Телемедицина
в хирургической клинике
Е.В.Флеров, И.Н.Саблин, О.Г.Бройтман, Ш.С.Батчаев, В.А.Толмачев
Российский Научный Центр Хирургии
РАМН, г.Москва
Компьютерные
технологии всё активнее внедряются во все области медицины, помогая врачу проводить
точную диагностику заболевания, накапливать и эффективно использовать объективную
информацию в процессе лечения и научно- исследовательской работе. Современную
хирургическую клинику невозможно представить без аппаратуры ультразвуковой диагностики,
цифровой рентгенографической аппаратуры, без лабораторных компьютеризированных
роботов-анализаторов, без мониторного оборудования отделений интенсивной терапии
и анестезиологии. И в каждом из этих приборов основным элементом является компьютер
со сложным математическим обеспечением позволяющим обрабатывать видеоизображение,
кривые измеряемых параметров и т.д. Основным направлением внедрения компьютерных
технологий в клиническую практику становится интеграция всей медицинской информации
в цифровом виде с использованием всех современных достижений компьютерных и
телекоммуникационных технологий. А возможности последних поистине безграничны.
Это и автоматизированный сбор объективной информации, сложнейшие математические
программы обработки изображения, современные базы данных с формальным и контекстным
поиском, ёмкие долговременные хранители информации, высокоскоростные цифровые
линии связи, локальные и глобальные компьютерные сети (World Wide Web или WWW),
системы видеоконференцсвязи и т.д. Компьютерная интеграция информации предполагает
тесное взаимодействие врачей различных специальностей, инженеров-электронщиков,
программистов, специалистов по телекоммуникациям, врачей администраторов, менеджеров-системщиков,
активно использующих компьютерные технологии в повседневной практике, четко
представляющих прохождение и управление медицинской и экономической информацией
в своем лечебном учреждении. Практическое отсутствие последних в сочетании с
высокой стоимостью сетевых компьютерных решений по сравнению с низкой стоимостью
врача-специалиста является основной причиной отсутствия реально работающих информационных
систем (электронных историй болезни) в России. По этой причине может быть перспективна
разработка компьютеризированных систем сбора, обработки и интегрированного хранения
медицинской информации, в том числе с использованием Web- техпологий, для отдельных,
стандартных отделений лечебных учреждений. Разработка таких систем очень важна
в связи с развитием нового направления медицины – телемедицины. Создание веб-интегрированного
поля медицинской информации позволит широко использовать врачами методы телемедицины
и отказаться от анахронизма прошлого века – документ-камеры, сканера, используемых
до сих пор даже ведущими клиниками России при дистанционном консультировании
и обучении.
В хирургической
клинике основным подразделением является операционная, в которой собственно
и проводится хирургическое лечение в условиях общей анестезии. Общая анестезия,
современное анестезиологическое обеспечение давно перестало быть простой “дачей
наркоза“. Это сложный процесс управления физиологическими функциями пациента
с защитой от хирургической агрессии во время операции. И для этих целей используется
постоянный, комплексный мониторный контроль компонентов анестезии и состояния
физиологических функций больного во время операции и анестезии. Компьютерный
сбор информации во время операции, с интеграцией информации на экране одного
монитора компьютера, разработка систем безбумажного ведения анестезиологической
документации, компьютерный телемониторинг физиологических параметров оперируемого
пациента, визуализации деятельности хирурга с организацией удаленного доступа
с использованием Web-технологий - основные составляющие реального использования
возможностей компьютерных технологий и телемедицины в операционной хирургической
клиники.
Опыт интраоперационного
применения компьютерных технологий в Российском Научном Центре Хирургии показывает,
что применение методов телемедицины в операционной возможно только при наличии
следующих условий:
1.
Полный комплекс микропроцессорной следящей аппаратуры, обеспечивающий не менее
чем стандарт “мониторинга безопасности”;
2.
Мониторно-компьютерная система сбора, обработки информации и автоматического
ведения анестезиологической карты;
3.
Компьютерная сеть, объединяющая компьютеры операционной и компьютеры клинических
отделений и лабораторий с организацией безбумажной технологии ведения анестезиологической
документации (Intranet);
4.
Удаленный и мобильный мониторинг параметров пациента и действий анестезиолога
с применением Web-технологий;
5.
Система видеоконференцсвязи на базе сетевого компьютера с телекоммуникацией
по протоколу H323 (TCP/IP) и H320 (ISDN).
