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TELEMEDICINA
Extraído de: Bioingeniería On The Net. http://www.bioingenieros.com
5 de Febrero de 2001
TELEMEDICINA: UNA APLICACION MULTIMEDIA (PARTE 1)
La telemedicina puede definirse como "el uso de las tecnologías de la
información y de la comunicación para proveer y sustentar la salud cuando la
distancia separa a los participes".
La primera referencia sobre telemedicina en la literatura médica apareció en
1950, con una descripción de la transmisión de imágenes radiológicas por teléfono a
una distancia de 38 Km. Sin embargo, la primera práctica interactiva de telemedicina,
tal como se la concibe actualmente, comenzó en la década de 1960, cuando se utilizo
un circuito cerrado de TV a traves de microondas para consultas psiquiatricas entre
clinicos del Instituto Psiquiátrico de Nebraska.
Aunque tales esfuerzos pioneros fueron recibidos entusiastamente por la
comunidad médica, la relación costo / efectividad fue debatida por las autoridades
de la telemedicina, especialmente por las agencias que otorgaban fondos económicos
a estas.
El miedo principal tenia base en que las tecnologías para la telemedicina se
volverían mas sofisticadas, con el consiguiente aumento de los costos. Tal miedo era
de origen falso, como lo han probado muchas aplicaciones actuales de la telemedicina
consideradas como potenciales reductoras de costos en sistemas de salud.
Los rápidos avances de las modernas tecnologías de la comunicación y de la
información, especialmente las tecnologías multimedia en la década de 1990, han
colaborado al resurgimiento y a la consolidación de la telemedicina de hoy en día.
Necesidad de Comunicación Multimedial
En la definición de telemedicina expuesta al principio de este artículo, existen
tres componentes esenciales:
(1) Tecnologías de la comunicación y de la información.
(2) Distancia entre los participes.
(3) Utilización en la medicina (salud).
Con un sistema de telemedicina bien diseñado se mejora el acceso de las
personas al cuidado de la salud y se reducen costos al permitir que los médicos
examinen remotamente a sus pacientes. La distancia que separa a los participes
(médicos y pacientes) evita que el profesional realice la consulta tradicional cara a
cara. Sin embargo, esto crea la oportunidad de que las tecnologías de la
comunicación y de la información se integren con los servicios de salud en términos
de cuidado del paciente, educación médica e investigación.
En general, el cuidado del paciente se focaliza en la calidad del servicio con
un costo mínimo; la educación se centra en el entrenamiento de los futuros
profesionales de
la salud;
la investigación
tiene
por
misión
realizar
descubrimientos en métodos y procedimientos diagnósticos y terapéuticos.
En cada una de las tres categorías citadas, la comunicación multimedia puede
crear y facilitar ambientes en los que se aprovechen las ventajas "state of the art"
que proveen las tecnologías computacionales y de la información.
El Paciente y la Telemedicina
Del punto de vista del cuidado del paciente, un sistema de telemedicina
debe ser capaz de integrar múltiples fuentes de datos, imágenes para diagnostico, y
otra información para crear un ambiente virtual similar al tradicional. Durante los
últimos años, se han desarrollado avances en "Sistemas de Información Hospitalaria"
(HIS - Hospital Information Systems) y "Sistemas de Comunicación y Archivado de
Imágenes" (PACS - Picture Archiving and Communication Systems).
La integración de HIS y PACS provee gran cantidad de información
relevante para el cuidado del paciente.
Existen dos modos principales de telemedicina que involucran directamente al
paciente: La teleconsulta y el telediagnóstico.
Teleconsulta
La teleconsulta resulta de compartir interactivamente imágenes médicas e
información del paciente entre el médico ubicado junto a aquel y uno o más
médicos especialistas en ubicaciones remotas.
En adición a la transmisión bidireccional de audio y video a través de
videoconferencia, la comulación multimedia a través de redes se utiliza para acceder
a HIS y PACS, para compartir imágenes médicas relevantes e información del
paciente.
