A Telemedicina sob o Paradigma de Componentes e Objetos
Distribuí-dos. Um Estudo de Caso: Protocolos Cooperativos em OncoPediatria
Adilson Yuuji Hira, Alice Shimada Bacic, Marcelo Knörich Zuffo, Roseli de Deus Lopes
Laboratório de Sistemas IntegráveisDepartamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos Escola Politécnica da USP
Resumo – Constatamos no Brasil uma grande heterogeneidade na qualidade e oferta de serviços na área
da saúde. Este problema pode ser minimizado através da telemedicina, possibilitando que centros de exce-lência ofereçam serviços de saúde à distância. Acreditamos que a telemedicina baseada em Sistemas de Informação em Saúde sob o paradigma de objetos distribuídos é uma solução adequada a este problema. Esta nova geração de sistemas se baseia na idéia do acesso universal à informação médica utilizando tec-nologias que permitam representar informações complexas e pouco estruturadas, integrar a informação fisicamente distribuída, e permitir a interoperabilidade entre sistemas heterogêneos. Este trabalho apresenta a aplicação destes paradigmas, através de um protocolo cooperativo em Oncopediatria, onde serão discuti-dos aspectos de projeto, implementação e uso destas tecnologias.
Palavras-chave: telemedicina, sistemas de informação, objetos distribuídos, protocolo cooperativo, oncope-diatria
Abstract - We can observe a high heterogeneity in the offer of health services in Brazil. This problem can be
minimized using telemedicine, allowing reference centers to offer distance health services. We propose the telemedicine based on the Health Care Information Systems based on the paradigm of distributed objects as a broad solution for such problems. Such systems are based on the idea of universal access to the medical information using technologies that permit the representation of unstructured and complex information, the integration of physically distributed information, and the interoperability among heterogeneous systems. Our proposal is to introduce the application of such paradigm; through a cooperative protocol on Children Can-cer, we discuss design issues, implementation and use of such technologies.
Key-words: telemedicine, health care information systems, distributed objects, cooperative protocols, child cancer.
Introdução
A dificuldade de armazenar, distribuir e ge-renciar informações médicas, como registros e imagens de pacientes é um problema dentro das instituições de saúde. Os primeiros modelos de informatização médica apresentavam pouca inte-roperabilidade entre sistemas heterogêneos e distribuição complexa da informação.
Os novos modelos e infraestruturas dos Sistemas de Informação em Saúde - SIS (HCIS Health Care Information Systems) e a tendência da utilização de objetos distribuídos e padrões de sistemas abertos para a representação de infor-mações, com a integração de tecnologias como o CORBAmed (facilidade CORBA -Common Object
Request Broker Architecture - para Medicina),
DICOM (Digital Imagem Commuinication in
Medi-cine), HL7 (Health Level 7) e XML (eXtensible Markup Language), permitindo alto grau de
inte-roperabilidade e conectividade entre diferentes plataformas que compõem o ambiente hospitalar. São utilizados métodos de especificação e projeto de sistemas médicos sob o paradigma de compo-nentes e objetos distribuídos baseados nas meto-dologias de RM-ODP (Reference Model of Open
Distributed Processing) e UML (Unified Modeling
Language).
Apresentamos um estudo de caso de apli-cação da telemedicina baseada em objetos distri-buídos para construção de um sistema que pro-mova maior interação de médicos e especialistas, acúmulo e acesso a registros eletrônicos de paci-entes, e que permita à comunidade de oncologia pediátrica a homogeneização e atualização dos protocolos médicos para tratamentos de quimiote-rapia e radiotequimiote-rapia.
Telemedicina e Sistemas de Informação em Saúde (SIS)
A telemedicina é definida como armazena-mento, transmissão e/ou manipulação de infor-mações à distância, através de meio eletrônico, para suporte e auxílio à prática médica e aos serviços de saúde. A Telemedicina encontra-se na interseção das áreas de Telecomunicações, Tecnologia da Informação e Medicina [3].
