ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ

Transcript

1

2

3 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΞΕΛΙΓΜΕΝΟΥ ΙΑΤΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΓΙΑ ΤΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΖΩΤΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟΕΓΚΕΦΑΛΟΓΡΑΦΗΜΑ (EEG) ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ ΔΗΜΟΠΟΥΛΟΥ ΤΟΥ ΓΕΩΡΓΙΟΥ ΠΤΥΧΙΟΥΧΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ & ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ Mcs ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ: 174 ΠΑΤΡΑ

4

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ - 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Οριοθέτηση της διατριβής Στόχοι και αποτελέσματα της διατριβής Οργάνωση παρουσίασης και πρωτότυπα σημεία της διατριβής 6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ - 2 Ο ΧΩΡΟΣ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΥΓΕΙΑΣ (E- HEALTH) 2.1 Εισαγωγή Τεχνολογίες Πληροφορικής και Επικοινωνιών (ICT) στο χώρο της υγείας Ο χώρος της ηλεκτρονικής υγείας (e-health) Το e-health στο χώρο των νοσοκομείων Οι τυποποιήσεις στο χώρο του e-health Περιοχές που απαρτίζουν το χώρο του e-health Βασικά στοιχεία της χειρουργικής της επιληψίας Βασικός Προεγχειρητικός Έλεγχος Διαδικασίες λήψης απόφασης στη χειρουργική της επιληψίας Χαρακτηριστικά υπάρχουσας Τεχνολογίας στο χώρο της χειρουργικής της επιληψίας Στόχος πρωτοτυπία της παρούσας διατριβής Συνάφεια παρούσας διατριβής με άλλες ερευνητικές προσπάθειες 24 Π-1

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ - 3 ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΤΟΥ ΕΓΚΕΦΑΛΟΥ 3.1 Εισαγωγή Υπόβαθρο Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα EEG Το φυσιολογικό EEG Εφαρμογές βελτιωμένου EEG Τηλεμετρική Λήψη H 24ωρη καταγραφή Προκλητά Δυναμικά Επιληψία Τι είναι επιληψία; Ποια είδη επιληψίας υπάρχουν; Πόσο συχνή είναι η επιληψία; Ποια είναι τα συμπτώματα της επιληψίας; Ποια είναι τα αίτια της επιληψίας; Ποιες θεραπείες είναι διαθέσιμες; Μέθοδοι διερεύνησης της επιληπτογενούς ζώνης Το EEG Εφαρμογές απεικονιστικού EEG Video Ηλεκτροεγκεφαλογραφία Μαγνητοεγκεφαλογραφία Λειτουργική Μαγνητική Τομογραφία (fmri) Η Δοκιμασία Διακαρωτιδικής Εγχύσεως Αμοβαρβιτάλης -Wada Test Πρώτη Φάση του Wada Test Δεύτερη Φάση του Wada Test Τρίτη Φάση του Wada Test Κριτήρια Συμπεράσματα της χρήσης της εξέτασης Wada Η Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (ΡΕΤ) Η Μεταφορά Απλών Φωτονίων (SPECT) Συμπεράσματα 42 Π-2

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ - 4 ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΥΛΛΟΓΗΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΣΗΜΑΤΩΝ EEG 4.1 Εισαγωγή O εγκέφαλος ως βιοηλεκτρική γεννήτρια Οδηγούμενα Συστήματα EEG Διανομή ευαισθησίας των ηλεκτροδίων EEG Η συμπεριφορά του σήματος EEG Οι βασικές αρχές της διάγνωσης EEG Παράμετροι που χρησιμοποιούνται στην ταξινόμηση των κυματομορφών των EEG Συχνότητα Τάση Μορφολογία Συγχρονισμός Περιοδικότητα Μειονεκτήματα του συμβατικού EEG Βελτιώσεις στην απόδοση και στην πρακτικότητα χρήσης του συμβατικού EEG Βελτίωση της ανάλυσης του EEG Βελτίωση της προστασίας του EEG από θόρυβο Χρήση άκαμπτων ηλεκτροδίων Ηλεκτρικές δραστηριότητες (ρυθμοί) στο φυσιολογικό EEG Ρυθμός α Ρυθμός β Ρυθμός θ Ρυθμός δ Μέθοδοι ενεργοποίησης παθολογικών σημείων στο EEG Η υπέρπνοια Ενεργοποίηση με διαλείποντα φωτεινά ερεθίσματα (Δ.Φ.Ε.) Ενεργοποίηση με ύπνο Στέρηση ύπνου Ενεργοποίηση με Metrazol και Bemebride Χαρακτηριστικές διαταραχές του EEG Το EEG στο παιδί Παθολογικές εικόνες στην ηλεκτροεγκεφαλογραφία 66 Π-3

8 4.15 Συχνές παθολογικές μορφές καταγραφής Αξιολόγηση του απλού μεσοκριτικού EEG στην επιληψία Πρότυπα IFCN για την ψηφιακή καταγραφή κλινικού EEG Πληροφορίες Ασθενών Η τεκμηρίωση κατά τη διάρκεια της καταγραφής Καταγραφή του EEG Διαδικασίες σωστής αποθήκευσης των EEG Ο ψηφιακός εξοπλισμός παρουσίασης του EEG Ονοματολογία Hλεκτροδίων Ανταλλαγή κλινικού EEG 73 ΚΕΦΑΛΑΙΟ - 5 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 5.1 Εισαγωγή Ανάλυση της διαδικασίας υποστήριξης απόφασης με τη χρήση της αρχιτεκτονικής DESSA Δομοστοιχεία της αρχιτεκτονικής DESSA Δομοστοιχείο εφαρμογή Δομοστοιχείο είσοδος προσωπικών δεδομένων Δομοστοιχείο ιατρικές εξετάσεις και μετρήσεις Δομοστοιχείο εξωτερικά δεδομένα video και charts Video Εγκεφαλογράφημα (veeg) Εγκεφαλογράφημα (EEG) Μαγνητικός Τομογράφος (MRI) Εκτίμηση συνολικού όγκου πληροφορίας Λειτουργία του δομοστοιχείου Δομοστοιχείο Καταχώρηση Δεδομένων Ανάλυση των Βασικών Οντοτήτων του δομοστοιχείου Καταχώρηση Δεδομένων Βασική οντότητα Στοιχεία Ασθενή Βασική οντότητα Ιστορικό Βασική οντότητα Εξετάσεις Βασική οντότητα EEG (ΗΕΓ) 92 Π-4

9 5.9.5 Βασική οντότητα Κρίσεις Βασική οντότητα Αντιεπιληπτική Αγωγή Βασική οντότητα «Φαρμακευτική Αγωγή» Βασική οντότητα WADA Βασική οντότητα Spect Βασική οντότητα MRI Βασική οντότητα fmri Βασική οντότητα MEG Βασική οντότητα Νευροψυχολογικός Έλεγχος Δομοστοιχείο Εξαγωγή πληροφοριών Σύνοψη 106 ΚΕΦΑΛΑΙΟ - 6 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 6.1 Εισαγωγή Υλοποίηση δομοστοιχείου εφαρμογή Υλοποίηση οντότητας βασικό σύστημα Ανάλυση Ψηφιακής Καταγραφής Δυναμικών EEG (BIMOSTAP) Ανάγνωση αρχείου Προβολή διαγραμμάτων Υλοποίηση συστήματος μαθηματικών μετασχηματισμών (BIMOSTAP) Υλοποίηση του δομοστοιχείου είσοδος προσωπικών δεδομένων Υλοποίηση του δομοστοιχείου ιατρικές εξετάσεις και μετρήσεις Υλοποίηση του δομοστοιχείου εξωτερικά δεδομένα video και charts Υλοποίηση του δομοστοιχείου Καταχώρηση Δεδομένων Υλοποίηση της οντότητας Στοιχεία Ασθενή Υλοποίηση της οντότητας Ιστορικό Υλοποίηση της οντότητας Εξετάσεις Υλοποίηση της οντότητας EEG (ΗΕΓ) Υλοποίηση της οντότητας κρίσεις Υλοποίηση της οντότητας Αντιεπιληπτική Αγωγή Υλοποίηση της οντότητας Φαρμακευτική Αγωγή Υλοποίηση της οντότητας Wada 142 Π-5

10 6.6.9 Υλοποίηση της οντότητας Spect Υλοποίηση της οντότητας MRI Υλοποίηση της οντότητας fmri Υλοποίηση της οντότητας MEG Υλοποίηση της οντότητας Νευροψυχιατρικός Έλεγχος Υλοποίηση του δομοστοιχείου Εξαγωγή πληροφοριών 152 ΚΕΦΑΛΑΙΟ - 7 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ DESSA 7.1 Γενικά Αξιολόγηση της Απόδοσης της Προτεινόμενης Αρχιτεκτονικής DESSA 157 ΚΕΦΑΛΑΙΟ - 8 ΕΠΙΛΟΓΟΣ 8.1 Γενικά Συμπεράσματα Στοιχεία που προάγεται η επιστήμη Προτάσεις για μελλοντικές κατευθύνσεις 162 ΟΡΟΛΟΓΙΑ ΟΡΟΛΟΓΙΑ ΙΑΤΡΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ 165 Π-6

