Dokonce vynález laseru (LASER - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), od kterého letos právě uplynulo 50 let, byl medicínou přijat za vlastní okamžitě po svém vzniku. Již v roce 1961 byl prototyp rubínového laserového fotokoagulátoru použit pro zničení ledvinového tumoru a dnes se laser používá běžně v lékařství pro diagnostiku a jemné operace, od stomatologie a dermatologie, přes oftalmologii až k onkologii. Medicína se tak stala prvním oborem plně využívajícím úžasný potenciál laseru.

Nejinak je tomu samozřejmě v současnosti i s dalšími technologiemi využívajícími nejmodernější elektroniku, informační a komunikační technologie: digitální snímače (od senzorů po rentgen) a špičkové zobrazovací přístroje se využívají v diagnostice, přesná zařízení v chirurgii, komunikační technologie pevné i bezdrátové pro přenos dat (od chorobopisů po rentgenové snímky), takže medicína se dnes bez moderních technologií prostě neobejde.

 

Nástup videokonference

Zejména moderní komunikační technologie však ještě mnohé mohou medicíně přinést užitečného. Dosud byly totiž omezujícím prvkem přenosové možnosti sítí vzhledem k objemu dat, se kterými medicína běžně pracuje, a požadavkům na zobrazení v mimořádné kvalitě, aby bylo možné provádět např. diagnostiku na dálku ze snímků nebo při vyšetřování pacienta. Navíc také vždy panovaly otazníky nad bezpečností přenosu, aby se žádná data o pacientech nedostala do nepovolaných rukou.

Nejen medicíně dnes slouží videokonference, tj. živý přenos synchronního obrazu a zvuku, patřící mezi relativně moderní technologie v komunikačních sítích: hovoří se o ní v superlativech téměř dvě dekády, ale teprve nyní se dočkala masového uplatnění. Výhody jsou na první pohled zřejmé: možnost komunikace na dálku (přes celé kontinenty) v reálném čase i mezi více účastníky, kteří jsou (pokud možno) ve svém prostředí, čímž se uspoří náklady na cestování a časové ztráty při fyzických zeměpisných přesunech. Překážkou byly „pomalé" sítě neschopné podporovat videokonference v plném rozsahu a potřebné kvalitě, náklady na videokonferenční vybavení a instalační nároky.

Tato omezení už ale neplatí, protože moderní sítě jsou spolehlivé, vysoce bezpečné a nabízejí dostatečnou přenosovou kapacitu, takže rychlost, propustnost a doba odezvy splňuje ty nejvyšší nároky interaktivních video aplikací, tedy i živých přenosů o vysoké kvalitě. Optické sítě totiž dnes již běžně nabízejí kapacitu 10 Gbit/s a nejmodernější sítě již nasazují prvky na podporu přenosů 40 Gbit/s a připravují se dokonce na 100 Gbit/s.

 

3D Full HD přenos z robotické operace

Možnosti využití optických sítí v medicíně pro živé přenosy o té nejvyšší video kvalitě dokresluje červnový unikátní video a stereopřenos v reálném čase z operace ledvin, která byla realizována pomocí robotu da Vinci. Vzhledem k požadavkům na kvalitu videa byl zajištěn přenos v mimořádné trojrozměrné (3D) kvalitě s plným rozlišením (Full HD, High Definition).

Operaci prováděli chirurgové Masarykovy nemocnice v Ústí nad Labem a na zajištění přenosu z operačního sálu se podílelo sdružení vysokých škol a ústavů Akademie věd ČR CESNET, které se zabývá výzkumem a vývojem informačních a komunikačních technologií, buduje a rozvíjí národní multigigabitovou optickou síť CESNET2 určenou pro výzkum a vzdělávání.

On-line obraz z robotické operace byl přenášen spojem o kapacitě 10 Gbit/s právě přes optickou páteř národní sítě CESNET2. Datový tok přitom dosahoval během přenosu rychlosti kolem 2,5 Gbit/s a zpoždění signálu při přenosu bylo menší než 1 ms, což umožňovalo sledování v reálném čase.

Speciální přenosové zařízení vyvinul CESNET v průběhu svého výzkumného záměru Optická síť národního výzkumu a její nové aplikace. Pro zobrazení přenesených dat byl využit stereoprojektor F10 AS3D ProjectionDesign, který sdružení CESNET pořídilo pro potřeby podobných experimentů. Použité řešení umožňuje přenášet současně až čtyři 3D HD signály v každém směru.