A telemedicina baseada em SIS sob o pa-radigma de objetos distribuídos é uma solução adequada para melhorar o acesso aos serviços médicos e a disseminação do conhecimento, através da assistência por meio eletrônico dos
centros de referência médica às instituições de saúde em locais ou regiões desprovidas e/ou carentes de atendimento e serviços médicos es-pecializados, servindo como instrumento de cida-dania e melhoria de qualidade de vida para várias camadas populacionais. Telemedicina Tecnologia da informação Telecomunicações Medicina
Figura 1 – Definição da Telemedicina [3]
A tecnologia de objetos distribuídos tam-bém permitirá a interoperabilidade entre SIS fisi-camente distribuídos, considerando aspectos tais como a necessidade de integração entre diversas tecnologias; a previsão de expansão, a evolução tecnológica e a coexistência com sistemas lega-dos. O que viabiliza aplicações de técnicas com-putadorizadas para a análise de dados, aplica-ções em estatísticas de dados demográficos e registro populacional.
Os SIS se referem às várias aplicações de Tecnologia da Informação (TI) no setor de saúde, envolvendo vários tipos de aplicações e vários campos de estudo, como Medicina, Ciências da computação, Estatística, Engenharia biomédica, entre outras [1]
Os primeiros modelos SIS se caracteriza-vam por distribuição de informação complexa e pouco estruturada, pouca padronização de forma-tos de dados e de comunicação, e que causava baixa conectividade e interoperabilidade entre os vários sistemas heterogêneos existentes dentro do ambiente
A tendência agora é que a nova geração de SIS se baseiem na idéia de facilitar o acesso à informação disponível através da representação informações complexas e pouco estruturadas, da integração de informação distribuídas e da Intero-perabilidade entre sistemas heterogêneos. A via-bilização destas novos Sistemas de Informação em Saúde é procurar utilizar a união das seguin-tes tecnologias: Objetos Distribuídos, Padrões de troca de informação, e Padrões para representa-ção de informarepresenta-ção
Estes novos sistemas são os PACS
(Pictu-re Arquiving and Comunications System), que
proporcionam ambiente distribuído para transmis-são, processamento e visualização de imagens médicas, integrado ao Prontuário Eletrônico do
Paciente, sobre alguns padrões como o CORBA-med, para objetos distribuídos, o DICOM, para comunicações de imagens médicas, HL7 e XML, para comunicações de informações clínicas e registros textuais.
O CORBA é um padrão que foi criado pe-las empresas membro do OMG (Object
Manage-ment Group). O CORBA provê um sistema
clien-te-servidor (C/S) baseado em OD (objetos distri-buídos), sendo que aplicações C/S complexas podem ser construídas através da montagem de componentes adequados
Figura 2 : Características de Objetos Distribuídos [3]
Algumas características importantes do CORBA, como mostrado na figura 2, são a coe-xistência de aplicações legadas, prover um alto grau de interoperabilidade entre as diversas plata-formas de sistemas de computadores e portabili-dade em ambientes heterogêneos, e a desenvol-vimento de aplicações transparentes aos usuários e componentes que sejam capazes de auto-instalação (plug-and-play) [3].
Oncopediatria no Brasil
O câncer pediátrico constitui a segunda causa de mortalidade infantil em várias regiões do Brasil. Nesta especialidade médica, o Brasil deixa muito a desejar na oferta de serviços de saúde de qualidade, possuindo um déficit de aproximada-mente 26 hospitais para o tratamento oncológico pediátrico (Fonte: Ministério da Saúde –1999). Há uma carência de profissionais em câncer pediátri-co para que novos hospitais possam ser cadas-trados pelo Ministério da Saúde no tratamento desta especialidade
Devido a estas deficiências é necessário a migração de populações de pacientes para os grandes centros urbanos. Particularmente no Instituto da Criança do Hospital das Clínicas da USP, de cada 340 novos pacientes/ano, 37% são provenientes de outros estados brasileiros, princi-palmente dos estados de Minas Gerais, Bahia e Rondônia. Esta demanda causada pela migração traz um problema de superlotação em Hospitais dos grandes centros urbanos, em busca de assis-tência médica especializada.
