Web-трансляция в телемедицине.

Сиваков Ю.Я., заведующий телемедицинским центром МУЗ Дмитровская городская больница

      Как известно, различные системы ВКС(Видеоконференцсвязь) применяются в телемедицине давно, широко и с большим успехом. Можно сказать, технология ВКС составляет основу телемедицины, специфика которой в свою очередь оказывает влияние на совершенствование также и технологии ВКС.
      ВКС в телемедицине это не просто аудио-видеосвязь, но, прежде всего, это обмен данными, медицинской информацией между лечащим врачом и консультантом, обсуждение переданных материалов, аудио-визуальный контакт с пациентом.
      По данным РАТ(Российская Ассоциация Телемедицины) в РФ на конец 2010 года существовало около 300 ТМЦ, 24- в Москве. Все они имеют современное оборудование ВКС, в основном, хорошо известных всем производителей. Казалось бы, лучшего и не надо. Правильное решение найдено, оборудование ВКС постоянно совершенствуется, каналы связи улучшаются.
Несмотря на это, в настоящее время при использовании ВКС имеются некоторые трудности для максимально быстрой и информативной для консультанта передачи медицинских данных.
Чтобы понять, о чем идет речь, необходимо обратиться к определению телемедицины.
Как известно, существует более двух десятков определений телемедицины разными авторами.
      Приведем два наиболее употребляемых из них:
- По определению ВОЗ(Всемирная Организация Здравоохранения), телемедицина - метод предоставления услуг по медицинскому обслуживанию там, где расстояние является критическим фактором.
- Определение, данное Американской Ассоциацией Телемедицины: «Предмет телемедицины заключается в передаче медицинской информации между отдаленными друг от друга пунктами, где находятся пациенты, врачи, другие провайдеры медицинской помощи, между отдельными медицинскими учреждениями. Телемедицина подразумевает использование телекоммуникаций для связи медицинских специалистов с клиниками, больницами, врачами, оказывающими первичную помощь, пациентами, находящимися на расстоянии, с целью диагностики, лечения, консультации и непрерывного обучения” (Telemedicine Resourses and Services: American Telemedicine Association// The Univ. of Texas at Austin.-1994.)
      То есть, речь идет об использовании компьютерных и телекоммуникационных технологий для: а) передачи медицинской информации; б) там, где расстояние является критическим фактором.
Рассмотрим фактор «расстояния». В медицине, а особенно, в экстренной, главным критическим фактором является время. Именно время часто решает судьбу больного человека. Когда счет, как говорится, идет на секунды. Постановка правильного диагноза, быстрое принятие решения о выборе правильного лечения, вот что определяет в большинстве случаев исход заболевания. И здесь расстояние не имеет определяющего значения, т.к. все могут решать не часы, а минуты и в некоторых случаях даже секунды.
      Одно и то же расстояние, например, в 60 км можно преодолеть пешком за 10 часов, железно-дорожным транспортом за 1 час.20 мин.,автотранспортом за 40 мин. Или вертолетом за 15-20мин. В экстренной ситуации достаточно значимая разница во времени. А мгновенная реакция и совет опытного специалиста, находящегося рядом с операционной и следящего по монитору за ходом операции, и за секунды может изменить многое.
      Однако, в мире не существует ни одного вида транспорта, способного мгновенно доставить пациента к врачу или наоборот. Наука не открыла еще методов телепортации человека. Только телемедицина нашего времени способна практически за секунды передать весь объем медицинской информации, необходимой для постановки правильного диагноза и принятия решения, только телемедицина способна преодолеть главный критический фактор - время. Говоря образно, экстренная телемедицинская консультация в идеале должна быть такой, чтобы временная задержка ответа консультанта не превышала задержки передачи изображения по сети, т.е. консультация должна быть в реальном режиме времени.
      Что касается «передачи медицинских данных», то надо понимать, что важным является здесь то, что передача данных осуществляется, как правило, от консультируемого консультанту. А в дистанционном образовании как разделе телемедицины практически весь поток «исходящий».Это необходимо учитывать при выборе технологических решений.
      Таким образом, телемедицинская консультация будет тем эффективнее, чем меньше будет затрачено времени на ее организацию и проведение и чем эффективнее технологическое решение по передаче медицинских данных будет использовано.
      Насколько достижимы эти цели в настоящее время?
      Организация и проведение телемедицинских консультаций с использованием ВКС в настоящее время осуществляется телемедицинскими центрами, пунктами, кабинетами и имеет следующие особенности:
-системы ВКС используют протоколы H.323, H.320, H.239, SIP и поэтому требуют совместимого оборудования с обеих сторон. Это затрудняет широкое применение телемедицинских технологий, т.к. не везде имеется оборудование ВКС в основном по причине высокой цены. Таким образом, вне сферы телемедицины оказываются многие учреждения системы здравоохранения и высококвалифицированные специалисты. Далеко не везде имеется современное оборудование ВКС с хорошими линиями связи, позволяющие передачу и прием изображений в HD формате, также из-за высокой цены и того, и другого.Это означает, что качество передаваемого контента может быть недостаточно высоким для адекватной оценки и постановки диагноза. Приходится наряду с ВКС пользоваться электронной почтой и FTP серверами для передачи файлов, как правило, большого размера, за счет чего увеличивается время на подготовку консультации.
-практически все ТМЦ организационно являются посредниками между консультируемым специалистом и консультантом.
Необходимо определенное время, чтобы подготовить и переслать необходимые
медицинские данные, организовать консультацию «правильного» специалиста, т.к. не везде в структуре ТМЦ имеется врач-координатор, а где имеется - не всегда врач с достаточным практическим опытом, быстро ориентирующийся порой в сложных специальных разделах медицины.
-отсутствие необходимых специалистов-консультантов, большая загруженность имеющихся, низкая мотивация консультантов по причине нерешенности вопросов организации и финансирования телемедицинских консультаций.
      При увеличивающейся потребности в телемедицинских консультациях уменьшается доступность высококвалифицированных консультантов, что увеличивает время на их поиски.
-нерешенность нормативно-правовых, организационных и финансовых вопросов в работе ТМЦ.
Создает неопределенность статуса самих сотрудников ТМЦ, что не способствует активной работе, а где-то приводит и к прекращению дальнейшей работы ТМЦ.
-практическое отсутствие как круглосуточно работающих ТМЦ, так и дежурных врачей- консультантов.
Означает полную невозможность осуществления экстренных телемедицинских консультаций с помощью оборудования ВКС, недоступного в указанное время.
