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Cloudmigration für medizinische Bildverarbeitungsdaten mit Azure Health Data Services und IMS

Veröffentlicht am 23 März, 2022

Sr. Program Manager, Health and Life Sciences, Microsoft

Ein Techniker verwendet den Touchscreenmonitor, um die Ergebnisse von Leistungstests in einem Reinraum einer Renault Racing Factory zu untersuchen.

Dieser Blogbeitrag wurde von Vittorio Accomazzi, Chief Technical Officer (CTO), IMS, mitverfasst.

Dieser Blog ist Teil einer Reihe in Zusammenarbeit mit unseren Partnern und Kunden, die das neu angekündigte Azure Health Data Services nutzen. Azure Health Data Services ist ein PaaS-Angebot (Platform-as-a-Service), das zur Unterstützung von geschützten Gesundheitsinformationen (Protected Health Information, PHI) in der Cloud entwickelt wurde. Es ist eine neue Art, mit vereinheitlichten Daten zu arbeiten. Sie bieten Ihrem Team damit eine Plattform, um sowohl transaktionale als auch analytische Workloads aus demselben Datenspeicher zu unterstützen. Beim Cloud Computing kann die Art und Weise verändert werden, wie wir KI im gesamten Ökosystem des Gesundheitswesens entwickeln und bereitstellen.

Die erste Implementierung digitaler Bildverarbeitungstechniken in der klinischen Anwendung begann in den 1970er Jahren. Seitdem ist die medizinische Bildverarbeitungsbranche exponentiell gewachsen. In den letzten zweieinhalb Jahrzehnten gab es eine erhebliche Entwicklung bei Lösungen für die Bilderfassung, die die Qualität und Akzeptanz von Bildern in verschiedenen klinischen Anwendungen gesteigert hat. Das Gesundheitswesen wird voraussichtlich die größte branchenspezifische CAGR von 36 Prozent bis 2025 liefern (die globalen Gesundheitsdaten werden voraussichtlich allein im kommenden Jahr 2,3 Zettabyte* erreichen), wobei medizinische Bilddaten etwa 80 bis 90 Prozent dieses Wachstum ausmachen1.

Während die Menge der von der medizinischen Bildverarbeitungsbranche generierten Daten weiter wächst, bleiben die Lösungen zum Speichern und Verarbeiten dieser Daten archaisch und lokal aufgrund von eingeschränkten Produkten mit unzureichender Rechenleistung, Speichergröße und stets veralteter Hardware. Darüber hinaus erwies sich die fehlende Interoperabilität dieser lokalen Systeme mit anderen Lösungsarten für medizinische Daten und die Erhöhung der Workloads in den Abteilungen der Bildverarbeitung als großes Hindernis, eine prädiktive Diagnostik und verbesserte Ergebnisse für Patienten zu erzielen. Gesundheitsdaten in die Cloud zu holen stieß auf Herausforderungen, die von Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und des Datenschutzes der Daten bis hin zu einem fehlenden Verständnis der damit verbundenen Chancen reichten.

Die Interoperabilität in der Gesundheitsbranche war größtenteils ebenfalls eingeschränkt und konzentrierte sich auf die medizinischen Daten. Andere Arten von Gesundheitsdaten, z. B. Bildverarbeitung, IoT und unstrukturierte Daten, spielen jedoch auch eine wichtige Rolle, um einen vollständigen Blick auf den Patienten zu erhalten und so zu einer besseren Diagnose und Behandlung von Patienten beitragen zu können.

Aus diesem Grund hat Microsoft Azure Health Data Services veröffentlicht, das die Kombination von medizinischen, Bildverarbeitungs- und MedTech-Daten in der Cloud unter Verwendung globaler Interoperabilitätsstandards wie Fast Healthcare Interoperability Resources (FHIR®) und Digital Information Communication in Medicine (DICOM) unterstützen soll. Der DICOM-Dienst in Azure Health Data Services ermöglicht die standardbasierte Kommunikation mit DICOMweb™-fähigen Systemen wie medizinischen Bildverarbeitungssystemen, anbieterneutralen Archiven (Vendor-Neutral Archives, VNAs), Bildarchivierung und Kommunikationssystemen (Picture Archiving and Communication Systems, PACS) und mehr. Ziel ist es, die Leistung der Cloudinfrastrukturen für medizinische Bilder vollständig zu nutzen und einen Dienst zu erstellen, der schnell, äußerst zuverlässig, skalierbar und auf Sicherheit ausgelegt ist.