A Rede Piloto de Telemedicina: Projeto de última milha
Dentro da cooperação técnico-científica en-tre o LSI-USP e o ICR-USP, foi proposta em me-ados de 1999 a realização de um piloto em tele-medicina através de uma rede semente, interco-nectando o Instituto da Criança do Hospital das Clínicas da USP (ICR-USP) e o Hospital de Base Ary Pinheiro (HBAP) em Rondônia. A escolha de Rondônia foi devido ao número relativamente alto de pacientes oriundos de Rondônia - 13% dos pacientes do ICR-USP provenientes de outros estados no período de 01/01/94 a 31/12/99.
Figura 3 – Localidades da Videoconferência
Os focos desta fase piloto foram a instala-ção, a operação e a avaliação de equipamentos de videoconferência específicos para telemedici-na, baseados em comunicação digital ISDN, vi-sando videoconferência médica para diagnóstico e segunda opinião, entre o Hospital das Clínicas da USP, localizado na cidade de São Paulo, e o Hospital de Base de Porto Velho, em Rondônia. Com o objetivo de disponibilizar o compartilha-mento de serviços médicos à distância para que a população possa procurar atendimento de saúde especializado em sua própria região, de forma a evitar em parte a migração de pacientes.
Figura 4 – Arquitetura do Sistema
Um problema dos serviços de saúde em regiões remotas, reside no fato dos médicos não estarem motivados a trabalharem em regiões distantes dos grandes centros urbanos, pois nes-ses locais há uma dificuldade de reciclagem de conhecimentos que o médico precisa ou pretende
ter, isto acaba causando uma carência de profis-sionais de saúde nestas regiões. Entretanto, esta espécie de isolamento sentido pelo médicos pode ser minimizado pela Telemedicina por cursos e tele-treinamentos à distância. Dessa forma, houve a necessidade da oferta de outras modalidades de telemedicina, por demanda no ponto remoto, como por exemplo do ensino médico à distância, inicialmente com seminários aos diversos profis-sionais de saúde, com temas como Uso de Anti-bióticos, Humanização à Assistência Hospitalar, Gravidez na Adolescência, entre outros.
Protocolos Cooperativos em Oncopediatria
Um outro causa da alta taxa de mortalidade no câncer infantil, se refere a heterogeneidades dos procedimentos ou protocolos médicos em quimioterapia e radioterapia utilizados no trata-mento do câncer infantil. Através de diagnóstico e tratamento adequado, a chance de cura de desta patologia é de 70%, segundo a Fundação Onco-centro de São Paulo (FOSP), este índice é alcan-çado nos hospitais de referência.
Todo ano a SOBOPE (Sociedade Brasileira em Oncologia Pediátrica), comunidade que agre-ga os especialitas médcios em oncologia infantil, divulga o “Protocolo Cooperativo no Câncer Infan-til”, que são os resultados do trabalho de desen-volvimento de programas de tratamento quimiote-rápico de maior índice de cura no tratamento da câncer infantil.
O problema da heterogeneidade de proto-colos médicos é causado pela dificuldade de dis-seminação destes protocolos. O compartilhamen-to destas informações entre as instituições de saúde e seus profissionais, seria uma maneira de dar uma melhor qualificação aos serviços de saú-de saú-de várias regiões do Brasil, com a adoções saú-de procedimentos mais eficazes tanto no diagnóstico como no tratamento, melhorando os índices de mortalidade e morbidade nestas localidades.
Projeto NEURO2000
O Neuro2000 tem como objetivo divulgar o o “Protocolo Médico de Tratamento Combinado dos Neuroblastomas de Alto Risco (NEURO-IX-2000)” da SOBOPE, através de páginas web, através de um fácil acesso de qualquer parte do país pela Internet, promovendo a interação entre médicos e especialistas remotos.