Что касается первого пункта, то это наиболее дорогая составляющая часть организации
компьютерного мониторинга в операционной. Стандарт обеспечения операционных
РНЦХ РАМН следящей аппаратурой: пульсоксиметр, комплексный газоанализатор, аппарат
автоматического неинвазивного измерения артериального давления, мониторный канал
ЭКГ, факультативно акселлерометрический контроль нервно-мышечной проводимости.
При операциях на сердце дополнительно три инвазивных давления, термодилюционное
определение сердечного выброса с волюметрией правого желудочка, ЭЭГ, две температуры.
Только
комплексность и стандартизация следящей аппаратуры позволяет перейти к следующему
этапу применения компьютерных технологий в операционной. В РНЦХ РАМН первая
реализация автоматического ведения анестезиологической карты была осуществлена
в 1975 г. на базе комплекса Симфония. В 1992 г. было разработано математическое
обеспечение для персонального компьютера и с 1994г. в Центре отменено ручное
ведение анестезиологической карты. Анализ применения компьютерных анестезиологических
карт показал, что они обеспечивают полную, точную регистрацию динамики физиологических
параметров пациента и действий анестезиолога, экономят время анестезиологической
сестры для основной работы, позволяют долговременно хранить информацию, являются
базисом научных исследований, улучшают безопасность анестезии и могут быть основой
юридической защиты анестезиолога.
Следующим
этапом в Российском Научном Центре Хирургии РАМН была разработана компьютерная
сеть, объединяющая четыре операционные, отделение интенсивной терапии и клинические
отделения Центра Хирургии РАМН; сетевые ПК в каждой операционной для сбора аналоговой
и цифровой информации с мониторных анестезиологических приборов с математическим
обеспечением автоматического ведения анестезиологической карты. Система к настоящему
времени применена для компьютерного сопровождения более 2500 операций на открытом
сердце. В операционных кардиокорпуса организованна стройная система сбора, редактирования
и архивирования видеоинформации собираемой с помощью цифровых камер. Цифровые
камеры Olimpus 1400; стерильные миниатюрные видеокамеры; ПК с видеоплатой захвата
изображения используются для создания архива хирургической видеоинформации.
Хирург с использованием стерильного бокса или его не стерильный помощник во
время операции делают снимки. По окончании операции файлы с изображениями записываются
в общий архив, проходят процедуру графического редактирования и далее используется
врачами при составлении протокола операции, научной работе и при составлении
компьютерных презентаций еженедельных отчётов руководителей хирургических отделений.
Для удобства
пользования архивом разработана специальная программа одновременного просмотра
анестезиологической информации (компьютерная карта) и хирургической видеоинформации.
Эта программа позволяет в системе Intranet легко пользоваться накопленной информацией
с любого компьютера сети. Программа обеспечивает поиск по дате операции, номеру
операционной, фамилии больного, хирурга, анестезиолога и т.д.
Цифровые
фото операционного поля позволяют хирургу фиксировать исходную патологию и результаты
хирургической операции.
Фото в
формате jpeg. с данными о дате, времени и номере операционной составляли отдельный
файл информации хранимой на сервере Центра. В 1999г. был установлен специальный
сервер с математическим обеспечением для объединения анестезиологической и хирургической
видео информации и обеспечения удаленного доступа врачам по Internet. Этот сервер
реализован с использованием операционной системы Linux. Сервер обеспечивает
интерфейс с сетью Internet. Адрес WWW-сервера, обслуживающего теледоступ к анестезиологическому
архиву http://oper.med.ru/oper.html
Информация
о наличии цифровых фотографий отображается в комментариях анестезиолога с привязкой
по времени. Врач с любого компьютера всемирной сети имеет возможность просмотреть
как анестезиологическую информацию, так и цифровые фотографии операционного
поля любой операции и обсудить её результаты с коллегой находящимся в любой
точке мира (Рис. 1). Конфиденциальность информации обеспечивается кодированием
входа в сервер и отсутствием фамилий больных и врачей при доступе через Internet.
Рис.1. Фрагмент
компьютерной анестезиологической карты и цифровая фотография этапа операции
при просмотре через Internet
В системе
теледоступа предусматривается возможность получения цифровых файлов первичных
данных и дальнейшей обработки стандартными статистическими программами. Мобильный
компьютерный мониторинг на расстоянии до 100 метров внутри здания при транспортировке
больного в отделение интенсивной терапии осуществляется с применением радиопередачи
данных интерфейса RS 232C. Доступ к информации через Internet позволил создать
систему мобильного мониторинга с использование функции SMS мобильного телефона.
