Aplikasi Multimedia pada Telemedicine dan Persyaratan Komunikasi yang Dibutuhkan

Telemedicine dapat didefinisikan sebagai penyediaan pelayanan kesehatan melalui kombinasi teknologi telekomunikasi dan multimedia serta ahli medis. Telemedicine semakin hari semakin meningkat karena kemajuan di bidang multimedia, imaging, komputer, sistem informasi dan telekomunikasi.
| Kompyuter (ing . computer - hisoblayman), EHM (Elektron Hisoblash Mashinasi) - oldindan berilgan dastur (programma) boʻyicha ishlaydigan avtomatik qurilma. Elektron hisoblash mashinasi (EHM) bilan bir xildagi atama. |
Sistem multimedia sekarang didesain untuk mengintegrasikan teknologi-teknologi ini untuk aplikasi yang beragam. Sebagai contoh, meskipun telah banyak medical imaging device yang menghasilkan citra (image) digital , pada prakteknya sangat sulit untuk mentransmisikan atau mengakses citra tersebut dalam wide area network.
Tujuan telemedicine adalah untuk memperbaiki akses pelayanan dan pendidikan medis serta meningkatkan kualitas pelayanan secara keseluruhan dengan biaya yang terjangkau. Akses pelayanan yang lebih baik dan penghematan biaya dapat dicapai dengan cara membuat dokter dapat memeriksa pasien dari jarak jauh (remote), begitu pula dengan konsultasi dengan dokter spesialis. Hal ini akan mengurangi waktu dan biaya perjalanan untuk membawa pasien ke dokter atau sebaliknya dari dokter ke pasien.
Hambatan utama yang dihadapi dalam penerapan telemedicine adalah sulit didapati jaringan telekomunikasi dengan bandwidth lebar di rural area. Biaya awal untuk penyediaan peralatan dan biaya penggunaan jasa telekomunikasi juga menjadi perhatian. Akan tetapi pengembangan picture archiving and communication system (PACS) in rumah-rumah sakit dan standar citra medis DICOM dapat menyediakan infrastruktur untuk membantu pengimplementasian sistem telemedicine.
Biasanya citra medis dicetak dalam film radiologi. Film ini mahal, mudah tercecer, dan biasanya hanya terdapat satu kopi citra sehingga membatasi jumlah orang yang dapat mengakses citra tersebut. PACS memungkinkan citra medis dari yang berasal dari berbagai peralatan di rumah sakit disimpan dan diarsipkan di suatu sentral yang dapat di-download oleh workstation yang tersebar dalam jaringan tersebut.
Aplikasi
Kebutuhan komunikasi dari sistem multimedia untuk telemedicine bergantung pada jenis telemedicine yang dioperasikan. Jenis telemedicine termasuk teleconsultation, telediagnosis, dan tele-education. Teleconsultation adalah interactive sharing dari citra dan informasi medis yang diagnosis utamanya dibuat dokter di lokasi pasien. Dengan teleconsultation maka dokter lokal dapat meminta pendapat dan berdiskusi dengan dokter spesialis di tempat yang jauh mengenai diagnosis yang dibuatnya. Dalam hal ini video conferencing, termasuk audio dan video dua arah yang tersinkronisasi, sangat penting untuk mendukung percakapan face-to-face yang verbal maupun non verbal. Jika video hanya digunakan untuk konferensi maka kualitasnya tidak perlu tinggi, tetapi audio harus jelas , tidak terinterupsi dan memiliki delay yang kecil. Kualitas citra harus baik , meskipun penurunan kualitas masih dapat ditoleransi pada teleconsultation.
Salah satu contoh konfigurasi sistem yang diperlukan dalam teleconsultation adalah menggunakan dua koneksi frame relay 56 kbps dan PC berbasis sistem telekonferensi. Peralatan lain adalah digital speakerphone, mesin fax, kamera digital, X-ray digitizer, dan sebuah monitor. Dengan sistem ini dokter lokal pada klinik jarak jauh dapat berkonsultasi dengan dokter spesialis di pusah kesehatan yang lebih maju. Kedua pengguna dapat saling melihat , berbicara secara real time, mengirimkan citra maupun file ke tempat yang jauh.
Telediagnosis adalah sistem sharing citra dan informasi medis yang diagnosis utamanya dilakukan dokter pada lokasi yang jauh (remote) dari pasien. Perbedaan antara teleconsultation dengan telediagnosis adalah pada telediagnosis tidak ditoleransi adanya penurunan kualitas citra oleh sistem telemedicine dalam akuisisi, kompresi, pemrosesan, transmisi, dan penampilan. Telediagnosis dapat bersifat sinkron atau asinkron. Telediagnosis sinkron pada dasarnya sama dengan teleconsultation, tetapi memerlukan bandwidth komunikasi yang lebih tinggi untuk mendukung transfer citra interaktif dan video diagnostics yang real time dan berkualitas tinggi . Telediagnosis asinkron didasarkan pada arsitektur store-and-forward, dimana citra, video, audio dan teks dipadukan dalam sejenis multimedia e-mail dan dikirimkan ke ahli untuk didiagnosis. Setelah diagnosis dilakukan , hasilnya dikirimkan kepada dokter yang bersangkutan. Jika jarang digunakan maka telediagnosis asinkron akan memerlukan bandwidth yang lebih rendah dari telediagnosis sinkron dan teleconsulatation.
