Bildempfang Zwischenspeichern Patienten Registrierung Auftrag Erstellen Worklist abfragen KIS/RIS MWL SCP Workflow-Integration Reconciliation möglich richtige Patienten-ID im PACS keine Kollisionen Zuordnung möglich Daten sichtbar im PACS 6 7 Daten Patchen Weiterleiten an das PACS 3 HL7 4 5 Einsender HL7 Initiator MWL SCU PACS 1 2 TR HUB DB PATCH 6 7 Standards Basis:, HL7,... IHE Import Reconciliation Workflow: IRWF Cross Enterprise Document Sharing: in der DRG - DIN/NAR Qualitätssicherung in der TR DIN

33 Erkennbare Trends Protokolle Punkt-zu-Punkt ( oder proprietär) - 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 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

34 Pardigmenwechsel 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 Danke