Informatica applicata ai sistemi sanitari

INFORMATICA APPLICATA AI SISTEMI

SANITARI 1

Overview generale dei fondamenti e stato dell’arte �

Information Technology (IT) comprende hardware, software, metodologie e

processi per produrre, elaborare, conservare e trasmettere informazioni.

L’evoluzione storica si può riassumere in sei grandi epoche:

Epoca Periodo Caratteristiche principali

1945-19 Nascita dei primi computer (ENIAC, Zuse Z3,

Albori 59 Colossus). Utilizzo di valvole e relè.

Introduzione dei mainframe IBM, primi hard-disk

Mainframe & dal 1959 (IBM 305 RAMAC, 5 MB). Noleggio mensile di

Minicomputer macchine come IBM 701/650.

PC dal 1981 Diffusione dei personal computer (IBM PC).

Reti Definizione di protocolli di rete; nascita di LAN,

dal 1982

informatiche WLAN, WAN.

Introduzione del World Wide Web (WWW) al CERN;

Internet dal 1991 separazione concettuale tra Internet e Web.

Architetture cloud (SaaS, PaaS, IaaS) e calcolo ad

Cloud & HPC oggi alte prestazioni; avvio della era del quantum

computing.

Evoluzione delle architetture hardware �

1. Valvole (vacuum tubes) – consumo elevato, grandi dimensioni.

2. Transistor – miniaturizzazione, maggiore efficienza energetica.

3. Circuiti integrati (IC) – integrazione di migliaia di transistor su un

singolo chip, base dei moderni PC e server.

4. Cloud & High-Performance Computing – risorse distribuite, scalabilità

elastica.

5. Quantum computing – in fase sperimentale, promette calcoli

esponenzialmente più rapidi per problemi specifici.

Memorizzazione dei dati �

Supporti primordiali: nastro perforato (Colossus), tubo Williams

 (memoria volatile).

Prime memorie non volatili: tamburo magnetico (1932), primo disco

 rigido IBM 305 RAMAC (1956). 2

Crescita esponenziale: da < 3 EB (1986) a 295 EB (2007); raddoppio

 medio ogni 3 anni.

Distribuzione attuale (2007): 52 % su dischi rigidi, 28 % su supporti

 ottici, 11 % su nastri magnetici.

Sistemi di gestione delle basi di dati

Anni 1960 – IMS (IBM): modello gerarchico ancora in uso.

 1970 – Modello relazionale (Ted Codd): tabelle, righe e colonne;

 fondamento dei moderni RDBMS.

1980 – Oracle: primo RDBMS commerciale.

 Caratteristiche comuni:

 Schema separato dai dati: definizione della struttura

o indipendente dal contenuto.

Accesso concorrente: più utenti possono leggere/scrivere

o simultaneamente mantenendo l’integrità.

XML: formato markup leggibile da macchine e umani, spesso archiviato

 in RDBMS per sfruttare la robustezza dei sistemi relazionali.

Reti di computer �

Una rete di computer è un insieme di nodi di commutazione (hardware +

software) collegati da link che scambiano pacchetti dati (PDU) composti da

header e body.

Commutazione a pacchetto: il messaggio viene suddiviso in pacchetti

 indipendenti, ciascuno segue percorsi diversi e viene ricomposto al

destinatario (es. TCP).

Vantaggi rispetto alla commutazione di circuito: utilizzo più

 efficiente delle risorse, flessibilità di percorso, capacità di condividere la

stessa infrastruttura tra più trasmissioni simultanee.

Tipologie di rete:

 LAN (Local Area Network) – rete locale, tipicamente in un

o edificio.

WLAN (Wireless LAN) – versione wireless della LAN.

o WAN (Wide Area Network) – copertura geografica ampia (es.

o internet). 3

GAN (Global Area Network) – interconnessione globale di più

o WAN.

Evoluzione storica: dalle reti private tra università e difesa (ARPANET)

 agli ISDN, ADSL e, più recentemente, alle infrastrutture basate su fibra

ottica e 5G, che consentono connessioni sempre più veloci e ubiquitarie.

"Il world wide web non è internet. Internet (inter = interconnected e net = rete,

quindi rete interconnessa) è nata prima del web."