A motivação do NEURO2000 deve-se ao fato de que estes tipos de tumores são muito agressivos em crianças [4], e o potencial de cura é dependente do “estádio” em que se encontra a doença. A idade do paciente quando diagnostica-da a doença influência na sobrevivência, Existem diversos protocolos para tratamento de neuroblastoma, mas há uma disparidade de diagnósticos e tratamentos aplicados por diferentes profissionais, por isso a necessidade de homogeneização dos protocolos.
Cliente Servidor WEB Servidor de Aplicação SGBD HTTP, HTTPS,XML JDBC Navegador WEB Apache/SSL PostGreSQL Tomcat/JSP JAVABeans Servlets
Figura 5: Arquitetura de Camadas e Protocolos NEURO2000
Dessa forma, esta proposta visa o ofereci-mento de informação técnica, disponibilizar o registro eletrônico de pacientes; e possibilidade de levantamento estatístico de dados demográfi-cos e sobre casos de pacientes em câncer infan-til, análise de resultados dos tratamentos obtidos sobre o protocolo através das informações regis-tradas, e a disponibilização de uma melhor intera-ção e discussão de médico e especialistas em oncologia pediátrica que busca atualização com a equipe que faz desenvolvimento do protocolo de tratamento médico.
Figura 6: Ficha Registro Médico do NEURO2000 A infra-estrutura do NEURO2000 consiste em um servidor WEB Apache com um servidor JSP (JAVA Server Pages) Tomcat, que acessa um servidor de banco de dados relacional Post-GreSQL, através de API JDBC. O servidor WEB reencaminha os requisições do protocolo http para os Servlets Contêiner no JSP. O JSP permi-te o uso de JavaBeans (Componenpermi-te de Software Reutinizável JAVA), onde sua instância manipular a parte dinâmica da página WEB
Para o projeto foi registrado um domínio no endereço: www.oncopediatria.org.br. Na figura 7 é apresentado a arquitetura utilizada na implanta-ção do projeto NEURO2000. A figura 6 apresenta
a interface da ficha de registro de paciente do NEURO2000.
SIS sob o Paradigma de Objetos Distribuídos
Uma vez que os sistemas de Informação em Saúde se baseiam na idéia de tornar a informação mais disponível utilizando tecnologias que permitam a representação de informações complexas e pouco estruturadas, a integração de informação distribuídas, e a interoperabilidade entre sistemas heterogêneos. Verificamos a im-portância do uso e do desenvolvimento de siste-mas médico que se baseiem em componentes Interoperáveis distribuídos, disponibilizando a configuração dinâmica, adaptável, e evolução das aplicações sobre o registro médico, que é muito difícil no modelo atual
Figura 7: Desenvolvimento de sistema CORBAmed
O modelo de desenvolvimento deste siste-ma, de acordo com a CORBAmed/OMG, segue a metodologia RM-ODP (figura 8), onde se faz a análise de requisitos utilizando técnicas de enge-nharia de software, como o UML, que permitem o modelamento e o projeto de componentes de sistemas CORBAmed, com um conjunto de inter-faces e funcionalidades bem definidas, é realiza-da a codificação, a implementação e a integração de seus componentes de software. Neste caso, devem ser considerados a integração de aplica-ções e os sistemas legados.
O RM-OPD permite a especificação e mo-delagem de uma arquitetura através de 5 pontos de vistas (Viewpoints): Empresa. Informação, computação, Engenharia e Tecnologia.
No auxílio de da modelagem dos processos de negócios, são utilizadas ferramentas como diagramas IDEF0 (Integration Definition for Func-tion Modelling) , padrão que provê um modelo de compreensão de atividades, relacionamentos funcionais e dados (Informação e objetos), Na figura 9, é apresentada um modela voltada para o desenvolvimento de protocolos cooperativos.