11 ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΔΗΜΟΣΙΕΥΜΕΝΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ, ΒΙΒΛΙΩΝ, ΜΕΛΕΤΩΝ ΚΑΙ ΜΟΝΟΓΡΑΦΙΩΝ D.1 Δημοσιευμένες εργασίες σε περιοδικά στα πλαίσια της παρούσας διατριβής 169 D.2 Δημοσιευμένες εργασίες σε διεθνή συνέδρια στα πλαίσια της παρούσας διατριβής 169 D.3 Βιβλία 170 D.4 Μονογραφίες 171 D.1 Μελέτες 172 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΟΡΟΛΟΓΙΑ ΙΑΤΡΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ 8.1 Βιβλιογραφία Τεχνοϊατρικών Θεμάτων Βιβλιογραφία Τεχνικών Θεμάτων 176 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ _- Α ΠΙΝΑΚΕΣ ΔΟΜΟΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΚΑΤΑΧΩΡΗΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 185 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ _- Β ΠΗΓΑΙΟΣ ΚΩΔΙΚΑΣ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ BIMOSTAP 195 ΒΠΑΡΑΡΤΗΜΑ _- C ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ DESSA 217 Π-7

12 Π-8

13 Εισαγωγή 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Οριοθέτηση της διατριβής Το θέμα της παρούσας διατριβής αφορά στην μοντελοποίηση ενός εξελιγμένου ιατρικού συστήματος κατάλληλου για τη διαχείριση ζωτικών σημάτων με κύριο άξονα εφαρμογής τις διάφορες κατηγορίες ηλεκτροεγκεφαλογραφημάτων (EEG). Με τον όρο εξελιγμένο ιατρικό σύστημα αναφερόμαστε στη συγκεκριμένη διατριβή σε ένα ανεξάρτητο ανοικτό πληροφοριακό σύστημα που καλύπτει έναν πολύ συγκεκριμένο ιατρικό τομέα. Ως ζωτικά σήματα ή βιοσήματα για τη διατριβή νοούνται ψηφιακές καταγραφές ιατρικών οργάνων που μπορούν να αποθηκευτούν σε ψηφιακά αρχεία προτυποποιημένου μορφότυπου (format). Η διαχείριση περιλαμβάνει ανοικτές αρχιτεκτονικές λογισμικού με τις οποίες αρχειοθετούνται και γίνονται αντικείμενο διαδραστικής επεξεργασίας ετερογενείς καταγραφές ιατρικής πληροφορίας. Ο συγκεκριμένος ιατρικός τομέας ανάπτυξης του θέματος της διατριβής οριοθετείται στον ευρύτερο τομέα της επιληψίας και εστιάζεται στη χειρουργική της επιληψίας. Εξετάζοντας τον ευρύτερο τομέα της επιληψίας, μόνο στην Ελλάδα σήμερα υπολογίζεται ότι πάνω από άνθρωποι πάσχουν από επιληψία. Η νόσος αυτή έχει περιγραφεί από τα αρχαία χρόνια. Μέσα από την διαδρομή της στους αιώνες του ανθρώπινου πολιτισμού μεταφέρει μαζί της διάφορες δοξασίες. Οι δοξασίες αυτές ακόμη και σήμερα, τουλάχιστον στη χώρα μας, εμποδίζουν και περιπλέκουν πολλές φορές τόσο την θεραπεία της όσο και την μελέτη των κοινωνικών της διαστάσεων. Αν λοιπόν η ίδια η ασθένεια αποτελούσε ένα παλαιό ταμπού, οι θεραπείες της και ειδικά η χειρουργική της επιληψίας είναι ακόμη σήμερα στην Ελλάδα αντικείμενο συζητήσεων και πολλές φορές αντιπαραθέσεων [ΙΘ.39].

14 2 Κεφάλαιο 1 Εστιάζοντας στο ειδικό τομέα της χειρουργικής επιληψίας το βασικό ερώτημα είναι πότε ένας επιληπτικός ασθενής είναι υποψήφιος για χειρουργική αποκατάσταση της ασθένειάς του. Το παραπάνω ερώτημα είναι το πρώτο στο οποίο καλείται να απαντήσει ο θεράπων νευρολόγος. Είναι η επιληψία του ασθενούς εστιακή; Υπάρχουν δηλαδή τα κλινικά και άλλα χαρακτηριστικά που θα οδηγήσουν το νευρολόγο στο συμπέρασμα ότι υπάρχει σε κάποιο λοβό του εγκεφάλου «επιληπτογενής ζώνη»; Ή αντιθέτως πρόκειται για γενικευμένη επιληψία η οποία δεν έχει χειρουργική θεραπεία; Από την άλλη κανείς ασθενής του οποίου οι κρίσεις ελέγχονται με φαρμακευτική αγωγή (με ένα αντιεπιληπτικό φάρμακο ή με συνδυασμό δύο ή περισσοτέρων) δεν έχει λόγο να μπει στην προεγχειρητική διαδικασία. Το χρονικό διάστημα στο οποίο πρέπει να δοκιμαστούν και να αποτύχουν οι φαρμακευτικές μονοθεραπείες και ακολούθως πολυθεραπείες είναι τουλάχιστον δύο χρόνια. Ακόμη και αν οι κρίσεις δεν ελέγχονται πλήρως αλλά η φύση και η συχνότητά τους είναι τέτοια που δεν διαταράσσουν την ομαλή κοινωνική ζωή η φαρμακευτική αγωγή θεωρείται μερικώς επιτυχημένη. Όταν η φαρμακευτική αγωγή αποτύχει και η κλινική και εργαστηριακή διάγνωση της εστιακής επιληψίας έχει τεθεί, ο θεράπων νευρολόγος εξετάζει και κάποια άλλα κριτήρια ό- πως την ηλικία, την ύπαρξη ενεργού ψυχικού νοσήματος ή νεοπλασίας, το πνευματικό πηλίκο και κυρίως τις επιπτώσεις που έχει η ασθένεια στην οικογενειακή, κοινωνική και επαγγελματική ζωή του κάθε συγκεκριμένου ασθενή, πριν τον παραπέμψει στο ειδικό κέντρο προεγχειρητικού ελέγχου για την επιληψία [ΙΘ.40]. Ένας επιτυχημένος προεγχειρητικός έλεγχος είναι αυτός που θα καταδείξει με ακρίβεια την επιληπτογενή εστία, το σημείο δηλαδή ή το σχηματισμό του εγκεφάλου από το οποίο ξεκινά ή από το οποίο «διανέμεται» η επιληπτική δραστηριότητα (κριτική ή μεσοκριτική) και του οποίου χειρουργική εξαίρεση θα απαλλάξει τον ασθενή από τις κρίσεις. Η επιτυχία ή αποτυχία αυτής της διαδικασίας, που μπορεί να διαρκέσει αρκετούς μήνες, κρίνει το αν ο υποψήφιος για εγχείρηση της επιληψίας ασθενής θα χειρουργηθεί τελικά ή όχι Σε ένα μεγάλο μέρος των εστιακών επιληψιών (περίπου 70%) δεν εντοπίζεται ανατομική βλάβη στις απεικονιστικές εξετάσεις (μαγνητική τομογραφία εγκεφάλου και ιππόκαμπων). Αυτό σημαίνει ότι η ανεύρεση τελικά της επιληπτογενούς περιοχής γίνεται με λειτουργικές κυρίως δοκιμασίες. Όσο λιγότερο φανερή είναι η εστία τόσο πιο εξειδικευμένος και πολυσυλλεκτικός πρέπει να είναι ο προεγχειρητικός έλεγχος και όσο πιο σύνθετη και ε- ξειδικευμένη είναι η διερεύνηση τόσο περισσότερα είδη επιληψίας μπορούμε τελικά να χειρουργήσουμε. Την πολυσυλεκτικότητα αυτή των εξετάσεων εξασφαλίζουν μόνο τα μεγάλα κέντρα αναφοράς χειρουργικής της επιληψίας των οποίων το προεγχειρητικό νευρολογικό μέρος ξεχωρίζει και προσδιορίζεται ως τέτοιο από τον αριθμό και το είδος των εξετάσεων που διενεργεί και από την ποικιλία των εστιακών επιληψιών που έχει τη δυνατότητα να διερευνήσει. Προκύπτει επομένως επιτακτική η ανάγκη μιας ολοκληρωμένης αρχιτεκτονικής υποστήριξης απόφασης στον τομέα της νευρολογίας και ειδικότερα της χειρουργικής της επιληψίας. Η αρχιτεκτονική που προτείνεται στα πλαίσια αυτής της διατριβής απαντά στην ανάγκη αυτή για ένα ολοκληρωμένο ηλεκτρονικό χώρο εργασίας κατάλληλο για όλες τις ειδικότητες ιατρών που ασχολούνται με το συγκεκριμένο θέμα. Συνοψίζοντας ένας σύγχρονος προεγχειριτικός έλεγχος βάσης περιλαμβάνει:

15 Εισαγωγή 3 Λεπτομερή κλινική εξέταση, λήψη ιστορικού, συλλογή στοιχείων για το είδος και τον χαρακτήρα των κρίσεων, ανασκόπηση της φαρμακευτικής αγωγής Απλό εγκεφαλογράφημα Τηλεμετρία ή video εγκεφαλογράφημα (σύγχρονη καταγραφή εικόνας και εγκεφαλογραφήματος σε τρεις τουλάχιστον κρίσεις του ασθενούς ).Η παραπάνω εξέταση γίνεται σε ειδικά διαμορφωμένους χώρους νοσηλείας όσο ασθενής λαμβάνει μειωμένη φαρμακευτική αγωγή προκειμένου να μελετηθούν οι κρίσεις του. Το video εγκεφαλογράφημα γίνεται με ηλεκτρόδια επιφανείας ή αν τα αποτελέσματα δεν είναι διαφωτιστικά και με εμφυτευμένα στον εγκέφαλο ηλεκτρόδια. Νευροψυχολογικό έλεγχο Μαγνητική τομογραφία εγκεφάλου με ειδικές τομές και διερεύνηση των ιππόκαμπων (απεικόνιση και ογκομετρικός έλεγχος) προκειμένου να εντοπιστούν πιθανές ανατομικές βλάβες (ιπποκαμπική σκλήρυνση ή ατροφία, δυσπλασίες του φλοιού κτλ). Λειτουργική μαγνητική τομογραφία -απεικονίζονται κυρίως τα κέντρα του λόγου (ομιλία και κατανόηση) στον εγκέφαλο έτσι ώστε η περιοχή που βρίσκονται να γίνει «σεβαστή» κατά την επέμβαση. Δοκιμασία Wada μία επεμβατική δοκιμασία που εντοπίζει σε πιο ημισφαίριο του εγκεφάλου βρίσκεται η μνήμη και ο λόγος του ασθενούς έτσι ώστε αν αυτό συμπίπτει με την βλάβη να προχωρήσουμε σε περαιτέρω διερεύνηση ή να αποφύγουμε την χειρουργική θεραπεία. Επίσης μία σειρά εξετάσεων βοηθούν στην παραπέρα διερεύνηση και διευρύνουν το φάσμα των περιπτώσεων που μπορούν να χειρουργηθούν. Πρόκειται για την μαγνητοεγκεφαλογραφία (MEG), μία εξαιρετικής ακρίβειας στο χώρο και το χρόνο απεικόνισης της επιληπτικής δραστηριότητας πάνω στη μαγνητική τομογραφία του ασθενούς, το κριτικό και μεσοκριτικό SPECT, το PET κτλ. Όταν ο ασθενής ολοκληρώσει με επιτυχία τον προεγχειρητικό του έλεγχο και αφού η διαδικασία καταδείξει με ακρίβεια την τοπογραφία της επιληπτογενούς ζώνης, γίνεται κοινό συμβούλιο των νευρολόγων, νευροχειρουργών, νευροακτινολόγων, κλινικών ψυχολόγων και όλων των επιστημόνων που συμμετείχαν στην διερεύνηση. Εκεί αποφασίζεται για το αν θα προχωρήσει ή όχι ο ασθενής σε χειρουργική θεραπεία και ο νευροχειρουργός εισηγείται το είδος της επέμβασης. Ο ηλεκτρονικός χώρος εργασίας που δημιουργεί η προτεινόμενη αρχιτεκτονική παρέχει τη δυνατότητα διαχείρισης ποικίλων τύπων πολυμεσικής ιατρικής πληροφορίας και ιατρικών φακέλων. Επίσης βοηθά να παρθούν αποφάσεις μέσα από την αναγνώριση κρίσιμων συντελεστών διάδρασης μεταξύ προκαθορισμένων κατηγοριών δεδομένων. Για το σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί ένα ειδικό μοντέλο συσχέτισης (correlations model) όλων των τύπων των λαμβανομένων από τους ασθενείς σε πραγματικό χρόνο (και αρχειοθετημένων) πολυμεσικών ιατρικών πληροφοριών.

16 4 Κεφάλαιο Στόχοι και αποτελέσματα της διατριβής Η βασική πρωτοτυπία της διατριβής έγκειται στη μοντελοποίηση και υλοποίηση ενός εξελιγμένου ιατρικού συστήματος για τη διαχείριση ηλεκτροεγκεφαλογραφημάτων (EEG), άλλων ζωτικών σημάτων καθώς και όλο το σύνολο των απεικονιστικών ιατρικών εξετάσεων που απαιτούνται και την υποστήριξη λήψης απόφασης στη χειρουργική της επιληψίας. Η αρχιτεκτονική πάνω στην οποία αναπτύχθηκε η πλατφόρμα αυτή αναφέρεται ως DESSA και αποτελεί έναν ολοκληρωμένο ηλεκτρονικό χώρο εργασίας κατάλληλο για όλες τις ειδικότητες ιατρών που ασχολούνται με το συγκεκριμένο θέμα. Η DESSA είναι προϊόν στενής συνεργασίας μεταξύ ιατρών, μηχανικών και αναλυτών αγοράς. Πέραν δε των ιατρικών εξετάσεων, η DESSA παρέχει ένα μηχανισμό καταγραφής, περιγραφής, ταξινόμησης και συσχέτισης πληροφοριών που σχετίζονται με το σύνολο των επιληπτικών γεγονότων του κάθε ασθενούς. Η συσχέτιση των γεγονότων γίνεται κυρίως σε σχέση: α) με τον τύπο και τη διάρκεια της ακολουθούμενης αντιεπιληπτικής και φαρμακευτικής αγωγής, και β) με εξειδικευμένα διαγράμματα EEG και εικόνες video-eeg. Η αρχιτεκτονική DESSA εισάγει μία νέα πρωτότυπη διαδικασία υποστήριξης απόφασης αποτελούμενη από τα επτά σημεία διάδρασης από τα οποία προκύπτουν τρία σημεία απόφασης. Μετά τα πέντε πρώτα σημεία διάδρασης προκύπτει το πρώτο σημείο απόφασης όπου εκτιμάται το κατά πόσο είναι εγχειρήσιμη επιληψία και ξεκινάει ο προεγχειρητικός έ- λεγχος με την πραγματοποίηση των παρακάτω έξι εξετάσεων: νευροχειρουργικός έλεγχος, MRI, EEG, veeg, fmri και WADA.(προαιρετικά γίνονται και οι εξετάσεις MEG και Spect). Μετά το έκτο σημείο διάδρασης προσδιορίζεται (με όσο το δυνατόν μεγαλύτερη α- κρίβεια) η επιληπτική εστία (ή ζώνη) και ο χρήστης οδηγείται στο δεύτερο σημείο απόφασης που είναι η τελική απόφαση για την εισαγωγή του ασθενούς στο χειρουργείο. Μετά το τελευταίο σημείο διάδρασης προσδιορίζεται η μετεγχειριτική κατάσταση του ασθενούς και ο χρήστης οδηγείται στο τρίτο και τελικό σημείο απόφασης που καθορίζει την θεραπεία που θα ακολουθήσει ο ασθενής μετά την εγχείρηση. Από δομικής πλευράς, η αρχιτεκτονική DESSA έχει δομοστειχειωτή δομή (modular structure). Το κεντρικό δομοστοιχείο της DESSA αναφέρεται ως εφαρμογή και περιλαμβάνει τις παρακάτω τέσσερις οντότητες που δύνανται να λειτουργούν παράλληλα: 1. βασικό σύστημα διαχείρισης της μονάδας αρχειοθέτησης όλων των στοιχείων του ασθενή μέσω κεντρική βάση δεδομένων (φάκελος ασθενή DESSA) και μέσω διεπαφής διασύνδεσης με άλλα ανεξάρτητα συστήματα αρχειοθέτησης. 2. σύστημα επιλογής και ταυτόχρονης επεξεργασίας δύο σημάτων EEG (σύστημα BIosignal MOdelling and STAtistical Processing software package - BIMOSTAP) που περιλαμβάνει πλήθος εργαλείων ρύθμισης των χαρακτηριστικών των κυματομορφών και ενημέρωσης των κατάλληλων πεδίων του φακέλου του ασθενή στο DESSA. 3. σύστημα video EEG λήψης άμεσα από τον ασθενή και προβολής βιντεοεγκεφαλογραφημάτων (veeg).

17 Εισαγωγή 5 4. σύστημα προεπιλεγμένων (με βάση ιατρικά διαγνωστικά κριτήρια) μαθηματικών μετασχηματισμών για την επεξεργασία των βιοσημάτων με στόχο την υποβοήθηση της έρευνας στην περιοχή αυτή (σύστημα BIMOSTAP). Τα υπόλοιπα δομοστοιχεία της αρχιτεκτονικής DESSA είναι τα παρακάτω: είσοδος προσωπικών δεδομένων ιατρικές εξετάσεις και μετρήσεις εξωτερικά δεδομένα video και charts Καταχώρηση Δεδομένων που περιλαμβάνει τις οντότητες: Στοιχεία Ασθενή, Ι- στορικό, Εξετάσεις, EEG Κρίσεις, Αντιεπιληπτική Αγωγή, Φαρμακευτική Αγωγή, WADA, Spect, MRI, fmri, MEG και Νευροψυχολογικός Έλεγχος Εξαγωγή πληροφοριών Η διατριβή οργανώνεται σε δύο διακριτά μέρη. Το πρώτο μέρος της διατριβής διαπραγματεύεται τη μοντελοποίηση των μονάδων, των λειτουργιών και των διεπαφών της πλατφόρμας. Επίσης, αναφέρεται στη μοντελοποίηση των λειτουργιών συγχρονισμού και συντονισμού των εμπλεκόμενων χρηστών και διαδικασιών και του χωρικού συγχρονισμού των δεδομένων. Το δεύτερο μέρος της διατριβής εστιάζει στην υλοποίηση του συνόλου της αρχιτεκτονικής DESSA υπό τη μορφή ολοκληρωμένου εργαστηριακού πρωτοτύπου συστήματος. Η εκτίμηση της απόδοσης του πρωτοτύπου συστήματος βασίστηκε στη μεθοδολογία που προτείνεται από το Federal Telemedicine Gateway των Η.Π.Α. Η εκτίμηση της απόδοσης του συστήματος έγινε από 20 χρήστες ιατρούς - παρατηρητές και βασίστηκε σε δεδομένα περίπου 120 ασθενών. Τα κριτήρια αξιολόγησης εστιάστηκαν στους παρακάτω τρεις κύριους τομείς: εκτίμηση των εργαλείων επεξεργασίας των δεδομένων του συστήματος DESSA, συμπεριφορά του συστήματος DESSA κατά τη λειτουργία πραγματικού χρόνου και συνολική αποδοχή του. Συμπερασματικά, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής: Μοντελοποιήθηκε και υλοποιήθηκε η αρχιτεκτονική μίας καινοτόμου υπηρεσίας e- Health Αναπτύχθηκε ένα μοντέλο γεγονότων υλοποίησης της χειρουργικής επιληψίας μέσω συστήματος e-health. Αναπτύχθηκε ένα μοντέλο διάδρασης χρηστών και λειτουργικής διαχείρισης της χρησιμοποιούμενης κατά την χειρουργική της επιληψίας.

