Slides - Agenda INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Sperimentazione di un sistema di
teleassistenza domestica tramite la
Televisione Digitale Terrestre
Paolo Randaccio
DSF (Dipartimento di Fisica – Università di Cagliari)
INFN – Sezione di Cagliari
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Siamo in broadcast
La emittente regionale sarda
Videolina ha messo a disposizione
un canale per i test di
Telemedicina, canale logico 53
Premendo un apposito pulsante
sul telecomando compaiono le
applicazioni di telemedicina
trasmesse dalla emittente
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Architettura del sistema
Centro di produzione
DBV-T
Sviluppo
delle
applicazioni
HW & SW
Xlets
(JavaTV)
Amplificatore
Ponte
Radio
UHF
Rete di
trasmissione
Modulatore
Server DVB -T
Abitazione
del
Paziente
Set Top Box
TCP -IP
Modem ECG NIBP
Paziente
Medico
Server del
Centro clinico
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Set Top Box = Computer
Il Decoder (o Set Top Box) è un vero e proprio computer con un suo
sistema operativo, un file system, un linguaggio di programmazione
Usa il televisore come monitor e il telecomando come tastiera
I modelli interattivi sono dotati di modem per la connessione alla rete web
WWW
Paolo Randaccio
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Perché questo progetto
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Il decoder (o Set Top Box o STB) per la ricezione del segnale televisivo
digitale è un vero e proprio computer
È in grado di eseguire programmi, è interfacciabile con apparecchiature
esterne, può essere connesso alla rete web
È semplice da utilizzare, ha un costo molto ridotto rispetto ad un
normale computer ed è diffuso in tutte le abitazioni
Le operazioni di installazione e aggiornamento dei programmi applicativi
sono gestite direttamente dalla emittente televisiva
Inoltre i decoder sono dotati di lettore di Smart Card che consente la
identificazione del paziente senza dover digitare nessun dato o
password di accreditamento
Queste caratteristiche lo rendono uno strumento ideale per la tele
assistenza domestica destinata a persone che hanno poca familiarità con i
computer ma hanno una notevole confidenza con la televisione
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
La TV digitale : Video+Audio+Programmi
MPEG-2
Le immagini, i suoni e i programmi
vengono compressi e separati in
pacchetti che vengono trasmessi in
un Transport Stream
Sullo stesso segnale RF possono
essere trasmessi vari Transport
Stream
Il decoder ha il compito di separare e
decomprimere i singoli pacchetti e
riassemblare video, audio e
programmi
I programmi trasmessi possono
essere vari, quali videogiochi,
applicazioni didattiche e telemedicina
Video encoder
Audio encoder
Audio encoder
Data encoder
TS MUX
ES MUX
ES MUX
Video encoder
Splitter
Data encoder
MUX adaption External
energy dispersal encoder
External
interleaver
Internal
encoder
Internal
interleaver
MUX adaption External
energy dispersal encoder
External
interleaver
Internal
encoder
Mapper
TPS and
Pilot signal
Antenna
VHF/UHF
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Front
end
D/A
conversion
Guard
interval
Frame adaption
OFDM
Installazione presso la casa
del Paziente
Al Paziente viene
consegnata una
attrezzatura
consistente in:
1.Base Station
2.Apparati
Elettromedicali
3.Smart Card
Il Paziente deve sintonizzarsi sul
canale in cui è trasmessa la
applicazione di Telehomecare e
attivare la applicazione interattiva
Paolo Randaccio
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Operatività con la TV
digitale del Paziente
Il Paziente/Telespettatore continua a fruire della trasmissione (per
ora un cinescopio*…) mentre acquisisce i parametri biometrici e li
trasmette al centro clinico via web
* … ma se cambia canale la applicazione non si interrompe !
Paolo Randaccio
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La analisi più semplice:
la pressione arteriosa
Durante la acquisizione viene visualizzato l’andamento della
pressione nel manicotto dello sfigmomanometro, alla fine sono
presentati pressione massima e minima e la frequenza cardiaca
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Paziente Server Medico
Su ogni decoder è presente un modem
analogico che funge da canale di ritorno
(RC)
Tramite il RC viene effettuata un
connessione a www tramite la chiamata
ad un service provider
Ci si connette ad un server e con
metodo GET o POST si inviano i dati di
identificazione del paziente
Ottenuto l’accreditamento si
trasmettono i dati biometrici
Alla fine della transazione il Server
provvede ad inviare al medico curante
tramite e-mail i dati della analisi
Tramite il sito web di consultazione il
medico è in grado di verificare lo stato
di salute del paziente
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Lo sfigmomanometro e
la Base Station
Abbiamo interfacciato uno sfigmomanometro digitale prodotto da
una importante ditta giapponese di apparati elettromedicali. Il
feedback della ditta è stato molto positivo.
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
L’Elettrocardiografo:
bocciato !
