Telemedicína: videokonference a robot daVinci

Rita Pužmanová
Automa, 2011/7

Jedním z trendů naší doby je tzv. telemedicína, která na dálku, za použití moderních prostředků komunikačních a informačních technologií, může pomoci při stanovování diagnózy, operačních zákrocích i při vzdělávání lékařů a mediků. Konkrétní použití videokonference jako nedílné součásti telemedicíny si představíme na případu robotických operací.

Videokonference, živý přenos obrazu a zvuku, patří mezi relativně moderní technologie v komunikačních sítích: hovoří se o ní v superlativech sice téměř dvě dekády, ale stále nedošla masového uplatnění. Výhody jsou sice na první pohled zřejmé: možnost komunikace na dálku (přes celé kontinenty) v reálném čase i mezi více účastníky, kteří jsou (pokud možno) ve svém prostředí, čímž se uspoří náklady na cestování a časové ztráty při fyzických zeměpisných přesunech. Překážkou byly sítě neschopné podporovat videokonference v plném rozsahu a potřebné kvalitě kvůli nedostatečné přenosové kapacitě, náklady na videokonferenční vybavení a instalační nároky. Postupně tyto bariéry mizí, takže dnes se již videokonference opravdu může stát pomocníkem v různých oborech.

Videokonference v posledních několika letech usilují o své místo jako součást telemedicíny. Potřeba neustálého vzdělávání a seznamování se s metodami uplatňovanými na jiném pracovišti, zejména v jiné zemi, případně propagace vlastních dosažených úspěchů při zákrocích, může být plně uspokojena právě videokonferencí po sítích s vysokou přenosovou kapacitou. Přenos živých záběrů z operačního sálu nebo jejich uložených videí, který samotní operatéři a asistující lékaři aktivně doprovázejí svým komentářem, a následná možná diskuse jsou velmi kvalitním vzdělávacím prostředkem.

Využití rychlých a spolehlivých sítí

Lékaři potřebují technické zázemí a pomoc profesionálů, aby se mohli soustředit na vlastní práci. CESNET, sdružení vysokých škol a ústavů Akademie věd ČR specializované na výzkum a vývoj v oblasti informačních a komunikačních technologií se intenzivně řadu let věnuje podpoře telemedicíny, tedy využití živých přenosů o nejvyšší kvalitě z operačního sálu na jedno nebo více míst v republice i ve světě. Národní multigigabitová optická síť CESNET2 pro výzkum a vzdělávání, kterou sdružení CESNET spravuje a rozvíjí, je napojená na mezinárodní infrastrukturu a může jako jediná nabídnout potřebné přenosové kapacity vyhovující právě špičkovým video přenosům v nejvyšším rozlišení, probíhajícím v reálném čase. Páteřní síť CESNET2 dnes propojuje přes dvacet českých a moravských nemocnic.

CESNET navázal velice dobrou spolupráci s lékařskými týmy v několika nemocnicích. Příkladem takové spolupráce je akce Live a Video Surgery, úspěšně konaná již řadu let, kdy mnohabodové videokonference už proběhly mezi operačními sály oční kliniky ÚVN Praha a pracovišti ve fakultních nemocnicích Hradec Králové, Brno Bohunice, Ostrava-Poruba a VFN Praha 2. Tato výroční setkání očních lékařů nabídla přímé přenosy z operačních sálů oční kliniky odhalující pohled do operačního pole v rámci refrakční, vitreoretinální a kataraktové chirurgie a přinášející živý komentář operatéra. Lékaři v kongresovém sále ÚVN mohli práci kolegů nejen sledovat na plátně, ale i se sály komunikovat. Pamatuje se vždy na soukromí pacienta, takže tyto přenosy jsou jen pro lékaře a mediky příslušných kurzů a současně se zabezpečuje přenos po celé trase.

Z hlediska technologického zajištění na místě operací jsou samozřejmostí videokonferenční zařízení LifeSize pro přenos ve vysoké (HD, High Definition) kvalitě a speciální videokonfereční stojan splňující všechny požadavky (velikost, zajištění sterilního prostředí) pro přítomnost přímo na operačním sále. Videokonferenční zařízení je spolu s hlavní kamerou, obrazovkou a přijímačem bezdrátového mikrofonu součástí telemedicínského vozíku se zabudovanou baterií (pro záložní napájení). Díky tomu nejsou problémem přesuny ze sálu na sál v průběhu dne, a to bez nutnosti opětovného zapínání všech komponentů. Celý komplet splňuje jak hygienické, tak technické nároky na umístění přímo na operační sál. Díky videopřenosu mohli práci kolegů sledovat lékaři na různých místech České republiky takřka v takové kvalitě, jako by byli přítomni přímo na operačním sále.