18 6 Κεφάλαιο Οργάνωση παρουσίασης και πρωτότυπα σημεία της διατριβής Το Κεφάλαιο 1 περιλαμβάνει μία εισαγωγή στο πρόβλημα που πρόκειται να αναλυθεί, τις προδιαγραφές που τέθηκαν για την αντιμετώπισή του καθώς και μία σύντομη αναφορά στην προτεινόμενη λύση. Επίσης, αναφέρονται τα πρωτότυπα σημεία της διατριβής. Το Κεφάλαιο 2 διαπραγματεύεται θέματα σχετικά με τις Τεχνολογίες Πληροφορικής και Επικοινωνιών (ICT) στο χώρο της υγείας, αναλύοντας τους βασικούς στόχους, τα προβλήματα και τις προκλήσεις που αφορούν στις τεχνολογίες αυτές για τον συγκεκριμένο χώρο. Στη συνέχεια εστιάζεται στον ειδικότερο χώρο της ηλεκτρονικής υγείας (e- Health) στον ορισμό του χώρου αυτού καθώς και στα κυριότερα χαρακτηριστικά και τις επιδιώξεις του. Εξετάζει το e-health στο χώρο των νοσοκομείων καθώς και τις τυποποιήσεις πάνω σε αυτό το χώρο. Στη συνέχεια αναφέρονται, ενδεικτικά, οι βασικότερες περιοχές οι οποίες απαρτίζουν το e-health σε ένα νοσοκομειακό περιβάλλον και που παρουσιάζουν σημαντικό ενδιαφέρον στα πλαίσια της παρούσας διατριβής. Στις επόμενες ενότητες του κεφαλαίου 2 παρουσιάζονται τα βασικά στοιχεία της χειρουργικής της επιληψίας, και το ενδιαφέρον εστιάζεται κυρίως στον προεγχειριτικό έλεγχο και τα βασικά χαρακτηριστικά του. Δίνονται τα απαραίτητα στοιχεία για τις διαδικασίες λήψης απόφασης στη χειρουργική της επιληψίας, τα χαρακτηριστικά της υπάρχουσας τεχνολογίας στο χώρο αυτό, ο στόχος και η πρωτοτυπία της παρούσας διατριβής, καθώς και η συνάφεια της με άλλες ερευνητικές προσπάθειες. Το Κεφάλαιο 3 διαπραγματεύεται τις μεθόδους και τα συστήματα παρακολούθησης του εγκεφάλου και δίνεται το θεωρητικό υπόβαθρο για τις μεθόδους αυτές. Ειδικότερα αναφέρονται οι ηλεκτροφυσιολογικές μέθοδοι, τα προκλητά δυναμικά, το φυσιολογικό ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (EEG), καθώς και οι εφαρμογές του βελτιωμένου EEG. Σε αυτές περιλαμβάνονται οι ειδικές μέθοδοι εξέτασης του EEG, όπως η τηλεμετρική λήψη, η Μαγνητοεγκεφαλογραφία, η Video-Ηλεκτροεγκεφαλογραφία, το απεικονιστικό EEG, η Λειτουργική Μαγνητική Τομογραφία, η πολυήμερη καταγραφή καθώς τέλος η δοκιμασία Διακαρωτιδικής Εγχύσεως Αμοβαρβιτάλης -Wada Test η οποία αναλύεται λόγω της σπουδαιότητας της πιο λεπτομερειακά. Τέλος παρατίθενται τα σχετικά συμπεράσματα. Στο Κεφάλαιο 4 γίνεται παρουσίαση των μεθόδων και των αρχιτεκτονικών των συστημάτων συλλογής και καταγραφής σημάτων EEG. Εξετάζεται ο εγκέφαλος ως βιοηλεκτρική γεννήτρια καθώς και τα διεθνώς τυποποιημένα συστήματα καταγραφής, και αναφέρεται το σφαιρικό μοντέλο κεφαλής όπου και παρουσιάζεται η κατανομή ευαισθησίας των διπολικών ηλεκτροδίων επιφάνειας στο κρανίο. Στη συνέχεια εκτίθεται η συμπεριφορά του σήματος EEG, καθώς και οι παράμετροι που χρησιμοποιούνται στην ταξινόμηση των κυματομορφών των EEG. Αναλύονται τα μειονεκτήματα του συμβατικού EEG, καθώς και οι βελτιώσεις στην απόδοση και στην πρακτικότητα χρήσης του συμβατικού EEG όπως λ.χ με βελτίωση της ανάλυσης και της προστασίας του από τον θόρυβο, η με τη χρήση άκαμπτων ηλεκτροδίων.

19 Εισαγωγή 7 Παρουσιάζονται αναλυτικά οι ηλεκτρικές δραστηριότητες που αποκαλούνται και ρυθμοί στο EEG, και αναφέρονται οι μέθοδοι ενεργοποίησης παθολογικών σημείων πάνω στο EEG. Περιγράφονται οι χαρακτηριστικές διαταραχές του και οι παθολογικές εικόνες του. Γίνεται αξιολόγηση του απλού μεσοκριτικού EEG στην επιληψία, και τέλος παρατίθενται τα πρότυπα IFCN για την ψηφιακή καταγραφή του κλινικού EEG. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται η ολοκληρωμένη αρχιτεκτονική σχεδίασης του προτεινόμενου συστήματος υποστήριξης απόφασης στον τομέα της νευρολογίας και ειδικότερα της χειρουργικής της επιληψίας. Η προτεινόμενη αυτή αρχιτεκτονική αποτελεί βασικό σημείο πρωτοτυπίας της διατριβής. Αρχικά γίνεται ανάλυση της διαδικασίας υποστήριξης απόφασης με τη χρήση της αρχιτεκτονικής αυτής Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα δομοστοιχεία της καθώς και οι οντότητες που τα απαρτίζουν με τα οποία επιτυγχάνεται η συλλογή των πληροφοριών, η δημιουργία του ιατρικού φακέλου, οι απαιτούμενες διαδράσεις, η αρχειοθέτηση των πληροφοριών και τέλος η παρουσίαση τους και ο τρόπος υποβοήθησης της λήψης απόφασης. Συγκεκριμένα αναπτύσσεται η αρχιτεκτονική του δομοστοιχείου εφαρμογή και τα τμήματα που την απαρτίζουν, όπως επίσης και του δομοστοιχείου είσοδος προσωπικών δεδομένων με τις μεθόδους αναζήτησης. Για το δομοστοιχείο ιατρικές εξετάσεις και μετρήσεις περιγράφεται η διαδικασία αποτύπωσης - προβολής και καταχώρησης των αποτελεσμάτων διαφόρων εξετάσεων και μετρήσεων. Στο δομοστοιχείο εξωτερικά δεδομένα video και charts, αιτιολογείται η στρατηγική για τη συλλογή των πληροφοριών που παρέχονται από εξωτερικές πηγές σημάτων πραγματικού χρόνου, και περιγράφεται η λειτουργία του. Τέλος στο δομοστοιχείο Καταχώρηση Δεδομένων δίνεται η σχηματική παράσταση της ροής και αποθήκευσης των πληροφοριών στο σύστημα καθώς και η αλληλοσυσχέτιση των βάσεων δεδομένων όπως αυτά τα διαχειρίζονται τα δομοστοιχεία της αρχιτεκτονικής Στο Κεφάλαιο 6 περιγράφεται η υλοποίηση της αρχιτεκτονικής DESSA, υπό τη μορφή ενός ολοκληρωμένου συστήματος λογισμικού. Κατά την υλοποίηση του λογισμικού πραγματοποιήθηκαν όλες εκείνες οι απαραίτητες κατασκευές προκειμένου αυτό να εμφανίζει έναν ολοκληρωμένο ηλεκτρονικό χώρο εργασίας που να είναι εύκολος στην εγκατάσταση και τη λειτουργία του. Αναλύονται τα επιμέρους στοιχεία του λογισμικού που κατασκευάστηκαν καθώς και το ειδικό μοντέλο συσχέτισης (correlations model) που υλοποιήθηκε για όλους τους τύπους των λαμβανομένων από τους ασθενείς σε πραγματικό χρόνο (και αρχειοθετημένων) πολυμεσικών ιατρικών πληροφοριών. Επιπλέον περιγράφεται η υλοποίηση ενός σύνθετου ιατρικού φακέλου για κάθε έναν ασθενή. Τέλος κατά τη περιγραφή της υλοποίησης δίνονται κατά σειρά τα στοιχεία υλοποίησης του δομοστοιχείου εφαρμογή και ακολουθούν τα υπόλοιπα δομοστοιχεία με τις οντότητες τους. Επίσης παρατίθενται μια σειρά από οθόνες που αντλήθηκαν από την λειτουργία του προτεινόμενου συστήματος. Στο Κεφάλαιο 7 γίνεται η εκτίμηση απόδοσης της προτεινόμενης αρχιτεκτονικής Dessa. Αναπτύσσεται για πιο σκοπό ακολουθήθηκε το πλαίσιο αξιολόγησης που προτείνει το Federal Telemedicine Gateway των Η.Π.Α., και στη συνέχεια στο κεφάλαιο παρατίθενται τα αποτελέσματα της αξιολόγησης.

