Телемедицина

Сервер видеоконференций
Телемедицина – одно из направлений медицины, основанное на использовании современных коммуникационных технологий для дистанционного оказания медицинской помощи и своевременных консультаций.

Из истории. Впервые термин «телемедицина» был введен в 1974 году, однако еще задолго до этого практика проведения телемедицинских консультаций была реализована с помощью первого предшественника телефонного аппарата – телеграфа. Позже был изобретен телефон, затем – радио, телевидение и наконец – компьютер. С появлением ЭВМ человечество узнало, что такое интернет, и тогда телемедицина перестала быть технологией из разряда фантастики.

Первая трансконтинентальная медицинская видеоконференция была проведена в далеком 1965 году, в процессе которой выдающийся кардиохирург Майкл ДеБакей консультировал ход операции по замене аортального клапана на искусственное сердце.

Основные направления телемедицины. Среди основных телемедицинских направлений следует выделить следующие: телемедицинские консультации, телеобучение, он-лайн трансляция операций, дистанционный биомониторинг и домашняя телемедицина.

Телемедицинские консультации. В телемедицине именно удалённые консультации и диагностика пациентов считаются наиболее распространённым и популярным сервисом. С помощью систем видеоконференцсвязи между врачём-консультантом и пациентом налаживается полноценный аудиовизуальный контакт. Таким образом, пациент и врач могут не только видеть и слышать друг друга, но ещё и обмениваться графическими и текстовыми данными (например, рентгеновский снимок пациента или лицензия врача).

 Медицинское телеобучение. Медицинские семинары, конференции и лекции, транслируемые системой видеоконференцсвязи, дают возможность специалистам более высокого уровня делиться своими знаниями и умениями не только теоретически, но и практически. Таким образом, более опытные специалисты могут даже удаленно контролировать ход операций и давать практические советы своим коллегам.

Он-лайн трансляция хирургических операций. Применение веб-камер с возможностью передачи по сети Интернет различной информации, позволяет реализовать трансляцию операции. Данное направление телемедицины также используют для теленаставничества, когда более опытный специалист удаленно контролирует действия своего коллеги в режиме он-лайн. Во время операции один специалист может осуществлять передачу изображения различного медообрудования (микроскоп, эндоскоп или операционный стол), фиксируемого цифровыми видеокамерами, своему коллеге. Помимо этого, можно передавать и телеметрическую информацию (о состоянии давления пациента, частоте его пульса и мн. др.).

Дистанционный биомониторинг. Дистанционные системы наблюдения за пациентами применяются медицинскими работниками для контроля состояния их здоровья. Для этого требуется специальное телемедицинское оборудование, с помощью которого врач сможет контролировать своего пациента на расстоянии. Очень часто дистанционный мониторинг используют при наблюдении за пожилыми людьми, не способными самостоятельно осуществлять все необходимые лечебные манипуляции.

Домашняя телемедицина. Это направление телемедицины подразумевает оказание врачами медицинской помощи пациентам, проходящим лечение в домашних условиях. Специально предназначенное для таких целей телемедицинское оборудование осуществляет передачу и сбор сведений о пациенте прямо из его дома. Реализуется это следующим образом: к домашнему ПК пациента подключают специальные комплексы, содержащие датчики для измерения температуры тела, артериального давления и других необходимых данных для медицинского специалиста. Благодаря системам ВКС вся эта информация из домашнего ПК пациента автоматически передается в телемедицинский центр для дальнейшей обработки специалистами. Особенно актуальна домашняя телемедицина для пациентов, нуждающихся в регулярных, оперативных обследованиях (к примеру, людям с болезнями сердца).

Телемедицинские системы DiViSy TM21 третьего поколения

Телемедицинские системы DiViSy  предназначены для проведения удаленных медицинских консультаций и дистанционного обучения по различным видам диагностики и лечения, как в реальном времени, так и в отложенном режиме, с использованием любых каналов связи.

Основные возможности телемедицинских систем DiViSy TM21:

1. Преобразование в цифровую форму, передача и прием различной медицинской информации одновременно по пяти каналам: два параллельных канала медицинской видеоинформации, один канал передачи медицинской телеметрической информации и сигналов управления локальными или удаленными медицинскими приборами, дуплексный звуковой канал, и канал приемо-передачи текстовой информации. По желанию Заказчиков количество каналов передачи информации может быть увеличено.
Основные характеристики каналов:
1.1. Два параллельных канала передачи медицинской видеоинформации обеспечивают ввод, оцифровку, отображение и передачу медицинских видеоизображений с разрешением до 768х576 точек (для аналоговых видеокамер) и до максимального разрешения цифровых видео и фото камер (см. следующий рисунок).

