CC BY
37
ния длительных исследовании изменении состояния операторов. Анализ изменении функционального состояния оператора в течение рабочеИ смены позволит оценивать влияние факторов ПЭВМ на организм человека, в то же время анализ длительных реализации (недели, месяцы) совместно с данными об изменениях параметров окружающей среды (например, геофизических) позволит проводить исследования популяционнои и индивидуальнои чувствительности человека к этим фактором. Результаты этих исследовании могут быть использованы для создания средств текущего контроля и прогнозирования состояния операторов сложных систем в интересах повышения надежности их работы.
Литература
1. Пучкова А. Н. Зрительно-моторная координация при умственном утомлении и адаптивная функция дневного сна: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2013.
2. Lissitzyn C. B. Forensic Evidence in Court. Carolina Academic Press, Durham, North Carolina, 2008.
3. Чалая Л. Э. Модель идентификации пользователей по клавиатурному почерку. Харьков: Харьковский национальный университет радиоэлектроники.
4. Killourhy K., Maxion R. The Effect of Clock Resolution on Keystroke Dynamics. Dependable Systems Laboratory Carnegie Mellon University 5000 Forbes Ave, Pittsburgh PA, 15213, 2008.
УДК 614.2
А. Г. Гронин, ведущий специалист,
Р. А. Колесников, зам. начальника отдела,
С. А. Куценко, заместитель начальника отдела,
ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт прикладных проблем» (ГосНИИПП), Санкт-Петербург
Применение технологий автоматизированного телевизионного вешания в телемедицинских системах
Ключевые слова: телемедицина, автоматизированная система телевизионного вещания, телеконсультация, форматы медицинской информации.
Keywords: telemedicine, computer based TV broadcasting system, teleconsultation, medical information data and records.
В статье предложена перспективная архитектура построения централизованной телемедицинской системы оказания консультативно-диагностической помощи из центральных медицинских центров региональным центрам, пациентам в местах их лечения и проживания на базе новых средств обработки видеоданных, используемых в автоматизированных системах телевизионного вещания. Рассмотрены аспекты повышения функциональных возможностей и надежности комплексов телемедицины за счет использования технологий, применяемых в автоматизированных системах телевещания.
Понятие «телемедицина» прочно вошло в современную систему здравоохранения. История ее развития насчитывает более 100 лет. В Швеции в 1905 г. была осуществлена передача сигнала электрокардио-
граммы по телефонным линиям связи [1]. Успешные попытки передачи медицинских сигналов и изображений в США и СССР были начаты в конце 1950-х — начале 1960-х гг. Первыми шагами становления телемедицины как дистанционнои диагностики можно считать телеметрическую запись физиологических показателеи у космонавтов, а также переданные им медицинские советы. Уже во время полетов Ю. А. Гагарина и Г. С. Титова телеметрически регистрировались ЭКГ в одном и двух грудных отведениях, а также пневмограммы [2].
В СССР в 1960—1970-х гг. велись опытные работы по передаче медицинских данных. В институте хирургии им. А. В. Вишневского РАМН проводили клинические испытания по дистанционнои диагностике врожденных пороков сердца и других заболеваний с использованием ЭВМ «Урал-2», связанной телеграфными линиями с медицинскими учреждениями Ярославля, Владивостока и Хабаровска [3].
Известность получили работы по передаче на расстояние электрокардиограмм по телефонным линиям для срочной консультации в кардиологических центрах с использованием специальных отечественных систем «Волна» и «Салют» (З. И. Януш-кевичус, Э. Ш. Халфен, Т. С. Виноградова, П. Я. Дов-галевский и др.) [4, 5].
Первым крупномасштабным применением телемедицинских методов в России по праву считаются осуществленные под эгидой советско-американской рабочей группы по космической биологии и медицине телемедицинские «мосты», позволившие провести более 300 клинических консультаций пострадавших от землетрясения в Армении в 1988 г. и взрыва газопровода в Уфе в 1989 г. Они включали одновременную аудио-, видео- и факсимильную связь между зонами бедствия, московскими клиниками и четырьмя ведущими медицинскими центрами в США [6].
Успехи телемедицины определяются уровнем развития информационно-коммуникационных систем. Сегодня они позволяют зарегистрировать любое изображение в компьютере, приготовить его для пересылки, передать за разумное время, а если нужно, то и в реальном масштабе времени, на любое расстояние, принять и расшифровать эту информацию практически без потери качества и представить для совместного обсуждения. В последнее время значительные достижения в телемедицине обусловлены тем, что на смену аналоговым пришли цифровые каналы передачи информации вместе с широким распространением глобальных сетевых коммуникаций.