20 8 Κεφάλαιο 1 Στο Κεφάλαιο 8 παρουσιάζονται τα συμπεράσματα και οι παρατηρήσεις που προέκυψαν από την προσπάθεια και την εργασία για την εκπόνηση της διατριβής αυτής καθώς και τα κυριότερα σημεία που αυτή συμβάλει στην προαγωγή της επιστήμης. Τέλος αναφέρονται οι προοπτικές της έρευνας που προκύπτουν και μπορούν να αποτελέσουν συνέχεια της παρούσας διδακτορικής διατριβής. Έξω από το κύριο σώμα της διατριβής παρατίθενται δύο Παραρτήματα (Α και Β), και δύο ξεχωριστά μέρη το ένα με την Βιβλιογραφία (που χωρίζεται σε Βιβλιογραφία Ιατρικών Θεμάτων και Βιβλιογραφία Τεχνικών Θεμάτων) και το άλλο με την Ορολογία Ιατρικών Θεμάτων. Στο Παράρτημα Α παρατίθενται πίνακες του δομοστοιχείου Καταχώρηση Δεδομένων και στο Παράρτημα Β ο πηγαίος κώδικας λογισμικού του συστήματος Bimostap.

21 Ο χώρος της ηλεκτρονικής υγείας (e- Health) 9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΧΩΡΟΣ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΥΓΕΙΑΣ (E- HEALTH) 2.1 Εισαγωγή Σε διεθνές επίπεδο η όλη λογική δόμησης του συστήματος υγείας μεταμορφώνεται από ιατροκεντρικό σε ασθενοκεντρικό, ενώ εντείνεται συνεχώς η απαίτηση για μία ποιοτικότερη και πιο διευρυμένη παροχή υπηρεσιών υγείας. Παράλληλα δε, οι παρεχόμενες υπηρεσίες υγείας απαιτείται να παρέχονται με όσο το δυνατόν χαμηλότερο κόστος και να είναι προσιτές και προσπελάσιμες από ευρείες μάζες πληθυσμού έτσι ώστε να διευρύνεται το μέρος της α- γοράς όπου αυτές απευθύνονται. Στην Ευρώπη η ζήτηση για την παροχή υπηρεσιών υγείας σε ποιότητα και ποσότητα αυξάνεται ενώ οι πόροι παραμένουν περιορισμένοι. Για το σκοπό αυτό θα πρέπει να βελτιωθούν οι διαδικασίες της υγειονομικής περίθαλψης προκειμένου να ανταποκριθούμε στις μελλοντικές απαιτήσεις. Η άποψη αυτή αναγνωρίζει την ανάγκη για ηλεκτρονικές κάρτες υγείας, ηλεκτρονικά εθνικά και περιφερειακά δίκτυα αφιερωμένα στην υγεία καθώς και τη χρήση άλλων εργαλείων της τεχνολογίας των πληροφοριών με τα οποία μπορεί να επιτευχθούν σημαντικές βελτιώσεις στην ποιότητα και ασφάλεια των υπηρεσιών υγείας που παρέχονται στους ασθενείς. Με τον όρο παροχή υπηρεσιών υγείας αναφερόμαστε σε μια πληθώρα εμπλεκόμενων φορέων, προσώπων και διακινούμενης πληροφορίας. Οι εμπλεκόμενοι φορείς περιλαμβάνουν υποδομές, νοσοκομεία, νοσηλευτήρια, μέσα επείγουσας μεταφοράς και σχετιζόμενες εταιρείες όπως φαρμακευτικές, εταιρείες ιατρικού εξοπλισμού και εκπαίδευσης στον τομέα της υγείας. Τα πρόσωπα αναφέρονται σε πολίτες, γιατρούς, νοσηλευτές, στελέχη της υγείας, κ.λπ.

22 10 Κεφάλαιο 2 Ο συνεκτικός ιστός των παραπάνω εμπλεκόμενων οντοτήτων είναι η πληροφορία που πρέπει να διακινηθεί άμεσα και με ακρίβεια, όπου αυτή είναι απαραίτητη, αφενός για να διευκολύνει τη συνεργασία των φορέων μεταξύ τους και αφετέρου για την υποβοήθησή τους στη λήψη των σωστών αποφάσεων. Συγχρόνως, ευφυή περιβάλλοντα και συστήματα παρακολούθησης ζωτικών παραμέτρων με χρήση έξυπνων βιοαισθητήρων που προκαλούν τη μικρότερη δυνατή δυσχέρεια στον ασθενή, ολοκληρωμένα συστήματα τηλεματικής καθώς και συστήματα υποστήριξης απόφασης, επιτρέπουν σε ευαίσθητους, από πλευράς υγείας, πολίτες να έχουν έναν φυσιολογικό τρόπο ζωής ή αντιμετώπισης προβλημάτων υγείας. Ο ευρωπαϊκός προσανατολισμός για παροχή υπηρεσιών υγείας και ιατρικών προϊόντων κρίνει απαραίτητη την: γνώση διαδικασιών για την τυποποίηση και παρουσίαση της ιατρικής πληροφορίας, όπως οι απεικονιστικές εξετάσεις, τα κλινικά συμπεράσματα, το ιατρικό προϊόν, κλινικές οδηγίες πρακτικής, συνταγογραφίες, σύνολα στοιχείων και κανόνων κλπ. προώθηση των μέσων για τη γνώση αυτή με χρήση κατάλληλης υψηλής ποιότητας πληροφοριακών συστημάτων, με ικανοποιητικές βιβλιοθήκες συμπεριλαμβανομένων των εργαλείων για εκμετάλλευση του περιεχόμενου τους διευκόλυνση στην ευρύτερη χρήση του ορισμού του λογισμικού υποστήριξης απόφασης, βασισμένη σε διαλειτουργικές δομές δεδομένων πρόκληση για την ανάπτυξη αντιπροσωπευτικών προτύπων. Μέσα στον έντονα ανταγωνιστικό χώρο της παροχής υπηρεσιών υγείας, η ικανοποίηση των παραπάνω απαιτήσεων έχει οδηγήσει, κυρίως κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών, στον συνολικό ανασχεδιασμό του χώρου της υγείας. Ο ανασχεδιασμός αυτός επιτεύχθηκε, κατά κύριο λόγο, μέσω της εισαγωγής και χρήσης των πλέον σύγχρονων τεχνολογιών της ηλεκτρονικής και της τηλεπληροφορικής (των υπολογιστών, των επικοινωνιών και του Internet). 2.2 Τεχνολογίες Πληροφορικής και Επικοινωνιών (ICT) στο χώρο της υγείας Πολλές χώρες δίνουν ιδιαίτερη έμφαση στη χρήση των ICT στην περιοχή της υγείας. Άλλες έχουν μια συγκεκριμένη εθνική ή περιφερειακή πολιτική ενώ άλλες έχουν υιοθετήσει φιλόδοξες στρατηγικές για τα επόμενα πέντε έως δέκα έτη. Η υλοποίηση των στρατηγικών στόχων πραγματοποιείται: βελτιώνοντας την αποδοτικότητα και αυξάνοντας την αποτελεσματικότητα των διαδικασιών στην παροχή υπηρεσιών υγείας βελτιώνοντας την πρόσβαση στα κλινικά αρχεία μειώνοντας τα κλινικά λάθη και βελτιώνοντας την ασφάλεια