Mezinárodní spolupráce

Mezinárodně sledovanou akcí (za „videoúčasti“ 360 specialistů) byl přenos čtyř operací šedého zákalu s implantacemi nových multifokálních nitroočních čoček prováděných týmem z ÚVN Praha.

Ve spolupráci se skupinou vyspělých asijských sítí na konferenci CESNET´08 sdružení zrealizovalo speciální prezentaci na téma telemedicína a jejím vrcholem byla videokonference propojující sedm lékařských pracovišť (dvě asijská, italské, španělské, ÚVN a Krajská zdravotní, a. s. – Masarykova nemocnice v Ústí nad Labem). Do Evropy se přenášely záběry endoskopických a radiologických zákroků z lékařských pracovišť v Japonsku a Tchaj-wanu.

Přenos probíhal v plném rozlišení NSTC používaném v Asii, při němž nedochází ke zkreslení obrazu a výsledná kvalita přenosu pak umožňuje diagnostiku na dálku. V přednáškových místnostech těchto zdravotnických zařízení odborná veřejnost zhlédla celý přenos. Na základě snímků přenesených prostřednictvím videokonference mohli přítomní lékaři stanovit svou diagnózu na dálku a v telediskusi ji posléze zkonfrontovat s ošetřujícími lékaři.

Použitá technologie DVTS (Digital Video Transport System) přenáší A/V data kódovaná jako DV v paketech přímo ze sběrnice IEEE 1394 do IP sítě. DVTS umožňuje nízkolatenční přenos obrazu v běžném rozlišení (SD, Standard Definition). Základní vybavení pro tyto přenosy je jednoduché a levné: software DVTS volně k dispozici, instalovaný na PC s jedním portem IEEE 1394 a jedním ethernetovým portem (100 Mbit/s či 1 Gbit/s), a stabilní širokopásmové připojení k Internetu (minimálně 30 Mbit/s).

On-line 3D full HD videopřenos robotické operace

Na letošní květnové konferenci TERENA Networking Conference 2011 (TNC 2011), kterou CESNET hostil v Praze, byla medicínským aplikacím věnována mimořádná pozornost, zejména právě v rámci praktických ukázek pokrokových síťových řešení. Konkrétně se naživo realizovaly stereo-videopřenosy robotických operací v rozlišení 3D Full HD, tedy stereozvuku a trojrozměrného obrazu v plné kvalitě, bez jakékoli komprese video signálu pro přenos. Součástí konference byl i živý komentovaný přenos chirurgické robotické operace z Masarykovy nemocnice v Ústí nad Labem. Na operačním sále, kde probíhá operace z pomoci robota, je robot daVinci připojen prostřednictvím dvou videosignálů (pro levé a pravé oko) se zařízením MVTP-4k (Modular Video Transfer Platform). Toto speciální přenosové zařízení pro realizaci streopřenosu ve formátu 3D Full HD vyvinul CESNET v průběhu svého výzkumného záměru Optická síť národního výzkumu a její nové aplikace. Jednotka MVTP převádí videosignál na pakety přenášené po síťové trase o kapacitě 10 Gbit/s a umožňuje přenášet současně až čtyři signály ve formátu 3D Full HD. Na straně snímání obrazu se využívá HD 3D kamera (LDK-6000) a přenos se realizuje přes páteřní síť CESNET2. Na straně příjemce obrazu je signál opět veden do místní MVTP a odtud dva videosignály míří do stereoprojektoru (F10AS3D Projection Design), který je v reálném čase zobrazuje na plátno (viz obrázek ). Samotná videokonference probíhá na základě normalizovaných komunikačních protokolů podle doporučení ITU-T z rodiny H.323.

CESNET své řešení prakticky představil již na únorové konferenci APRICOT-APAN v Hong Kongu, kdy se pro přenos videosignálu (z operace karcinomu prostaty prováděné v ústecké nemocnici) přes kontinenty využilo koncové 10Gbit/s vyhrazené spojení (lambda, vlnová délka) v rámci mezinárodní organizace GLIF (Global Lambda Integrated Facility), jejímž je CESNET členem. Přenos nekomprimovaného signálu 3D Full HD vyžadoval kapacitu 2,7 Gbit/s a zpoždění signálu přidané přenosovým zařízením bylo menší než 1 ms. Síťová trasa vedla z České republiky přes Amsterdam do Chicaga a pak přes Kanadu na západní pobřeží USA a odtud do Jižní Koreje (Daejeon) a konečně do Hongkongu.

