Im Laufe der Jahre haben der Ausbau der IT und zahlreiche Technologien für medizinische Bildgebungsscanner die Entwicklung leistungsstarker neuer Geräte für die Diagnostik und interventionelle Radiologie ermöglicht. Die Informationen, die mit diesen Produkten gewonnen werden, können bei der Früherkennung und Behandlung zahlreicher Krankheiten, einschließlich Herz-, neurologischer und orthopädischer Zustände, sowie vieler Krebserkrankungen, hilfreich sein, was zu erheblichen Verbesserungen bei der Patientenversorgung führt.
Zusammen mit dem Beginn der Interoperabilität und Telemedizin schaffen diese Technologien einen Bedarf für eine Architektur, die Bildgebungssysteme oder -modalitäten mit anderen Geräten integriert. Sie ermöglichen es dem Bildarchivierungs- und Kommunikationssystem (PACS), generierte Bilder—entweder auf dedizierten lokalen Servern oder einer Cloud-Plattform— zu speichern und sie Ärzten jederzeit und überall zur Diagnose und Behandlung zur Verfügung zu stellen. Heutzutage bauen Gesundheitseinrichtungen belastbare Netzwerke auf, die alle relevanten, verbundenen Systeme unterstützen und im Wesentlichen „digitale Krankenhäuser” schaffen, darunter:
- Bildarchivierungs- und Kommunikationssysteme (PACS), die generierte Bilder speichern und Ärzten zur Diagnose und Behandlung zur Verfügung stellen.
- Radiologische Informationssysteme (RIS) und Krankenhausinformationssysteme (KIS) überwachen und verwalten nicht nur die Arbeitsabläufe der radiologischen Abteilungen, sondern auch ganze Krankenhäuser — von der Anmeldung des Patienten über die Planung, Abrechnung und Erstellung elektronischer Patientenakten bis hin zum Managementbericht.
- Computer-Radiographie, die Filme in digitale Bilder umwandelt.
- Digitale Radiographie, die digitale Bilder liefert.
- Laserdrucker und andere Peripheriegeräte, die bei Bedarf Filme ausdrucken.
Ein typisches Netzwerk für medizinische Bildgebungs- und Diagnosegeräte, das über lokale Netzwerke, drahtlose Netzwerke oder sog. Wide Area Networks (WAN) ausgeführt wird, wird in der folgenden Abbildung dargestellt:
Die digitale Transformation und immer komplexer werdende Netzwerke sind zentrale Herausforderungen.
Mit der zunehmenden Komplexität und Integration von Krankenhaussystemen stehen IT-Organisationen im Bereich Gesundheitswesen vor mehreren bedeutenden Herausforderungen, die jeweils zusätzliche Anforderungen an die oftmals bereits strapazierte IT-Infrastruktur stellen. Spezifische Herausforderungen sind:
- Gewährleistung der Compliance des Netzwerks und all seiner Komponenten mit vielfachen behördlichen Standards. Dazu gehören DICOM, Health Language Seven (HL7), die Internationale Organisation für Normung (ISO), die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) und das Gremium Europäischer Regulierungsstellen für elektronische Kommunikation (GEREK), um nur einige zu nennen. Relevante nationale anwendbare Codes müssen ebenfalls berücksichtigt werden.
- Bewältigung zusätzlicher Datenströme bei gleichzeitiger Unterstützung immer neuer Technologien.Abhängig von der Erkrankung des Patienten können Ärzte verschiedene Diagnosemodalitäten und Behandlungsmethoden anwenden. Beispielsweise kann eine Röntgen- oder CT-Untersuchung für die Orthopädie eingesetzt werden, während EKG oder MRT häufig bei kardiologischen Patienten angewendet werden. Die von den Scannern erstellten Bilder können problemlos an Fachärzte gesendet werden, um eine eingehende Auswertung und Diagnose zu erhalten.