23 Ο χώρος της ηλεκτρονικής υγείας (e- Health) 11 βελτιώνοντας την πρόσβαση στις ποιοτικές πληροφορίες για την υγεία, για τους α- σθενείς και τους παρόχους υπηρεσιών υγείας υποστηρίζοντας κλινικές αποφάσεις επιτρέποντας την κινητικότητα και διασυνοριακή πρόσβαση στην παροχή υπηρεσιών υγείας Οι τεχνολογίες ICT με τα στοιχεία υποδομής τους έχουν τη μεγάλη δυνατότητα να υποστηρίξουν εκείνες τις εφαρμογές οι οποίες βοηθούν στην επίτευξη των προαναφερθέντων βασικών στρατηγικών στόχων παροχής υπηρεσιών υγείας. Βασικά προβλήματα τα οποία ανακύπτουν από την υλοποίηση των τεχνολογιών πληροφορικής και που αφορούν θέματα τεχνολογικής φιλοσοφίας και κατεύθυνσης αλλά και θέματα νομικής υφής, καχυποψίας και κουλτούρας: Δυσκολία στην ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ των Πληροφορικών Συστημάτων που είναι εγκατεστημένα στις διάφορες ιατρικές μονάδες. Αυτή οφείλεται: Στη δυσκολία υιοθέτησης συγκεκριμένων προτύπων διασύνδεσης. Στην έλλειψη δυνατότητας μεταφοράς και ανταλλαγής δεδομένων εννοιολογικά αναγνωρίσιμων. Στην έλλειψη επαρκών κεφαλαίων για τη στήριξη της ανάπτυξης νέων συστημάτων στον τομέα αυτό. Χρήση ετερογενών συστημάτων λογισμικού και υλικού, και έλλειψη στρατηγικής σε σχέση με τη διαχείριση των δικτύων. Οι βασικές αιτίες για αυτά είναι μεταξύ άλλων: Η έλλειψη προτυποποίησης (ολικής ή μερικής) των επικοινωνιακών υποδομών που χρησιμοποιούνται. Η δυσκολία σύνδεσης των εφαρμογών με τα υπάρχοντα ιατρικά πληροφορικά συστήματα και υπηρεσίες. Η ραγδαία εξέλιξη στον χώρο της τεχνολογίας και της υγείας Η σχετικά μικρή αγορά σε σχέση με τις ανάγκες ανάπτυξης/ έρευνας Οι δυσκολίες στην επικοινωνία ανθρώπου - μηχανής (user interface) Η εισαγωγή τεχνολογίας σε φορείς παροχής υπηρεσιών υγείας, δεν αποτελεί λύση από μόνη της αν η υλοποίηση των τεχνολογικών αλλαγών δεν συνοδεύεται από αλλαγές στη δομή, τις διαδικασίες και τον επανασχεδιασμό των ροών της πληροφορίας. Κύριοι παράγοντες του προβλήματος αυτού είναι: Η υιοθέτηση επιστημονικά τεκμηριωμένων και ποσοτικά μετρήσιμων δεικτών απόδοσης του συστήματος, Η συνεχής επισήμανση τυχόν ιατρικών λαθών. Προκλήσεις στη χρήση των τεχνολογιών πληροφορικής και των επικοινωνιών. Συνοπτικά αναφέρουμε τις κυριότερες: Δυσκολία εισαγωγής των δεδομένων (data entry).

24 12 Κεφάλαιο 2 Προβλήματα ασφάλειας των προσωπικών δεδομένων. Δυσκολία προσαρμογής όλων των εμπλεκομένων, φορέων υγείας, και φυσικών προσώπων στις νέες τεχνολογίες. Πολυπλοκότητα των ιατρικών δεδομένων. Έλλειψη συστήματος ανάκτησης δημοσιευμένης και τεκμηριωμένης ιατρικής πληροφορίας και σύγκρισης ιατρικών πρωτοκόλλων. 2.3 Ο χώρος της ηλεκτρονικής υγείας (e-health) Η χρήση των τεχνολογιών ICT για την επίτευξη των στόχων αποτελεί τη βασική ιδέα μορφοποίησης της έννοιας της ηλεκτρονικής υγείας (e-health). Είναι δηλαδή η νέα πραγματικότητα που δημιουργήθηκε συνολικά στο χώρο της υγείας με τη χρήση της τηλεπληροφορικής. Το e-health δημιουργήθηκε για να βελτιώσει την ποιότητα και την αποτελεσματικότητα των υπηρεσιών υγείας. Οι κρίσιμες εφαρμογές για την επίτευξη των στρατηγικών στόχων του e-health είναι οι ακόλουθες: ηλεκτρονικά αρχεία υγείας/ συμπεριλαμβανομένων των αρχιτεκτονικών και των αρχείων παροχέων υγείας συνολικά στοιχεία και βάσεις δεδομένων ψηφιακή απεικόνιση και απεικονιστικές ιατρικές εξετάσεις συστήματα για την υποστήριξη απόφασης ηλεκτρονική μεταφορά των συνταγών ηλεκτρονικά μηνύματα με ιατρικά στοιχεία μεταξύ των παροχέων υγείας (π.χ. νοσοκομείων και της πρωτοβάθμιας περίθαλψης) ιδιαίτερα επικοινωνία για την ανταλλαγή ιστορικών, εργαστηριακών εξετάσεων, ευρημάτων και παραπεμπτικών Ευρύτερα στη δημόσια και ιδιωτική υγεία και στη βιομηχανία, ως e-health ορίζεται ένας τομέας της ιατρικής πληροφορικής και των εμπεριεχομένων σε αυτήν τηλεματικών ε- φαρμογών. Ο τομέας αυτός αναφέρεται σε υπηρεσίες υγείας και πληροφορικής, οι οποίες προσφέρονται ή ενισχύονται μέσω Διαδικτύου ή μέσω επιλεγόμενων δικτύων και των σχετικών με αυτά τεχνολογιών. Ο όρος αυτός με μια ακόμα πιο ευρύτερη έννοια είναι μια συμπεριφορά, ένας τρόπος σκέψης, αλλά και δέσμευση για βελτίωση της περίθαλψης τοπικά και διεθνώς με τη χρήση τεχνολογιών πληροφορικής και τηλεπικοινωνιών, και δεν πρέπει να χαρακτηρίζεται απλά και μόνο σαν τεχνολογική ανάπτυξη. Από αυστηρά τεχνολογική σκοπιά είναι ένας ανοικτός κατανεμημένος ηλεκτρονικός & πληροφοριακός χώρος που επιτρέπει, μέσω σαφώς καθορισμένων διεπαφών & πρωτοκόλλων επικοινωνίας ειδικού σκοπού, την αλληλεπίδραση εφαρμογών, συστημάτων & δικτύων διαφορετικών τύπων & δυνατοτήτων.

25 Ο χώρος της ηλεκτρονικής υγείας (e- Health) 13 Εξετάζοντας τα κυριότερα χαρακτηριστικά και τις επιδιώξεις του e-health μπορεί να διακριθεί η αύξηση της αποδοτικότητας η οποία μειώνει το κόστος αλλά ταυτόχρονα βελτιώνει την ποιότητα των παρεχομένων υπηρεσιών υγείας. Ένας πιθανός τρόπος μείωσης του κόστους είναι η αποφυγή μη απαραίτητων θεραπευτικών ή διαγνωστικών διαδικασιών μέσω επικοινωνίας ανάμεσα στους φορείς υγείας και τον πολίτη. Επιτρέποντας για παράδειγμα συγκρίσεις ανάμεσα στους παροχείς υγείας μπορεί να βελτιώσει την ποιότητα της ιατρικής περίθαλψης. Μέσω του e-health οι βάσεις δεδομένων υγείας και οι προσωπικοί ηλεκτρονικοί ιατρικοί φάκελοι καθίστανται προσβάσιμοι μέσω δικτύου. Ανοίγονται έτσι νέοι ορίζοντες για ασθενοκεντρικά συστήματα υγείας και διευκολύνεται ο ασθενής στις επιλογές του. Οι ενέργειες της ηλεκτρονικής υγείας πρέπει να τεκμηριώνονται (Evidence based) με την έννοια ότι η αποδοτικότητά τους πρέπει να αποδεικνύεται με επιστημονικές μεθόδους. Η διακίνηση της ιατρικής πληροφορίας παίρνει νέες διαστάσεις και αναβαθμίζεται η επικοινωνία ανάμεσα στους διάφορους φορείς υγείας (παίκτες του συστήματος υγείας) με έναν προτυποποιημένο τρόπο. Αυτό προάγει τη διαλειτουργικότητα και παρέχει τη δυνατότητα προσπέλασης και ελέγχου σε δεδομένα όλων των συστημάτων με την ταυτόχρονη ύπαρξη ενός ενιαίου σημείου διοίκησης και διαχείρισης. Παράλληλα, το e-health αντιμετωπίζει τις όποιες νέες προκλήσεις είτε σε ότι αφορά θέματα ασφάλειας δεδομένων, όπως για παράδειγμα, το ιατρικό απόρρητο, είτε των λειτουργιών αυτών καθαυτών των ιατρικών συστημάτων, με έμφαση κυρίως στο λογισμικό που αποδεδειγμένα ευθύνεται για την εμφάνιση σφαλμάτων σε επίπεδο εξετάσεων και κατά συνέπεια διαγνώσεων. Η μεγάλη όμως συμβολή του e-health εστιάζεται κατά κύριο λόγο στην ενθάρρυνση και ενίσχυση της αλληλεπίδρασης ασθενή και ιατρού μέσω της χρήσης ιατρικών υπηρεσιών τηλεματικής που παρέχονται από διεθνείς παροχείς και είναι τύπου online. Μέσω της αλληλεπίδρασης επεκτείνεται η εμβέλεια της παρεχόμενης ιατρικής περίθαλψης και εν γένει υπηρεσιών υγείας, πέρα από τα συμβατικά όρια, τόσο με τη γεωγραφική όσο και με τη μεταφορική έννοια του όρου. Τέλος, διευκολύνεται η συνεχής εκπαίδευση των ιατρών και του παραϊατρικού προσωπικού αξιοποιώντας με online τρόπο κατανεμημένες πηγές γνώσης. Με όμοιο τρόπο διευκολύνεται και η ενημέρωση των πολιτών, δίνοντας, για παράδειγμα, σε αυτούς πρόσβαση σε ιατρικές πληροφορίες πρόληψης με αποτέλεσμα να ενισχύεται η ισοτιμία στην παροχή υπηρεσιών ιατρικής περίθαλψης σε ευρύτατες κοινωνικές ομάδες. Με όλα τα ανωτέρω σε ένα περιβάλλον αυξανόμενης πίεσης στα συστήματα παροχής υπηρεσιών υγείας, οι υπηρεσίες e-health συμβάλλουν αποτελεσματικά σε οικονομίες κλίμακας σε μακροπρόθεσμο ορίζοντα. 2.4 Το e-health στο χώρο των νοσοκομείων Κατά το πρώτο διάστημα, η χρήση των τεχνολογιών τηλεπληροφορικής (ICT) εστιάστηκε στην ανάπτυξη μεγάλων κεντρικοποιημένων πληροφοριακών συστημάτων για την ε-