Innerhalb des DICOM-Diensts unterstützen die Protokolle QIDO, WADO und STOW das Abfragen, Abrufen und Speichern von DICOM-Objekten, während benutzerdefinierte Tags durchsuchbare Tags ermöglichen. Sie können DICOMcast auch als einzige Quelle verwenden, um domänenübergreifende Szenarien abzufragen. DICOMcast fügt DICOM-Metadaten in den FHIR-Dienst oder FHIR-Server ein, was eine Single Source of Truth sowohl für die medizinischen Daten als auch für die Bilddaten ermöglicht.

Sobald die Bildverarbeitungsdaten in der Cloud gespeichert sind, ist auch eine nahtlose Integration von Workloads in die Cloud mit minimaler Unterbrechung und ohne zusätzliche Investitionen in Geräte und Software notwendig. Ziel ist, dass Kunden, die derzeit DICOM DIMSE nutzen, cloudbasierte Bildverarbeitungsspeicher und -lösungen, die von unserem DICOM-Dienst unterstützt werden, nahtlos übernehmen können.

IMS hat mit Microsoft zusammengearbeitet, um seine Cloudtechnologien für IMS zu nutzen und eine Lösung für diese Herausforderung zu bieten. Das Ergebnis ist ein leistungsstarkes Tool, das medizinische Bildverarbeitungsdaten von Legacyarbeitsstationen mithilfe von Azure Health Data Servicesin die Cloud migriert. IMS hat Microsoft Azure ausgewählt, da es über das umfassendste Angebot und die aktivste Roadmap verfügt, um den Übergang des Gesundheitswesens in die Cloud zu unterstützen.

Verwenden von CloudSync als Synchronisierungstool

Es war von Anfang an offensichtlich, dass das Erstellen eines einfachen Protokollkonverters oder Gateways zum Pushen von Bildern aus der lokalen Umgebung in die Cloud keine optimale Lösung war: Die Daten fließen nur in eine Richtung (von einer Gesundheitsorganisation zur Speicherung, Archivierung oder erweiterten Analyse) in die Cloud. Dadurch würden der Einrichtung die meisten Vorteile fehlen, z. B. das Zurückrufen der Bildzusammenstellung in den vorhandenen lokalen Viewer, nachdem Anmerkungen vorgenommen oder cloudfähige KI-Modelle oder erweiterte Analysen ausgeführt wurden. Andererseits spielt der Zugriff auf frühere Bildstudien für den Patienten während der aktuellen Visite auch eine wichtige Rolle bei der Validierung anormaler Bedingungen im Laufe der Zeit, um bessere medizinische Ergebnisse zu erzielen.

Um diese Lücke zu schließen, hat IMS CloudSync entwickelt. Dabei handelt es sich um ein softwarebasiertes DICOM-Gerät, das das lokale Archiv (oder mehrere Archive) aktiv mit einem Azure DICOMweb-Endpunkt synchronisiert. CloudSync ermöglicht den Datenfluss in beide Richtungen. Außerdem kann Geschäftslogik für die proaktive Bereitstellung von verlaufsbezogenen Bilddaten des Patienten implementiert werden, sodass sofort auf die Daten zugegriffen werden kann und sich die Latenz für den Benutzer reduziert.

Diese Synchronisierung ermöglicht Organisationen die Integration vorhandener Lösungen in Azure Health Data Services- und Machine Learning-Umgebungen, sodass sie ihre Daten speichern, archivieren, segmentieren und indizieren können, um eine bessere Kohortenverwaltung zu erhalten. Mit der Möglichkeit, bequem eine Verbindung mit Microsoft Power BI und Azure Synapse Analytics über Azure Health Data Services herzustellen, können Einrichtungen ihre Datasets erstellen, Modelle entwickeln und bereitstellen, ihre Leistung überwachen, erweiterte Analysen für die Azure Machine Learning-Pipeline durchführen und Ergebnisse zurück in ihren medizinischen Workflow verschieben.

Zu den wichtigsten Features von CloudSync gehören:

  • Synchronisieren von medizinischen DICOM-Bildern aus lokalen Archiven mithilfe von Azure Health Data Services: Ermöglichen Sie die Zusammenarbeit zwischen mehreren lokalen-Geräten, indem Sie alle an einem Punkt verbinden, um den Zugriff für alle Benutzer zu erleichtern.
  • Beseitigen der Netzwerklatenz beim Abrufen von medizinischen Bilddaten: Verschieben Sie basierend auf dem Zeitplan des Patienten proaktiv vorherige medizinische Bilder des Patienten aus der Cloud auf die lokalen Geräte, sodass sie während der Patientenvisite bereitstehen.
  • Migrieren von Bildverarbeitungsdaten von Legacyarbeitsstationen in die Cloud: Ermöglichen Sie die nahtlose und mühelose Integration von lokalen Bildverarbeitungs-Arbeitsstationen in die Cloud.