Сервер, выставляющий информацию в формате html в Internet, соединяется с сервером
оператора сотовой связи (MTС, БиЛайн, Скай линк и т.д.), формирует и посылает
на мобильный телефон короткое сообщение (SMS) . Врач каждые 30 мин получает
информацию о проводимой операции и текущих параметрах гемодинамики больного
на свой мобильный телефон. Включение функции роуминга мобильного телефона обеспечивает
получение этой информации в любой точке мира. Таким образом, врач всегда в курсе
состояния пациента, руководитель отделения может контролировать время подачи
больного в операционную, время окончания операции, начало экстренной операции
в любое время суток.
С появлением в Москве в 2000 году у операторов сотовой телефонной связи функции
мобильного доступа в Internet (GPRS, а позднее более скоростной CDMA) мы смогли
создать мобильную систему телемониторинга состояния пациента во время операции
на открытом сердце в реальном масштабе времени (Рис.2). Система позволяет врачу
просматривать компьютерную анестезиологическую карту на своём персональном или
карманном компьютере, даже находясь в автомобиле или учреждениях с отсутствием
свободного доступа в Internet. Врач-наставник, не прерывая сеанс связи с Internet,
может связаться с врачом ординатором по стандартной GSM-связи обсудить текущую
ситуацию и дать ему те или иные указания.
Рис.2.
Визуализация анестезиологической компьютерной карты и цифровой фотографии этапа
операции с использованием мобильного телефона.
В 2001 года системы удаленного компьютерного мониторинга были дополнены стандартными
компьютерными системами видеоконференцсвязи, работающими как по протоколу Н320
(ISDN), так и Н323 (TCP/IP). Был создан телемедицинский центр, который работает
круглосуточно, его можно увидеть через Internet по адресу: http://oper.med.ru/sablin/
(выбирайте WEB-камеру * ЦЕНТР ТЕЛЕМЕДИЦИНЫ * кам.ATI-1 320X240), а соединиться
по протоколу Н323 по адресу 62.117.68.210, по протоколу Н320 ISDN по тел. (501)
401 08 82. Учитывая особенности использования систем видеоконференцсвязи в анестезиологии
была выбрана система фирмы VCON, которая представляет собой одно- или двуслотовую
плату, дополняющей любой сетевой компьютер функцией видеоконференцсвязи. Сочетание
компьютерного Internet-телемониторинга физиологических систем пациента, действий
анестезиолога зафиксированных в компьютерной карте и аудиовизуальной связи позволяет
проводить эффективный контроль и наставничество ведущими анестезиологами обучающихся
врачей-анестезиологов. На основе Internet-мониторинга и компьютерной видеоконференцсвязи
разработана методика проведения «мастер-класса» (Рис.3). При этой методике обучения
профессор с большой группой врачей-курсантов находятся вне операционной.
Рис.3. Академик
РАМН А.А.Бунятян ведет “мастер-класс”, демонстрируя новейшую методику анестезии
на основе ксенона.
В операционной расположена постоянно включенная система видеоконференцсвязи
(IP адрес 62.117.68.194). Система позволяет визуализировать рабочее место анестезиолога,
операционное поле, показать кривые параметров с монитора МХ-04REF (ЭКГ, ЭЭГ,
артериальное, венозное давления и давление в легочной артерии, кривая термодилюции,
параметры «физиологического профиля» с волюметрией правого желудочка, расчет
скоростей инфузии препаратов), видеоизображение с прибора транспищеводной эхокардиографии.
На большой экран с помощью мультимедийного проектора выводится Internet версия
автоматической компьютерной карты со всеми нюансами динамики физиологических
параметров состояния пациента и комментариями о вводимых препаратах, растворов
и этапов операции. Одно или два окна видеоконференцсвязи располагаются поверх
первого окна. Это позволяет преподавателю вместе с врачами-курсантами и ведущим
анестезиологом, находящимся в операционной и оснащенным радиомикрофоном в реальном
времени оценивать состояние пациента, эффекты проводимой терапии и проводить
дискуссии, не мешая ходу операции. При этой методике врачи-курсанты видят и
обсуждают с профессором текущую ситуацию, и даже ошибки ведения анестезии, профессор
в это время может прочесть небольшую лекцию по методам предотвращения и коррекции
ошибок анестезиолога. Применение систем многоточечной видеоконференцсвязи позволяет
подключать группы врачей находящихся в других городах и странах. Мы имеем опыт
такого удаленного обучения врачей находившихся в это время в г. Ричмонд штат
Вирджиния, США. В свою очередь телемедицинский центр MedITAC университета штата
Вирджиния провел цикл лекций по телемедицине и демонстрации операций с применением
новой управляемой голосом видеокамеры хирургического робота для группы владеющих
английским языком студентов 5-6 курсов ММА им И.М.Сеченова.