I miei studenti hanno
costruito vari ECG da 1 a
12 canali
Non sono stati usati per
vari motivi:
1.I nostri ECG non sono
certificati
2.La analisi ECG va fatta
sotto il controllo di un
operatore sanitario
3.Per il controllo di
patologie croniche è utile
misurare la pressione, il
peso e la glicemia
Paolo Randaccio
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La struttura dell’ECG è quella classica
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Amplificatore differenziale
per strumentazione
Lo stadio di ingresso dell’ECG è costituito da amplificatori
differenziali in grado di rilevare ddp dell’ordine del
microVolt
Poiché il rumore è normalmente superiore al segnale
occorre inserire un circuito per la riduzione del rumore
La fonte principale del rumore è la alternata a 50 Hz
captata dal corpo del paziente
Un circuito apposito per la riduzione del rumore di modo
comune calcola il valore medio del segnale, lo inverte di
polarità e lo invia al corpo del paziente
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Scheda ECG 3 canali 6 derivazioni
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
La Smart Card del Paziente
La Smart Card consente di individuare con sicurezza il
paziente
Contiene informazioni per il collegamento al sito web del
centro clinico
Sarà utile per altre applicazioni
quali il CUP
Abbiamo dovuto produrre
autonomamente le Smart Card
(Watchdata RTCOS) perché la
nostra Regione non le distribuisce
La struttura del file system della Smart Card emula la CNS
(Carta Nazionale dei Servizi) su cui è basata anche la Tessera
Sanitaria dotata di microchip
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Lettura dati di identificazione
I dati di identificazione sono letti dal file
presente nella Smart Card tipo CNS
Attualmente viene usato come codice
univoco il CIP presente tra le voci del file
EF_Dati_personali
I dati personali sono copiati all’interno del
File System del Decoder in un’area
permanente (\flashusr\persistent\oid\aid)
Non è previsto l’inserimento del PIN code
in quanto il decoder è un oggetto di uso
privato (non è un bancomat…)
Attualmente la Smart Card contiene
ulteriori informazioni utili alla connessione
(tel. del service provider, log, pwd)
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Prime esperienze sul campo
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Quando le applicazioni si provano in casa tutto funziona, in pratica le
cose cambiano
Il broadcaster usa un proprio carousel (…) e non è facile trasferire le
applicazioni da un sistema all’altro, ma ci siamo riusciti in circa 2
giorni di lavoro: ora gli aggiornamenti li mando per e-mail.
L’utente/paziente anziano, non sa cosa sono i menu del software! È
meglio non usare questo termine
Ci sono troppi menu! E’ vero è colpa mia. Quando l’utente si
addentrato nel sotto-sotto-sotto menu non riesce più ad uscirne.
L’inserimento dei dati alfanumerici richiede la laurea specialistica in
Esseemmeesseologia (SMS-logia)
Il collegamento del Return Channel (il modem analogico) a volte
presenta problemi: linea rumorosa, errori non previsti … c’è da
lavorare
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Limitazioni e soluzioni
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Non tutti i decoder possono far girare la applicazione
Il decoder deve avere il lettore di Smart Card e le classi SATSA
Deve essere presente la porta seriale
Va installato il sistema operativo Osmosys con le classi per la porta
seriale
Alcune soluzioni su cui stiamo lavorando
Usare un chip che emula Smart Card e su cui e’ installata una
connessione wireless. Sistema in fase di test, dovrebbe essere
operativo a marzo 2009
Assemblaggio di un decoder contenente anche la base station. Il
costo non è elevato un decoder costa 20-50 €, la Base station e gli
apparati elettromedicali costano 200-500 €.
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Ecco l’elenco delle strutture coinvolte
Abbiamo fatto un accordo con un broadcaster per la DVD-T (la emittente
locale Videolina che trasmette su tutta la regione)
Per poter usare gli apparati elettromedicali abbiamo stipulato un Non
Disclosure Agreement con le ditte fornitrici (OMRON, MENARINI)
Per avere informazioni sulla struttura delle Smart Card abbiamo stipulato
un Non Disclosure Agreement con la ditta fornitrice (GHIRLANDA)
Abbiamo definito un protocollo clinico con un Ospedale, nel nostro caso il
SS.Trinità di Cagliari
Abbiamo selezionato un gruppo di pazienti anziani con patologie croniche
Dovremo in futuro collaborare con la ASL per accreditare il sistema
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009
Hanno contribuito alla
realizzazione del progetto
L’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) ha finanziato il progetto
come trasferimento tecnologico di conoscenze sviluppate in ambito di
ricerche di Fisica (reti telematiche, elettronica e software)
Il DIEE (Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica, Università di
Cagliari) ha fornito conoscenze, laureandi e dottorandi
Il DSF (Dipartimento di Fisica) ha fornito locali, risorse, finanziamenti
@ITIM e Ghirlanda hanno fornito conoscenze sulle Smart Card
Il CINECA di Bologna ha fornito attrezzature e conoscenze sulla DVB-T
OMRON, MENARINI e TAKEDA hanno fornito gli apparati elettromedicali
Grazie per l’attenzione
Paolo Randaccio
Gruppo V - Frascati LNF 03/02/2009