Scenariusze dostępu bezprzewodowego do informacji medycznych



Pobieranie 335.25 Kb.
Strona1/5
Data02.04.2018
Rozmiar335.25 Kb.
  1   2   3   4   5

Systemy bezprzewodowe w ochronie zdrowia


Piotr Nawrocki (piter@ics.agh.edu.pl)

Łukasz Czekierda (luke@ics.agh.edu.pl)

Sławomir Zieliński (slawek@ics.agh.edu.pl)

Katedra Informatyki

Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie

Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Artykuł podejmuje kwestie dostępu do informacji medycznej z wykorzystaniem sieci bezprzewodowych. Przedstawia najczęściej stosowane obecnie technologie bezprzewodowe i omawia ich koszt i przydatność w zastosowaniach telemedycznych. Jako przykład omówiono dwie aplikacje stworzone w ramach Krakowskiego Centrum Telemedycyny. Jedną z nich jest system CAS pozwalający pacjentom rejestrować się na badania w przychodniach lub szpitalach. Kolejną jest przeglądarka wyników badań w formacie DICOM pozwalająca na zdalne pobieranie danych przechowywanych w specjalizowanej bazie danych NetRAAD używanej m.in. w szpitalu im. Jana Pawła II w Krakowie. Interfejs obu aplikacji został dostosowany do komputerów klasy PDA. Przedstawiono wnioski uzyskane w czasie testów pracy urządzeń mobilnych w sieci bezprzewodowej oraz możliwości dalszego rozwoju aplikacji telemedycznych.


Wstęp


Ostatnie lata to okres gwałtownego zwiększania dostępności komputerów, które wykorzystywane są w rozmaitych zastosowaniach. Informatyzacja nie ominęła także środowiska medycznego, przejawiając się w m.in. w zakupach nowoczesnego cyfrowego sprzętu diagnostycznego oraz komputeryzacji usług i obsługi pacjentów w jednostkach służby zdrowia. Informatyzacja przejawia się również w intensywnym rozwoju infrastruktury sieci komputerowych, zarówno lokalnych, jak i sieci globalnej i zwiększania jej popularności powodując, że coraz więcej informacji z różnych dziedzin życia jest udostępnianych użytkownikom Internetu. Korzyści stąd płynące mogą i powinny dotyczyć także służby zdrowia, co wymaga jednak wdrażania właściwie zaprojektowanych systemów telemedycznych.

Należy zdawać sobie sprawę z tego, że specyfika obszaru stawia przed tymi systemami ogromne wymagania. Przejawia się to – podobnie jak w systemach bankowych – w konieczności zapewnienia najwyższej poufności1 i integralności danych. Dodatkowo dane medyczne (jak graficzne wyniki badań pacjentów) są zazwyczaj dużej wielkości i wymagają do ich obróbki wydajnego sprzętu. Dodatkowym wymogiem jest, który musi być spełniony jest ich dostępność z wielu miejsc.

Niniejszy artykuł podejmuje problematykę dostępu do informacji medycznej przy wykorzystaniu sieci bezprzewodowych. Opisuje obecne technologie sieciowe oraz dostępne urządzenia przenośne klasy PDA. Technologiczne zaawansowanie zarówno sprzętu mobilnego jak i możliwości sieci wydają się już na tyle duże, że pozwalają na efektywne ich wykorzystanie w telemedycynie.

Jako przykład prezentowane są dwie aplikacje stworzone w Zespole Systemów Rozproszonych Katedry Informatyki AGH we współpracy ze szpitalem im. Jana Pawła II w Krakowie w ramach Krakowskiego Centrum Telemedycyny. Jedna z nich przeznaczona jest dla lekarzy umożliwiając im natychmiastowy dostęp do radiologicznych obrazów pacjentów zgromadzonych w bazie danych szpitala. Lekarz, wyposażony w wysokiej klasy niewielki przenośny sprzęt, który, podobnie jak telefon komórkowy, mógłby być dostępny dla niego zarówno w miejscu jego pracy jak i poza nim, miałby możliwość dostępu do danych w dowolnym miejscu. Druga jest dostosowaną do możliwości urządzeń PDA aplikacją pozwalającą na rejestrowanie się pacjentów na badania ułatwiając „rutynowe” kontakty za służbą zdrowia.

Przeprowadzono szereg testów zrealizowanych aplikacji. Wnioski z ich użytkowania są przestawione w końcowej części artykułu.

Przegląd technologii bezprzewodowych


Pod pojęciem technologii bezprzewodowych rozumie się zbiór standardów i protokołów transmisji danych poprzez łącza radiowe. Dodatkowo do technologii bezprzewodowych można zaliczyć technologię wykorzystującą promieniowanie podczerwone (IrDA1), jednak ze względu na jej ograniczenia związane głównie z warunkiem „widzenia” się przez transmitujące urządzenia, technologia te w niniejszym artykule nie będzie opisywana. Technologie wykorzystujące transmisje radiową można podzielić ze względu na ich obszar działania (co często wiąże się z zastosowaniem) na następujące grupy:

  • WWAN (Wireless Wide Area Network – rozległa sieć bezprzewodowa) - sieć o dużym zasięgu, rzędu kilkunastu kilometrów. Do tej grupy zalicza się technologie GSM2, GPRS3 oraz UMTS4. W kontekście przesyłania danych medycznych interesujące są technologie GPRS i w przyszłości UMTS. Standard GSM został stworzony do przesyłania jedynie głosu i nie jest odpowiedni do transmisji dużej ilości danych.

  • WLAN (Wireless Local Area Network – lokalna sieć bezprzewodowa) - sieć o zasięgu kilkuset metrów. Do tej grupy należy technologia 802.115 (inaczej określana jako Wi-Fi, WLAN, IEEE 802.11).