В рамках этого проекта дистанционного обучения телемедицине было доказано, что
IP-коммутация с применением системы QoS является реальной альтернативой дорогой
ISDN связи. Особенно это актуально для г. Москвы, где создана и, к сожалению,
практически не используется Московская волоконно-оптическая сеть (МВОС, Комкор),
объединяющая большое количество медицинских учреждений города. 1 марта 2001
года в Российском Научном Центре Хирургии состоялась конференция «Состояние
и перспективы практического использования Московской телемедицинской сети».
Конференция показала, что Московская телемедицинская сеть, постоянно расширяясь,
сможет стать реальной основой развития здравоохранения в городе и области, что
в сочетании с современными системами IP-видеоконференцсвязи она позволяет на
скоростях 1 Мегабит/сек получать высококачественную аудиовизуальную связь, которую
можно использовать в различных областях медицины и организации здравоохранения.
Для нас крупным недостатком МВОС является её изолированность, корпоративность.
Отсутствие выхода в Internet не позволяло полноценно использовать современные
возможности Internet-мониторинга параллельно с проводимой видеоконференцсвязью.
Выход был найден в применении современных операционных систем ПК. Windows XP
позволяет иметь два IP-адреса. При этом видеоконференция в МВОС проходит в идеальных
условиях закрытых, скоростных (до 1.5 Мбит/сек) линий связи, и в тоже время
доступен телемониторинг и доступ к информации через Internet. На основе этой
технологии сетевые компьютеры ведущих специалистов Центра оснащаются недорогими
персональными системами видеоконферецсвязи, что позволяет им проводить дистанционные
консультации и телеобучение без посредничества телемедицинских центров. (Рис.
4).
Рис.4.
Профессор А.С.Иванов обсуждает с тульским кардиотерапевтом тактику лечения пациента
с пороком сердца.
Необходимо
сказать, что уровень компьютерной грамотности врачей в настоящее время является
основным тормозом в эффективном использовании компьютерных и телекоммуникационых
технологий в медицине.
Видеконференцсвязь, как по протоколу Н320, так и H323, может передавать изображение
с максимальным разрешением не более 320х240 пикселей. Проведенный вместе с хирургами
анализ показал, что даже применение 12-тикратного оптического увеличения PTZ
видеокамер современных систем видеоконференцсвязи не позволяет качественно визуализировать
детали размером менее 1 мм. Выход был найден с применением новой Веб-камеры
фирмы Sony, c собственным WWW-сервером, управляемой через Internet. Встроенная
в операционную лампу камера SNC-RZ30N с разрешением картинки 738х480 и 25-кратным
оптическим увеличением, позволяет через Internet, без задержки характерной для
Internet-трансляции, параллельно с видеоконференцсвязью визуализировать хирургическую
нить диаметром 8.0 (Рис. 5).
Рис.5.
Веб-камера с управлением через Internet в операционной лампе.
Камера применяется для дистанционного контроля ведущим кардиохирургом первого
этапа кардиооперации, дистанционного обучения молодых кардиохирургов, для разрабатываемой
системы взаимообмена хирургической техникой между кардиохирургами РНЦХ РАМН
и сотрудничающими с ним медицинскими учреждениями. (Рис.6). Наличие аналогового
видеовыхода позволяет записывать в дисковой памяти компьютера с использованием
видеокодека Holywood Dazzle в формате mpeg2 (DVD) основные этапы операции параллельно
со всеми переговорами хирургов, фиксируемых с миниатюрного радиомикрофона, прикрепленного
к маске ведущего хирурга. По нашему мнению, в будущем, эта технология может
применяться не только для создания учебных видеофильмов, но и для видеодокументирования
хода операции (хотя бы для страховых компаний).
Рис.6. Дистанционное обсуждение с коллегой
из Уфы течения операции по протезированию митрального клапана, проводимой в
Российском Научном Центре Хирургии.
Камеры
постоянно включены и доступны через Internet (см . http://oper.med.ru/sablin/ On-line Real-Time
Web-kamera В
ОПЕРАЦИОННОЙ !   Проверяйте,
где идут операции, выбирайте VIEWER и смотрите). К
сожалению, в некоторые моменты операции операционное поле закрывается руками
или головой хирурга. В настоящее время мы начали работу по совместному применению
налобного микроскопа Вариоскоп 5М фирмы Life Optics, Австрия. В этом приборе
все, что видит хирург передается камерой на видеовход системы видеоконференцсвязи.
Исходно высококачественное изображение ограничивается невысоким стандартом передачи
изображения системами видеоконференцсвязи, но компенсируется высоким постоянством
видеоинформации и на основных этапах операции может стать дополнением к постоянно
работающим Веб-камерам (Рис. 7) .
