Informática Médica 4CM13 - Marian Ocampo Castrejón

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Primer Examen Departamental de la asignatura Informática Médica de la Escuela Superior de Medicina del Instituto Politécnico Nacional.

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INFORMÁTICA MÉDICA

¿QUÉ ES LA INFORMÁTICA?

La informática puede ser definida como una ciencia que estudia la automatización de la información. Lo que equivale a un conjunto de

conocimientos científicos y métodos que permiten analizar, mejorar e

implementar actualizaciones a la

comunicación, envío y recepción de información a través de los ordenadores.

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MEDICINA

Es la ciencia que tiene por objeto la conservación y el restablecimiento de la salud. Conjunto de conceptos, procedimientos y recursos materiales, con los que se busca prevenir y curar las enfermedades.

INFORMÁTICA MÉDICA Área interdisciplinaria común a las

ciencias de la salud y de la información, que con el uso de la tecnología apropiada permite en forma automatizada recolectar, almacenar, procesar, recuperar y difundir datos para adquirir, ampliar y precisar los conocimientos que llevan a una toma racional y oportuna de las decisiones.

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Las Tecnologías de la Información y la Comunicación, también conocidas como TIC, son el conjunto de tecnologías que permiten el acceso, producción, tratamiento y comunicación de información presentada en diferentes códigos (texto, imagen, sonido,...). Incluyen las tecnologías para almacenar información y recuperarla después,

enviar y recibir información de un sitio a otro, o

procesar información para poder calcular resultados y

elaborar informes. Las TIC se desarrollan a partir de los

avances científicos producidos en los ámbitos de la informática y las telecomunicaciones

Las Tecnologías de la Información y la Comunicación están presentes en nuestras vidas y la han transformado, este cambio ha sido propiciado por la aparición de la tecnología digital unida a la aparición de ordenadores cada vez más potentes

TICs  

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Las características representativas de las TIC podrían enlistarse del modo siguiente:

La información es su materia prima. Su capacidad de penetración se produce en todos los ámbitos sociales. La lógica de interconexión en el sistema tecnológico es la morfología de la red, que permite dotar de estructura y flexibilidad al sistema. Su flexibilidad y capacidad para reconfigurarse, permitiendo la fluidez organizativa. Convergencia e integración de tecnologías específicas en un sistema general.

UNIDADES  DE  MEDIDA  DE  LA  INFORMACIÓN  

Dentro de la computadora la información se almacena y se transmite en base a un código que sólo usa dos símbolos, el 0 y el 1, y a este código se le denomina código binario.

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Todos los ordenadores reducen toda la información a ceros y unos y lo hacen valiéndose de un software que convierte automáticamente los números decimales en binarios y viceversa. Un estado electrónico de "encendido" o "apagado" se representa por medio de un bit. En el sistema de numeración binario y en el texto escrito, el bit encendido es un 1 y el bit apagado es un 0.

Todas las computadoras representan todos los datos, procesos e información con combinaciones de 2 dígitos. Es decir que el potencial de la computadora se basa en sólo dos estados electrónicos: encendido y apagado.

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BIT El bit es la unidad mínima de información empleada en informática, en cualquier dispositivo digital, o en la teoría de la información. Es una unidad de medida de almacenamiento de información; es la mínima unidad de memoria obtenida del sistema binario y representada por 0 ó 1. Posee capacidad para almacenar sólo dos estados diferentes, encendido (1) ó apagado (0).

BYTE Unidad de memoria equivalente a 8 bits consecutivos. Al definir el byte como la combinación de 8 bits, se pueden lograr 256 combinaciones (2^8). Cada caracter (letra, número o símbolo) que se introduce en una computadora se convierte en un byte siguiendo las equivalencias de un código, generalmente el código ASCII.

KILOBYTE [KB] Unidad de almacenamiento equivalente a 1024 bytes.

MEGABYTE [MB] Unidad de memoria equivalente a 1024 Kilobytes. Es la unidad más típica actualmente.

GIGABYTE [GB] Unidad de medida de almacenamiento de información equivalente a 1024 Megabytes.

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La tecnología de los monitores a color de las computadoras de escritorio está basada en tubos de rayos catódicos o en pantallas planas retroiluminadas. Ya que los monitores emiten luz, la pantalla utiliza el modelo de color aditivo rojo-verde-azul (RGB, por sus siglas en inglés). El modelo RGB se denomina aditivo porque la combinación de los tres colores primarios rojo, verde y azul sumados, resulta en blanco.

El sistema operativo de la computadora organiza la pantalla en una cuadrícula de coordinadas “x” y “y”, como un tablero de ajedrez. Cada uno de estos pequeños cuadros es llamado pixel.