При реализации тех или иных технологий телемедицины между заинтересованными сторонами происходит обмен различными массивами медицинской информации, которые могут включать статическую (рентгенограммы, ЭКГ, ЭЭГ и др.) и динамическую (видео- и аудиофрагменты) информацию о пациенте при консультациях в ходе лечебно-диагностического процесса, а также информацию образовательного характера (презентации, видеоролики и др.) при проведении лекций, семинаров, медицинских консилиумов или совещаний [7]. Каждый из этих видов информации имеет раз-
личные назначение, содержание, а также форматы представления.
Алфавитно-цифровая информация составляет большую содержательную часть медицинской информации и представляется в виде текстовых файлов. Визуальная информация может состоять из статической (рентгенограмма, эхокардиограмма и др.) и динамической (видеоматериалы, отображающие походку или мимику пациента, сухожильные рефлексы, реакцию зрачка на свет, генерируемые диагностическим оборудованием динамические изображения). Звуковая информация включает: речь (комментарии лечащего врача, речь пациента с неврологической или психической патологией и др.), звуковые сигналы, генерируемые медицинским оборудованием (доплеровские сигналы кровотока при ЭхоКГ, флоуметрические сигналы и др.), естественные звуки человеческого организма, усиленные электронным способом.
Разнообразие представлений и форматов медицинской информации, передаваемой по каналам связи, определяет различные требования к телекоммуникационному и компьютерному оборудованию, программному обеспечению, а также к технологиям и протоколам передачи данных по каналам связи. Современные системы телемедицины, как правило, разворачиваются в глобальных сетях Internet, которые характеризуются многообразием архитектур, многоплатформенностью форматов данных и протоколов.
В настоящее время архитектура телемедицинских систем строится на базе существующих инфраструктур и технологий передачи данных. Одним из основных вариантов организации телемедицинской системы является использование оборудования видеоконференцсвязи и цифровых линий ISDN (стандарт H.320) или протоколов передачи данных TCP/IP в стандарте H.323 для проведения консультаций, лекций либо совещаний.
Передача алфавитно-цифровой, визуальной, звуковой медицинской информации или доступ к ней может осуществляться с использованием как стандартных протоколов прикладного уровня TCP/IP (POP3, IMAP, FTP, HTTP и др.), так и специализированных протоколов, таких как, например, HL7.
Таблица I Сравнение объемов передаваемой медицинской информации различных форматов
Медицинская информация Форматы представления
DOC, TXT, RTF JPEG MPEG4 MP3
Алфавитно-цифровая (1 страница текстового документа) Около 1,6 Кб
Визуальная статическая (растровое изображение 1024x768, глубина цвета 24 бит) Около 2,3 Мб
Визуальная динамическая (видеопоток) От 1,5 до 10 Мб/с
Звуковая От 2 до 128 Кб/с
биотехносфера | № 1-2(31-323/2014
70
Технические средства и технологии обеспечения Безопасности человека
Различные форматы данных определяют их объем и соответственно потребную пропускную способность каналов связи при их передаче. Для сравнения в таблице приведены ориентировочные объемы передаваемой медицинской информации.
Приведенные в таблице данные показывают, что основной объем передаваемой информации приходится на визуальную динамическую информацию, т. е. на видеоизображения.
Существующие технологии формирования цифровых видеопотоков позволяют интегрировать в них дополнительную информацию других форматов (алфавитно-цифровую, графическую), что не приводит к значительному увеличению всего передаваемого по сетям связи трафика, но позволяет манипулировать в конечном счете всего одним потоком данных.
В основу предлагаемой перспективной архитектуры распределенной телемедицинской системы положены технологии интеграции в цифровой видеопоток статической (алфавитно-цифровой) и динамической (визуальной, звуковой) информации, получаемой от различного медицинского оборудования, и трансляции его потребителю через систему региональных узлов с централизованным управлением. Такая система обеспечит максимальную независимость от аппаратных платформ, протоколов, форматов данных. Вещание может производиться с формированием транспортных потоков БРТБ/ МРТБ ЛВ1/1Р, сжатых по стандартам МРЕО-2 или МРЕО-4, соответственно прием потоков может осуществляться с использованием БУВ-ресиверов или медиаплееров потокового видео. Подобные техно-
логии используются в современных автоматизированных системах телевизионного вещания.
