An infrastructure for efficient reporting workflow in grid based teleradiology applications

Abstract

Bu çalışma, raporlama birimleri, radyologlar ve görüntüleme merkezlerini tek erişim arayüzü üzerinde bağlayan, medikal görüntülere erişim hızını arttırıp rapor dönüş zamanlarını düşürerek raporlama verimliliğini arttıran, tetkik ve radyologlar arasında tecrübe ve uzmanlık alanları açısından en uygun eşleşmeyi belirleyerek rapor kalitesini arttıran Raporlama İş Akış Optimizasyon Algoritması (RİAOA) içeren bir bütüncül mimari önermektedir. RİAOA uygulamasında tetkik ve radyolog nitelikleri, DICOM, DICOM İçerik Haritalama Kaynağı ve Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ) tanımlarına uygun bir hiyerarşik ontoloji yapısı kullanılarak modellenmiştir. Bu yapıdaki özellikler ve bağlantılar için radyologlar ve teknik uzmanlar tarafından atanan önem dereceleri karşılıklı matrisler haline getirilmiş öğelere ait ağırlıklar AHP kullanılarak hesaplanmıştır. Atama seçenekleri İlişki-Temelli Anlamsal Eşleme (İTAE) ve Tamsayılı Doğrusal Programlama (TDP) kullanılarak işlenmiştir. Sonuçlar gerçek uygulama verileri ve simüle edilmiş veriler üzerinde uzmanlık, rapor dönüş, iş yükü başarı oranları bazında değerlendirilmiştir. Simüle edilmiş veriler kullanılarak elde edilen sonuçlar, Dönüşümlü, En Kısa Kuyruk ve Rastgele atama yöntemleri ile karşılaştırılmıştır. İTEA yöntemi ile en yüksek uzmanlık başarı oranı elde edilmiş, İTEA ile TDP birleştirildiğinde ise rapor dönüş ve iş yükü başarı oranınında daha da iyi sonuçlar elde edildiği görülmüştür. İTEA ve TDP bazlı görüntü dağıtımı bant genişliği, depolama alanı ve donanımsal tıkanma ve gecikmeleri de engellemiştir.Tetkik raporlamaları için atamaların elle yapıldığı teleradyoloji uygulaması ile karşılaştırıldığında, önerilen mimarinin uzmanlık başarı oranını % 13,25, iş yükü başarı oranını % 34,92 ve rapor dönüş başarı oranını % 120 arttırdığı görülmüştür. Uygulamadaki toplam dönüş süresinde ise % 22,39 iyileşme sağlanmıştır. Önerilen mimari uygulaması toplamda 35 hastane, 13 birinci basamak sağlık kurumu, 3 mobil klinik ve 1 raporlama biriminin entegrasyonu ile test edilmiştir. 3.35 milyon tetkik arşivlenmiş, 14216 tetkik raporlama birimi tarafından raporlanmıştır. Organize bir raporlama sürecine dahil olan 6202 adet rapor RİAOA değerlendirmesinde kullanılmıştır. RİAOA entegre edilmiş olan mimari, 8 birinci basamak sağlık kurumu ve 3 kanser tarama birimi entegre edilerek pilotlanmıştır. Pilotlanan uygulama http://eradyoloji.saglik.gov.tr adresinde çalışır durumda olup Ankara Halk Sağlığı Müdürlüğü tarafından desteklenmektedir.Bu çalışmada önerilen mimari ve teknikler radyoloji raporlama hizmetinin, birden fazla görüntüleme merkezi tarafından, birden fazla radyoloji grubu ya da bireysel radyolog tarafından alındığı teleradyoloji uygulamalarında kullanılabilir ya da uygulanabilir. Bu mimarinin sunduğu avantajların büyük ölçekte en üst düzeye ulaşacağı değerlendirilmektedir. Finansal modeller bu mimari ile entegre edilip kısa rapor dönüş süreleri ve yüksek rapor kaliteleri ödüllendirilebilir. Tetkik başına raporlama hizmeti düşürülürken hizmet kalitesi arttırılabilmektedir. Performans değerlendirme, kalite kontrol ve iş yükü dağılım istatistik modülleri yönetimsel amaçlar ile bu mimariye entegre edilebilir.

This study proposes an infrastructure with a global workflow management algorithm in order to interconnect facilities, reporting units and radiologists on a single access interface. This infrastructure is enhanced by a reporting workflow optimization algorithm (RWOA) to determine the optimum match between the inspection and radiologist in terms of experience, subspeciality, response time and workload parameters. RWOA increases the efficiency of the reporting process by decreasing access time to medical images and turnaround time of medical reports and increases the quality of medical reports.In RWOA implementation, inspection and radiologist attributes are modelled using a hierarchical ontology structure based on Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) Conformance, DICOM Content Mapping Resource and World Health Organization (WHO) definitions. Attribute preferences rated by radiologists and technical experts are formed into reciprocal matrixes and weights for entities are calculated utilizing Analytic Hierarchy Process (AHP). The assignment alternatives are processed by relation-based semantic matching (RBSM) and Integer Linear Programming (ILP).The results are evaluated based on both real case applications and simulated process data in terms of subspecialty, response time and workload success rates. Results obtained using simulated data are compared with the outcomes obtained by applying Round Robin, Shortest Queue and Random distribution policies. It was concluded that RBSM gives the highest subspecialty ratings, but integrating ILP with RBSM ratings provides a better response time and workload success rate. RBSM and ILP based image delivery also prevents bandwidth, storage or hardware related stuck and latencies.When compared with a real case teleradiology application where inspection assignments were performed manually, the proposed solution was found to increase the subspecialty success rate by 13.25 %, increase the workload success rate by 34.92% and increase the response time success rate by 120%. The total response time in the real case application data was improved by 22.39%.The proposed architecture has been tested in a total of 35 hospitals, 13 primary care clinics, 3 mobile clinics, 1 reporting unit. 3.35 million inspections were archived and 14216 inspections were reported by the reporting unit. However, an organized reporting process was executed only for 6202 reports which were utilized for RWOA evaluation. The proposed architecture with RWOA is piloted to provide reporting service for 8 primary care and 3 cancer screening medical imaging centers. The piloted application is currently available at http://eradyoloji.saglik.gov.tr supported by the Governship of Public Health, Ankara, Turkey.The insfrastructure and techiniques suggested in this study can be used for or applied to teleradiology applications where the reporting service is outsourced by multiple medical centers to multiple radiology groups or individual radiologists. It is considered that the advantage of the infrastructure will be maximized in large scale applications. Financial models can also be integrated with this architecture where shorter turnaround time and high quality reports can be promoted. The cost of the reporting service per inspection is decreased while the quality of service is increased. Performance assessment, quality control and workload distribution statistics modules can be integrated on this architecture for administrative purposes.