Il Web, introdotto nel 1990 da Tim Berners-Lee al CERN, ha trasformato Internet

in una piattaforma di contenuti interconnessi accessibili tramite browser,

favorendo lo sviluppo di servizi cloud (SaaS, PaaS, IaaS) e la diffusione globale

di informazioni.

Commutazione a pacchetto vs commutazione di circuito �

Commutazione di circuito: collegamento dedicato e continuo per ogni

 comunicazione (es. telefonia fissa).

Commutazione a pacchetto: i pacchetti viaggiano su percorsi non

 esclusivi, che possono variare in base allo stato della rete; più stazioni

possono condividere lo stesso percorso contemporaneamente.

Le reti di computer generano traffico impulsivo, pacchettizzato e

 asincrono, perciò adottano la commutazione a pacchetto anziché quella

di circuito.

Vantaggi delle reti distribuite �

Fault tolerance: ridondanza dei dati permette di sostituire rapidamente

 un nodo guasto.

Economicità: hardware e software per PC costano meno rispetto a un

 mainframe centralizzato.

Scalabilità:

 Scale-out (orizzontale) → aggiunta di nodi (es. Google).

o Scale-up (verticale) → potenziamento di un singolo nodo (es.

o supercomputer).

Accessibilità dei dati: disponibilità globale con tempi di risposta brevi

 tramite WAN/GAN.

Limiti e criticità delle reti di computer ⚠

Sicurezza: virus e malware si propagano rapidamente; la rimozione può

 essere complessa. 4

Costi di infrastruttura: posa cavi, costruzione di centraline e

 commutatori richiedono investimenti elevati.

Furto dei dati: dati non criptati possono essere intercettati (sniffing);

 soluzioni emergenti includono l'uso di blockchain.

Impersonificazione: assenza di meccanismi di autenticazione permette

 usurpazione d'identità.

Blockchain: registro distribuito e immutabile �

Definizione: registro pubblico dove le transazioni sono archiviate in

 blocchi crittografici collegati gerarchicamente.

Caratteristiche principali:

 Immutabilità del registro.

o Tracciabilità delle transazioni.

o Elevata sicurezza crittografica.

o

Componenti:

 Nodi: computer che mantengono una copia della blockchain.

o Miner: processori potenti che validano le transazioni secondo

o protocolli complessi.

Struttura di un blocco: puntatore al blocco precedente, timestamp,

 dati della transazione. Qualsiasi modifica richiederebbe la riscrittura di

tutti i blocchi successivi, rendendo la manipolazione praticamente

impossibile.

Applicazioni: oltre alle criptovalute (es. Bitcoin), certificazione di titoli,

 notarizzazione di contratti, votazioni online sicure.

Indirizzo IP: identificatore di rete �

Formato: quattro numeri decimali separati da punti (es. 192.158.1.38).

 Funzione: identifica univocamente un dispositivo all’interno di una rete

 IP, consentendo il routing dei pacchetti verso la destinazione corretta.

Privacy e tracciamento dell’indirizzo IP �

Quando l’IP è statico, lo stesso valore è associato a ogni connessione

 dell’utente, rendendo semplice correlare il traffico attuale a sessioni

precedenti. 5

Il numero di telefono e il nominativo del titolare della linea rimangono

 protetti e sono disponibili solo su richiesta della magistratura, ma

l’indirizzo IP è registrato nei file di log di tutti i siti visitati e trasmesso in

ogni trasferimento dati.

Anche senza fornire nome e cognome, i dati aggregati per IP possono

 consentire di ricostruire informazioni personali.

Strumenti come TOR, Privoxy o altre tecniche di anonimizzazione

 rendono più difficile la tracciatura, ma il provider mantiene sempre la

possibilità di accedere a tutte le operazioni effettuate.

Che cos’è un indirizzo IP? �

Stringa di quattro numeri separati da punti (es. 192.158.1.38), ciascuno

 compreso tra 0 e 255, quindi l’intervallo totale è 0.0.0.0 –

255.255.255.255.

