Τεχνολογίες Ηλεκτρονικής Υγείας και Εφαρμογές PDF

Τεχνολογίες Ηλεκτρονικής Υγείας και Εφαρμογές Διάλεξη 2η Ενότητα: Τεχνολογίες Πληροφορικής στην Υγεία Δρ. Ελένη Λαΐτσου Λάρισα, Οκτώβριος 2023 2 Διεπιστημονικότητα 3 Υποδομές για την e-Υγεία  Υποδομές είναι το υπόβαθρο στο οποί...

Τεχνολογίες Ηλεκτρονικής Υγείας και Εφαρμογές Διάλεξη 2η Ενότητα: Τεχνολογίες Πληροφορικής στην Υγεία Δρ. Ελένη Λαΐτσου Λάρισα, Οκτώβριος 2023 2 Διεπιστημονικότητα 3 Υποδομές για την e-Υγεία  Υποδομές είναι το υπόβαθρο στο οποίο βασιζόμαστε για να αναπτύξουμε εφαρμογές συγκεκριμένου πεδίου  Όχι μόνο κομμάτια υλικού εξοπλισμού, αλλά λογισμικά, πρωτόκολλα κλπ.  Χαρακτηριστικά: ▪ Διαφάνεια: δομικές μονάδες που συμπεριφέρονται ανεξάρτητα η μία από την άλλη ▪ Αξιοπιστία  Υποδομές ❑ Γενικών εφαρμογών, από όλα τα είδη εφαρμογών πληροφορικής ❑ Εξειδικευμένες για ιατρικές υπηρεσίες 4 Υποδομές γενικών εφαρμογών (1) Πλεονεκτήματα: ▪ Βασιζόμαστε σε υποδομές ήδη χρησιμοποιούμενες, ήδη δοκιμασμένες και αξιόπιστες ▪ Η μαζικότητα της χρήσης μειώνει σημαντικά το κόστος 5 Υποδομές γενικών εφαρμογών (2)  Δίκτυα επικοινωνίας: κοινώς χρησιμοποιούμενα και όχι αποκλειστικής χρήσης. Σημαντική η ασφαλή μετάδοση προσωπικών δεδομένων  Υπολογιστικές συσκευές: υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα κ.α. Χαμηλό κόστος και αυξημένη αξιοπιστία. Εφαρμογές κυρίως για επικοινωνία και λιγότερο εξειδικευμένες ιατρικές εξετάσεις.  Διατάξεις ταυτοποίησης: απαραίτητη η εξασφάλιση πολύ υψηλού επιπέδου αυθεντικοποίησης των χρηστών. Π.χ. RFIDs, αναγνωριστές αποτυπωμάτων κ.α.  Υποδομές λογισμικού γενικής χρήσης: Λογισμικό βασισμένο σε κάποιο γενικότερο σύνολο βιβλιοθηκών κώδικα (framework) π.χ. Net framework, Java. Περιβάλλοντα ευρέως γνωστά στους μηχανικούς ανάπτυξης λογισμικού 6 Υποδομές εξειδικευμένες για Υγεία (1)  Διαγνωστικές συσκευές πχ. 3D τομογραφία ▪ Αιχμή της υπάρχουσας τεχνολογίας ▪ Επιστημονικοί τομείς που καθοδηγούνται ερευνητικά, όπως η Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος  Συσκευές ιατρικής υποστήριξης ▪ ιδιαιτερότητες στη σχεδίαση και ανάπτυξη ▪ εξαντλητικός έλεγχος του μηχανήματος ▪ κατακόρυφη αύξηση της τιμής 7 Υποδομές εξειδικευμένες για Υγεία (2) Πχ. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΖΩΗΣ (Life critical systems ή Safety critical systems)  Απαιτείται η πιθανότητα απώλειας ζωής να είναι μικρότερη από απώλεια μιας ανθρώπινης ζωής για 1 δισεκατομμύριο ώρες λειτουργίας  Συστήματα καρδιοπνευμονικής παράκαμψης: αναλαμβάνουν τη λειτουργία της καρδιάς και των πνευμόνων κατά τη διάρκεια μιας εγχείρησης  Συστήματα μηχανικής υποστήριξης: υποστηρίζουν τη διαδικασία της αναπνοής ενός ασθενή  Συστήματα διάχυσης: διατάξεις που αναλαμβάνουν να διαλύσουν υγρά (πχ. Φάρμακα) στο αίμα του ασθενή σε σωστή αναλογία και με βάση τις ζωτικές ενδείξεις  Συστήματα ιονίζουσας ακτινοβολίας: για ασθενείς με ογκολογικά προβλήματα  Απινιδωτές: διοχετεύουν ηλεκτρικό ρεύμα στο σώμα του ασθενή προκειμένου να προκαλέσουν σοκ και να διεγείρουν την καρδιά του 8 Υποδομές εξειδικευμένες για Υγεία (3) ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΥΓΕΙΑ  Λογισμικό παρακολούθησης βιοϊατρικών σημάτων, πχ. καρδιακός παλμός, καρδιογράφημα, ποσοστό οξυγόνου στο αίμα: αναλαμβάνει να επεξεργαστεί και να υλοποιήσει βιολογικά σήματα του ασθενή αυτοματοποιημένη αναγνώριση κρίσιμων καταστάσεων  Λογισμικό ελέγχου κρίσιμων διαδικασιών: Λαμβάνουν δεδομένα από συστήματα παρακολούθησης του ασθενή και δρουν ανάλογα πχ. τροφοδοτούν τον ασθενή πλάσμα ή αίμα  Λογισμικό υποστήριξης αποφάσεων (Expert systems): υποβοηθούν στη λήψη αποφάσεων, εκπαιδευόμενοι από κάποιους ειδικούς  Διαχειριστικό λογισμικό (ERPs): πλησιάζουν το επίπεδο των συνηθισμένων εμπορικών λογισμικών. Τροποποιούνται για τις ανάγκες ενός οργανισμού υγείας.  Λογισμικό ανάλυσης: εξαιρετικά εξειδικευμένο για πράγματα που μπορεί να ξεφύγουν τον άνθρωπο – ειδικό. 9 Τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών  Ενσύρματες – Ασύρματες  Ενσύρματες: ISDN, DSL, ATM, FTTx  Ασύρματες: GSM, GPRS, 3G, 4G, 5G, VSAT, WLAN, Bluetooth 10 Ενσύρματες επικοινωνίες (1) ISDN  πλήρως ψηφιακό δίκτυο  Φωνή και δεδομένα με ένα κανάλι B 64 Kbits/s  Κανάλι D: σηματοδοσία 16 ή 64 Kbits/s  Βασική πρόσβαση: 2 κανάλια B + 1 D  Πρωτεύουσα πρόσβαση: 30 κανάλια B + 1 D  Υπηρεσίες: ✓ 2 γραμμές ταυτόχρονης επικοινωνίας ✓ Δυνατότητες οπτικής επικοινωνίας των συνομιλητών 11 Ενσύρματες επικοινωνίες (2) ADSL  ADSL : Asymmetrical Digital Subscriber Line  Πλεονέκτημα: χρησιμοποιεί ήδη υπάρχουσα υποδομή  Τηλεφωνήματα και μετάδοση δεδομένων ταυτόχρονα, σε διαφορετικές συχνότητες κάτω και πάνω από 4 KHz αντίστοιχα  Ασυμμετρικό: περισσότερο εύρος ζώνης για τη λήψη, λιγότερο για την αποστολή δεδομένων  Μέγιστη Ταχύτητα λήψης δεδομένων: 24 Mbits/s  Υπηρεσίες μέσω ADSL: πρόσβαση στο Internet, Video κατά παραγγελία, Υπηρεσίες πολυμέσων 12 Ενσύρματες επικοινωνίες (3) VDSL  Η τεχνολογία Very-high-bitrate DSL (VDSL ή VHDSL) είναι μια DSL τεχνολογία που προσφέρει γρηγορότερους ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων από το ADSL  ο εξοπλισμός (DSLAM) τοποθετείται σε επίπεδο γειτονιάς (συνήθως στα ΚΑΦΑΟ)  Οι μέγιστες ταχύτητες που παρέχει το VDSL είναι τα 26 Mbps συμμετρικά, ή τα 52/12 Μbps ασύμμετρα  Αυτές οι ταχύτητες επιτυγχάνονται σε απόσταση έως 300 μέτρα. 