Úspěšný přenos ve formátu 3D Full HD nastínil možnosti využití této technologie přímo při chirurgických výkonech, ale i při vzdělávání stávajících i budoucích lékařů. Videopřenosy z operací ale nejsou pro CESNET žádnou novinkou, protože je zajišťuje již čtyři roky pro každoroční lednové akce Live + Video Surgery, které se specializují na operace oka (např. refrakční, vitreoretinální a kataraktové chirurgie). Přenosy účelně propojují operační sály vybraných špičkových českých pracovišť: oční kliniky ÚVN Praha, 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Praze, Oční kliniky fakultní nemocnice Hradec Králové, Oční kliniky FN Brno Bohunice, Oční kliniky FN Ostrava-Poruba a VFN Praha 2 a přinášejí obrazy (pohled do operačního pole) i komentář operatéra také do kongresového sálu, kde průběh operací mohou sledovat zaregistrovaní účastníci (i v případě konferenčních přenosů se samozřejmě dbá na bezpečnost, především ochranu soukromí pacientů).

 

Přenos operace oka femtolaserem

Oftalmologii byl při letošní konferenci Live + Video Surgery představen nový femtosekundový laser s ultrakrátkými optickými impulsy v oblasti vlnových délek 1100 až 1600 nm. Živé operace s jeho využitím byly zprostředkovány v reálném čase vysoké kvalitě (rozlišení HD) lékařům na vzdálených očních klinikách v Hradci Králové, Olomouci a Ostravě díky videokonferenčním přenosům po síti CESNET2.

Použitý femtolaser nahrazuje mechanický mikronůž, kterým se vytváří lamela rohovky při operační metodě LASIK (Laser In Situ Keratomileusis). Tenká lamela se modeluje pomocí mikrobublin, které vznikají v rohovkové tkáni každým pulsem laseru. Expanze bublin vede k separaci jednotlivých vrstev korney. Zákrok s využitím laseru je podle lékařů oproti keratomu nejen rychlejší, ale především přesnější, šetrnější a bezpečnější pro pacienta.

Femtolaser je součástí dalších dvou komponent, aberometru a excimer laseru, s nimiž tvoří unikátní sestavu nazývanou inteligentní LASIK (iLASIK). Systém výrazně zvyšuje bezpečnost refrakčního laserového výkonu, umožňuje odstraňování silné krátkozrakosti (vyšších dioptrických hodnot) a oční korekce „šité na míru". Další využití má femtolaser při transplantaci rohovky či implantaci rohovkových prstenců, nejčastěji u pacientů s degenerativním onemocněním rohovky nazývaným keratokon. Tento zákrok provedli v prosinci loňského roku jako první v Evropě lékaři Refrakčního a laserového centra Oční kliniky 1. LF UK a ÚVN Praha.

 

HD videopřenos operace štítné žlázy

Sdružení CESNET rovněž letos na jaře technicky a technologicky zajistilo realizaci živého videopřenosu z jiného lékařského oboru: miniinvazivní operace štítné žlázy, který mohli sledovat účastníci Střešovického jara 2010. Jednalo se o mezinárodní lékařské diskusní fórum, které v Praze-Střešovicích uspořádala ORL klinika 3. lékařské fakulty Univerzity Karlovy společně s Ústřední vojenskou nemocnicí Praha.

Ukázkovou endoskopickou hemithyreoidektomii, kterou provedl dr. Gabriele Materazzi z Itálie, sledovali účastníci setkání díky prostředkům nasazeným sdružením CESNET ve vysokém rozlišení HD 1080p. V teleprezenční relaci bylo využito několika obrazových signálů ve vysokém rozlišení z kamer i endoskopu. Přenos zároveň umožnil diskusi diváků soustředěných v aule kongresového centra ÚVN Praha s operatérem přímo během zákroku.

 

Videokonference přes kontinenty

Již před dvěma lety byly videopřenosy z lékařských pracovišť zlatým hřebem konference CESNET Conference 2008. Především se zde uskutečnila unikátní mezikontinentální videokonference zrealizovaná ve spolupráci se skupinou vyspělých asijských internetových sítí, díky níž bylo propojeno sedm lékařských pracovišť: dvě v Japonsku, po jednom na Tchaj-wanu, ve Španělsku, Itálii a dvě v České republice (Ústřední vojenská nemocnice v Praze a Krajská zdravotní, a. s. - Masarykova nemocnice v Ústí nad Labem). V přednáškových místnostech těchto zdravotnických zařízení mohla odborná veřejnost rovněž zhlédnout celou telekonferenci.

V rámci videokonference a příspěvku profesora Šuji Šimizu z univerzitní nemocnice v Kjúšú byly do Evropy přenášeny a slovem doprovázeny záběry endoskopických a radiologických zákroků z lékařských pracovišť, a to v plném rozlišení bez zkreslení obrazu, což poskytuje dostatečnou kvalitu pro přesnou diagnostiku i na velké vzdálenosti. Na základě snímků přenesených prostřednictvím videokonference proto mohli přítomní lékaři stanovit svou diagnózu na dálku a v telediskusi ji posléze porovnat s ošetřujícími lékaři. CESNET mohl při uspořádání této náročné mezikontinentální videokonference naplno využít svých zkušeností s využitím vysokorychlostních sítí pro sdílení multimediálních dat, a to jak synchronně formou videokonferencí a sdílených aplikací, tak i asynchronně formou streamingu.