Registro Diagnóstico e Tratamento Prontuário Desenvolvimento Protocolo Protocolo Cooperativo Paciente Resultados Tratamento Quimioterapia Radioterapia Critérios
Figura 8: IDEF0 do Protocolo Cooperativo
Algumas considerações devem ser levadas em conta para a especificação do modelo RM-OPD em SIS:
• Empresa: os vários processos de negó-cios envolvidos em um SIS
• Informação: As informações HL7 e DICOM bem como semântica das infor-mações definidas pela padronização de linguagens médicas, como a UMLS (Uni-fied Medical Language System) e a SNOMED (Systematized Nomeclature of Medicine)
• Computação: definição dos objetos distribuído e interação através das interfaces considerando a arquitetura CORBAmed e seus componentes de serviço.
• Engenharia: Suporte para a interação en-tre objetos e recursos necessários para o CORBAmed (serviços e clientes)
• Tecnologia: Escolha das Tecnologias do sistema Especificado (Sistema Operacio-nal, Linguagem de Programação, Banco de Dados entre outros, e coexistência com outros sistemas)
Com o uso do paradigma de objetos distri-buído há uma grande mudança do conceito de Sistemas de Informação em Saúde, quando surge a idéia de Federação de Serviços de Saúde. On-de o SIS passa a ter a seguinte características:
• Serviços de Saúde baseado em Multi-instituições distribuídas de saúde Fede-rados utilizando Padrões abertos, área ampla, extensível, (além da dos limites fí-sicos da instituição)
• Centrado no Paciente, não na instituição ou centro médico, o paciente têm um re-gistro médico único, não importa aonde ele seja atendido. Ninguém possui o re-gistro do paciente exceto o paciente • Componentes Interoperáveis sobre
Arqui-tetura de sistemas abertos
• Registro Médico longitudinal agregado de múltiplas fontes e modalidades (imagea-mento, laboratório, relatórios,...)
Maio de 2002 PCS-5745 Arquitetura de Objetos Distribuídos EPUSP 41 Cliente
CORBA/IIOP
PIDS RAD CIAS COAS Cliente
Cliente CORBA/IIOP PIDS RAD CIAS COAS
WebServer
Cliente CORBA/IIOP
PIDS RAD CIAS COAS Cliente Cliente
Cliente
Cliente
Figura 9: Ambiente distribuído de uma federação de institui-ções de saúde com CORBAmed
A federação de Serviços em Saúde é dis-ponibilizado através a interoperabilidade e comu-nicação IIOP (Internet Inter-ORB Protocol) entre os sistemas CORBAmed das várias instituições de saúde. Além da interoperabilidade entre os sistemas com o IIOP, é mostrado uma opção de implementação é com a conexão através da WEB, através de XML ou do JAVA RMI (Remote Method Invocation), permitindo o acesso a informações e serviços para um cliente que não tenha uma conexão IIOP, mas tenha acesso a internet. Isso é importante pois um médico em sua residência ou um pequeno posto de saúde pode ter acesso a serviços de sistema médico através de um WEB browser., mostradas nas figura 9. Cliente Servidor WEB Servidor de Aplicação SGBD HTTP / RMI / XML Componentes SW de Processos de Negócios em Saúde CORBA / IIOP C2 C2 C2 C1
Figuras 10 : Detalhes de Implementação
Na figura 10, temos um detalhe de como pode ser feita a implementação de um SIS, com clientes CORBA/IIOP e clientes WEB/RMI
Registro Médico com Objetos Distribuídos
O registro médico, e o acesso a informa-ções do prontuário eletrônico do paciente, é ainda um grande problema. Por exemplo, como identifi-car e busidentifi-car as informações do paciente,
inde-pendente em que instituição de saúde que ele seja atendido
Por exemplo no Brasil, aonde existe uma migração grande de pacientes entre as institui-ções de saúde, como identificar e buscar as in-formações de um paciente que foi tratado em uma outra instituição? O Ministério da Saúde têm tentado desenvolver o Sistema Único de Saúde (SUS), com a implementação do Cartão SUS, possibilitando a identificação única do paciente em qualquer instituição de saúde.