Es necesaria una integración del sistema multimedia de acceso a HIS y
PACS y del sistema de videoconferencia para permitir una clara e ininterrumpida
comunicación entre los participantes.
Es
aceptable cierta pérdida de calidad de imagen en la
videoconferencia, ya que este punto no es esencial en teleconsulta. Si lo es la
calidad de las imágenes contenidas en los PACS.
Telediagnóstico
El termino telediagnóstico refiere al hecho de compartir interactivamente
imágenes e información del paciente a través de un sistema de telemedicina, donde el
diagnostico primario es realizado por un especialista ubicado remotamente.
Para asegurar precisión en el diagnostico, en este caso no debe haber
perdida significativa de la calidad de la imagen en el proceso de adquisición, en el
post-procesado, en la transmisión, y en la visualización de la imagen.
Para telediagnóstico asíncrono resultan aceptables bajas velocidades de
transmisión en las comunicaciones (bajos anchos de banda) debido a que las
imágenes, video, audio, texto y gráficos se encuentran ensamblados en un archivo
multimedia que se envía al médico para diagnostico off-line.
Por otro lado, para realizar telediagnóstico sincrónico, se necesitan
elevados anchos de banda en las comunicaciones para la transmisión de datos
multimedia y transmisión de video de calidad diagnostico.
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En el caso de medicina de emergencia el telediagnóstico puede emplearse
para tomar una decisión crítica sobre si evacuar o no el paciente hacia un hospital
central. Esta modalidad de telediagnóstico se implementó exitosamente durante la
Guerra del Golfo mediante la transmisión de imágenes de tomografía computada a
través de un sistema satelital de tele radiología para determinar si un soldado podía
ser tratado en el campo de batalla o debía ser evacuado.
Educación Médica y Telemedicina
En el caso de la educación médica, un sistema de telemedicina incluye
generalmente videoconferencia con posibilidad de intercambio de documentos e
imágenes. Los modos de operación para tele-educación médica incluyen:
- Tutorías uno a uno (educación personalizada).
- Lectura on-line.
- Education off-line.
Dependiendo del modo de operación, tales sistemas de telemedicina pueden
utilizar comunicaciones punto a punto o punto-multipunto. En general, se prefieren
presentaciones multimedia debido a que el método de educación puede necesitar
análisis de casos clínicos basados en imágenes, videos, y datos históricos del
paciente. Pueden diseñarse sistemas de telemedicina similares para el acceso
publico de la comunidad médica mediante Internet y del World Wide Web.
Investigación y Telemedicina
En el caso de la investigación médica, los sistemas de telemedicina pueden
utilizarse para recolectar
datos de pacientes de distintas ubicaciones físicas y
distribuirlos a múltiples sitios con el objetivo de maximizar la utilización de los datos
disponibles. Una aplicación de tal sistema es la investigación en informática médica,
en la cual procedimientos distribuidos de información médica multimedia pueden
ejecutarse simultáneamente en sitios separados físicamente.
Conclusión
La infraestructura requerida de comunicación multimedia para telemedicina
depende del tipo de aplicación. Sin embargo, es clara la necesidad de tecnología
multimedia avanzada. Es esta comunicación multimedia mejorada lo que distingue
la telemedicina actual "state of the art" de las antiguas versiones, consistentes solo de
sistemas cerrados de radio y televisión que enlazaban al médico con el paciente.
Las modernas aplicaciones de telemedicina hacen uso de avanzados enlaces
en las comunicaciones, como ISDN, ATM, Internet y sistemas móviles inalámbricos.
En el próximo articulo se describirán los principios de los diferentes enlaces
y se discutirá como pueden utilizarse en distintas aplicaciones de telemedicina.