Para controlar el color de cada pixel en la pantalla, el sistema operativo dedica una pequeña cantidad de memoria a cada pixel. En un sencillo monitor de dos colores (blanco y negro), se asignaría un bit a cada pixel. Debido a que cada bit de memoria es o positivo o negativo (0 o 1), un sistema de visualización de 1 bit puede mostrar solo dos colores (blanco o negro) por cada pixel de la pantalla.

IMÁGENES DIGITALES

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Si se asignan más bits de memoria a cada pixel pueden mostrarse más colores. Cuando se asignan 8 bits de memoria a cada pixel puede mostrar uno de 256 colores disponibles.

Si se asigna aún más memoria a cada pixel, la pantalla puede alcanzar colores fotográficos. Los monitores de 24 bits o de “color real” pueden mostrar simultáneamente millones de colores únicos en la pantalla de la computadora. Estas imágenes de 24 bits se componen asignando 8 bits al color rojo, 8 al verde y 8 al azul. La cantidad de memoria RAM asignada a cada pixel en la pantalla del monitor es definida como la “profundidad de color”

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Las imágenes digitales se pueden guardar en distintos formatos y cada uno se corresponde con una extensión específica del archivo que lo contiene. Vamos a medir estas imágenes en píxeles, el píxel es una unidad de información, no una unidad de medida, ya que no se corresponde con un tamaño concreto. Un píxel puede ser muy pequeño 0.1 mm o muy grande 1 cm.

Debido a que los archivos de imagen pueden ocupar mucho espacio, Se han desarrollado diferentes técnicas de compresión. Estas técnicas tratan de reducir, mediante algoritmos matemáticos, el volumen del archivo para así disminuir los recursos que consuma y abreviar el tiempo transferencia. Estos complejos algoritmos matemáticos reducen de diversos modos los 0 y 1 que conforman una imagen digital.

ALMACENAMIENTO  DE  IMÁGENES  DIGITALES  

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Fue desarrollado para aplicaciones Windows. Las imágenes de mapa de bits (bitmaps o imágenes raster) están formadas por una rejilla de celdas. A cada una de estas celdas, que se denominan píxeles, se le asigna un valor de color y luminancia propios. Por esto, cuando vemos todo el conjunto de celdas, tenemos la ilusión de una imagen de tono continuo. El formato no sufre pérdidas de calidad y por tanto resulta adecuado para guardar imágenes que se desean manipular posteriormente. Guarda gran cantidad de información de la imagen, pero el archivo tiene un tamaño muy grande.

El uso más común de este formato consiste en generar imágenes de poco peso y no se aconseja utilizarlo en imágenes recién captadas, sino en imágenes una vez reducidas a los 24 bits.

Profundidad de color:

• 1 bit: blanco y negro

• 4-8 bits: Escala de grises

• 8 bits: Color Indexado

• 24 bits: color RGB

BMP (Bitmap = Mapa de bits)

 

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Ha sido diseñado específicamente para comprimir imágenes digitales, admite gamas de menor número de colores y esto permite optimizar el tamaño del archivo que contiene la imagen. Reduce la paleta de colores a 256 colores como máximo (profundidad de color de 8 bits). El formato GIF guarda imágenes de 8 bits, no 8 bits por cada color RGB, sino que indexa sólo 256 colores como máximo.

Es un formato idóneo para publicar dibujos en la web, pero no es recomendable para fotografías de cierta calidad ni originales ya que el color real o verdadero utiliza una paleta de más de 256 colores. GIF es muy indicado para guardar imágenes no fotográficas, como logotipos o dibujos.

• Hasta 256 colores

• Formato de compresión

• Admite carga progresiva

• Admite fondos transparentes

• Permite animación

GIF (Graphics Interchange Format = Formato de Intercambio Gráfico)  

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Admite una paleta de hasta 16 millones de colores y es el formato más común junto con el GIF para publicar imágenes en la web. Es ideal para publicar fotografías en la web siempre y cuando se configuren adecuadamente dimensiones y compresión. La compresión JPEG puede suponer cierta pérdida de calidad en la imagen. Es recomendable utilizar una calidad del 60-90 % del original, cada vez que se modifica y guarda un archivo JPEG, se puede perder

algo de su calidad si se define cierto factor de compresión. Por este motivo no es recomendable para archivar originales.

• Las cámaras digitales suelen almacenar directamente las imágenes en formato JPEG con máxima calidad y sin compresión.

• Número de colores: 24 bits color o 8 bits B/N

• Muy alto grado de compresión

• Admite carga progresiva

• No admite fondos transparentes

• No permite animación

JPG-JPEG (Joint Photographic Experts Group = Grupo de Expertos Fotográficos Unidos)

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TIFF son las siglas de Tagged Image File Format. Es un formato gráfico de los llamados "universales", ya que es un tipo de archivo estándar para guardar imágenes de alta calidad que es compatible con los sistemas operativos Windows, Linux, Mac, etc. Este formato almacena imágenes en una calidad excelente, utiliza cualquier profundidad de color de 1 a 32 bits. Es el formato ideal para editar o imprimir una imagen y también para archivar archivos originales. Su desventaja

es que produce archivos muy grandes. Al almacenar un archivo en formato TIFF, este lo guarda con 48 bits de color incluyendo capas y canales alfa.