Dalam kasus kecelakaan, telediagnosis dapat digunakan dalam situasi gawat darurat dimana diperlukan keputusan untuk mengevakuasi pasien atau tidak. Contohnya tentara yang terlukan di medan perang dapat dirawat atau dievakuasi berdasarkan citra tomografi. Demikian juga dengan dokter spesialis kecelakaan dapat memberi keputusan dalam waktu kritis untuk menentukan apakah pasien dioperasi di rumah sakit lokal atau harus dibawa ke pusat penanganan korban kecelakaan.
Tele-education adalah penyediaan materi pendidikan melalui jaringan telekomunikasi. Dalam konteks medical tele-education diperlukan videoconferencing dengan kemampuan sharing dokumen dan dan citra.
Sistem telemedicine juga memiliki berbagai aplikasi yang dapat didukung. Aplikasi khusus telemedicine itu adalah teleradiology, telepathology, teledermatology, telecardiology, tele-endoscopy, dan telepsychiatry. Teleradiology adalah telemedicine menggunakan citra medis yang diperoleh melalui peralatan radiologi, termasuk X-ray, magnetic resonance (MR), CT dan nuclear medicine (NM), ultrasonik dal lain-lain. Resolusi citra ini biasanya berbeda untuk setiap peralatan tetapi yang paling banyak digunakan untuk citra radiologi (X-ray) biasanya memiliki resolusi tinggi (2048x2048 atau lebih) dengan 8-18 bit/pixel dan membentuk file yang besar jika disimpan dalam format digital.MR, CT, dan NM memerlukan citra 3D. Jumlah tumpukan citra juga bervariasi untuk setiap peralatan dari 12 sampai 100 citra/study. Oleh karena itu ukuran imaging study yang besar terdiri dari 60 512x512 12 bit citra CT atau empat 2048x2048 12 bit citra X-ray yang setara dengan 250 Mb, dengan asumsi setiap 12-bit pixel disimpan dalam 2 bytes.
Telepathology adalah bentuk telemedicine yang digunakan oleh pathologis untuk meneliti jaringan tubuh di bawah mikroskop. Dalam beberapa kasus, pathologis meneliti jaringan tubuh dari pasien sebagai tanda kanker ,sementara pasien dibius di ruang operasi..Dengan menggunakan telepathology interaktif , pathologis dapat mengontrol mikroskop (fokus, gerakan, pembesaran, dan penagambilan citra) dari jarak jauh sementara citra diperoleh dan ditransmisikan dari kamera yang diletakkan pada mikroskop. Pada telepathology non interaktif , sebuah low-power image dan dan 10-20 dari 1000 high-power image yang mungkin dipilih, di-capture lewat kamera pada mikroskop dan ditransfer kepada pathologis untuk penelitian lebih lanjut.Teledermatology hampir sama dengan telepathology kecuali yang diolah adalah citra kulit.
Aplikasi yang lain adalah telecardiology untuk mentransmisikan citra jantung menggunakan telemedicine. Pada ultrasonic cardiology, seorang sonographer mengatur posisi transduser ultrasonik dekat jantung pasien. Mesin ultrasonik memproses sinyal dari transduser secara real time dan mengeluaran urutan gambar dinamis jantung pada kecepatan video.Pada telecardiology, peneliti jarak jauh dapat melihat tayangan video real time dan mengarahkan sonographer untuk menempatkan sensor. Dari hasil pengamatan ini kemudian dilakukan diagnosis.Tele-endoscopy serupa dengan telecardiology tetapi yang diamati adalah struktur tubuh bagian dalam. Alat untuk melihat stuktur tubuh ini disebut endoscope.
Telepsychiatry adalah bentuk telemedicine yang mendukung praktek psychiatry jarak jauh.Sistem ini memerlukan terutama video conferencing, termasuk audio dan video dua arah yang tersinkronisasi
Akuisisi dan Penyimpanan Citra
Citra dapat diperoleh dari sejumlah sumber. Kamera digital dapat dipakai untuk mendapatkan citra dengan resolusi tinggi (misalnya untuk teledermatology atau telepathology). Laser scanner dapat digunakan untuk mendigitisasi X-ray film dengan sedangkan peralatan digital imaging seperti MR,CT dan CR tersedia langsung dalam bentuk digital.