Extraído de: Bioingeniería On The Net. http://bioingenieros.com
1 de Mayo de 2001
TELEMEDICINA: UNA APLICACION MULTIMEDIA (PARTE 2)
En el artículo anterior se enumeraron varias aplicaciones clínicas y no clínicas
de telemedicina. Aunque quedó clara la necesidad de comunicación multimedia, la
capacidad de ésta en términos de ancho de banda, potencia, movilidad y tipo de red
de comunicaciones empleada diferirá de una aplicación a otra. Tradicionalmente, los
servicios telefónicos comunes han proveído las redes físicas para las aplicaciones en
telecomunicaciones. Sin embargo, las aplicaciones modernas de telemedicina utilizan
enlaces avanzados de alta tecnología, tales como la Red Digital de Servicios
Integrados (ISDN), el Modo de Transferencia Asincrónico (ATM), Internet, y sistemas
móviles inalámbricos.
Sobre las tecnologías de redes descriptas en este artículo existen libros
enteros. Sólo se pretende realizar una introducción a los temas que impactan
directamente en las aplicaciones de telemedicina.
Telemedicina a través de ISDN
ISDN es esencialmente un servicio telefónico digital de alta velocidad que
transporta información de voz, datos, vídeo, imágenes, texto, y gráficos sobre un
sistema telefónico existente. La intención es crear una única red mundial de
telecomunicaciones que reemplace las redes actuales, que no son totalmente
compatibles entre los distintos países.
Existen dos tipos principales de ISDN, clasificadas según su capacidad:
ISDN de banda estrecha e ISDN de banda ancha (B-ISDN ó Broad-Band ISDN).
La ISDN de banda estrecha puede proveer transmisiones a velocidades entre
64 Kbps y 1.544 Mbps. Los servicios ofrecidos por esta modalidad incluyen:
* Canales de audio
* Canales digitales end-to-end de alta velocidad a la velocidad básica
de 64 Kbps y 384 Kbps a la máxima velocidad de transferencia.
La B-ISDN permite velocidades de transmisión mucho más elevadas, en el
orden de 100 Mbps. En 1988, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)
definió a ATM como la tecnología con
la cual la B-ISDN soporta el modo de conmutación de paquetes (Packet
Switching).
La velocidad de transmisión de la B-ISDN va desde 44.736 Mbps (DS3 en
la jerarquía de señales digitales) hasta 2.48832 Gbps (OC48 en la jerarquía de
transportadores ópticos SONET).
La B-ISDN ofrece variedad de servicios interactivos y de distribución:
* Telefonía y videoconferencia de banda ancha.
* Vídeo-vigilancia.
* Transferencia de archivos a alta velocidad.
* Servicio de recuperación de vídeo y documentos.
* Distribución de televisión.
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Las características de interactividad y multimedia de ISDN la llevan a que
tenga una aplicación natural en telemedicina. Es evidente que los sistemas de ISDN
son aplicables a la telemedicina. Sin embargo, las limitaciones actuales de ancho de
banda confinan las aplicaciones principalmente a la teleconsulta a través de
videoconferencia. En el futuro, con amplias redes mundiales B-ISDN, se esperan
notables mejoras en la calidad de la comunicación.
Transmisión de imágenes médicas a través de ATM
Las limitaciones en banda de las ISDNs son prohibitivas respecto de la
transmisión de imágenes médicas de gran tamaño. Aún a una velocidad de 1.92
Mbps, la transferencia de imágenes médicas de 250 Mb sobre ISDN requeriría 130
segundos sin compresión y 6.5 segundos con compresión 20:1.
Las aplicaciones de transferencia de imágenes médicas requieren de otra
tecnología de red conmutada: ATM.
En general, ATM es un modo rápido de conmutación de paquetes que permite
operaciones asincrónicas entre los clocks del transmisor y del receptor. ATM ha sido
seleccionado por la ITU como la tecnología de conmutación o el modo de
transferencia para la futura B-ISDN, que intenta convertirse en una red mundial para
el transporte de información multimedia a una velocidad muy elevada.