Heutzutage speichern Krankenhäuser Hunderte Millionen digitaler Bilder, die von MRTs und CTs erstellt wurden, die ihrerseits immer besser darin werden, dünnere Schichten des Körpers zu erfassen (50 Petabyte Daten pro Jahr [1]). In der Tat stammen fast 90 Prozent aller Gesundheitsdaten aus der medizinischen Bildgebung. Doch Menschen können so viele Daten einfach nicht in nützliche Informationen verwandeln, und mehr als 97 Prozent davon bleiben ungenutzt oder werden nicht analysiert. Infolgedessen beginnen Gesundheitsorganisationen, künstliche Intelligenz (KI) zu verwenden, um Probleme zu identifizieren und komplexe Beziehungen und Muster in den Bildern zu erkennen. Das große Datenvolumen, das zur Unterstützung der KI-Analyse erforderlich ist, kann zu Milliarden von Parametern führen, die während der Trainingsphase optimiert werden müssen, was die für die Analyse erforderliche Datenverarbeitung erhöht. Dies wiederum schafft einen wachsenden Bedarf an einer stabilen und zuverlässigen elektrischen Energiequelle. - Übermittlung von Diagnosebildern jederzeit und überall PACS muss für Ärzte und Fachärzte für Chirurgie auf Abruf verfügbar sein und die neuesten Bilddaten des behandelten Patienten bereitstellen. Es gibt, wenn überhaupt, wenig Toleranz für Ausfallzeit. Vielmehr wird erwartet, dass die Datendistribution noch schneller, einfacher und zuverlässiger erfolgt, um die bestmögliche Patientenversorgung zu gewährleisten. Die IT spielt in diesem Szenario eine entscheidende Rolle und folglich ist die Kontinuität der Stromversorgung von größter Bedeutung. Die physische Infrastruktur, die integrierte KIS, RIS, PACS und diverse andere Modalitäten unterstützt, muss zuverlässig, skalierbar, hochverfügbar und verwaltbar sein.
Aufbau einer robusten Infrastruktur zur Unterstützung digitaler Systeme und Netzwerke.
Der Kern des PACS besteht aus Speicher- und Server-Clustern, die in Racks, Computern oder Rechenzentrumsumgebungen untergebracht sind. In der Regel benötigt PACS einphasigen Wechselstrom von weniger als 10 kVA bei 120/208 oder 230 VAC. Da die Server-Cluster in Rack-Gehäusen untergebracht sind, wird die Handhabung ihrer Wärmeabgabe in den Racks häufig zu einer Herausforderung.
Stromversorgung:
PACS und die angeschlossenen KIS- und RIS-Systeme sollten mit einem redundanten unterbrechungsfreien N+1-Stromversorgungssystem (USV) mit Akku-Backup und automatischem und manuellem Bypass geschützt werden. Diese Systeme erfordern eine höhere Redundanz und Verfügbarkeit als die meisten anderen Geräte, in der Regel 99,999 %, was zu einer durchschnittlichen ungeplanten Ausfallzeit von 5 Minuten pro Jahr oder weniger führt. Die Stromversorgungslösungen, zu denen auch Energieverteilungseinheiten (Power Distribution Units, PDUs) sowie Isolationstransformatoren und Backup-Generatoren gehören können, versorgen kritische Lasten unterbrechungsfrei mit Energie. Sie schützen Hardware und Software vor Fehlfunktionen und ermöglichen ein reibungsloses Herunterfahren und gegebenenfalls einen Neustart des Systems, um Systemabstürze zu verhindern.
Zusätzliche Infrastrukturkomponenten:
Über das Stromversorgungssystem hinaus umfasst eine zuverlässige Infrastrukturarchitektur Folgendes:
- Präzisionskühlsysteme, die durch Einstellen und Überwachen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit die richtigen Umgebungsbedingungen gewährleisten; dieselbe Redundanz, die die USV bietet, kann auf Präzisionsklimageräte erweitert werden, um ein Höchstmaß an Verfügbarkeit zu gewährleisten
- Racks, in denen kritische Netzwerkgeräte wie Server, Schalter und Router untergebracht sind, die kritische Krankenhausanwendungen hosten
- Physische Sicherheits- und Brandschutzsysteme
- Verkabelung zum Anschließen von Geräten
- Managementsysteme zur Überwachung und Verwaltung der Infrastruktur, sowohl lokal als auch remote, um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten
- Technische Dienste zur Installation, Inbetriebnahme und Wartung der Systeme
Erfahren Sie mehr darüber, wie Sie ein zuverlässiges „digitales Krankenhaus” umsetzen können.
Innovative Technologien wie PACS tragen dazu bei, die Qualität und Geschwindigkeit der Diagnose erheblich zu verbessern. Wenn sie mit anderen Informationssystemen wie KIS und RIS verbunden sind, liefern sie Informationen, die Leben retten, menschliche Fehler reduzieren und Kosten senken. Damit diese Systeme kontinuierlich laufen, müssen Organisationen im Gesundheitswesen ihre IT-Infrastruktur überdenken und sicherstellen, dass sie über die richtigen Lösungen verfügen, um 100 % Verfügbarkeit zu gewährleisten.
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[1] Forschung und Analyse von IDC