O CORBAmed pode resolver este proble-ma através de um sisteproble-ma Gerenciamento de Correlação (CorrelationMgr) de seu serviço pa-dronizado PIDS (Patient Indetfication Service), que faz a correlação de serviços de identificações dentro de um domínio de uma federação. O do-mínio como mostrado na figura 11, pode ser vá-rias instituições de saúde que se reportam ao CorrelationMgr.
A Correlação de Identificação de Paciente é um sistema análogo ao DNS (Domain Name System), fazendo a identificação única e busca das informações do paciente, fazendo através do nome ou documento de identificação do paciente, o sistema possa localizar o objeto de um dos serviços de PIDS do domínio, através do serviço comuns do CORBA Naming (Nome) e Trader (Negociador), localizando objetos e servidores, o que habilita a Identificação de um paciente num domínio, através do Id_paciente (número de iden-tificação do paciente)
Desta forma, o Id_paciente deve descrever uma estrutura hierárquica dentro do domínio. Por exemplo, no número de identificação do sistema SUS, há campos específicos para país, estado, municípios e instituição médica.
Maio de 2002 PCS-5745 Arquitetura de Objetos Distribuídos EPUSP 47 Hospital B / PIDS
Hospital A / PIDS
Posto de Saúde / PIDS
Clínica / PIDS
CorrelationMgr / PIDS
Cliente
Registro de PIDS dentro do Domínio Busca de informação do Paciente
SGDB
SGDB SGDB
SGDB
Figura 11: Correlação de Serviços de PIDS
Basicamente, este sistema funciona da se-guinte maneira, cada Serviço de PIDS do domínio se registra no CorrelationMgr, como mostrado na figura 11.
Quando uma máquina cliente procura por informações de um paciente, o CorrelationMgr
indicará o serviço de PIDS em que deverá ser buscado o objeto.
Discussão e Conclusões
O uso de sistemas abertos e objetos distri-buídos, permitirá a integração e interoperabilidade de instituições médicas, fazendo que os novos SIS possam abranger além dos limites da institui-ção ou empresa, mas que o SIS pertença a um Federação ou um domínio de instituições de saú-de saú-de forma distribuída. Este cenário facilita o acesso aos dados médicos e aos serviços de saúde, e permitirá a maior facilidade de comuni-cação entre profissionais e instituições diferentes. A disponibilidade de informação permitirá também a disseminação de conhecimento entre profissionais de saúde, através de aplicativos colaborativos, com a padronização de processos e protocolos de tratamento médico, melhorando e uniformizando a qualidade de serviço de saúde como um todo. Integração dos processos envolvi-dos em uma instituição (ou numa federação insti-tuições) de saúde visando agilidade, melhores resultados e diminuição de custos
Desta forma, neste trabalho, foram apre-sentados alguns modelos a serem usadas que permitam a implementação de SIS, voltados ao problema de oncologia pediátrica, bem como construção e desenvolvimento de novas aplica-ções sobre componentes interoperáveis utilizando padrões abertos. Melhorando a qualidade e dis-seminando os serviços prestados no setor de saúde, facilitando o gerenciamento e o acesso da informação.
Agradecimentos
Agradecemos ao Prof. Dr. Vicente Odone Filho e ao Dr. André Nebel de Mello, pela cooperação cientí-fica no projeto, e a Smith Kline pelo financiamento do Projeto NEURO2000. Agradecemos também a equipe de desenvolvimento, Jean Paulo Kambourakis, Rogério Hideki Kawakami e Daniel Marques Garcia.
Referências
[1] Raughupathi, W.,Health Care Information Systems, Comunications of the ACM, August 1997, v. 40, p81-82. [2] Roadmap CORBAmed. The Taskforce Healthcar Domain v1.0b. OMG,1998
[3] Shimada, A. S.., (2001), Um Ambiente Colaborativo de Auxílio ao Diagnóstico Médico Assistido por Compu-tadores de Alto Desempenho. dissertação de Mestrado, EPUSP.
[4] Ayres, F.J.. (2001), Segmentation and Estimation of de Histological Composition of de Tumor Mass in CT Images of NeuroBlastoma, dissertação de Mestrado, EPUSP.
Contato
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