ATM es visto como la tecnología del siglo XXI a causa de aptitud para manejar
futuros servicios multimedia. Sus principales ventajas son el elevado ancho de
banda, el multiplexado estadístico, y la relativa sencillez de integración de redes de
área local (LANs) y redes más amplias (WANs).
El elevado ancho de banda que provee ATM es suficiente para cubrir todo
el rango de aplicaciones de telemedicina, incluyendo la transferencia de grandes
imágenes médicas. Para transmitir imágenes de 250 Mb sobre ATM a la velocidad
primaria de 155 Mbps, se requieren sólo 1.6 segundos sin
compresión y 0.8 segundos con compresión 20:1.
El multiplexado estadístico puede integrar varios tipos de datos, como
vídeo, audio, imágenes, e información del paciente, de manera que el costo del
transporte puede reducirse y el ancho de banda puede asignarse de acuerdo a
las medidas estadísticas del tráfico de la red.
El multiplexado estadístico permite que una conexión obtenga un ancho de
banda mayor sólo cuando sea necesario.
Las desventajas de los sistemas de telemedicina basados en ATM son el
elevado costo actual y la escasa proliferación de redes de este tipo. Se espera que los
costos disminuyan mientras ATM gane aceptación entre los usuarios y se incremente
el mercado.
Un ejemplo exitoso de transmisión de imágenes médicas a través de ATM es
el proyecto HIM3 (European High-Performance Information Infrastructure in
Medicine), comenzado en marzo de 1996 y concluido en julio de 1997. El objetivo de
este proyecto era probar la utilización de la red ATM europea en el área de la
medicina, en este caso para la transmisión de imágenes DICOM y telediagnóstico.
Este proyecto cooperativo fue llevado a cabo por el Departamento de Radiología de
la Universidad de Pisa (Italia) y el Hospital Universitario St-Luc de Bruselas (Bélgica).
DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) refiere al estándar
desarrollado principalmente por el Colegio Americano de Radiología (ACR) y la
Asociación NEMA (National Electrical Manufacturers Association) de los Estados
Unidos, con colaboración de entidades de estandarización de Europa y Asia.
Este estándar regula el intercambio de imágenes médicas e información
relacionada entre equipos de diferentes fabricantes. En el proyecto mencionado, el
uso de DICOM estuvo limitado a la transferencia de archivos desde servidores de
imágenes accedidos a través de un backbone ATM.
Los usuarios podían seleccionar y transferir imágenes médicas a su propia
estación de trabajo compatible con DICOM para poder realizar estudios sobre las
mismas. Se concluyó que el proyecto
de telemedicina sobre ATM fue exitoso, tanto desde el punto de vista técnico
como médico.
Telemedicina a través de Internet
Las comunicaciones a través de ISDN y ATM ofrecen networking conmutado
para las aplicaciones de telemedicina. Para muchas aplicaciones, el ancho de
banda garantizado y la calidad del
servicio (QoS) son factores críticos. Sin embargo, los
conmutadores
brindan, fundamentalmente,
conexiones exclusivas eficientes en términos de compartición de recursos de
red. Para algunas aplicaciones de telemedicina en las que pueden estar
comprometidas la exclusividad de las conexiones entre los partícipes, los enlaces
pueden establecerse
a través de redes enrutadas.
De hecho, la mayoría de las WANs de hoy en día son redes enrutadas. Una
característica importante de este tipo de redes es su capacidad de trabajar a alto
nivel en la jerarquía de protocolo e intercambiar eficientemente paquetes de
información entre redes de cualquier arquitectura.
