Capítulo 3 eHealth
3.3 Requerimientos típicos para las aplicaciones eHealth
Las aplicaciones tipicas de eHealth pueden involucrar la transmisión de diferentes servicios al mismo tiempo, por ejemplo, pueden involucrar conferencia multimedia, transmisión de los parametros fisiológicos del paciente, transferencia en alta resolución de imagenes médicas, transmisión de información administrativa y el acceso al historial clinico electrónico. Tales aplicaciones generan tráfico con varios requistos diferentes en la red, como son tasas de transmisión diferentes, interactividad ya sea en tiempo real o en tiempo diferido y tolerancia a la pérdida de paquetes.
El rango y complejidad de los requisitos de calidad varía de acuerdo a la aplicación de salud o a las especificaciones médicas. Exceptuando las imágenes médicas y la transmisión de video de alta interactividad, la mayoría de señales requieren tasas de transmisión relativamente bajas.
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Respecto a la transmisión de imágenes médicas, esencialmente no cuentan con un requisito de tasa de transmisión teórica, aunque transmitir las imágenes a una baja tasa implica un tiempo de transmisión mayor. Incluso, imágenes médicas como una sola radiografía de pecho pueden ser de 40 a 50 MB de tamaño. En la práctica, es deseable transmitir imágenes médicas durante la sesión con el paciente, de manera que se eviten sesiones posteriores no necesarias. Respecto al video, el comité de Imágenes Digitales y Comunicaciones en Medicina (DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) no ha adoptado algún estándar para la compresión y transmisión de video. Es importante hacer una distinción entre los requisitos para transmisión de video en tiempo real, transmisión de video en tiempo diferido, aplicaciones de audio y video para diagnóstico, y audio y video fuera de diagnóstico. La transmisión de video en tiempo real resulta el servicio con características más demandantes. La transmisión de video en tiempo diferido se limita por el tipo de interacción entre el médico y el paciente. Las aplicaciones en tiempo real de audio para diagnóstico incluyen la transmisión de audio de estetoscopio, o la transmisión de un flujo de audio que acompaña al diagnóstico de video. Las aplicaciones pueden hacer uso de diferentes tipos de servicio, por ejemplo, se puede requerir video y audio en tiempo real de diagnóstico además de un flujo de videoconferencia. La tabla 3.2 muestra los requisitos básicos de QoS para la transmisión de distintos datos médicos.
Tabla 3. 2. Requisitos de QoS para la transmisión de algunos datos médicos.
Servicios Tasa de datos Máximo retardo Pérdida de
paquetes Audio 4 – 25 kbps 150 – 400 ms 3% Video 32 – 384 kbps 150 – 400 ms 1% Electrocardiograma (ECG) 1 - 20 kbps Aprox. 1 s No Transferencia de
archivos (FTP) No disponible No disponible No 3.3.1 Conferencia multimedia
Las aplicaciones de conferencia multimedia son una parte importante de los servicios eHealth y se pueden usar para establecer varios escenarios de comunicación, ya sea entre paciente- doctor o entre doctor-doctor (como puede ser un especialista en una clínica y practicantes generales). En general, las aplicaciones de transmisión de audio y video toleran cierta pérdida de paquetes para consegir interactividad en tiempo real de bajo retardo. Respecto a la pérdida de paquetes, las tasas de error aceptables se encuentran especificadas como menores a 3% para voz y menores a 1% para video [29].
Los requisitos particulares para una conferencia multimedia dependen del contexto del servicio. Por ejemplo, un servicio involucrando conferencia de audio o video entre un paciente u édi o pa a u a e isió de uti a puede se o side ada e os íti a o espe to a las garantías de QoS (el retardo podría ser cercano a los límites de aceptación del servicio), mientras que un servicio de conferencia de audio o video en una situación de accidente crítico
garantías de QoS más estrictas.