Video digital dapat tersedia langsung (misalnya digital bitstream dari CD ROM, DVD) atau melalui kombinasi video digitizer dengan sumber video analog seperti kamera video, ultrasonic imager, dan endoscope. Peralatan audio yang dapat digunakan adalah audio digitizer, ataupun digital stetoscope.
Video, audio clip, dan citra medis memerlukan tempat penyimpanan sementara atau permanen. Tempat penyimpanan ini dapat berupa magnetic dan/atau magneto-optical (MO) drive. Jika sistem telemedicine menggunakan PACS maka citra baru maupun lama dapat disimpan di arsip PACS.
Kompresi Citra
Lossy compression tidak banyak dipakai karena alasan medis maupaun legal. Algoritma kompresi yang standar dan lebih baru seperti JPEG dan kompresi berbasis wavelet dan menghasilkan visually lossless image dengan perbandingan kompresi 10:1 dan 20:1 yang menghasilkan hasil diagnostik yang identik secara statistik dibandingkan dengan image asal tanpa lossy compression.Jika kompresi jenis ini digunakan dengan tepat dan tidak memerlukan waktu tambahan untuk kompresi dan dekompresi , hal ini dapat mengurangi bandwidth , kebutuhan penyimpanan, dan delay keseluruhan secara signifikan.
Standar videoconferencing yang diterima adalah H.320 termasuk dukungan bagi kompresi / dekompresi video (H.261) dan audio (G.722, G.728), multiplexing, synchronization, dan document sharing (T.120). H.320 didesain untuk bekerja pada range ISDN connection (64 kbps sampai 1,92 Mbps). Terdapat pula standar kompresi lain yang mendukung video kualitas tinggi dan memerlukan bandwidth yang lebih besar. Motion JPEG adalah coder/decoder (codec) yang simetri (memerlukan komputasi yang sama untuk encode dan decode) yang mengeliminasi intraframe redundancy. Rasio kompresi yang lebih baik dapat dilakukan dengan memanfaatkan interframe dan intraframe redundancy. Algoritma ini memerlukan codec yang asimetri (lebih banyak komputasi untuk encode daripada untuk decode) seperti MPEG-1 atau MPEG-2. MPEG-1 didesain untuk mengkompres video ke dalam 1,2 Mbps bitstream untuk VHS atau video kualitas tinggi untuk bit rate yang lebih tinggi. MPEG-2 lebih fleksibel dan mendukung berbagai kombinasi level dan profil dari kualitas VHS sampai video kualitas high definition television (HDTV). Pada profil utama dan level utama, MPEG-2 dapat mengkompres video beresolusi 720x480 pada 30 FPS menjadi 5-15 Mbps bitstream.
Beberapa kompresi dapat dilakukan pada software, tergantung CPU dari sistem telemedicine yang digunakan. Untuk mencapai kompresi citra dan video real time yang cukup maka dapat digunakan hardware seperti DSP board.
Pemrosesan Citra
Keperluan pengolahan citra untuk aplikasi telemedicine dapat diturunkan dari fungsi-fungsi yang tersedia pada pekerjaan yang dilakukan pada lingkungan klinis tanpa telemedicine. Sebagai contoh, radiologis dan dokter klinik sering memiliki orientasi default dari citra (misalnya bagian kiri citra menggambarkan bagian kiri pasien) yang dpat berbeda untuk setiap rumah sakit, bagian, perorangan atua peralatan citra. Manipulasi dasar citra seperti rotasi 90 derajat, horizontal dan vertical flip sangat mendasar untuk memperbaiki kesalahan dalam akuisisi citra dan menjamin bahwa citra dapat dipresentasikan kepada dokter dengan cara yang biasa dipakai untuk melihat. Masalah ini sangat penting dalam teleradiology. Zooming dibatasi oleh resolusi cathode ray tube (CRT) jika dibandingkan dengan X-ray film. Real time window dan pengaturan kontas dan terang diperlukan untuk meneliti citra medis secara interaktif dengan memakai lebih dari 8 bit/pixel . Fungsi dasar seperti play, rewind, record, pause sangat penting dalam pemrosesan diagnosis video khususnya untuk konsultasi ultrasonik
User Interface
Sebagian besar informasi yang dipakai dalam telemedicine berbentuk grafis oleh karena itu user interface harus berbentuk grafis. Satu atau lebih display dengan resolusi tinggi, keyboard, pointing device seperti mouse, dan window manager seperti Microsoft Windows akan mejadi dasar user interface pada telemedicine. Pengembangan lebih lanjut akan menghasilkan interface yang lebih sederhana seperti penggunaan satu display,satu input device utama seperti voice recognition unit untuk perintah dan penulisan laporan atau virtual reality glove, dan otomasi dalam communication connection ,disconnection dan alokasi bandwidth dapat mengurangi information overload dari telemedicine inteface sehingga user dapat memfokuskan perhatian pada tugasnya.(bersambung ke bagian 2)
Sumber : IEEE Communication Magazine, Juli 1996
DOSEN : DR. ONNO W. POERBO