Современные телевизионные студии оборудуются автоматизированными системами телевизионного вещания, позволяющими принимать аудио- и видеоданные от различных источников, коммутировать, компоновать их и передавать на удаленные (региональные) студии или непосредственно аудитории. При этом указанные системы обладают возможностью оформления основного изображения наложением дополнительных данных (в виде титров, бегущей строки, логотипов, часов, 32-ЬгЪ видео, КББ и т. п.). В качестве примеров систем автоматизации вещания можно привести программно-аппаратные комплексы таких производителей, как ргоу1в, БкуЪагк, В^ватЬ^в. Указанные производители разрабатывают и поставляют на рынок комплексные решения на базе программно-аппаратных средств, включающих вещательные серверы и мощные инструменты информационно-графического оформления с возможностью работы в прямом эфире.
Основными возможностями автоматизированных систем телевизионного вещания, которые могут быть востребованы в телемедицине, являются:
• круглосуточный режим работы;
• интегрированная система управления вещанием;
• многоканальность и мультиформатность;
• резервирование каналов передачи видеоинформации;
• мониторинг текущих видеотрансляций;
• создание и ведение медиаархивов видеотрансляций;
Рис. Архитектура телемедицинской системы на основе автоматизированной системы телевизионного вещания
• графическое оформление видеотрансляций с возможностью интеграции в видеоизображение различных видов информации, в том числе и в режиме реального времени.
Использование указанных возможностей позволит построить телемедицинскую систему, которая помимо традиционных каналов передачи данных (с использованием глобальных информационных сетей), актуальных на настоящее время, предоставит возможность использования каналов, построенных по протоколам телевизионного вещания.
Концептуально такая архитектура телемедицинской системы может состоять из центрального узла и региональных станций, оснащенных системами автоматизированного телевизионного вещания (рис.).
Центральный узел будет выполнять координирующие функции управления видеопотоками и видеотрансляциями, поступающими от региональных станций. В свою очередь, региональные станции могут самостоятельно производить телевещание в пределах своего региона или транслировать видеопотоки в центральный узел. Кроме того, региональные станции будут являться для своего региона центральными узлами по отношению к конечным пользователям или к локальным станциям, расположенным, например, в городских клинических центрах.
Трансляция видеопотоков может производиться с использованием как перспективных технологий 1РТУ, так и каналов спутникового или кабельного телевидения.
Предлагаемая архитектура телемедицинских систем будет иметь существенные преимущества по сравнению с эксплуатируемыми системами:
• использование отработанной современной высокоэффективной аппаратуры, имеющейся на рынке телевещательного оборудования;
• использование стандартных средств получения и просмотра видеопотоков в режиме реального времени;
• использование альтернативных каналов передачи данных и резервирование каналов;
• возможность агрегации данных разных типов и форматов в один передаваемый поток;
• возможность построения центрального узла и региональных станций на минимальном количестве элементов, организованных в программно-аппаратные комплексы;
• возможность шифрования передаваемых данных с использованием средств, применяемых в телевещании (в том числе с использованием САМ-мо-дулей на принимающем оборудовании).
Комплексы телемедицины в России в настоящее время находятся на стадии развития и внедрения, используются различные телекоммуникационные и компьютерные технологии. Применение перспективной аппаратуры и технологий цифрового телевидения увеличит возможности создаваемых систем и будет содействовать переходу на новый уровень их развития.
Литература
1. Einthoven W. Le Telecardiogramme // Archives Internationales Physiologie. 1906. Vol. IV. P. 132-164.
2. Бедненко B. C. Медицинский контроль за состоянием космонавта и медицинские исследования в полете // История отечественной космической медицины / Под ред. И. Б. Ушакова, В. С. Бедненко, Э. В. Лапаева. М.: Воронеж, 2001. 320 с.
3. Областной дистанционный центр ЭКГ-диагностики в Областной больнице г. Новосибирска. http://www.infarktu. net/forum/viewtopic.php?t=2324&sid=c6a0f00ec141e6757cf 63a25b4b92f92.
4. Камков В. П. Опыт использования системы «Волна» для контроля за состоянием здоровья шахтеров // Экстремальная физиология, гигиена и средства индивидуальной защиты человека. 1990. C. 112-113.
5. Иванов Н. Р., Халфен Э. Ш. Дистанционно-контролирую-щий консультационно-диагностический кардиологический центр в Саратове // Здравоохранение Рос. Федерации. 1974. № 11. С. 21-23.
6. Клиническая телемедицина / А. И. Григорьев, О. И. Орлов, В. А. Логинов [и др.]. М.: Слово, 2001. 144 с.
7. Куделина О. В., Хлынин С. М. Медицинская информатика. Томск: СибГМУ, 2009. 83 с.
биотехносфера
| № 1-2(31-323/2014