Již vloni se obdobné přenosy z Masarykovy nemocnice v Ústí nad Labem zrealizovaly prostřednictvím CESNET2, a to jak do areálu brněnského výstaviště na 5. ročník Mezinárodního kongresu miniinvazivní a robotické chirurgie, tak poprvé mezinárodně do výpočetního centra KEK (High Energy Accelerator Research Organization) v japonské Tsukubě. Spolu s nevyhnutelným zpožděním šíření signálu v síti dosahovalo celkové zpoždění při přenosu do Brna přibližně 3 ms a při přenosu do Japonska asi 150 ms, což umožňovalo sledování téměř v reálném čase.

Přenosy ve formátu 3D Full HD nastiňují možnosti využití této technologie přímo při chirurgických výkonech, ale i při studiu stávajících i budoucích lékařů. Podobné přenosy může sdružení CESNET v blízké budoucnosti realizovat ve spolupráci se kteroukoli z dvaceti tuzemských nemocnic, které sídlí ve městech, jež jsou připojena na optickou síť sdružení CESNET.

Význam a možnosti telemedicíny

Telemedicíně fandí také Evropská komise, která již před dvěma lety vydala zásadní dokument na podporu přístupu k této službě pro pacienty i lékaře. Telemedicína může radikálně zlepšit přístup ke špičkové lékařské expertíze i kvalitu života chronicky nemocným, je však třeba řešit technické problémy týkající se kapacity síťové infrastruktury a vzájemné spolupráce techniky.

Telemedicína totiž zdaleka není běžnou součástí klinické praxe a lékařského vzdělávání. Pracovišť, která jsou schopna náročné videopřenosy realizovat, není ve světě mnoho, podobně jako sítí schopných ve vysoké kvalitě živý obraz přenášet. Ve všech případech je k tomu nutná úzká spolupráce lékařů a IT specialistů, přičemž zatím iniciativa vychází hlavně ze strany techniků, protože lékaři mají spoustu jiných starostí. „Osvěta“ v oblasti ICT v medicíně je u nás stále nedostatečná, zatímco v USA a zejména Asii mají lékařská pracoviště konkrétně s videokonferencemi již mnohaleté zkušenosti. Přitom mnohá domácí zdravotnická zařízení jsou z hlediska komunikačního vybavení, síťového prostředí a vzájemného propojení na srovnatelné úrovni.

Vzdálená výuka v oblasti medicíny je velmi užitečná a pohodlná, na tom se shodují domácí i zahraniční odborníci a účastníci výše uvedených akcí, přesto není více využívaná. Základních důvodů je několik, ale nejsou zdaleka nepřekonatelné: kvalita přenášených obrazů/snímků (řešení existuje s rychlejšími a spolehlivějšími optickými sítěmi a technologiemi pro přenos videa v reálném čase v nejvyšší kvalitě), náklady na speciální zařízení (řešení existuje prostřednictvím spolupráce s poskytovateli vybavení), nezkušenost lékařů s technologií videokonferencí (řešení existuje prostřednictvím nabídky technické spolupráce ze strany provozovatelů sítě, i poskytovatelů technologie).

V našich končinách se snaží vytvářet podmínky pro videokonference právě CESNET, který pokračuje v souvisejícím výzkumu a zaměřuje se na práci s různými video formáty používanými ve světě a na technické zvládnutí mnohabodových konferencí, aby se obraz v nejvyšší kvalitě dostal až na pracoviště klinik a do počítačů lékařů, kde pak mohou sledovat operace přímo ve svých pracovnách. Nyní je tedy řada na samotných lékařích, aby nabízené možnosti zkusili využít a ocenili možný přínos videokonferencí pro svou práci.

Poděkování:

V textu byly použity podklady (prezentace z konference APAN) Jiřího Navrátila (CESNET), za jejichž poskytnutí autorka děkuje.

Odkazy

Původní článek

O autorovi

Ing. Rita Pužmanová, CSc., MBA
Jako nezávislá síťová specialistka propaguje moderní komunikační technologie. Podílí se na evropských programech výzkumu a vývoje IVT. Kontaktovat ji můžete na adrese rita@ieee.org.

zpět: napsali o nás
další weby:fond rozvojemetacentrumCzechLightpřenosyvideoservereduroameduID.cz