      Таким образом, чтобы использовать главное преимущество телемедицины, необходимо чтобы абсолютно все учреждения здравоохранения были бы оснащены современными системами ВКС, способными передавать изображения в высоком качестве, в идеале - системами Telepresence, работающими в режиме 24х7х365 с возможностью потокового вещания по интернет-протоколам в онлайн-режиме. Одновременно с тотальной информатизацией всей системы здравоохранения,образованием единого информационного пространства, что позволило бы осуществлять быстрый обмен медицинскими данными в электронном виде также и на уровне МИС(Медицинская Информационная Система) учреждений. С соответсвующими линиями связи, конечно. Совершенно очевидно, что это дело не настоящего времени.
      В настоящее время основным средством экстренной связи с нужным консультантом остается телефон. Обычная телефонная экстренная консультация позволяет решить многие вопросы, касающиеся принятия решения в сложной ситуации. Учитывая возможность современных телефонных аппаратов осуществлять телеконференцию, возможно даже проведение консилиума. В этой ситуации добавление к голосовому общению Web-трансляции, позволяющей в реальном времени с высоким качеством передавать любой вид медицинских данных посредством Интернета, не требующего ничего, кроме компьютера с обычным ПО и хорошей линии связи, является полноценным решением для проведения действительно экстренной телемедицинской консультации.
      Причем, диалог консультанта и консультируемого может осуществляться как по телефону, так и с помощью различных систем голосовой и ВКС, в том числе и широко распространенных систем как Skype,ooVoo,Windows Live Messenger и др.       По сути это мультимедийная конференция, но более доступными средствами.
      Главными преимуществами использования Web-трансляции являются:
-отсутствие необходимости в специальном оборудовании для ВКС, достаточно только компьютера со стандартным ПО и любого браузера для просмотра потокового видео с помощью известных плееров.
-минимальные навыки работы с компьютером со стороны консультанта, что во многих случаях является решающим фактором, препятствующим применению телемедицинских
технологий врачами по причине недостаточной компьютерной грамотности.
-возможность одновременного просмотра материала высокого качества (вплоть до Full HD)сразу несколькими консультантами и обсуждения с помощью телеконференции.
-возможность одновременной трансляции потокового видео высокого качества в реальном времени от различных источников: аппаратов УЗИ, различного рентгенологического оборудования, КТ, МРТ, всех видов эндоскопического оборудования, видеокамер с видом операционного поля, операционной, АРМ специалистов и т.д. На неограниченное количество пользователей, что переводит дистанное образование на совершенно другой уровень.
-высокая мобильность, возможность осуществления консультации непосредственно у постели больного, из операционной, перевязочной, а при наличии беспроводного доступа в Интернет и в условиях оказания скорой помощи при чрезвычайных ситуациях.
-низкая стоимость решения по сравнению с современными системами ВКС известных производителей.
      Таким образом, в современных непростых условиях Web-трансляция является полноценным средством, позволяющим в полной мере использовать главное преимущество телемедицины - максимально ускорить принятие правильного решения врачом, а, значит, увеличить шансы пациента на выздоровление.А в дистанционном медицинском образовании достичь более высокого качественного уровня преподавания.
      Современный рынок предлагает большой выбор как аппаратных, так и программных средств для осуществления вэб-трансляций, потокового вещания. Осуществлять сравнительный анализ этих систем не входит в задачу настоящей работы.       Необходимо только отметить, что таких продуктов, особенно программных, становится все больше и больше. И это понятно, потому что доступность широкополосного интернета растет, а производительность современных компьютеров позволяет легко использовать для трансляции только программные средства. Вопрос только в цене.
      Мы пользуемся продуктом компании Unreal Streaming Technologies. Unreal Media Server это программный потоковый сервер под операционную систему Windows,предлагающий богатый выбор потоковой функциональности как он-лайн, так и видео по требованию. Сервер поддерживает как живые медиа источники, так и записанные медиафайлы. Unreal Media Server поддерживает различные потоковые протоколы, совместимые с Flash player,Silverlight,Windows Media Player и Unreal Media Player на Windows,MAC,Linux и мобильных устройствах. Родной Unreal Media Server потоковый протокол, являющийся собственной разработкой компании, основан на Direct-Show и является кодек-независимым UMS протоколом. Он может работать с TCP-unicast,RTP(UDP)Multicast и HTTP(S)unicast потоками и воспроизводиться с помощью Unreal Media Player.RTMPпротокол может быть использован для вещания с помощью Flash player,MMS-H протокол с Silverlight. Windows Media Player и другими MMS совместимыми плеерами. Поддерживаемые форматы файлов включают все типы файлов, поддерживаемых Microsoft Direct X: -AVI,MPEG-1(SVCD,DVD),MPEG-4,MPA,WMV,WMA,ASF,MP3,Quick Time. Другие форматы и типы сжатия поддерживаются после дополнительной установки соответствующих кодеков, таких как Div X,AAC,AC3,H264 и т.д. Поддерживаемые медиаисточники включают в себя: USB\Fire wire цифровые камеры, IP сетевые камеры, микрофоны, ТВ-тюнеры платы, аналоговые источники видео (аналоговые камеры или ТВ), подключенные к графической карте или плате видеозахвата, или аппаратному энкодеру, поддерживающему Direct Show интерфейс. Аппаратно- энкодированный контент может транслироваться «как есть», без программного транскодирования. Кодеки, используемые для потоковой видеокомпрессии-VC-1(WMV9),H.264 и Microsoft MPEG-4 V2. Кодеки для аудиокомпрессии-Fraunhofer MPEG Layer-3(MP3),AAC,GSM 6.10 и WMA Поддерживаются два типа потокового вещания-Near-Real-Time и Buffered. При первом малая задержка в 0.2-2 секунды и минимальная буферизация позволяет осуществлять трансляцию в режиме видеоконференции. В случае, когда этого не требуется, может использоваться буферизация, что позволяет компенсировать сетевые задержки и jitter/ Unreal Media Player работает на Windows PC и мобильных устройствах с операционной системой Windows Mobile 5 или выше. Плеер может быть встроен в вэб-страницу как ActiveX control для IE браузера или как плагин для Firefox,Netscape,Mozilla,Safari,Opera и Chrome. Входящий контент не сохраняется на жестком диске компьютера клиента и пользователю не разрешено записывать его, что полностью защищает авторские права. Имеется возможность авторизации пользователя и отказа в доступе к медиа ресурсам. Бесплатная версия сервера разрешает одновременное подключение 15 пользователей.. Платная - неограниченное количество подключений.