13 Ενσύρματες επικοινωνίες (4) ΑΤΜ (Asynchronous Transfer Mode)  Πολυπλεξία συνδέσεων και χρηστών στο ίδιο καλώδιο  Cells: 48 bytes πληροφορία + 5 bytes header  Λογικές συνδέσεις που ονομάζονται εικονικά κανάλια  Εγγυημένη σταθερή ταχύτητα ανάλογα με τη συμφωνία με τον χρήστη  Υπηρεσίες: μεταφορά video σε πραγματικό χρόνο, για τηλεσυμβουλευτική και ιατρική εκπαίδευση 14 Ενσύρματες επικοινωνίες (5) FTTx Κάθε αρχιτεκτονική δικτύου που χρησιμοποιεί οπτικές ίνες για να αντικαταστήσει ολόκληρο ή μέρος του τοπικού βρόχου που χρησιμοποιείται για την παροχή τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών  Fiber to the Home (Ίνα μέχρι την Κατοικία) ή FTTH  Fiber to the node ή Fiber to the neighborhood (FTTN) ή Fiber to the Cabinet (FTTCab)- κουτί του παρόχου  Fiber to the curb (FTTC)  Fiber to the building (FTTB)  Fiber to the home (FTTH) 15 Ασύρματες επικοινωνίες (1) GSM, Global System for Mobile communications (Παγκόσµιο Σύστηµα Κινητών Επικοινωνιών)  είναι ένα κυψελοειδές ψηφιακό σύστημα κινητής τηλεφωνίας δεύτερης γενιάς (2G) που εμφανίστηκε στα μέσα της δεκαετίας του ‘80  Περιλαμβάνει τηλεφωνία, σύγχρονη και ασύγχρονη μετάδοση δεδομένων, SMS  Βρήκε σημαντική αποδοχή για τη μετάδοση βιοσημάτων ασθενών  Αύξησε τις απαιτήσεις των τελικών χρηστών 16 Ασύρματες επικοινωνίες (2) GPRS General Packet Radio Service (2.5G)  Αναπτύχθηκε στα πλαίσια της προσπάθειας ενίσχυσης των συστημάτων GSM  Aύξησε τη χωρητικότητα του δικτύου προσφέροντας περισσότερες και ποιοτικότερες υπηρεσίες προστιθέμενης αξίας  Ανώτατοι ρυθμοί μετάδοσης 9600 bps  Εκείνη την εποχή έδωσε λύση για συστήματα τηλεμετρίας σε δυσπρόσιτα σημεία και θεωρήθηκε ένα πετυχημένο μοντέλο 17 Ασύρματες επικοινωνίες (3)  3G: υπηρεσίες που ξεφεύγουν από την κλασική τηλεφωνική επικοινωνία. Όχι αναμενόμενη μετάδοση λόγω του υψηλού κόστους εγκατάστασης  4G: είναι η τέταρτη γενιά της τεχνολογίας ευρυζωνικών κυψελοειδών δικτύων, που διαδέχθηκε το 3G. ❑ Δεν υποστηρίζει την παραδοσιακή υπηρεσία τηλεφωνίας με κυκλώματα μεταγωγής, αλλά επικοινωνία βασισμένη στο πρωτόκολλο Internet IP, όπως η IP τηλεφωνία  5G: προσφέρουν απόδοση έως και 20 gigabits ανά