Una red enrutada gigante es Internet, la red de redes mundial. Internet
comenzó como un proyecto de la Agencia ARPA (Advanced Research Project
Agency) del Departamento de Defensa de los Estados Unidos en 1969; fue
primeramente conocida como ARPANet. La idea original era conectar a los
científicos que trabajaban en proyectos de investigación relacionados con la defensa,
a lo largo del país. En la década de 1980, la NSF (National Science Foundation) se
ocupó de extender esta red para incluir las Universidades y los sitios de
investigación más importantes. Hoy en día, Internet es un sistema público,
cooperativo y auto-sostenido accesible a cientos de millones de personas en
todo el planeta (la mayoría de los países están enlazados de alguna
manera a Internet).
El
protocolo básico
de comunicaciones de Internet es el TCP/IP
(Transmission Control Protocol / Internet Protocol), un protocolo de dos capas.
La capa más alta de TCP/IP es el Protocolo de Control de Transmisión (TCP). Él
maneja la división de un mensaje en pequeños paquetes de información que son
transmitidos a través de Internet para luego ser reensamblados en el equipo receptor
para restituir el mensaje original.
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El nivel más bajo corresponde al Protocolo de Internet (IP), el cual maneja la
dirección de cada paquete de manera que pueda ser transmitido al destino correcto.
De esta manera, un mensaje puede reconstituirse correctamente aún si los
paquetes son enrutados por distintos caminos.
Algunos protocolos a nivel de la capa de aplicación (alto nivel) basados en
TCP/IP son:
* Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) para información
multimedia.
* GOPHER, para menúes jerárquicos.
* Protocolo de transferencia de archivos (FTP).
* USENET NewsGroups (NNTP) para discusiones públicas.
* Correo electrónico (SMTP).
Con sus conexiones distribuidas en todo el mundo y sus recursos de red
compartidos, Internet está teniendo un tremendo impacto en el desarrollo de
sistemas de telemedicina. Existen muchas ventajas en la implementación de
aplicaciones de telemedicina a través de Internet.
Primero, el costo de implementación es mínimo debido a que se pueden
utilizar las redes públicas existentes. Segundo, como los navegadores
web
(Netscape, Explorer, etc.) son soportados por casi todos los tipos de computadoras,
la información puede ser accedida independientemente de la plataforma de los
usuarios. Más aún, la World Wide Web (WWW) soporta intercambio de
información multimedia, incluyendo audio, vídeo, imágenes y texto, que pueden
integrarse fácilmente con los HIS y PACS (ver el artículo anterior) para numerosas
aplicaciones en telemedicina.
Un proyecto exitoso que hizo uso de Internet y de los servicios web para
aplicaciones de telemedicina con intercambio de información médica es reportado
en el siguiente trabajo:
J. Bai, Y.Zhang, and B. Dai, "Design and development of an interactive
médical teleconsultation system over the World Wide Web", IEEE Trans. on
Information Technology in Biomedicine, vol. 2, no. 2, pp. 74-79, 1998.
El sistema, programado principalmente en el lenguaje Java, fue desarrollado
por un grupo de investigadores chinos y es capaz de proveer varias herramientas
básicas para aplicar en el ámbito médico.
Consiste de un administrador de archivos, una herramienta de visualización
de imágenes, un foro, y un módulo de comunicación digital de audio punto a punto.
El manejador de archivos administra las imágenes médicas almacenadas
en el servidor web. La herramienta para imágenes muestra las imágenes bajadas
del servidor y establece conexiones multipunto con otros clientes para proveer
interactividad; por ejemplo, un dibujo hecho por un médico sobre una imagen puede
verse inmediatamente en las pantallas de todos los clientes conectados. El foro
permite consultas entre médicos. La herramienta de audio digital punto a
punto permite la comunicación directa entre médicos vía voz.
El citado sistema de telemedicina se implementó sobre una LAN conectada a
la red del Campus de la Universidad de Tsinghua (China).
