Geschichte Beispiele Trend Zusammenfassung : Einsatz von Gesundheitstelematik zur Überwindung einer räumlichen Trennung zwischen Patient und Arzt oder zwischen mehreren behandelnden Ärzten. : Medizin aus der Ferne. Grundidee: Move the Information, not the Patient! Die Trennung zwischen Datenquelle und Beurteilungskapazität wird durch Telekommunikationstechniken überbrückt. Dazu Daten digitalisieren, wodurch noch weitere Anwendungen möglich werden. Geschichte Etwas Geschichte dazu (nach Wodtton, R.: European Telemedcine 1998/99): Mittelalter: Untersuchung von Pestkranken, Arzt und Patient getrennt durch einen Fluß. Mitte 19. Jahrhundert: Kommunikation über Post ab Mitte 19. Jahrhundert: Telegraphie spätes 19. Jahrhundert: Telephonie (Modem, FAX) Ende 19. Jahrhundert: Radio (Seefahrer, Flugpersonal) Mitte 20. Jahrhundert: Television (Videokonferenzen) Jetzt: drahtlose Kommunikation (Handys inkl. Bilder und Video, Satellitenkommunikation, Internet in der 3. Welt) Zukunft (SciFi) GT, SS 13 March 15, 2013 1
Beispiele Beispiele GT, SS 13 March 15, 2013 2
Beispiele Trend liegt weltweit knapp hinter der Take-Off Phase. GT, SS 13 March 15, 2013 3
Trend wird immer weniger zu einer stand-alone Technologie. Kosten für -Technologien sinken: Hardware, Software,... Standards für Daten- und Bildübertragungen werden konkreter (ITU-T, DICOM, HL-7,...). Techniken der Datensicherheit werden entwickelt: Verschlüsselungen, Firewall,... findet Aufnahme in Lehrpläne. Das Internet ist ein globales Medium. Trend Technologien für existieren: Netze, Datenbanken,... Mobiles Computing Probleme vermehrt im nicht-technologischen: neue Strukturen, ausgebildetes Personal, Standards,... Fehlende Forschung auf dem Gebiet : viel für High-Tech Medizin (Parallelrechner) wenig für effektive Nutzung/Einsatz vorhandener Technologien wenig Evaluierung vorhandener GT, SS 13 March 15, 2013 4
Zusammenfassung Medizin aus der Ferne. Übertragung von (elektronischen) medizinischen Daten von einem Ort zum anderen. Verwendung von Telekommunikation für medizinische Informationen und Leistungen. Verwendung von Telematik zur Verteilung von medizinischer Information für die Diagnose, Therapie und Bildung. Halten zum Schluss noch fest ist keine Medizin! Arzt--Patient--Gespräch verwendet alle fünf Sinne 1. Sehen 2. Hören 3. Fühlen 4. Riechen 5. Schmecken (ersten drei überwiegen.) Für müssen Daten noch in eine elektronische/digitale Form gebracht werden. Für Riechen und Schmecken noch im Forschungsstadium, für Fühlen noch unbefriedigend. Für Sehen und Hören aber Routine. GT, SS 13 March 15, 2013 5
Telekonsultation beschränkt sich noch auf Sehen und Hören. Aufgenommene Information lässt sich aufteilen in: Text-Daten; Audio-Daten, 1D-Signal-Daten; Bilder, 2D- und 3D-Signal-Daten; Video-Daten (viele Bilder hintereinander). Daten müssen übertragen werden. Wie gross kann das typischerweise sein? Beispiel TYP Größe Notizen Text 10KB Elektronisches Stethoskop Audio 100KB Schlaflabordaten 1D-Signale 20MB Röntgen-Bild der Brust Bild 1MB Ultraschall eines Fötus Video 10MB CT-Leber oder MR-Kopf 3D Bild 60MB Text-Daten Alles, was aus Buchstaben, Satzzeichen, Zahlen zählt zu Text-Daten. Computer speichert dies in ASCII oder Unicode (mit öüäß...). Etabliertes Datenformat (spricht jeder!) Problemlos digital zu übertragen (beachte. crlf: DOS, cr: MAC, lf: UNIX) Einfach zu editieren/bearbeiten. Obwohl zumeist read-only Inhalte! Für Text in Papierformat digitalisieren mit Scanner (FAX) oder Digitalkamera. Ergebnis ist aber ein Bild! Oder mit OCR (Buchstabenerkennung) in obige Standardformate. GT, SS 13 March 15, 2013 6
