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使用案例:亚马逊雨林的医疗保健改革

边缘系统, 医学成像, 健康技术

亚马逊雨林凭借其生态重要性、自然美景和地球上其他地区罕见的独特物种而闻名天下。它还具备地形复杂、物流运输艰难和人口稀少等特点。

低人口密度加上该地区的偏远程度,想要像世界其他地区那样在这里建立起用于诊断和支持患者的医疗网络异常艰难。由于缺乏先进技术的支持,患有像乳腺癌这样的进行性疾病的患者可能需要等待长达六个月后才能接受检查并获得结果。比如,水路运输 X 光胶片盒有时会花费长达 45 天的时间。

远程医疗使巴西卫生部门有可能显著改善亚马逊地区患者获得诊疗所需的时间,将间隔时间从几个月缩短为几分钟。当然,在这样的环境下部署远程医疗基础设施,知易行难。

坚固型边缘的医疗成像

对于试图为亚马逊地区提供放射服务的诊断医师而言,崎岖的地形并不是唯一的挑战。据北美放射学会称,巴西北部的人口密度最低可达每平方公里 2 人。

因此,为亚马逊地区居民提供任何放射服务,都必须以电子方式传输给远在数百英里以外的大城市工作的远程医生。不幸的是,亚马逊雨林如果要以数字方式连接位于玛瑙斯或圣保罗的那些设备齐全的医院设施,通常需要采用 Ku 波段 128 至 256 Kbps 的卫星回程信道。简单的一张乳房 X 光影像,按照医学数字成像和通信 (DICOM) 文件标准转化后,每个文件大小可达 64 – 128 MB。

传输时间很容易就会长到令人不堪忍受,对移动诊断设备的利用率造成限制。区区一组影像的上传时间超过两小时,这绝非罕见。

电信信号不稳定、人口密度低、医疗基础设施较少,以及野外环境,意味着在亚马逊地区实施远程放射解决方案将会极其昂贵,若非无法承受。

为了应对这个问题,巴西卫生机构与学术研究界的远程医疗先驱 Diagnext 展开合作。Diagnext 为恶劣环境提供了一项远程医疗解决方案,利用先进的文件压缩系统和网络管理工具,在文件大小和传输速度两个方面都作出了显著的改进。

Diagnext 解决方案与 DICOM 网关设备协同工作,在亚马逊项目中,后者采用的是英特尔凌动® 或英特尔® 赛扬® 处理器。此类网关支持多种通信技术,包括 3G、4G、DSL 或卫星回程(取决于哪些技术可用)。平均安装时间不到五分钟,网关设备可远程管理。

数据压缩缩短获得诊断所需的时间

患者经过检查后,医疗影像会被传输到附近的 Diagnext DICOM 网关。数据在那里进行压缩、加密并从端点传输到云端,然后再发出以供检查。Diagnext 的压缩技术可根据 10 种不同的压缩模式,分析超过 2000 个文件类型,以找到最高效的方法。数据随后会分阶段进行压缩和划分,以便更好地存档、储存和传输。

英特尔凌动和赛扬处理器的坚固型系列产品帮助 DICOM 网关提供足以支持多个并行通信连接的必要性能,它们还负责执行基于人工智能的网络优化功能,确保数据通过带宽可用率最高的信道进行传输,以保障最大传输速度。

“我们的系统采用一种名为 SD1 的技术,可同时使用多达五条信道。我们开发了 SD1 以使用所有可用的信道。” Diagnext 的 CEO 兼创始人 Leonardo Severo Alves de Melo 谈到,“例如,如果某个位置手机能正常工作,那么系统将同时使用蜂窝信号和卫星信号。”

通过 Diagnext 系统传输的所有类型的数据平均压缩效率为 70%,而根据图像类型的不同,压缩率至高可达 95%。这使得传输放射数据时的网络性能整体提升了 22 倍。X 光影响的平均传输时间不到两分钟,而乳腺造影术检查结果的传输时间不到四分钟,对于亚马逊雨林的患者而言,这能够挽救生命、节省诊断时间。

Diagnext 系统还能在中断的情况下恢复传输(这是不稳定网络环境下的重要功能),并能够在极短的时间内通过每一个网关传输尽可能多的结果。后端存储由中心医院的图片存档和通信系统 (PACS) 负责处理。

Severo Alves de Melo 指出,人们可以本地读取压缩文件,以尽量节省存储空间。

“Diagnext 可以存储压缩后的数据,您也可以直接读取压缩数据。”他说,“在我们的案例中,您无需解压即可读取数据。您可以直接读取,这是个非常重要的功能。”

减少数据、缩短时间,并降低了成本

Diagnext 多年来一直致力于将诊断放射学带到亚马逊雨林,目前已取得了巨大的性能收益,不仅加快了诊断速度,还降低了成本。据 Diagnext 代表称,亚马逊远程放射学项目仅使用了巴西国家卫生局最初预算的 60% 便得以完成。

但是,真正的成就在于通过每年进行超过 10 万次乳腺癌筛查,为偏远地区的人口提供了快速诊断和后续治疗。过去十年来,放射影像的传输时间已经从过去的解决方案的两小时以上大幅缩短至现在借助 Diagnext 基础设施实现的不到两分钟。

这些显著成果证明了物联网技术创新为全世界人类带来的可能性。远程医疗正在改革医疗护理的交付方式,并提高了包括偏远地区人口在内的群众生活质量,这是今天正在发生的事实。

作者简介

Brandon is responsible for Embedded Computing Design’s IoT Design, Automotive Embedded Systems, Security by Design, and Industrial Embedded Systems brands, where he drives content strategy, positioning, and community engagement. He is also Embedded Computing Design’s IoT Insider columnist, and enjoys covering topics that range from development kits and tools to cyber security and technology business models. Brandon received a BA in English Literature from Arizona State University, where he graduated cum laude.

Profile Photo of Brandon Lewis