26 14 Κεφάλαιο 2 νιαία διαχείριση των πόρων των νοσοκομείων. Με τον τρόπο αυτό, τα μέχρι τότε ανεξάρτητα πληροφοριακά υποστηρικτικά υποσυστήματα του νοσοκομείου, όπως αυτά της διαχείρισης των νοσηλίων, των φαρμάκων, των αναλώσιμων, της μισθοδοσίας, κλπ, ενσωματώθηκαν σε ένα ενιαίο πληροφοριακό σύστημα. Έκτοτε, η νέα αυτή δομή αναφέρεται ως Νοσοκομειακό Πληροφοριακό Σύστημα (Hospital Information Systems HIS). Παράλληλα, με τη χρήση των σύγχρονων τεχνολογιών της ηλεκτρονικής, κυρίως αυτής των sensors και των μικροεπεξεργαστών, αναπτύχθηκε η νέα γενιά ιατρικών διαγνωστικών συστημάτων. Τα συστήματα αυτά, πέραν της δυνατότητας που απέκτησαν για τη λήψη ακριβέστερων και ποιοτικότερων ιατρικών εξετάσεων, εφοδιάσθηκαν και με επιπρόσθετες δυνατότητες ψηφιακής συλλογής, επεξεργασίας, μετάδοσης και αποθήκευσης των λαμβανομένων εξετάσεων, τις οποίες δεν διέθεταν προηγουμένως. Οι νέες αυτές δυνατότητες εισήχθησαν από τα απλούστερα (π.χ. ηλεκτροεγκεφαλογράφος, ηλεκτροκαρδιογράφος, x-ray) έως τα πλέον σύνθετα ιατρικά διαγνωστικά συστήματα. Σε κάθε περίπτωση είναι εμφανής και άμεσα μετρίσιμη η σημαντική προστιθέμενη αξία που εισήχθη στις ιατρικές πράξεις από τη χρήση των τεχνολογιών της ηλεκτρονικής και της τηλεπληροφορικής. Το γεγονός αυτό οδήγησε, τόσο σε ερευνητικό όσο και σε επιχειρηματικό επίπεδο, στην δημιουργία των σύγχρονων σύνθετων συστημάτων υποβοήθησης της ιατρικής απόφασης (decision support systems - DSS). Τα συστήματα DSS παρέχουν στον ιατρό τη δυνατότητα της ταυτόχρονης παρουσίασης, σύγκρισης και προ-αξιολόγησης του συνόλου της πληροφορίας που σχετίζεται με ένα συγκεκριμένο ιατρικό περιστατικό ή μια ειδική εξέταση και προέρχεται από διαφορετικές πηγές. Με τον τρόπο αυτό καθίσταται δυνατή η ουσιαστική υποβοήθηση των ιατρικών πράξεων στη λήψη ασφαλών αποφάσεων κατά την αντιμετώπιση σύνθετων περιστατικών, είτε στη διαχείριση καταστάσεων κρίσης που λαμβάνουν χώρα εντός και εκτός των νοσηλευτικών μονάδων. Τα συστήματα DSS συναντώνται είτε ενσωματωμένα στα ίδια τα ιατρικά διαγνωστικά συστήματα είτε αποτελούν ανεξάρτητα συστήματα, όπως για παράδειγμα τα αυτόνομα συστήματα τηλεϊατρικής. Με βάση το e-health, τα σύγχρονα εξελιγμένα Νοσοκομειακά Πληροφοριακά Συστήματα (HIS) είναι πλήρως κατανεμημένα και έχουν ανοικτή αρχιτεκτονική που επιτρέπει τη διασύνδεση ετερογενών τηλεπληροφοριακών υποσυστημάτων. Η κάθε κλινική, το κάθε εργαστήριο και η κάθε υπηρεσία του νοσοκομείου δομείται ως ένα αυτοτελές υποσύστημα του HIS που διαχειρίζεται τους δικούς του πόρους (ασθενείς, υλικά, προσωπικό, κλπ). Η εισαγωγή / εξαγωγή πόρων και ασθενών στο / από το νοσοκομείο ή η ανταλλαγή πληροφοριών, ασθενών και πόρων μεταξύ των υποσυστημάτων γίνεται πάντοτε μέσω του HIS. Για το σκοπό αυτό, έχει τυποποιηθεί ένα ειδικό σύστημα μηνυματοδοσίας, γνωστό ως Health Level 7 (HL7), που οργανώνει τον τρόπο διακίνησης της πληροφορίας (μέσω μηνυμάτων) μεταξύ των ετερογενών υποσυστημάτων του HIS. Ενδεικτικά, αναφέρονται τα μηνύματα HL7 για την παραγγελία (δημιουργία & αποστολή παραπεμπτικού), την πραγματοποίηση και τη διακίνηση όλων των τύπων των ιατρικών εξετάσεων. Μια δεύτερη κατηγορία μηνυμάτων HL7 είναι αυτά που χρησιμοποιούνται για την εισαγωγή των ασθενών στο νοσοκομείο και τη διακίνησή τους εντός των διαφόρων κλινικών και υπηρεσιών του νοσοκομείου. Επισημαίνεται ότι σε ένα ιατρικό σύστημα με ιεραρχημένες ιατρικές μονάδες (π.χ. νοσοκομείο, κέντρα υγείας, πολυιατρεία και αγροτικά ιατρεία) η δομή του συστήματος HIS -

27 Ο χώρος της ηλεκτρονικής υγείας (e- Health) 15 HL7 μπορεί να επεκτείνεται κατά ενιαίο τρόπο σε όλα τα επίπεδα, δημιουργώντας με τον τρόπο αυτό έναν ενιαίο χώρο αντιμετώπισης ιατρικών περιστατικών. Το e-health όχι μόνο κατάφερε να ικανοποιήσει τις κλασσικές ανάγκες όλων των συστημάτων του ιατρικού χώρου, αλλά παράλληλα άνοιξε νέες περιοχές ενδιαφέροντος, αλλά και ανταγωνισμού, που άλλαξαν συνολικά το τοπίο στο χώρο της παροχής υπηρεσιών υγείας. Οι περιοχές αυτές είναι κυρίως ερευνητικές, επιστημονικές, επιχειρησιακές, εργασιακές και εκπαιδευτικές και είναι προϊόντα έντονης διεπιστημονικής συνεργασίας. Σήμερα, οι περιοχές αυτές αποτελούν αυτοτελή ερευνητικά και αναπτυξιακά πεδία αιχμής. 2.5 Οι τυποποιήσεις στο χώρο του e-health Για να επιτευχθεί επιτυχής εφαρμογή των ICT σε αυτές τις περιστάσεις απαιτείται ένα σύνολο κοινών προτύπων που περιλαμβάνουν πολλές, και συχνά διαφορετικές, οργανωτικές οντότητες που βρίσκονται μερικές φορές σε διαφορετικό χώρες. Όπου οι υπηρεσίες ε- πεκτείνονται μεταξύ των χωρών, ίσως σε ολόκληρη την ΕΕ, τα κοινά πρότυπα είναι ανάγκη να είναι διεθνή. Η χρήση των τεχνολογιών της ηλεκτρονικής και της τηλεπληροφορικής στο χώρο της υγείας είχε σαν φυσικό επακόλουθο τη χρήση τυποποιημένων διαδικασιών και συστημάτων σε όλα τα επίπεδα όπου αυτές εισάγονται και χρησιμοποιούνται. Από την αρχή κατέστη εμφανές, ότι οι κλασσικές τυποποιήσεις (σε υλικό και σε λογισμικό) που χρησιμοποιούνται στα πληροφοριακά και τηλεπικοινωνιακά συστήματα ευρείας χρήσης (συστήματα τηλεπληροφορικής) δεν επαρκούσαν να καλύψουν τις ανάγκες του χώρου της υγείας. Για την υποστήριξη των βασικών επιστημονικών και επιχειρηματικών κλάδων εφαρμογής του e-health σχεδιάστηκαν και μοντελοποιήθηκαν, κατά καιρούς, ειδικές τεχνολογικές τυποποιήσεις σαν αποτέλεσμα διεπιστημονικής συνεργασίας. Οι τυποποιήσεις αυτές καθορίζουν τον τρόπο λειτουργίας και διεπαφής των διαφόρων συστημάτων του απαρτίζουν το e- Health, καθώς επίσης και τον τρόπο συλλογής, οργάνωσης, προσπέλασης, επεξεργασίας και διαχείρισης του συνόλου της πληροφορίας που σχετίζεται με κάθε είδος ιατρικής εξέτασης και πράξης εντός του νοσοκομείου. Όταν έχουμε να κάνουμε με ένα σύνολο από πρωτόκολλα και επίπεδα στα οποία αυτά χρησιμοποιούνται, μιλάμε για Πρότυπα Επικοινωνίας (communication standards). Αυτά τα πρότυπα αναφέρονται στον τρόπο με τον οποίο πρέπει να γίνονται οι μεταφορές πληροφορίας από ένα σύστημα σε κάποιο άλλο καθώς και σε αυτή καθεαυτή την πληροφορία που μπορεί να μεταφέρεται. Τα πρότυπα που αφορούν στα πληροφοριακά συστήματα στο χώρο της υγείας μπορούν να χωριστούν στις παρακάτω κατηγορίες: Πρότυπα επικοινωνίας Πρότυπα για την αναπαράσταση των κλινικών δεδομένων (κωδικοποιήσεις) Πρότυπα αναγνώρισης Πρότυπα ασφάλειας των δεδομένων και εξασφάλισης ιατρικού απόρρητου.