CloudSync-Workflow mit Azure Health Data Services.

CloudVue: Eine zentrale Ansicht für medizinische Bilder

Um die Leistung von Azure vollständig zu nutzen, bietet IMS auch einen Diagnoseviewer ohne Speicherbedarf, CloudVue genannt. CloudVue ermöglicht es Benutzern, die im Azure DICOMweb-Archiv gespeicherten Daten auf jedem Gerät sicher zu überprüfen, wodurch auf Bilddaten von überall aus zugegriffen werden kann. Über die Standardsicherheitsmechanismen hinaus verschlüsselt CloudVue die Daten auch während der Übertragung.

CloudVue stellt nicht nur die Standardanzeigefeatures und -tools eines Web-Viewers zur Verfügung, es bietet zudem:

  • Organisationen die Möglichkeit, präzisen sicheren Zugriff auf bestimmte medizinische Bilddaten für die Verteilung zu gewähren, z. B. das Autorisieren von Benutzern für den Zugriff auf bestimmte Studien im Archiv, statt auf das gesamte Repository. Daher kann die Organisation verweisenden Ärzten und sogar Patienten sicheren Zugriff gewähren.
  • Die Fähigkeit, KI-Workloads in Azure zu liefern und zu verbessern: CloudVue kann Daten aus KI-Vorhersagen speichern und verarbeiten und gleichzeitig das Benutzerverhalten nachverfolgen, um zu ermitteln, ob die Vorhersage richtig ist. Aus diesem Grund implementiert CloudVue eine positive Feedbackschleife zum Überwachen und Verbessern von KI im Laufe der Zeit.
  • Anmerkungsfunktionen für Bilder, die in der KI-Modellierung verwendet werden.

CloudVue ist die perfekte Ergänzung für CloudSync, da Benutzer die Vorteile der Speicherung von Daten in Azure mithilfe von Azure Health Data Services nutzen können.

CloudVue-Workflow mit Azure Health Data Services.

Auf dem aktuellen Gesundheitsmarkt zählt zu den größten Herausforderungen, mit denen Radiologen, Ärzte und Pflegeteams bei der Diagnose konfrontiert sind, die einfache Verfügbarkeit einer vollständigen Patientengeschichte. Zwar hat ein Radiologe möglicherweise Zugriff auf die medizinischen Bilder, doch kann er die Krankengeschichte des Patienten, die Medikation oder andere Laborarbeiten nicht zentral abfragen oder finden. Dadurch wird die prädiktive Diagnostik kompliziert und zeitraubend. Mit Azure Health Data Services kann jetzt gebündelt auf alle diese Daten zugegriffen werden. Zudem können mithilfe von DICOMcast, einem neuen Feature, neben medizinischen Informationen auch Metadaten aus medizinischen Bildern gespeichert werden, sodass sie schnell durchsuchbar sind. Diese Technologie, die zusammen mit CloudSync und CloudVue von IMS verwendet wird, kann die Interaktion von Radiologen mit medizinischen Bildern ändern und es ihnen ermöglichen, die ihnen vorliegenden Daten für die Diagnose und Forschung zu verwenden.

Der Einstieg in die medizinische Bildverarbeitung der nächsten Generation

IMS hat eine Lösung für die medizinische Bildverarbeitungsbranche erstellt, mit der Gesundheitsorganisationen Azure Health Data Services in ihrem eigenen Tempo in vollem Tempo nutzen können, während:

  • sie Unterbrechungen des aktuellen Workflows vermeiden.
  • sie die aktuellen Investitionen in Geräte und Software beibehalten.

Mehr erreichen mit Ihren Daten – mit Microsoft Cloud for Healthcare

Mit Azure Health Data Services haben Organisationen des Gesundheitswesens die Möglichkeit, die Patientenerfahrung zu verbessern, mit der Leistung von maschinellem Lernen und KI neue Erkenntnisse zu gewinnen und PHI-Daten zuverlässig zu verwalten. Machen Sie Ihre Daten fit für die Zukunft des Gesundheitswesens mit Microsoft Cloud for Healthcare.

Wir freuen uns auf eine Partnerschaft mit Ihnen, wenn es darum geht, die Zukunft des Gesundheitszustands zu gestalten.


1„Driving Data Growth in Healthcare: Challenges and Opportunities for IT,“ IDC