Es un formato de reciente difusión alternativo al GIF con una tasa de compresión superior por un 10%. Sólo es soportado en navegadores modernos como IE 4 o superior. Admite la posibilidad de emplear un número de colores superior a los 256 que impone el GIF.

Utiliza sistemas de compresión estándares gratuitos, como el método ZIP, y permite hasta los 24 bits de profundidad de

color, mientras que el formato GIF sólo admite 8 Bits.

TIF-TIFF (Tagged Image File Format = Formato de Archivo de Imagen

Etiquetada)  

PNG (Portable Network Graphic = Gráfico portable para la red)  

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GIMP (GNU Image Manipulation Program) es un programa de edición de imágenes digitales en forma de mapa de bits, tanto dibujos como fotografías. Es el programa de manipulación de gráficos disponible en más sistemas operativos. Es un programa libre y gratuito. Forma parte del proyecto GNU y está disponible bajo la Licencia pública general de GNU y GNU Lesser General Public License.

GIMP tiene herramientas que se utilizan para el retoque y edición de imágenes, dibujo de formas libres, cambiar el tamaño, recortar, hacer fotomontajes, convertir a diferentes formatos de imagen, y otras tareas más especializadas. También se pueden crear imágenes animadas en formato GIF y MPEG.

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GIMP permite el tratado de imágenes en capas, para poder modificar cada objeto de la imagen en forma totalmente independiente a las demás capas en la imagen. También pueden subirse o bajarse de nivel las capas para facilitar el trabajo de la imagen. La imagen final puede guardarse en el formato original xcf de GIMP que soporta capas, o en un formato plano sin capas, que puede ser png, bmp, jpg, GIF, PDF, etc.

DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) es el estándar reconocido mundialmente para el intercambio de imágenes en medicina. Las necesidades de almacenamiento y manipulación de imágenes médicas surgen a partir de los años 70s como consecuencia del nacimiento de la tomografía computarizada como medio de diagnóstico basado en imágenes digitales. Desde entonces, se han desarrollado diferentes técnicas en la obtención de imágenes.

El objetivo del formato DICOM es hacer compatibles las imágenes que se pueden obtener de una gama cada vez más amplia de técnicas, equipos y fabricantes y facilitarnos la vida a los médicos que tenemos que interpretarlas. De una forma general, un archivo DICOM tiene dos partes: la cabecera, que es

una tabla que incluye todos los datos de información del paciente y el cuerpo con los datos de la imagen. De esta manera la información del paciente va siempre incluida en el mismo fichero que la imagen y la imagen va siempre perfectamente identificada.

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En el estándar DICOM la información se define mediante un modelo que refleja el mundo real. La imagen es el núcleo de información de un fichero DICOM. Cada fichero contiene, además de la imagen, información sobre el paciente (identificación demográfica y de identificación), el estudio en el que se encuadra la toma de la imagen, la serie a la que pertenece la imagen e información sobre la propia imagen.

Un servidor PACS es un sistema de almacenamiento digital, transmisión y descarga de imágenes radiológicas. Los sistemas PACS se componen de partes software y hardware, que directamente se comunican con modalidades y obtienen las imágenes de éstas. Las imágenes son transferidas a una estación de trabajo (workstation) para su visualización y emisión de informes radiológicos. El visor PACS es un software que se instala en la estación de trabajo que utiliza el radiólogo para recibir y mostrar las imágenes radiológicas. Las imágenes son archivadas entonces en el servidor PACS para su descarga posterior hacia las estaciones de trabajo.

Los componentes básicos de un sistema PACS son:

• Servidor Central PACS: Se compone del hardware principal del sistema

• Estación de trabajo PACS: Permite a los radiólogos la visualización y análisis de las imágenes digitales

• Sistema de Base de Datos: Se encarga de gestionar el almacén de toda la información e imágenes del sistema PACS

• Servidor DICOM: Responsable de toda la comunicación DICOM con las modalidades de imagen (como por ejemplo Tac o Resonancia Magnética), otros servidores PACS y estaciones de trabajo DICOM.

• Sistema de almacenamiento: Es el soporte físico requerido para almacenar las imágenes DICOM del sistema PACS.

SERVIDORES  PACS  

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• Interfaces a RIS/HIS: Consolida toda la información del paciente desde diferentes fuentes, lo que permite un flujo de trabajo idóneo.