Gli indirizzi non sono assegnati casualmente: sono generati

 matematicamente e distribuiti dall’Internet Assigned Numbers

Authority (IANA), parte di ICANN, l’organizzazione no-profit che

gestisce la sicurezza e la gestione dei nomi di dominio su Internet.

Funzionamento di base

1. Il dispositivo si collega a una rete locale (es. rete domestica o aziendale).

2. L’ISP (Internet Service Provider) assegna un indirizzo IP al dispositivo.

3. Il traffico Internet passa attraverso l’ISP, che lo instrada verso il

dispositivo usando l’IP assegnato.

4. L’IP può cambiare al riavvio del modem/router o se si richiede una nuova

assegnazione all’ISP.

5. In mobilità (es. hotel, aeroporto) il dispositivo riceve un IP temporaneo

dalla rete locale di quel luogo.

Sezioni di rete: accesso e trasporto �

Sezione di accesso: consente agli utenti di collegarsi alla rete (es.

 ADSL, ISDN, linee 56 Kbit/s, reti mobili GSM, Wi-Fi). Include tutti gli

strumenti necessari per l’ingresso (router, modem, gateway).

Sezione di trasporto: trasferisce i dati tra i nodi di accesso,

 tipicamente tramite fibra ottica (backbone).

Rete Wi-Fi e architetture correlate � 6

Il Wi-Fi è una rete locale wireless che utilizza access point (AP) come

 ponte radio, analogamente a una piccola rete cellulare.

Un singolo AP copre circa 100 m; per estendere l’area si collegano più AP

 tramite cablaggio Ethernet, formando un ESS (Extended Service Set).

Il Wi-Fi differisce dalle reti cellulari per lo stack protocollare che ridefinisce i

primi due livelli (fisico e di collegamento). Tutte le stazioni operano sulla stessa

frequenza (2,4 GHz o 5 GHz); per evitare collisioni si utilizza il protocollo di

accesso multiplo CSMA/CA. Inoltre, i protocolli Wi-Fi adattano dinamicamente

la velocità di trasmissione in base alla distanza dalla stazione mobile,

minimizzando le perdite.

Information Technology (IT) e Ingegneria Clinica �

Information Communication Technology (ICT) comprende tutti i metodi e

le tecnologie per trasmettere, ricevere ed elaborare dati. Include hardware (PC,

smartphone, apparecchiature di rete), software e servizi (e-commerce, internet,

telecomunicazioni). L’IT permea la vita quotidiana e le attività aziendali,

richiedendo personale qualificato per gestire sistemi, dati e infrastrutture.

Compiti del Servizio di Ingegneria Clinica Sanitaria (SIC) �

1. Pianificazione e programmazione acquisti

Valutazione del rischio per operatori e pazienti.

o Analisi dell’obsolescenza tecnologica e del carico di lavoro del

o parco esistente.

Integrazione della tecnologia nei percorsi diagnostico-terapeutici e

o nella rete assistenziale.

Conformità normativa e conoscenza delle specifiche tecnologie.

o

2. Supporto tecnico-economico agli acquisti

Redazione di specifiche tecniche, capitolati speciali e indagini di

o mercato.

Valutazione delle offerte economiche e tecniche.

o

3. Gestione della banca dati delle tecnologie

Identificazione univoca di ogni dispositivo (hardware e software

o medicale). 7

Registrazione e aggiornamento continuo di dati anagrafici, tecnici e

o prestazionali.

4. Health Technology Management (HTM)

Collaudi di accettazione: prove di sicurezza, verifica della

o conformità all’ordine di acquisto, etichettatura e codifica.

Manutenzione (correttiva, preventiva, tarature, calibrazioni)

o secondo manuali e normative.

Verifiche di sicurezza elettrica e funzionale, gestione delle

o rimessioni a norma.

Dismissioni e alienazioni dei beni non più utilizzabili.

o

Connettività delle apparecchiature e sfide ��

Opportunità

Monitoraggio continuo di guasti, ore di utilizzo e stato operativo.

 Cruscotti funzionali (es. semafori) per sale operatorie, visibili a personale

 clinico e manutentivo.

Raccolta dati per analisi statistiche e manutenzione predittiva

 (previsione dei guasti su dispositivi critici).