Häufig gibt es noch Schwierigkeiten zwischen MS-Word Formaten. Ist binär! Also nicht echt ASCII. Heute neu: XML (extended Markup Language). Wieviel sind 10 KB Text? -Buch hat ungefähr 75 Zeichen pro Zeile und 37 Zeilen pro Seite. 1Byte pro Zeichen, dann sind 10 KB genau 10240 Zeichen. Umgerechnet auf das Buch sind das ca. 4 Seiten. Also schon eine Menge Text! Halten fest: Text kann man problemlos übertragen. Es gibt ein Standardformat. Und es ist nicht soviel. 1D-Signal-Daten, Audio I.A. reicht (analoges) Telefon für Sprach -Übertragung. Medizinische Daten (Herztöne, Magentöne,...) analoge Qualität nicht ausreichend. Digitalisieren! Auch Sprache digitalisieren mit Standard-Hardware (bessere Soundkarten& Mikrofon). Für Sprache/Musik existieren Standardformate: WAV, MP3,.... MP3 ist komprimiertes Format, verlustbehaftet. Verlustbehaftete Kompression für Bio-Signale nicht erwünscht! Aber auch hier existieren Standardformate für die verschiedenen Signale (EKG, EEG,...). Diese Signale kommen zumeist auch schon digital aus dem Messgerät (wenn man sie überhaupt herausbekommt...). Grössenordnungen: Hatten in BSV ausgerechnte, dass z.b. 12-Kanal-Langzeit-EKG (24- Stunden) etwa 800MB Platz benötigt! Problem bei der Übertragung (kostet halt Zeit). Grösseres Problem bei der Archivierung (kostet halt ne Menge Platz). GT, SS 13 March 15, 2013 7
2D-, 3D-Signal-Daten; Bilder Bilder-Qualität definiert durch Größe/Anzahl Pixel (picture element) und Anzahl von Grau/Farbwerten je Pixel. Sind Parameter des Bildaufnahmegerätes. Beispiel einer Digitalkamera mit 4 Millionen Pixeln. Gehen von quadratischen Bilder aus: 4 10 6 = (2 10 3 ) 2, also 2000 2000 Bilder. RGB-Bild mit 8Bit je Farbkanal ergibt ca. 1MB pro Bild. Und das ist schon ne ganze Menge. Hier für den privaten Gebrauch. Bzw. für dermatologische Bilder! In der Radiologie (CT, MR, dig. Röntgen) werden nur Grauwertbilder verwendet. Höchste Auflösung beim digitalen Röntgen ( 2000 2000). Bei CT ist man nahe bei 512 3, bei MR noch 256 256 64. Aber jeweils mit einer Auflösung von 12Bit. D.h. 2000 2000 12 6MB, 512 3 12 192MB, 256 3 12 6MB Es gibt auch für Bilder Komprimierungsverfahren, z.b. JPEG. Vernünftig für Video-Bilder (MPEG). Nicht gut für radiologische Bilder, da verlustbehaftet. Das will man nicht. Allgemeiner med. Standard für Bilder: DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) (medical.nema.org) Probleme bei der Übertragung (kostet eine Menge Zeit). Probleme bei der Archivierung (kostet eine Menge Platz). GT, SS 13 March 15, 2013 8
Video Bei Video geht es zumeist um Video-Konferenzen (bspw. aus dem OP). Standard ist das Fernsehen. Verschiedene Normen: PAL (Phase Alternating Line), NTSC (National Television Standard Commitee), SECAM (Sequential Couleur a Memoire). Die ersten beiden sind wichtig. Geräte können oft mit beiden umgehen. PAL: 625 Zeilen (ca.832 Spalten bei 4:3), 25 Bilder pro Sekunde NTSC: 525 Zeilen (ca.700 Spalten bei 4:3), 30 Bilder pro Sekunde Kompatibles Format für beide CIF (common intermediate format): CIF: 288 Zeilen und 352 Spalten, 30 Bilder pro Sekunde Wollen bewegtes Bild über eine Leitung transportieren und dabei die Bildrate beibehalten. Wieviel Daten sind da pro Sekunde zu bewegen? Farbbilder mit 24 Bits pro Pixel. 288 352 30 24Bits 8MB pro Sekunde 144 176 30 24Bits 2MB pro Sekunde Um solche Mengen von Information rüberzubringen benötigt man entweder schnelle Verbindungen (gleich) oder schnelle Kompression/Dekompression. Bildkompression mit Kompressionsraten von 100:1. Verlustbehaftet oder lossy! Es gibt auch verlustfreie Kompression (lossless) mit Raten bis zu 20:1 (immerhin!). Telekommunikation Daten müssen schnell über die Leitungen gebracht werden. Aber wie schnell sind solche Leitungen? Sytstem Transferrate Kommentar fps POTS 56Kbps billig, überall, langsam 7 (ohne audio) ISDN 128Kbps billig, flexibel, langsam 15 (incl. audio) Satellit < 2Mbps teuer, auch in der Ferne xdsl 1.5-8Mbps schnell, teuer 30 Internet 155-622Mbps schnell, teuer realtime Kbps = KiloByte Per Second Mbps = MegaByte Per Second POTS = Plain Old Telephone System ISDN = Integrated Services Digital Network DSL = Digital Subscriber Line ATM = Asynchronous Transfer Mode GT, SS 13 March 15, 2013 9
GT, SS 13 March 15, 2013 10