Два параллельных канала передачи и отображения медицинской видеоинформации необходимы для того, чтобы удаленный врач-консультант в процессе сеансов связи между различными телемедицинскими системами, или удаленный врач-курсант в системе дистанционного медицинского обучения могли видеть и основную и дополнительную информацию. Например, в процессе различных операций: эндоскопической, полостной, нейрохирургической, офтальмологической, отоларингологической, стоматологической и т.д., можно было видеть не только изображение объекта хирургического вмешательства, но и изображение операционной и действия членов операционной бригады. Или, в процессе проведения ультразвуковых исследований, удаленный врач мог не только видеть медицинское изображение, передаваемое от аппарата УЗИ, но и изображение на котором видно расположение ультразвукового датчика на теле пациента, что позволяет врачу-консультанту не только консультировать, но и корректировать процесс диагностики. На следующем рисунке показан интерфейс пользователя DiViSy TM21 при ультразвуковых исследованиях.

1.2. Один или несколько каналов приемо-передачи медицинской телеметрической информации и сигналов управления удаленным медицинским оборудованием. Они предназначены для подключения как медицинского оборудования имеющего цифровые выходы телеметрической информации (цифровые электрокардиографы, энцефаллографы, и т.п.), а также для управления как локальным, так и удаленным медицинским оборудованием (управляемыми видеокамерами, роботизированными микроскопами в процессе патоморфологической диагностики, и в перспективе роботами для удаленного проведения хирургических операций, управление светом операцинных светильников, управление положением столика пациента и т.д.). В стандартную поставку DiViSy TM21 включен канал управления видеокамерой. Специально для телепатологии в истемы DiViSy TM21 включены опции выбора микроскопа и камер на микроскопе.

На следующем рисунке показан интерфейс DiViSy TM21 для удаленного управления роботизированным микроскопом Coolscope фирмы Nikon в процессе гистологических или цитологических анализов препаратов.

Аналогичным образом могут дистанционно управляться и роботизированные микроскопы фирм Leica и Zeiss. Алгоритмы управления другими медицинскими приборами включаются по согласованию с Заказчиками.

1.3. Дуплексный звуковой канал предназначен для аудио обмена между удаленными DiViSy TM21. В системе DiViSy TM21 обеспечивается высококачественный звук для каналов связи с различной пропускной способностью 8, 16, 32, 64 и 128 Кбит в секунду. В качестве опции предлагается двухканальная передача звука. Это необходимо, например, для ультразвуковых исследований, когда по одному каналу передается звук от ультразвукового аппарата, а по другому каналу речь врачей.

1.4. Канал текстового обмена предназначен для текстового диалога в реальном времени между участниками телемедицинских сеансов.

2. Система DiViSy TM21 имеет функцию рабочего стола, с помощью которого производится совместный анализ и работа с медицинскими изображениями. На следующем рисунке показан интерфейс пользователя во время работы с медицинским изображением на рабочем столе.

На рабочий стол, по инициативе любого из участников сеанса связи между различными DiViSy TM21 помещается изображение, которое в данный момент времени представляет наибольший интерес. Например, как показано на рисунке, изображение операционного поля во время операции. Участники сеанса могут с помощью указателей — разноцветных маркеров (каждый из участников выбирает свой цвет) показывают те конкретные места изображения, где, по их мнению, например, необходимо взять биопсию. Кроме этого, с помощью встроенных функций рисования или текста поверх изображения, врач-консультант может показать границы опухоли, или кривую по которой необходимо производить резекцию. В правой, нижней части рабочего стола имеются пустые кнопки, которые можно легко запрограммнировать под специальные символы, например, метки последовательности мест взятия биопсии, или метки опасных мест операционного поля.

Изображение на рабочем столе со всеми пометками может сохраняться каждым участником телемедицинского сеанса в специально разработанном формате данных *.tmi. Данный формат создан впервые, т.к. эти функции отсутствуют в каких-либо других медицинских системах. Наличие данных функций анализа и работы с медицинскими изображениями позволяет удаленным врачам концентрировать свое внимание на конкретных, наиболее информативных участках, а функции сохранения изображений с пометками позволяют впоследствии быстро восстановить ход дискуссии логику принятия решения. 3. В комплексе имеется локальная база данных для моментального сохранения изображений, как локальных так и удаленных. На следующем рисунке показан интерфейс пользователя при сохранении изображений в базе данных DiViSy TM21.

