В телемедицине используется комплекс достаточно сложных медицинских, информационных и телекоммуникационных технологий. Любую телемедицинскую услугу можно представить как технологическую цепочку, включающую:
- получение исходной медицинской информации;
- ее преобразование с использованием компьютерной техники (ввод, вывод, создание файлов определенных форматов, сжатие, архивирование, хранение и т.д.);
- передачу по электронным каналам связи;
- последующую обработку информации в пункте получения;
- пересылку обработанной информации в исходный пункт;
- получение и использование преобразованной информации.
Для осуществления телемедицинской деятельности применяется оборудование, которое предназначено для ввода, преобразования и обмена текстовой, аудио- и видеоинформацией (получаемой при обследовании и лечении пациентов, подготовке учебных материалов) и передачи ее с помощью электронной почты, систем видеоконференций или иных программных приложений по каналам связи (телефонным, радио, цифровым, спутниковым, оптоволоконным и т.д.) в удаленные лечебные, научно-исследовательские и учебные центры.
Оборудование аппаратно-программного телемедицинского Комплекса
Технологическую основу телемедицинской системы составляет аппаратно-программный комплекс.
Основными элементами телемедицинского комплекса являются:
1) компьютер с монитором;
2) аппаратура ввода, вывода, передачи, отображения, хранения и архивирования медицинской информации (модем, сканер со слайд-адаптером, принтер, видеокамера, цифровая видеокамера, цифровой фотоаппарат, видеомагнитофон, комплект аппаратуры для настольных видеоконференций с оборудованием, сопряженным с компьютером);
3) различное медицинское диагностическое оборудование;
4) программное обеспечение (для стандартных операций на компьютере, для ввода и преобразования информации, для непосредственного получения диагностической информации с медицинского оборудования, для обеспечения телекоммуникаций);
5) канал связи (варианты: обычная телефонная линия с коммутируемым доступом, выделенный аналоговый канал связи, цифровой канал связи ISDN, ATM и другие).
Для телемедицины может использоваться стандартный мультимедийный компьютер с цветным монитором SVGA с размером экрана по диагонали 14-15-17 или 20 дюймов, стандартной клавиатурой, стандартным дисководом 3,5 дюйма, дисководом CD-ROM, дооснащенный модемом.
Компьютер также должен иметь устройства сопряжения с периферийной цифровой аппаратурой, устройство сетевого сопряжения, устройства ввода/вывода звука и видеосигнала.
Комплект периферийных универсальных устройств может состоять:
- из принтеров (лазерного и цветного струйного);
- из цветного сканера с насадкой для сканирования в отраженном и проходящем свете;
- из цифрового фотоаппарата;
- из цифровой видеокамеры, сопряженной с компьютером;
- из видеокамеры для записи на видеокассету;
- из мультимедийного видеопроектора;
- из устройств ввода/вывода звука: всенаправленного микрофона, микрофона индивидуального пользования, стереофонического усилителя звука с громкоговорителями (аудио- колонками), электронного стетоскопа;
- из систем настольных, групповых или студийных видеоконференций.
Кроме того, комплекс должен быть оснащен серверами различного назначения: файл-серверами для хранения больших массивов информации; серверами Интернет-доступа (встроенный WEB-сервер, почтовый сервер, FTP-сервер, Proxy-сервер).
В состав аппаратно-программного комплекса может также входить различное медицинское оборудование (микроскопы, приборы функциональной, ультразвуковой, рентгенологической диагностики, лабораторные анализаторы), которое может быть сопряжено с основным компьютером через локальную сеть.
Широкое распространение в телемедицине получили системы для видеоконференций. Они дают возможность врачам видеть и разговаривать друг с другом в режиме реального времени, обсуждать истории болезни, проводить семинары, конференции, лекции, консилиумы, практические занятия по освоению методов диагностики и лечения и т.д. При этом помимо видео- и голосовой связи системы видеоконференцсвязи позволяют осуществлять обмен динамическими и статическими изображениями.
Существуют режимы разделения данных и режим разделения приложений. Первый режим позволяет всем участникам видеоконференции видеть на экранах компьютеров одну и ту же информацию о больном (рентгеновские снимки, выписки из историй болезни, схемы операций и т.п.), проводить ее обсуждение и анализ, править и совместно готовить документы и выписки. Второй режим позволяет врачу управлять работой удаленного компьютера (перелистывая слайды во время телелекции, проводя поиск информации о больном или редком заболевании в базе данных на удаленном сервере и т.п.).
Системы видеоконференцсвязи делятся на настольные, групповые и студийные. Типичная система видеоконференцсвязи включает персональный компьютер с видеокамерой и микрофоном, кодек (устройство для оцифровки, компрессии и декомпрессии аудио- и видеоданных с целью передачи через линии связи), сканер и документ-камеру.
Системы видеоконференцсвязи обычно работают на ISDN-линиях. ISDN (цифровая сеть с интеграцией служб) - это сеть, идеология которой родственна телефонной, но строится не на аналоговых, а на цифровых каналах со скоростью от 64 до 128 Кбит/с. Для видеорежима считается минимально приемлемой скорость передачи данных 128 Кбит/с. Имеются и более высокоскоростные технологии - 384 Кбит/с, 512 Кбит/с и выше (до нескольких Мбит/с), к которым относятся ATM (Asynchronous Transfer Mode-протокол асинхронного переноса), frame relay, но они пока не получили широкого распространения.