3.3.2 Imágenes fijas y transmisión de imágenes médicas.
La transmisión de imágenes en alta definición suelen ser parte de los servicios de teleconsulta. Las imágenes pueden ser imágenes dermatológicas, rayos-X, imágenes de resonancia magnética, imágenes de ultrasonido o tomografía computarizada. Respecto a la tasa de transmisión requerida, no se cuenta con requisitos específicos, pero hay que considerar que una menor tasa de transmisión conlleva a tiempos de transmisión más grandes. Un resumen de tamaños de imagen y tasas de datos típicas se muestra en la tabla 3. En general, el reto más importante en la transferencia de información médica es la entrega confiable de la información. La pérdida de paquetes tiene el potencial de ocasionar consecuencias desastrosas en términos de diagnósticos incorrectos que pueden poner en riesgo a salud y la vida del paciente. La tabla 3.3 muestra características de tasa de datos de algunos instrumentos médicos y de transmisión de imágenes
Tabla 3. 3. Tasas de datos para dispositivos típicos de eHealth[29].
Dispositivo Número de muestras /s Tamaño del archivo (bits) Bits por muestra Tasa de datos requerida Tamaño de imagen Monitor digital de presión sanguínea 1 16 < 10 kbps Estetoscopio de audio digital 10000 12 Aprox. 120 kbps Electrocardiograma (ECG) 1250 12 Aprox. 15 kbps Ultrasonido, cardiología y radiología 512 x 512 8 256 kB Rayos-X escaneados 1024 x 1250 12 1.8 MB Mamografía 4096 x 4096 12 24 MB
Video con o sin
compresión - - -
384 kbps – 1.544 Mbps
3.3.3 Sistemas telerobóticos.
Son utilizados para telecirugías y teleultrasonografía. Pueden involucrar la transmisión tanto de imágenes fijas como en movimiento. Los requisitos de QoS generalmente son muy estrictos en términos de retardo y no son tolerantes a la pérdida de paquetes. Los servicios robóticos invasivos (telecirugía) críticos para el paciente tienen requisitos más estrictos que los servicios robóticos no invasivos (teleultrasonografía). En el caso de telecirugía, un requisito clave es el tiempo mínimo de retardo desde que el movimiento de la mano del operador inicia, el
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manipulador remoto se mueve, y las imágenes se muestren en el monitor del operador. Se ha mostrado en [30] que el tiempo de retardo aceptable para una operación segura es de 330 ms. Los requisitos de QoS para un sistema de ultrasonografía requieren de una tasa de pérdida de paquete menor al 0.5%, y el valor de retardo de viaje completo para la trasmisión de imágenes de ultrasonido tiene un límite de 300 ms como aceptable manteniendo una interacción de alta calidad del sistema.
3.3.4 Transmisión de señales vitales del paciente.
La cantidad y frecuencia de la información relacionada al monitoreo de señales vitales del paciente depende de las necesidades del paciente. Mientras que para algunos pacientes solo es necesaria la transmisión de las señales vitales durante algunos segundos, otros pacientes pueden requerir la transmisión durante varios minutos. Las señales biomédicas tienen diferentes tasas de transmisión: baja (menor a 12 kbps), media (12 a 24 kbps) y alta (mayor a 24 kbps).
3.3.5 Servicios de emergencia de eHealth.
Algunas de las aplicaciones más importantes que recaen en los servicios de banda ancha han sido reconocidas como la teleconsulta y telediagnóstico en situaciones de accidentes y urgencias, donde los paramédicos que atienden los accidentes no tienen la experiencia suficiente para manejar la situación. Esto resulta en la necesidad de la transmisión en tiempo real de los parámetros fisiológicos del paciente accidentado, ya sea desde el lugar del accidente o una ambulancia, hacia un hospital o centro médico.
3.3.6 Acceso al expediente médico electrónico
Los hospitales existentes y en desarrollo y los sistemas de información del cuidado de la salud hacen uso de expedientes médicos electrónicos (EHR). Un EHR está diseñado para contener toda la información relevante en cuanto a salud de una persona. Se busca que los EHR sean la base para el intercambio transparente de la información de los pacientes. El acceso y el manejo de los EHR pueden ser tanto en tiempo real como en tiempo no real, siendo como requisito clave la transmisión confiable de la información con pérdida de paquetes nula.