V případě této videokonference, s živými přenosy obrazu skutečně na tisícikilometrové vzdálenosti, se použila technologie DVTS (Digital Video Transport System), která přenáší audio/video (A/V) data kódovaná jako digitální video v paketech přímo ze sběrnice IEEE-1394 do IP sítě. DVTS umožňuje přenos obrazu s běžným rozlišením (SD, Standard Definition) s nízkým zpožděním v kvalitě digitálního videa.

Pro účely těchto přenosů je důležitou součástí speciální videokonfereční stojan. Videokonferenční zařízení je spolu s hlavní kamerou, obrazovkou a přijímačem bezdrátového mikrofonu součástí telemedicínského vozíku se zabudovanou baterií (pro záložní napájení). Díky tomu nejsou problémem přesuny ze sálu na sál v průběhu dne, a to bez nutnosti opětovného zapínání všech komponentů. Celý komplet splňuje jak hygienické, tak technické nároky na umístění přímo na operační sál.

 

Telemedicína

Telemedicína, aneb medicína na dálku, nabízí nejrůznější možnosti nasazení v praxi i při vzdělávání lékařů. Vždyť kdo by si jako pacient nepřál špičkovou zdravotní péči od diagnostiky počínaje až případnou nutnou invazivní léčbou konče? Jenomže ne každý se nachází v dosahu specializovaného pracoviště, kde mají největší zkušenosti s problémem daného druhu a jeho léčbou. Řešením by byla virtuální přítomnost specialistů v dostupném zdravotnickém zařízení, buď prostřednictvím vzdělávání tamních lékařů, nebo dokonce asistence při jejich práci.

Potřeba neustálého vzdělávání lékařů a seznamování se s metodami uplatňovanými na jiném pracovišti, zejména v jiné zemi, případně propagace vlastních dosažených úspěchů při zákrocích, může být plně uspokojena právě videokonferencí po sítích s vysokou přenosovou kapacitou. Přenos živých záběrů z operačního sálu nebo jejich uložených videí, který samotní operatéři a asistující lékaři aktivně doprovázejí svým komentářem, a následná možná diskuse jsou velmi účinným vzdělávacím prostředkem.

Videokonference v medicíně může být praktickým řešením tehdy, kdy se operace musí bezodkladně provést v zařízení, kde personál nemá hluboké znalosti, takže jim mohou zkušení lékaři radit krok za krokem na dálku, při sledování průběhu zákroku na monitoru třeba tisíc kilometrů daleko. Někde se může videokonference uplatnit také v diagnostice mezi špičkovými lékaři v daném oboru, kdy nestačí konzultovat pouze výsledky laboratorních vyšetření a snímky, ale je účelnější pacienta opravdu vidět a na dálku se účastnit klinického vyšetření.

Dokonce se uvažuje o videokonferencích v případech bezprostředního ohrožení života např. při nehodách, kdy by záchranáři mohli prostřednictvím mobilní sítě na místě zkonzultovat stav zraněných přímo se specialisty, kteří by za pomoci připojených lékařských přístrojů mohli na dálku provést vlastní potřebná vyšetření.

Zní to jako hudba budoucnosti, protože telemedicína dnes zdaleka není běžnou součástí klinické praxe a lékařského vzdělávání. Pracovišť, která jsou schopna náročné videopřenosy realizovat, není ve světě mnoho, podobně jako sítí schopných ve vysoké kvalitě živý obraz přenášet. Ve všech případech je k tomu nutná úzká spolupráce lékařů a IT specialistů, přičemž zatím iniciativa vychází hlavně ze strany techniků, protože lékaři mají spoustu jiných starostí. „Osvěta" v oblasti ICT v medicíně je u nás stále zaostává za USA a Asií, kde mají lékařská pracoviště konkrétně s videokonferencemi již mnohaleté zkušenosti. Přitom mnohá domácí zdravotnická zařízení jsou z hlediska komunikačního vybavení, síťového prostředí a vzájemného propojení na srovnatelné úrovni.

V našich končinách se snaží vytvářet podmínky pro videokonference a telemedicínu právě CESNET. Řada nemocnic, ústavů a zdravotnických center je již připojena na optickou síť CESNET2, která poskytuje dostatečnou kapacitu pro živé video o vysokém rozlišení a pro ověřování možností telemedicíny.

CESNET dále pokračuje v souvisejícím výzkumu a zaměřuje se na práci s různými video formáty používanými ve světě a na technické zvládnutí mnohabodových konferencí, aby se obraz v nejvyšší kvalitě dostal až na pracoviště klinik a do počítačů lékařů, kde pak mohou sledovat operace přímo ve svých pracovnách. Nyní je tedy řada na samotných lékařích, aby nabízené možnosti zkusili využít a ocenili možný přínos videokonferencí pro svou práci.


Další informace k tématu můžete nalézt i zde:

Fotodokumentace z 3D Full HD přenosu robotické operace

CESNET a multimédia

Seminář IP telefonie a videokonference

 

8.7.2010