Наиболее доступной является связь, использующая в качестве образующей среды саму сеть Интернет. Она осуществляется по протоколу TCP/IP (Transfer Communicated Protocol/ Internet Protocol - протокол переноса данных/ Интернет-протокол), который, несмотря на несколько худшее качество передачи изображения, также позволяет вести видеосвязь, в том числе со скоростью 128 Кбит/с. При этом в настоящее время наблюдается рост распространенности систем, основанных на использовании Интернет-технологий, что связано с совершенствованием протоколов обмена информацией.
Набор медицинского оборудования, входящего в состав аппаратно-программного комплекса или периодически используемого при дистанционных консультациях, зависит от профиля выполняемых телемедицинских консультаций. Так, оборудование для кардиологии включает цифровой тонометр, электронный стетоскоп, электрокардиограф, а также системы холтеровского мониторирования электрокардиограмм, суточной регистрации артериального давления, мониторинга кардиоинтервалографии. В телепульмонологии применяются электронные стетоскопы, автоматизированные спирографы, пневмотахографы, пульсоксиметры. В теленеврологии - электроэнцефалографы, электромиографы, ультразвуковые доплерографы. Телеэндоскопия использует видеокамеры с эндоскопическими адаптерами, способные передавать изображение с хирургических и диагностических оптоволоконных аппаратов.
В телепатологии и телерадиологии для передачи изображений срезов тканей, мазков, рентгенограмм, компьютерных томограмм, ультразвуковых изображений используются различные компьютерные системы цифрового видео. Например, при проведении морфологических исследований изображение, снимаемое с окуляра микроскопа видеокамерой, вводится в компьютер и в цифровой форме передается в консультативный центр. Существуют микроскопы с видеосистемами, которые могут дистанционно управляться из удаленного телемедицинското центра и передавать изображение в цифровой форме в режиме реального времени.
Изображения, относящиеся к лучевой диагностике (например, рентгенограммы), при пленочных технологиях вводятся в компьютер с помощью сканера, при наличии аналоговых видеовыходов диагностических приборов фиксируются на видеомагнитофон с последующей оцифровкой, а при наличии цифровых портов через локальную сеть непосредственно вводятся в компьютер и передаются по каналам электронной связи.
- операционную систему компьютера Windows (либо MS-DOS, UNIX, Apple Mackintosh);
- многооконный пользовательский интерфейс;
- набор программ для работы с текстами (кириллица и латиница) и офисной графикой;
- набор программ для расширенной обработки изображений;
- программное обеспечение сетевого сопряжения;
- программное обеспечение с основными инструментами Интернет, в том числе "электронные белые доски" для передачи графических данных с возможностью их совместного синхронного обсуждения;
- программное обеспечение сопряжения с периферийными устройствами;
- набор программ для формирования базы данных пациентов;
- программное обеспечение для проведения интерактивных видеоконференций (в том числе с одновременным участием более двух пользователей).
Основными средствами ввода информации являются сканер (с приставкой для ввода изображений в проникающем свете, что необходимо, например, при работе с рентгенограммами) и цифровая видеокамера (либо цифровой фотоаппарат).
Динамические видеосюжеты могут быть получены как при записи непосредственно на винчестер компьютера с цифровой видеокамеры, так и через PC/TV-конвертор с видеокассеты, запись на которую делается с обычной видеокамеры или видеомагнитофона.
Канал связи также может иметь различные характеристики (по скорости передачи информации, типу физического носителя, используемому типу доступа и программному обеспечению (протоколу обмена данными). В простейшем варианте это может быть обычная телефонная линия на основе проводной связи, с коммутируемым (т.е. предоставляемым только на время сеанса связи, как в обычном телефоне) доступом через модем с относительно низкой скоростью передачи аналоговых сигналов (9,6-44,6 Кбит/с). Скоростные характеристики канала существенно сказываются на времени прохождения информации и налагают серьезные ограничения по объемам передачи и режимам работы.
Более совершенные технологии связи подразумевают использование более сложных средств и каналов связи, описание которых выходит за рамки предлагаемого пособия. Отметим лишь, что в настоящее время осуществляется переход с аналоговых линий на цифровые технологии, что существенно повышает не только качество передаваемой информации, но и более адекватно для компьютерной техники. Помимо коммутируемого доступа к каналу существуют так называемые выделенные каналы (т.е. постоянно принадлежащие определенному пользователю). Кроме проводной связи, осуществляемой по медным проводам, могут использоваться оптоволоконные каналы, радиосвязь через радиомодем, спутниковые системы связи. Существует несколько способов обмена информацией между компьютерными системами, которые называются протоколами обмена (TCP/IP, ISDN, BRI, ATM, xDSL и т.д.).
Для передачи данных могут применяться различные сетевые программные пакеты, среди которых наиболее часто используются электронная почта и сама среда Интернет. В зависимости от выбранного режима общение может быть между двумя участниками ("точка-точка") или многоточечным, многосторонним, что, например, позволяет организовывать электронные консилиумы или семинары с участием нескольких центров.
На сегодняшний день наиболее доступно установление видеоконференцсвязи по IP-протоколам с применением пакетов программ "Video Link Net", "Show Me", "Microsoft NetMeeting", "SU SeeMe", при которых минимальными требованиями к каналу связи является скорость 128 Кбит/с.
Конкретный набор оборудования для телемедицины может отличаться в разных проектах и центрах, поскольку единые технологические стандарты находятся в стадии разработки. Поэтому можно лишь рекомендовать использование наиболее распространенных продуктов и изделий.