3.3.7 Investigación y educación
Una amplia variedad de aplicaciones ofrecen soporte en relación a la educación en salud, tales como la enseñanza a distancia para profesionales de salud ubicados en zonas rurales o de difícil acceso. Algunas aplicaciones son teleconferencia, transmisión de audio y/o video, salones de clase virtual y simulaciones quirúrgicas interactivas. Estas aplicaciones no suelen considerarse como críticas y pueden tolerar retardos, pérdida de datos e indisponibilidad. Para el caso de simulaciones quirúrgicas de alta interacción, estas se verían afectadas por altos retardos. Aún más, la investigación biomédica puede involucrar la transmisión de imágenes de alta resolución desde bases de datos remotas. En el caso de manipulación de instrumentos con propósitos de investigación se requieren bajos retardos debido a la posición de las muestras o a los ajustes del instrumento.
indican sus tamaños típicos y tasas de transmisión típicas. Tabla 3. 4. Clasificación de los servicios de eHealth [30].
Tipo de Servicio
Servicio de telemedicina
Características Técnicas Tipo de
Información Tamaño (bytes) Ancho de Banda (kbps) RT Video- conferencia
Telepsiquiatría Puede usar vídeo digital y analógico. Para vídeo digital,
se asume tamaño de 320·280·24b y tasas entre
5−30fps.
El vídeo analógico usa 1 canal TV. Video analógico Video dig-H.263 Video dig-30fps - 534 Teledermatología - 15 Teleneurología - 1250 Urgencias, Ambulancias - 87 Sesiones de telediagnóstico Atención domiciliaria, Asistencia rural, Audio-video- conferencia, Anotaciones en pizarra interactiva, Transmisión datos Videoconferencia Video - 64
Canales digitales Audio - 15
Transmisión de ficheros Web - 10 Audio-
conferencia
Seguimiento de Pacientes
Conexión Telefónica Audio analógico - 64 Líneas Fijas de
Emergencia
Canales digitales de voz Audio digital - 64 Teleconsulta remota,
telediagnóstico
1 canal digital de voz Audio digital comprimido
- 32 ó 16 Urgencias, ambulancia 1 canal digital comprimido Audio Digital
comprimido
- 32 ó 16 Transmisión de
imágenes
Teleradiología Imagen Digital (Radiología) B/N 1 MB 46 Telepatología Imagen Escaneada (fotografía
Corporal) Color 9 MB 285 Acceso a bases de datos médicas Administración ó actualización del HCE
Acceso Web para consulta remota de información (audio,
datos, video) Web (HTTP) Información médica on-line FTP Monitorización de pacientes
Presión sanguínea Adquisición y envío de señales biomédicas con dispositivos digitales ó analógicos (con posterior
digitalización). BP/PsO2 400B 3 Electrocardiografía (ECG) ECG 12ch-250B 24 Test Holter (ambulatorio) Holter 3ch-8B 8 Electroencefalografía (EEG) EEG 32ch-2B 80 Electroecografía (ECO) ECO 2c-8B 384 SF Imágenes Fijas Pre adquiridas Radiografía 2048·2048pixeles/12- 16b/20:1 RADIO 96 MB 512 Mamografía 1280·1024pixeles/24b/15:1 MAMO 267 MB
Tomografía Axial Computarizada 256·256-512·512 pixeles /8- 16b/2:1 TAC 14 MB Resonancia Magnética Nuclear 512·512 pixeles /16b/4:1 RNM 28 MB Gammagrafía y Cartografía 512·512 pixeles /8b/2:1 GAMMA 28MB Angiografía digital por
sustracción
1024·1024 pixeles /8b/2:1 DIVAS 3. MB Imagen digitalizada Según tamaño PDF ó WORD Digital - Señales
Biomédicas Pre-
Electrocardiografía (ECG)
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