4. Системы DiViSy TM21 позволяют проводить сеансы консультаций и дистанционного медицинского обучения не только с каким-либо одним удаленным врачом или пациентом, но и со многими, в том числе и в режиме видеоконсилиума. Для этой цели создан серверный комплект DiViSy TM21 VS. С помощью данного сервера можно объединять локальные медицинские сети медицинских учреждений в глобальную сеть методом каскадирования серверов. При этом в такой глобальной медицинской сети можно одновременно проводить несколько независимых сеансов взаимодействия различных DiViSy TM21. Серверный комплект осуществляет управление потоками информации в процессе сеансов, учетные функции проведения сеансов связи, а также обеспечивает проведение консилиумов с участием нескольких удаленных абонентов.

5. Для работы с рентгенорадиологическими изображениями, получаемыми от медицинских приборов имеющих выходы в стандарте Dicom 3.X в состав систем DiViSy TM21 включена опция работы с данными изображениями. Например, хирург, непосредственно в процессе операции, может вызвать из удаленной базы данных рентгеновское изображение оперируемого пациента. На следующем рисунке показан интерфейс DiViSy TM21 при работе с системой PACS

6. Системы DiViSy TM21 предназначены для работы с использованием практически любых каналов связи, а именно: телефонных, радио, сотовых, оптоволоконных, спутниковых и т.д., в том числе защищенных сертифицированными средствами защиты информации. Скорость передачи медицинской информации ограничена скоростью передачи данных в тех или иных каналах связи. Минимальная скорость, на которой прошли испытания системы DiViSy TM21 составляет 9600 бит в секунду (сотовые каналы GSM), максимальная до 20 Мбит в секунду. В состав систем введены технологические настройки, с помощью которых можно выбирать параметры качества видео и аудио информации в зависимости от реальной скорости передачи данных в канале, а именно: изменение разрешения изображений в широких пределах, изменение количества передаваемых кадров в секунду, изменение алгоритма и степени сжатия видеоизображений, и т.д.

7. По желанию Заказчиков в системы DiViSy TM21 могут быть встроены стандартные средства идентификации пользователя на базе, например, индивидуального USB ключа, биометрических устройств сканирующих отпечаток пальца и т.д. Кроме этого, могут использоваться съемные диски памяти, которые при отсутствии пользователя, могут быть помещены в сейф.

8. По желанию Заказчиков, информация, получаемая в процессе проведения консультаций, может быть передана в уже имеющиеся медицинские информационные системы медицинских учреждений. Для этой цели, после изучения форматов баз данных медицинских информационных систем Заказчика, производится разработка специализированного программного модуля, с помощью которого медицинская информация направляется в базы данных, а также в процессе проведения медицинских консультаций может быть затребована из баз данных для проведения сравнительного анализа.
Для связи с видеоконференционными терминалами в состав телемедицинских систем введено программное обуспечение для проведения видеоконференций в стандарте H.323.

9. Для обработки и повышения качества медицинских изображений в состав системы, входит специализированный модуль DiViSy IP21 (Image Processing) с помощью которого можно осуществлять следующие операции:
— масштабирование изображения, как с увеличением его в 2, 4, 8, 16 раз, так и с уменьшением его в 2, 4, 8, 16 раз,
— интегрирование последовательности кадров для снятия шумов и, возможно, повышения контрастности изображения. Количество интегрируемых кадров может изменяться в диапазоне от 2 до 300,
— изменение яркости и контрастности входного видеосигнала,
— изменение яркости и контрастности остановленного изображения, в том числе изображения, полученного в результате интегрирования,
— преобразование остановленного изображения с помощью одной или последовательности математических операций — фильтров. Фильтрация может быть применена как ко всему изображению, так и к произвольно выбранной прямоугольной области изображения. Состав фильтров может изменяться в соответствии с требованиями Заказчиков,
— расчет и отображение гистограммы распределения яркости точек изображения, или выбранной прямоугольной области,
— нормализация всего изображения или выбранной прямоугольной области,
— измерение линейных размеров элементов изображения,
— калибровка для последующего измерения,
— сохранение изображений в виде файлов графического формата,
— копирование изображений в системный буфер для последующей их обработки другими программами,
— загрузка изображений из графического файла или системного буфера.

На следующем рисунке приведен интерфейс пользователя модуля обработки и повышения качества медицинских изображений DiViSy IP21.