Следующие скриншоты демонстрируют медиаисточники, которые были использованы для потокового вещания.

Рис.1 Видеопоток аналоговый с разрешением 720х576 пикселей и частотой кадров 25 в секунду получен от щелевой лампы через плату видеозахвата, кодированный Unreal Life Server кодеком VC-1 по UMS протоколу.
Рис.2 Также аналоговый сигнал с разрешением 704х576 пикселей ,15 кадров в секунду от ультразвукового сканера, захваченный фильтром и перекодированный Unreal Life Server кодеком H.264
Рис.3 Видеопоток с IP камеры,захваченный фильтром и перекодированный Unreal Life Server H.264 кодеком с разрешением 1280х720 пикселей, 20 кадров в секунду.
Рис.4 Видеопоток с вэб-камеры Logitech Webcam Pro 9000 в разрешении 960х720 пикселей с 15 кадрами в секунду, кодек H.264
Рис.5 Видеопоток с вэб-камеры Logitech Webcam Pro 9000 в разрешении 960х720 пикселей с 15 кадрами в секунду, кодек H.264
Рис.6 Видеопоток с вэб-камеры Logitech Webcam Pro 9000 в разрешении 960х720 пикселей с 15 кадрами в секунду, кодек H.264
Рис.7 Трансляция захваченного экрана компьютера с разрешением 1366х768 пикселей,15 кадров в секунду, кодек H.264
Рис.8 Видеопоток с IP-камеры через HDMI выход,захваченный платой видеозахвата с HDMI входом в разрешении 1280х720 пикселей с 20 кадрами в секунду, кодек H.264
Рис.9 Видеопоток с IP-камеры через HDMI выход,захваченный платой видеозахвата с HDMI входом в разрешении 1280х720 пикселей с 20 кадрами в секунду, кодек H.264
Рис.10 Пример транслируемого аудиовидеопотока. Для просмотра видеофайла нажмите на картинку.

Все видеопотоки, кроме Рис.1, транслировались Unreal Media Server во Flash на сайт и затем просматривались Flash player.

06.04.2011 г.

 




*     Материалы статьи предоставлены заведующим телемедицинским центром МУЗ "Дмитровская городская больница" Сиваковым Ю.Я.