• Servidor Web para Acceso Remoto: Imprescindible para teleradiología. Mediante el acceso Web, las imágenes e información almacenadas en el servidor PACS pueden ser accedidas mediante un navegador web, como por ejemplo Internet Explorer, Mozilla Firefox, Safari, etc.

Con el desarrollo de la tecnología cada vez es más posible utilizar equipos de visualización multimedia (como ordenadores portátiles, tabletas y teléfonos móviles) para mostrar imágenes de grado médico. Muchos de estos dispositivos cumplen con criterios de calidad médicos mínimos para visualización de estudios en formato DICOM. Sin embargo, es necesario un software que permita al dispositivo leer y modificar este tipo de archivos. Algunos de los programas que cumplen con esta función son:

VISORES  DE  IMÁGENES  MÉDICAS  

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OsiriX Sin duda el más reconocido visualizador DICOM para plataformas MacOS y iOS. Con un gran rendimiento de carga y procesado de imágenes, así como una interfaz bastante intuitiva. Cabe destacar que es de código abierto lo que permite al usuario avanzado desarrollar sus propias herramientas de post-procesado de imágenes. Está disponible tanto para equipos de escritorio como para dispositivos móviles.

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Dicompyler Visualizador especializado en radioterapia. Aunque puede cargar cualquier tipo de imagen DICOM; sus herramientas lo hacen espacialmente útil para procesamiento de imágenes con fines de investigación en radioterapia. Disponible para las plataformas Linux, Mac y Windows. Es completamente gratuito y de código abierto bajo licencia GPL.

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MicroDicom

Reconocido visor de archivos DICOM con más de 350 000 descargas en los años que lleva en el mercado. Permite modificar y conservar las propiedades del archivo orginal. Con MicroDicom es posible recuperar listas de pacientes, realizar mediciones y anotaciones, cargar imágenes únicamente arrastrándolas a la interfaz entre muchas otras posibilidades. Permite generar archivos de video con base series de imágenes médicas. Es totalmente gratuito y accesible para cualquier persona con acceso a un ordenador con Windows.

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RadiAnt

El más intuitivo de todos los visores de imágenes. Generalmente se recomienda para usuarios poco experimentados en el manejo de herramientas de procesamiento de imágenes médicas. Esto no quiere decir que sus posibilidades sean limitadas; cumple con todas las funciones básicas de un visualizador especializado y soporta todas las modalidades de archivos: TC, RMN, US, MN, Rx y muchas otras. Cuenta con una versión gratuita para Windows.

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Un sistema de cómputo se define como un conjunto de elementos organizados que interactúan unos con otros para lograr ciertos objetivos operando sobre la información. Estos elementos son componentes físicos (hardware), los programas (software), los datos y los usuarios. Todos estos componentes son importantes y cada uno de ellos juega un papel fundamental para el correcto funcionamiento del sistema. Estos componentes son:

a) HARDWARE → Son los componentes físicos y tangibles, es decir, las partes que se pueden ver y tocar. Incluye la torre de control, dispositivos de entrada, almacenamiento y salida. Incluye todos los componentes físicos del sistema de la computadora. Puede componer una sola unidad o puede ser un número de dispositivos separados. Cada componente del equipo de computadora consiste de circuitos electrónicos y partes mecánicas que llevan a cabo una función particular.

b) SOFTWARE → Son los componentes lógicos e intangibles; son los programas que le indican al hardware las tareas que debe ejecutar. Estos programas permiten operar la computadora, configurar los dispositivos y realizar aplicaciones específicas, como el procesador de textos. El concepto de software se refiere a los programas, datos e introducciones que necesita la computadora para procesar la información.

SISTEMAS DE CÓMPUTO

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Una red (o conjunto de redes) puede conectarse con otra red (u otro conjunto de redes) dando así origen a una red mayor. Internet es un conjunto de redes interconectadas a nivel mundial. Puede definirse como una red mundial de redes de ordenadores. No es por tanto una red de ordenadores en el sentido usual, sino una red de redes que tiene la particularidad de que cada una de las redes es independiente y autónoma. Las redes que forman parte de Internet son de muy diversa índole, propósito y tamaño. Hay redes públicas y privadas; locales, regionales e internacionales; institucionales, educativas, universitarias, dedicadas a la investigación, al entretenimiento, etc.

Los ordenadores integrados en las redes que forman la red Internet son capaces de comunicarse entre sí porque todos ellos utilizan el mismo idioma: los protocolos de comunicación TCP/IP.

Un protocolo de comunicación es un conjunto de convenciones que determinan cómo se realiza el intercambio de datos entre dos ordenadores o programas. Como decíamos, el protocolo utilizado por todas las redes que forman parte de Internet es el denominado TCP/IP, siglas que en realidad corresponden a dos protocolos distinto: TCP (Transmission Control Protocol), el protocolo de control de transmisión, e IP (Internet Protocol), el protocolo Internet.

INTERNET  

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