На данном изображении видно, что с помощью обработки сигнала в выделенной области можно увидеть такие фрагменты, которые не видны на исходном изображении. Изображения для обработки поступают как в реальном времени, непосредственно из системы DiViSy TM21, так и из записанных файлов. Обработанные изображения могут быть переданы в систему DiViSy TM21 для последующей передачи удаленному врачу. По желанию Заказчиков в данную программу могут быть включены и дополнительные фильтры (до нескольких десятков различных фильтров).

10. Системы DiViSy TM21 базируются на уникальном программном обеспечении с одноименным названием, разработанным на протяжении ряда лет специалистами группы компаний DiViSy. Данное программное обеспечение включает в себя опыт практической эксплуатации предыдущих версий систем: DiViSy PM1 и DiViSy TM2000. Поэтому, при необходимости, не представляет трудности встроить в систему модуль стыковки с медицинскими системами других фирм-производителей, при условии, что данные системы, также как и системы DiViSy TM21 имеют открытый интерфейс форматов данных.
Системы DiViSy TM21 имеют дружественный интерфейс. По желанию Заказчика, в данный интерфейс может быть включен интерфейс пользователя на родном языке.
Системы DiViSy TM21 могут быть легко адаптированы для проведения принципиально новых процессов диагностики, лечения или хирургического вмешательства.
К системам DiViSy TM21 могут подключаться любые периферийные устройства, такие как принтеры, сканеры, интерактивные доски, документальные камеры, аудио системы, проекционные системы, и т.д.

11. Системы DiViSy TM21 конструктивно выполнены в нескольких вариантах:
11.1. Исполнение для операционных залов.

Данное исполнение представляет собой 19 шкаф на колесах. Состав оборудования: Блок обработки видео и аудио информации БОВА DiViSy в корпусе Rack Mount — 3 шт. (первый: блок оцифровки и передачи медицинской информации, второй: блок управления и регистрации, третий: блок обработки медицинской информации), источник бесперебойного питания для обеспечения бессбойной работы в течение 15 минут при отключении питающего напряжения, коммутатор для подключения всех блоков DiViSy TM21 и различного медицинского оборудования, выдвижной ящик для хранения документов и CD дисков с программным обеспечением, три монитора Touch Screen 17, радиомикрофон, аудио колонки или аудио гарнитуры, управляемая видеокамера, набор кабелей для подключения к локальной сети и к медицинскому оборудованию. Видеокамера устанавливается на специальном кронштейне (настенном, напольном, потолочном), в зависимости от эргономики работы в каждом кабинете или операционной.

11.2. Исполнение для цифровых диагностических кабинетов.

11.3. Исполнение для кабинетов руководителей медицинских учреждений, руководителей отделений и врачей-консультантов. Данное исполнение представляет собой два варианта: на базе офисного персонального компьютера, или на базе ноутбука по выбору Заказчика. При наличии компьютеров у руководителей медицинских учреждений или подразделений, их можно преобразовать в телемедицинские системы установив необходимое для программно- аппаратное расширение. При этом все функции персонального компьютера остаются без изменений.

11.4. Мобильное исполнение телемедицинских систем для машин скорой помощи, выездных диагностических кабинетов или мобильных госпиталей.
Мобильная телемедицинская система, выполнена для подвижных объектов, может монтироваться в автомобили, на корабли, самолеты, вертолеты и другой транспорт. Мобильные системы DiViSy TM21 в сочетании с мобильным медицинским оборудованием могут применяться как в передвижных медицинских диагностических кабинетах, так и в медицинских автомобилях скорой помощи. В таких передвижных кабинетах устанавливается мобильное диагностическое оборудование: цифровые электрокардиографы, малогабаритные аппараты УЗИ, малогабаритные рентгеновские аппараты и т.д. С помощью имеющихся кабелей, данные мобильные системы могут подключаться к стационарному медицинскому оборудованию, имеющемуся в удаленной поликлинике или больнице. С помощью таких подвижных медицинских комплексов можно проводить выездные диагностические и профилактические рейды для обследования пациентов в труднодоступных местах, а также получать оперативные консультации при выезде на экстренные вызовы в срочных случаях или при чрезвычайных ситуациях.

Мобильная телемедицинская система в носимом варианте может быть размещена как в составе мобильных госпиталей, так и использоваться индивидуально врачом, при его выездах в труднодоступные регионы. Далее представлена такая система в комплекте с малогабаритной спутниковой станцией.