  • WPAN (Wireless Personal Area Network – osobista sieć bezprzewodowa) - sieć o najmniejszym zasięgu (rzędu kilkudziesięciu metrów).

W pierwszej grupie WWAN oprócz rozpowszechnionej sieci GSM szeroko stosowanej do komunikacji głosowej powstała nowa technologia korzystająca częściowo z infrastruktury GSM (ale także wprowadzająca nowe rozwiązania). Taką technologią jest pakietowa transmisja danych GPRS. Dzięki zastosowaniu komutacji pakietów2 dostępne pasmo radiowe jest lepiej wykorzystane, zwiększono również przepustowość łączy oraz wprowadzono taryfikację obliczaną na podstawie generowanego ruchu a nie czasu połączenia jak to miało miejsce w sieciach GSM. W GPRS przepustowość sieci jest rzędu 9 – 171 kb/s w zależności od liczby użytych tzw. slotów (czyli szczelin czasowych). Dzięki wprowadzeniu wielu slotów z punktu widzenia użytkownika zwiększyła się przepustowość sieci. Technologia GPRS jest nie pozbawiona pewnych wad (np. ograniczonej przepustowości mogącej nie wystarczyć dla transmisji obrazu i dźwięku) i z tego powodu została opracowana koncepcja sieci UMTS.

Badania nad Uniwersalnym Systemem Komunikacji Ruchomej – UMTS zaczęły się pod koniec lat 80-tych. Technologia UMTS umożliwia udostępnienie nowych usług multimedialnych nieobecnych w telefonii komórkowej drugiej generacji – GSM. Usługi takie otwierają nowe możliwości wykorzystania sieci komórkowych. Jednoczesna transmisja głosu, danych i obrazu w czasie rzeczywistym przybliża ze względu na możliwe wykorzystania globalne sieci bezprzewodowe do szeroko stosowanych sieci przewodowych. Maksymalna przepustowość w technologii UMTS wynosi ok. 2 Mb/s. Opisana powyżej technologia GPRS ze względu na ograniczenia przepustowości nie nadaje się do konsultacji poprzez transmisję medycznych danych multimedialnych. Dopiero UMTS umożliwia pełne wykorzystanie informacji multimedialnych (m.in. obrazu, dźwięku) do celów konsultacji medycznych. Technologia UMTS jest dopiero wdrażana i nie jest w pełni przetestowana. Wydaje się jednak ze to właśnie UMTS będzie w przyszłości podstawową technologią globalnych sieci bezprzewodowych, w związku z czym wiele zastosowań tej technologii będzie mogło już niedługo być wykorzystywanych w telemedycynie.

Technologia 802.11 należy do drugiej grupy sieci bezprzewodowych WLAN i może być używana w obszarze sieci lokalnych np. budynków szpitalnych. Użycie technologii UMTS lub GPRS w takiej sytuacji staje się nieopłacalne z powodu m.in. opłat za przesyłane dane. Najlepszą obecnie metodą pokrycia zasięgiem sieci budynków jest użycie technologii 802.11. Technologia ta powstała aby uzupełnić tradycyjne kablowe sieci lokalne. Standard 802.11 wykorzystuje pasmo ISM (Industrial, Scientific, and Medical) o częstotliwości 2.4 – 2.5 GHz które nie wymaga koncesji. Maksymalny transfer danych wynosi ok. 11 Mb/s (802.11b) lub 54 Mb/s (802.11a) a zasięg wynosi ok. 150m (i jest zależny od warunków otoczenia takich jak np. ściany budynków). Dzięki szybkiemu transferowi i brakowi opłat za przesyłane dane sieci w tej technologii mogą być z powodzeniem użyte w scenariuszach telekonsultacji medycznych przeprowadzanych na ograniczonym obszarze np. w budynku.

Inną technologią bezprzewodową która może być użyteczna do celów transmisji medycznych jest Bluetooth6. Należy ona do grupy osobistych sieci bezprzewodowych WPAN. Działa podobnie jak 802.11 na częstotliwościach ISM nie wymagających koncesji. Maksymalna przepustowość wynosi ok. 700 kb/s a zasięg działania zgodnie z specyfikacją wynosi ok. 10 m (lub ok. 100 m przy mocniejszym nadajniku) i jest zależny od warunków otoczenia. Technologia ta także nie wymaga ponoszenia żadnych opłat za transfer danych a przepustowość sieci jest znacznie większa niż w technologii GPRS. Także strumieniowanie danych medycznych audio/wideo jest możliwe w tym standardzie lecz lepiej nadającymi się do tego celu technologiami, ze względu na obszar działania i przepustowość sieci, są 802.11 oraz w przyszłości UMTS. Zaletą technologii Bluetooth może być stosunkowo niewielka moc sygnału radiowego a przez to zmniejszenie prawdopodobieństwa zakłóceń innych urządzeń (np. sprzętu medycznego).

Wszystkie powyżej przedstawione technologie mogą ze sobą współdziałać i uzupełniać się. Integracja technologii bezprzewodowych powoduje jednak szereg problemów. Spowodowane są one powstawaniem wzajemnych zakłóceń radiowych pomiędzy urządzeniami pracującymi w różnych standardach. Istnieje też nierozpoznany dokładnie problem zakłóceń wywołanych przez sieci bezprzewodowe, wpływających na urządzenia medyczne. Obydwa problemy związane z zakłóceniami radiowymi zostaną najprawdopodobniej rozwiązane wraz z rozwojem technologii.



Pobieranie 335.25 Kb.

Share with your friends:
  1   2   3   4   5




©operacji.org 2020
wyślij wiadomość

    Strona główna