Рис.7
Оснащение современного хирурга при проведении дистанционного обучения из операционой
РНЦХ РАМН. (Веб-камера в операционной лампе, налобный микроскоп, радиомикрофон)
Использование
для теле- и видеомониторинга, видеоконференцсвязи IP технологии позволило в
РНЦХ РАМН применить самую современную технологию беспроводного доступа к компьютерной
сети института и Internet: Wi-Fi или передачу данных по протоколу IEEE 802.11.
В нашем Центре используются два протокола стандарта Wi-Fi –IEEE 802.11b и IEEE
802.11g со скоростями 11 и 54 Мбит/с соответственно. Доктор со своего ноутбука
или карманного компьютера, находясь в любом месте РНЦХ может, управляя Веб-камерой,
видеть, что происходит в операционной, оценивать состояние пациента и действия
анестезиолога и даже проводить мобильную видеоконференцсвязь (Рис.8).
Рис.8.
Wi-Fi технология позволяет контролировать ход анестезии и операции из любого
места РНЦХ РАМН
Опыт применения телемониторинга состояния оперируемого пациента, видеоконференцсвязи
и видеомониторинга в операционной показывает, что они могут стать составной
частью разрабатываемых интегрированных мониторно-компьютерных, визуализирующих
систем для хирурга и анестезиолога и реальной основой нового направления развития
анестезиологии – телеанестезии. При этом мониторная составляющая такой системы
может быть сразу модифицирована для телемониторинга на основе технологии “тонкого
клиента” (thin client). Технология “тонкого клиента” предполагает использование
недорогих, бездисковых специализированных высоконадежных устройств с матобеспечением
сбора и обработки информации с передачей в реальном времени информации на центральный
сервер, который использует монитор любой компьютерной системы всемирной паутины
как гипертерминал. Прототип такой системы в опытном режиме эксплуатируется во
второй операционной корпуса хирургии открытого сердца РНЦХ РАМН (Рис 9).
Рис.9. Картинка
с экрана домашнего компьютера одного из авторов статьи с трендами параметров,
передаваемых системой телемониторинга, использующей “тонкий клиент”, с видом
операционного поля (веб-камера) экстренной операции, проводимой во 2-ой кардиооперационной
РНЦХ РАМН в ночное время.
При этом
появляется уникальная возможность в реальном времени через Internet контролировать
динамику физиологических параметров пациента во время операции параллельно с
визуализацией через Веб-камеру операционного поля с любого компьютера всемирной
сети. Этот же компьютер может обеспечить видеконференцсвязь для дистанционного
консультирования и теленаставничества.
Информационным базисом телемедицины становится технология Web-интеграция всей клинической информации. Под термином "Web-интеграция" понимается построение единой, стройной информационной системы хирургической
клиники путем сведения воедино данных из различных источников, посредством применения
Web-технологий. При этом пользователь получает персонифицированный, единообразный
доступ ко всей информации, хранящейся в разных базах данных. Применение Web-интеграции
позволяет использовать уже существующие системы автоматизации, без какого-либо
изменения, что является значительным преимуществом перед классической системной
интеграцией. Не является препятствием разнородность происхождения интегрируемых
систем или их удалённость на большие расстояния. Все это кардинально сокращает
сроки и стоимость создания и внедрения единой информационной системы. Доступ
к сервисам Web-интегрированной объединённой системы осуществляется единым образом
через знакомый любому грамотному врачу интернет?браузер. Использование подобной
«единой точки входа» уменьшает расходы на обучение медицинского персонала работе
с компьютерной техникой, реализует разграничение прав доступа, персонализированный
интерфейс и доступ к информации, а также обеспечивает общую безопасность. Кроме
того, и это важно для Российских клиник, возможно использование сетевых техпологий
с удалённым администрированием, когда настройка и изменение математического
обеспечения может проводиться системными программистами из вычислительного центра
или даже из дома.
Переход на технологию "тонкий" клиент-сервер может продлить жизнь
старым персональным компьютерам, если они будут преобразованы в "тонкие" клиенты. В рамках технологий Web-интеграции существует возможность проводить объединение и модернизацию отдельных систем
эволюционно, поэтапно. Созданную единую систему можно впоследствии оперативно
расширять, совершенствовать и модифицировать в соответствии с изменениями потоков
информации.
Web-интеграция медицинской информации с организацией
удаленного доступа через Internet позволит телемедицине сделать революционный
шаг из сегодняшнего состояния видеотелефона до повседневного инструмента информационно
обеспеченного общения врача со своими коллегами и пациентами без посредничества
телемедицинских центров.