Telemedicina a través sistemas móviles inalámbricos
El acceso a las redes de comunicación ha estado limitado durante mucho
tiempo a conexiones físicas a través de cables. Por ello, la mayoría de las
aplicaciones de telemedicina discutidas en las secciones
previas han sido
implementadas mediante enlaces físicos (cables y fibras ópticas). Sin embargo, la
infraestructura a través de medios tangibles puede no ser posible en algunas
situaciones de emergencia médica o en campos de batalla. Una extensión natural de
los servicios de telemedicina sería hacer uso de enlaces inalámbricos que
abarquen sistemas de radio móviles o portátiles.
Históricamente, los sistemas móviles fueron ampliamente utilizados en
actividades militares. Recientemente,
las comunicaciones
inalámbricas
incrementaron su popularidad en aplicaciones civiles. El ejemplo más conocido es
el teléfono celular.
Aunque las comunicaciones móviles inalámbricas, comparadas con las
redes cableadas, tienen algunas limitaciones, como baja velocidad
de
transmisión debido al limitado espectro de frecuencias, la capacidad de acceso
universal y ubícuito las vuelven extremadamente útiles para muchas aplicaciones
de telemedicina que requieren conexiones inmediatas a hospitales centrales y
acceso móvil a bases de datos médicas.
La característica más atractiva de las comunicaciones inalámbricas es
su inherente habilidad para establecer enlaces con vehículos móviles, situaciones de
desastre, y campos de batalla.
Un sistema exitoso de telemedicina a través de Comunicaciones Móviles
Satelitales (MSC) fue establecido en Japón a través de la cooperación entre el
Laboratorio de Investigación en Comunicaciones del Ministerio de Correo y
Telecomunicaciones, el Instituto de Investigación en Navegación Electrónica del
Ministerio de Transporte, y la Agencia Nacional de Desarrollo Espacial de Japón.
El sistema de telemedicina incluía el satélite geoestacionario ETS-V, una
estación terrena fija que proveía servicios de salud básicos, y una estación móvil con
pacientes en un barco pesquero o sobre un Jet Boeing 747. El sistema fue capaz de
establecer comunicaciones multimedia, transmitiendo vídeo en color, señales de
audio, electrocardiogramas, y presión sanguínea simultáneamente desde la estación
móvil hacia la estación terrena, a través del satélite.
Se pueden avizorar muchas aplicaciones de telemedicina basadas en
comunicaciones móviles inalámbricas. Un ejemplo de tales aplicaciones es en
medicina de emergencia sobre un vehículo
móvil, tal como un avión, un barco, o una ambulancia.
BIBLIOGRAFIA
Multimedia Image and Video Processing
Ed. Ling Guan et al.
Boca Raton: CRC Press LLC, 2001
Redes de computadoras - Tercera edición
Andrew S. Tanenbaum
Prentice-Hall, 1997
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En qué consiste la nueva Hora Universal?
La Hora Internet (Internet Time) representa un concepto de Hora Global
completamente nuevo.
Ahora un navegante de la red de Buenos Aires puede hacer una cita para
chatear con un ciberamigo en España o México, sin preocuparse por las zonas
horarias. La Hora Internet es la misma en todas partes del mundo.
En el ciberespacio no existen zonas horarias ni límites geográficos, sólo existe
el beat, la nueva y revolucionaria unidad de tiempo.
Se ha dividido el día virtual (y real) en 1000 beats. Un beat es equivalente a 1
minuto 26.4 segundos.
Como referencia entre el mundo real y el virtual, se ha creado un nuevo
meridiano en Biel, Suiza (donde se encuentra la casa central de la Compañía Swatch).
El BMT (Biel Mean Time) es la referencia universal para la Hora Internet. Un día en la
Hora Internet comienza en la medianoche BMT (@000).
El meridiano BMT fue inaugurado el 23 de octubre de 1998, en presencia de
Nicolás Negroponte, fundador y director del Laboratorio de Medios del Instituto de
Tecnología de Massachusetts (MIT).
La Hora Internet que usted observa en su pantalla se calcula tomando como
parámetro su hora local, obtenida del reloj de su computadora. Se actualiza
automáticamente.