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使用案例:亞馬遜雨林的醫療保健轉型

邊緣系統, 醫學影像, 健康科技

亞馬遜雨林以其生態價值、自然美景以及全球獨一無二的物種而家喻戶曉。它險峻的地形、棘手的運輸物流,以及分佈零散的人口聞名。

人口密度低加上地處偏遠,因此難以建立其他地方用以診斷並支援患者的那種醫療網。由於無法取得先進的技術,可能需要長達六個月的時間才能對患有乳癌等病況惡化的患者進行檢驗查並獲得結果。比方說,船運存放 X 光片的金屬罐最多要花 45 天。

遠距醫療使巴西醫療官員有機會大幅改善亞馬遜患者的診斷時間,將數個月縮短為幾分鐘。不過,在這種環境下部署遠端基礎架構卻是知易行難。

Rugged Edge 的醫學影像

對於嘗試對亞馬遜提供放射診斷服務的診斷醫師來說,嚴峻的地形並不是唯一一項挑戰。北美放射學會的資料顯示,巴西北部的人口密度可以低到每平方公里兩人。

因此,提供給亞馬遜地區居民的任何放射服務必須以電子方式傳輸給遠端醫師,有時他們是在數百英哩外的大城市工作。遺憾的是,亞馬遜雨林和瑪瑙斯或聖保羅設備更完善的醫療設施,一般的資料連結是 Ku 頻帶的 128-256 Kbps 衛星回傳通道。轉換為醫療數位影像傳輸協定 (DICOM) 檔案標準的單一乳房攝影,每個檔案都可達 64-128 MB。

傳輸時間往往久到無以復加,行動診斷設備即使可供使用,用途也因此大打折扣。一組影像的上傳時間超過 2 小時也並非前所未聞。

電子通訊不穩定、人口密度低、醫療基礎架構少之又少,再加上環境荒涼偏僻,意味著亞馬遜的遠距放射診斷解決方案,就算負擔得起,也是極其高昂。

為了因應此現況,巴西醫療官員與 Diagnext 合作,這是一家由學術研究社群起家的遠距醫療先驅團隊。Diagnext 提供一款惡劣環境的遠距醫療解決方案,利用進階檔案壓縮系統與網路管理工具,大幅改善了檔案大小及傳輸速度。

Diagnext 解決方案與 DICOM 閘道設備合作,該設備在亞馬遜專案中是以 Intel Atom® 或 Intel® Celeron® 處理器打造。閘道可以支援多項通訊技術,包括 3G、4G、DSL 或衞星回傳,具體取決於可用的技術。平均安裝時間低於 5 分鐘,閘道裝置則是遠端管理。

資料壓縮縮短診斷時間

患者經過檢驗之後,醫療影像會傳輸至鄰近的 Diagnext DICOM 閘道。影像在那裡壓縮、加密,再從端點傳輸至雲端,然後送去檢驗。Diagnext 的壓縮技術以10 個不同的壓縮模型,分析超過 2 千個檔案類型,藉此找到最有效率的方法。接著將資料分成幾個階段壓縮和細分,以便更完善地封存、儲存和傳輸。

驅動 DICOM 閘道的 Atom 和Celeron 處理器的堅固變體,提供了支援多項同時通訊連結所需的效能。它也執行 AI 型網路最佳化功能,確保使用最大頻寬在通道上傳輸資料,以達最快傳輸速度。

「我們的系統以名為 SD1 的技術,同時使用最多 5 條通訊通道。我們開發 SD1 使用所有可用的通道,」Diagnext 執行長暨創辦人 Leonardo Severo Alves de Melo 表示。「例如,如果某個地點的手機可以正常使用,那麼系統會與衞星一起使用手機。」

透過 Diagnext 系統的所有資料類型之平均壓縮效率為 70%,取決於影像類型,效率最高可達 95%。傳輸放射資料時,這會使整體網路效能提高 22 倍。X 光的平均測量傳輸時間低於 2 分鐘,至於乳房攝影檢查,平均傳輸時間則不到 4 分鐘,這對亞馬遜雨林的患者而言,是縮短診斷時間的續命丸。

Diagnext 系統也能在中斷的情況下重新傳輸,在網路不穩的環境下,這是一項重要功能,並能在短時間內在每條閘道傳輸更多結果。後端儲存裝置則由中央醫院的醫療影像儲傳系統 (PACS) 處理。

Severo Alves de Melo 解釋,您甚至可以原生讀取壓縮檔案以最大化儲存空間。

「Diagnext 可以儲存壓縮的資料,並讓您讀取壓縮資料,」他表示。「使用我們的系統,您不用解壓縮就能讀取檔案。直接讀取是非常重要的一項功能。」

減少腐料、省時,並降低成本

Diagnext 多年來努力解決將診斷放射學引進亞馬遜雨林的問題,取得了巨大的成效,不僅縮短診斷時間,同時也減低成本。Diagnext 的代表表示,他們只使用巴西州衞生署原始預算的 60% 就完成了這項亞馬遜遠距放射學專案。

然而,真正的成就是能夠透過每年超過 10 萬次的乳癌篩檢,快速診斷並進而醫治偏遠地區的民眾。過去 10 年以來,在 Diagnext 的基礎架構上,放射影像的傳輸時間已從以前解決方案的兩個多小時減少到如今不到兩分鐘。

這些了不起的成果證明了物聯網技術創新能夠造福全球人口。遠距醫療正在徹底改變健康照護服務,甚至為最偏遠的人群改善生活品質,這樣的理想已在現今實現。

作者簡介

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