δευτερόλεπτο 18 Ασύρματες επικοινωνίες (4) Διαφορές 4G/5G  Το 5G περιλαμβάνει σημαντικές τεχνολογικές εξελίξεις όπως: ▪ Βελτιωμένους αλγορίθμους που αυξάνουν την αποδοτικότητα του διαθέσιμου φάσματος ▪ Διάθεση όλο και περισσότερου φάσματος ▪ Νέες τεχνολογίες πολλαπλών κεραιών για ενίσχυση της λήψης ▪ Νέα αρχιτεκτονική στο δίκτυο κορμού  Απόδοση 5G: Το δίκτυο 5G θα είναι σε πολλές περιπτώσεις τουλάχιστον 10 φορές καλύτερο από το δίκτυο 4G και θα προσφέρει: ▪ Ταχύτητες που θα ξεπερνούν το 1 Gbps ▪ Εξαιρετικά χαμηλή καθυστέρηση (low latency) ▪ Δυνατότητα σύνδεσης δισεκατομμυρίων συσκευών με πολύ χαμηλή κατανάλωση ενέργειας 19 Ασύρματες επικοινωνίες (5) 2G 3G 3G HSPA + 4G 4G LTE-Α 5G 1-10Gbps μέγιστη ταχύτητα 0,3Mbps 7,2Mbps 42Mbps 150Mbps 300Mbps-1Gbps (και έως 20) Μέση ταχύτητα 0,1Mbps 1,5Mbps 5Mbps 10Mbps 15Mbps-50Mbps 50Mbps και άνω Διαφορές δικτύων κινητής τηλεφωνίας 20 Ασύρματες επικοινωνίες (6) VSAT: δορυφορικές τηλεπικοινωνίες  Πολλοί σταθμοί εδάφους ικανοί για εκπομπή και λήψη  Διασυνδέονται με ένα hub μέσω δορυφόρου  Δύο τρόποι λειτουργίας: λήψη μόνο δεδομένων ή λήψη και εκπομπή δεδομένων  Για εφαρμογές τηλεϊατρικής σε μικρά νησιά, στρατιωτικές εφαρμογές τηλεϊατρικής, πλοίων 21 Ασύρματες επικοινωνίες (7) Ασύρματα τοπικά δίκτυα  Bluetooth: ανταλλαγή δεδομένων ασύρματα σε μικρές αποστάσεις μεταξύ των ηλεκτρονικών συσκευών μας, πχ. Σύνδεση του υπολογιστή μας με ασύρματο πληκτρολόγιο ή αντιστοίχιση του τηλέφωνου με ηχείο Bluetooth.  Wifi ή WLAN (Wireless Local Area Network) της IEEE 802.11: εξυπηρετεί ασύρματες διασυνδέσεις σε κοντινές αποστάσεις (πχ. εσωτερικά στο σπίτι) συσκευών μεταξύ τους και με το Διαδίκτυο 22 Ασύρματες επικοινωνίες (8) Στοιχείο Wi-Fi Bluetooth Εύρος ζώνης Υψηλός Χαμηλή Ασύρματος προσαρμογέας σε όλες Προσαρμογέας Bluetooth σε όλες τις Απαιτήσεις υλικού τις συσκευές εντός του δικτύου και συσκευές που συνδέουμε μεταξύ μας. επίσης ασύρματο δρομολογητή. Είναι πιο περίπλοκο και απαιτεί Αρκετά εύκολο στη χρήση και η Ευκολία χρήσης επιπλέον τη διαμόρφωση ασύρματου ασύρματη σύνδεση συσκευών είναι υλικού και λογισμικού. επίσης ευκολότερη. Ασύρματη εμβέλεια 100 μέτρα 10 μέτρα Τα χαρακτηριστικά ασφαλείας είναι Ασφάλεια καλύτερα. Υπάρχουν ακόμα Λιγότερο ασφαλής ορισμένοι κίνδυνοι. Κατανάλωση ενέργειας ψηλή Χαμηλή Εύρος συχνοτήτων 2.4 GHz και 5 GHz 2.400 GHz και 2.483 GHz Η υποστήριξη διασύνδεσης Υποστηρίζει επίσης μια μεγάλη Ευελιξία περιορίζεται μόνο σε μερικές ποικιλία συσκευών συσκευές Τέλος Ενότητας