28 16 Κεφάλαιο 2 Με χρήση προτύπων για κάθε μια από τις παραπάνω κατηγορίες καθώς και με υιοθέτηση πρωτοκόλλων επικοινωνίας μπορεί να επιτευχθεί αυτό που ονομάζουμε «διαλειτουργικότητα» μεταξύ των συστημάτων. Ιδιαίτερη σημασία θα πρέπει να δοθεί στο γεγονός ότι το θέμα της διαλειτουργικότητας των συστημάτων δεν είναι μόνον τεχνικό (π.χ. το πρόβλημα των κωδικοποιήσεων) αλλά είναι κυρίως θεσμικό (π.χ. η διαλειτουργικότητα των συστημάτων μεταξύ δημόσιων και ιδιωτικών φορέων διότι δεν υπάρχει θεσμικό πλαίσιο που υποχρεώνει τους ιδιωτικούς φορείς να έχουν προδιαγραφές κλπ.). Η έλλειψη αυστηρού θεσμικού πλαισίου έχει το εμφανές σε όλους αποτέλεσμα που βλέπουμε ακόμα και στους χειρόγραφους ιατρικούς φακέλους να έχουν φτωχό περιεχόμενο αλλά και στα εθνικά στατιστικά στοιχεία τα οποία είναι ελάχιστα και α- ναξιόπιστα. Είναι βέβαιο ότι τεχνικές λύσεις μπορούν να δοθούν ευκολότερα από το να καθοριστούν θεσμικά οι ροές των πληροφοριών και οι δικαιοδοσίες των χρηστών. Οι θεσμικές αλλαγές προϋποθέτουν την ύπαρξη πλήρους κατανόησης (από δεκάδες αρμόδιους) τόσο των προβλημάτων όσο και των προτεινόμενων λύσεων. Τα κοινά πρότυπα πληροφορικής για την υγεία πρέπει ουσιαστικά να επιτύχουν τους στόχους του e-health για: διαλειτουργικότητα μεταξύ των συστημάτων και εύκολη ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ των οργανισμών υγείας. αποδοτικότητα της αγοράς με την δυνατότητα αλληλοκατανόησης μεταξύ όλων των φορέων της μέσω ενός κοινού τεχνικού πλαισίου και μιας κοινής ορολογίας για ανάπτυξη, προμήθεια και εγκατάσταση των e-health εφαρμογών. εξασφάλιση των απαιτήσεων για λειτουργική ασφάλεια και νομική προστασία π.χ. προστασία ιατρικού απορρήτου και προσωπικών δεδομένων των πολιτών. καθιέρωση ενός αντιπροσωπευτικού συνόλου πολυεθνικής διαλειτουργικότητας, που να συντονίζει υπηρεσίες e-health βασισμένες σε μια κοινή ανοικτή αρχιτεκτονική ε- πιχειρήσεων και υπηρεσιών. διαχείριση e-health υπηρεσιών. Πολλά κοινά πρότυπα πληροφορικής για την υγεία από τη CEN, το ISO και άλλους οργανισμούς όπως τα DICOM, HL7 και IEEE υπάρχουν, ή οριστικοποιούνται, για να καλύψουν πολλές από τις απαιτήσεις αλλά: η ύπαρξή τους δεν είναι ευρύτερα γνωστή, (ιδιαίτερα για επίσημα πρότυπα) δεν τυγχάνουν ευρείας χρήσης. δεν αποδεικνύεται συχνά η διαλειτουργικότητά τους σπάνια λαμβάνουν ρητά υπόψη τους το εάν οι απαιτήσεις που επιβάλουν είναι κατάλληλες για μικρές επιχειρήσεις μερικά απ' αυτά βρίσκονται σε σύγκρουση μεταξύ τους.

29 Ο χώρος της ηλεκτρονικής υγείας (e- Health) Περιοχές που απαρτίζουν το χώρο του e-health Στη συνέχεια αναφέρονται, ενδεικτικά, οι βασικότερες περιοχές οι οποίες απαρτίζουν το e-health σε ένα νοσοκομειακό περιβάλλον και που παρουσιάζουν σημαντικό ενδιαφέρον στα πλαίσια της παρούσας διατριβής. Σαν πρώτη επιστημονική περιοχή, αναφέρεται αυτή των ψηφιακών απεικονιστικών ιατρικών εξετάσεων. Σε πρώτη φάση, τα κλασσικά αναλογικά συστήματα αντικαταστάθηκαν από ένα σύνολο σύγχρονων ηλεκτρονικών - ψηφιακών απεικονιστικών συστημάτων (x-rays, CTs, MRIs, Ultrasounds, κλπ που αναφέρονται συνολικά ως modalities) ικανότητας μεγάλης παραγωγής εξετάσεων υψηλών προδιαγραφών. Σαν επακόλουθο στην ανάπτυξη των ψηφιακών απεικονιστικών συστημάτων ήταν η γέννηση ενός νέου τομέα συλλογής, επεξεργασίας, αποθήκευσης, διαχείρισης και αρχειοθέτησης απεικονιστικών εξετάσεων κάτω από τον γενικό όρο PACS (Picture Archive and Communicating Systems). Τα PACS είναι ουσιαστικά αυτόνομα συστήματα αποτελούμενα από ένα εσωτερικό δίκτυο μεγάλης ταχύτητας, από έναν κεντρικό εξυπηρετητή για την προσωρινή αποθήκευση ή και την μόνιμη αρχειοθέτηση των εξετάσεων, από έναν ειδικό εκτυπωτή και από περιφερειακούς εξυπηρετητές για τη συλλογή εξετάσεων από τα διάφορα modalities. Η λειτουργία του PACS βασίζεται σε μία ειδική τυποποίηση που αναφέρεται ως DICOM. Η τυποποίηση αυτή καθορίζει συγκεκριμένου τύπου επικοινωνιακά πρωτόκολλα και υπηρεσίες και συγκεκριμένο τρόπο οργάνωσης των εξετάσεων. Όσα modalities ακολουθούν την τυποποίηση DICOM δύνανται να διασυνδέονται άμεσα στο PACS, αλλιώς η διασύνδεση γίνεται μέσω των περιφερειακών εξυπηρετητών. Τα PACS αποτελούν την καρδιά των σύγχρονων Ακτινολογικών Πληροφοριακών Συστημάτων (Radiology Information Systems RIS). Ο συνδυασμός RIS PACS αποτέλεσε τη βάση για τη μοντελοποίηση και την τελική μορφοποίηση ενός υποσυστήματος του HIS που είναι υπεύθυνο για τη διακίνηση της ιατρικής πληροφορίας εντός και εκτός των νοσηλευτικών μονάδων. Επίσης, μία ειδική μοντελοποίηση του PACS - RIS οδήγησε στη δημιουργία των πλέον εξελιγμένων συστημάτων τηλεϊατρικής, τα οποία να είναι πλήρως συνεργάσιμα με τα HIS. Ο δεύτερος σημαντικός επιστημονικός κλάδος εφαρμογής του e-health είναι αυτός των ιατρικών εξετάσεων που αξιολογούν βιολογικά σήματα (που αναφέρονται ως βιοσήματα) των ασθενών. Σαν τα κύρια παράδειγμα των εξετάσεων αυτών αναφέρονται τα καρδιογραφήματα (ECG) και τα εγκεφαλογραφήματα (EEG). Παραδοσιακά οι εξετάσεις αυτές βασίζονται στη χρήση ειδικών αισθητήρων, οι οποίοι είναι κατάλληλα τοποθετημένοι στα υπό έλεγχο σημεία του σώματος. Οι αισθητήρες συλλέγουν τις διακυμάνσεις της έντασης των ηλεκτρικών δυναμικών στα εν λόγω σημεία. Μέσω ειδικών καλωδίων μεταφέρουν τα σήματα αυτά σε ένα κεντρικό καταγραφικό σύστημα, όπου με βάση συγκεκριμένα ιατρικά πρωτόκολλα καταγράφονται υπό τη μορφή ηλεκτρικών κυματομορφών. Τα βιοσήματα από μόνα τους έχουν τη δυνατότητα να δώσουν σημαντικά διαγνωστικά στοιχεία. Όμως, η απόδοσή τους είναι ανάλογη του αριθμού των χρησιμοποιούμενων αισθητήρων και της καθαρότητας των λαμβανομένων σημάτων. Όσο μεγαλύτερος είναι ο α- ριθμός των σημείων λήψης, τόσο ακριβέστερη είναι η εξέταση. Για παράδειγμα, στο ECG