Problemi

Cybersecurity: protezione interna ed esterna di dispositivi e dati

 sensibili.

Gestione di dispositivi personali (approccio BYOD – Bring Your Own

 Device) all’interno dell’ambiente ospedaliero.

Software medicali e convergenza IT-Ingegneria Clinica �

I software medicali sono dispositivi medici a tutti gli effetti e richiedono gli

stessi rigorosi protocolli di gestione dei device clinici. La convergenza tra

Ingegneria Clinica e IT implica che gli ingegneri clinici debbano acquisire

competenze informatiche (es. sicurezza, gestione dei dati) per gestire

efficacemente questi strumenti, senza creare gerarchie ma favorendo una

collaborazione interdisciplinare.

Digital Transformation in sanità �

La digital transformation comprende cambiamenti tecnologici, culturali,

organizzativi, sociali, creativi e manageriali, abilitati da nuove tecnologie 8

digitali. Non si limita all’adozione di strumenti, ma integra l’intero ecosistema,

promuovendo:

Trasparenza, condivisione e inclusione di tutti gli attori.

 Accesso efficace a servizi, beni e dati, indipendentemente dalle risorse

 disponibili.

Creazione di nuove connessioni tra persone, luoghi e cose, ponendo il

 destinatario finale al centro del valore generato.

Esempio di progetto di digitalizzazione – Gruppo San Donato (GSD) �

Per garantire una robustezza tecnologica capace di sostenere la digital

transformation, il GSD punta a:

Consolidare e governare lo scenario tecnologico, evitando

 frammentazioni.

Definire e gestire SLA (Service Level Agreement) chiari e monitorabili.

 Realizzare un Sistema Informativo aziendale stabile, che consenta

 l’implementazione rapida, sicura e di qualità di progetti evolutivi.

Digital Transformation in sanità �

La trasformazione digitale non si limita all’adozione di nuove tecnologie, ma

coinvolge l’intero ecosistema, promuovendo trasparenza, condivisione e

inclusione. Il valore creato è messo al centro del destinatario finale, che accede

in modo consapevole a beni, servizi o dati.

Consolidamento infrastrutturale �

Rete di interconnessione di gruppo: ogni struttura è collegata a due

 fibre ottiche dedicate, con un doppio anello backbone ad alta banda,

eliminando le precedenti tecnologie eterogenee e i fornitori multipli.

Architettura server-storage resiliente: sopra la rete è stata costruita

 una piattaforma ad alta affidabilità che ospita tutti gli impianti applicativi

del gruppo, consentendo una governance centralizzata con pochi

interlocutori specializzati.

Obiettivo a medio-lungo termine: creare un unico Sistema

 Informativo di Gruppo mediante il consolidamento applicativo,

time-to-market

riducendo il per le iniziative di business.

Benefici attesi �

Supporto a progetti strategici (CCE, PACS convergente, ERP di gruppo,

 Digital Workplace, patient portal, ecc.). 9

Definizione di piani di Business Continuity su aspetti organizzativi, di

 processo e tecnologici.

Accelerazione della crescita del business sia a livello di gruppo che di

 singole strutture.

Avvio rapido di progetti interdisciplinari di data analytics (BI, DWH, Big

 Data).

Facilitazione della condivisione dei dati per la ricerca.



Software Factory – “fabbrica digitale” �

Una Software Factory interna centralizza competenze, processi, strumenti e

dati per produrre soluzioni digitali di alta qualità in tempi rapidi.

Time-to-market ridotto: elimina trattative e contratti con fornitori

 esterni.

Minimum Viable Product (MVP): consente rilasci incrementali e

 feedback veloci dagli stakeholder.

Riduzione costi: elimina il ricarico dei fornitori e i costi di

 coordinamento.

Congruenza tecnologica: controllo continuo su tecnologie, UI/UX e

 linee guida.

Validazione fornitori: la Factory funge da centro di eccellenza per

 valutare qualità e scelte tecnologiche dei partner esterni.

Digital Workplace Collaboration – Piattaforma HealthMeeting (HM) �

Una piattaforma unica per la collaborazione clinica:

Gestione di gruppi professionali (mono- o multidisciplinari).

 Condivisione e