Streamer mit extrem niedriger Latenz für Anwendungen in der Chirurgie und medizinischen Bildgebung

Kommunikation und Datenübertragung in Echtzeit sind im Gesundheitswesen unverzichtbar geworden, insbesondere bei Operationen und medizinischen Bildgebungsanwendungen. Die Möglichkeit, hochauflösende Live-Bilder während Verfahren wie der Endoskopie zu erfassen, auszutauschen und zu analysieren, hat die Art und Weise verändert, wie Mediziner Krankheiten diagnostizieren, Operationen planen und angehende Spezialisten ausbilden. Jüngste technologische Durchbrüche ermöglichen jetzt Streaming mit extrem niedriger Latenz, was einen qualitativ hochwertigen, interaktiven und immersiven Live-Datenaustausch mit unübertroffener Unmittelbarkeit ermöglicht, was zu erheblichen Fortschritten in der Patientenversorgung führt.

Im Einklang mit diesen Fortschritten hat iWave den ULL-Streamer (ULL: Ultra Low Latency) und Recorder eingeführt, eine innovative Lösung, die Echtzeit-Kommunikation und Datenübertragung mit minimaler Verzögerung integriert. Der ULL-Streamer wurde entwickelt, um dem steigenden Bedarf an sofortigem Datenfluss gerecht zu werden. Er ermöglicht Videostreaming mit einer außergewöhnlich niedrigen Latenz, so dass Gesundheitsdienstleister während komplexer medizinischer Verfahren mit nahtloser Synchronisation überwachen, bewerten und zusammenarbeiten können.

(Bildquelle: iWave)

Bei herkömmlichen bildgebenden Verfahren wie Röntgen, Computertomographie (CT), Positronenemissionstomographie (PET) und Magnetresonanztomographie (MRT) kommt es beim Videostreaming in der Regel zu einer Verzögerung von mehreren hundert Millisekunden. Diese Latenzzeit kann bei Verfahren, die Entscheidungen in Sekundenbruchteilen erfordern, ein kritisches Hindernis darstellen. Im Gegensatz dazu reduziert der ULL-Streamer von iWave die Ende-zu-Ende-Latenz auf nur 66 Millisekunden über Wi-Fi 5, was ihn ideal für interaktive Anwendungen macht. High-Definition(HD)-Video kann jetzt in Echtzeit übertragen werden, so dass Spezialisten vor Ort und an entfernten Standorten die Situation überwachen und sofortige Entscheidungen treffen können. Für die Visualisierung und Analyse lässt sich der ULL-Streamer mit dem Apple Vision Pro integrieren, einem Mixed-Reality-Headset, das Augmented-Reality- (AR) und Virtual-Reality-(VR)-Funktionen kombiniert und den Nutzern ein vollständig immersives Erlebnis bietet und die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen medizinischen Teams verbessert.

Hauptmerkmale des ULL-Streamers und -Rekorders

• Ultrahochauflösendes Video: Unterstützt 4K-UHD-Video bei 60 Hz, mit gleichzeitiger Komprimierung und Dekomprimierung, um die hohe Qualität zu erhalten
• Vielseitiger Eingang und Ausgang: Ausgestattet mit 12G-SDI- und HDMI-2.0-Eingängen/Ausgängen, die eine flexible Integration mit verschiedenen Bildgebungsgeräten ermöglichen
• Effiziente Echtzeit-Kodierung: Video vom 12G-SDI/HDMI-2.0-Eingang wird für Live-Streaming oder direkte Aufzeichnung auf M.2-SSD oder USB-Speicher kodiert, was sowohl Echtzeitanzeige als auch effiziente Speicherung gewährleistet
• Wi-Fi-5-Streaming-Funktionen: Ermöglicht zuverlässiges Streaming mit geringer Latenz über Wi-Fi-Netzwerke, wodurch die Abhängigkeit von kabelgebundenen Verbindungen verringert und die Mobilität erhöht wird
• Sichere Datenübertragung: Integrierte AES-Verschlüsselung zum Schutz sensibler medizinischer Daten, die eine sichere Pipeline für das Videostreaming bietet
• Latenzfreies Pass-Through: Unterstützt einen Schleifenmodus ohne Latenz, der sich sowohl für Streaming als auch für die Echtzeitanzeige auf lokalen Geräten eignet

Der ULL-Streamer wird von einem Hochleistungs-FPGA angetrieben, das HDMI-Empfangs- (RX) und Sendefunktionen (TX) sowie Wi-Fi-5-Fähigkeiten umfasst und sich damit ideal für die gleichzeitige Verarbeitung von Datenempfang und -übertragung eignet. Das Herzstück des ULL-Streamers ist der MPSoC Zynq UltraScale+, der eine integrierte H.264/H.265-Video-Codec-Einheit enthält. Diese Funktion gewährleistet eine hardwarebeschleunigte Videokodierung und -dekodierung, optimiert die Leistung für High-Definition-Video-Streaming-Anwendungen und minimiert die Auswirkungen auf die Systemressourcen.

Erweiterte Videocodec-Integration in medizinischen Umgebungen

Die fortschrittliche Codec-Integration des ULL-Streamers bringt in medizinischen Umgebungen erhebliche Vorteile mit sich, da sie eine effizientere und effektivere Videoverarbeitungspipeline ermöglicht, die direkt mit dem bildgebenden Gerät beginnt. Sobald das Rohvideo von Geräten wie Endoskopen erfasst ist, wird es in der programmierbaren Logik des FPGAs verarbeitet, wo wesentliche Bildverbesserungen vorgenommen werden. Verbesserungen wie die Rauschunterdrückung sorgen für ein klares, hochauflösendes Bild, während die Farbkorrektur und die Bildstabilisierung für eine genauere und einheitlichere Darstellung sorgen. Diese Optimierungen sind von entscheidender Bedeutung, da sie die Klarheit des Live-Streams verbessern und Chirurgen und medizinisches Fachpersonal in die Lage versetzen, präzise Echtzeitbilder zu sehen, die für Eingriffe entscheidend sind. Der integrierte H.264/H.265-Codec komprimiert diese hochwertigen Videoströme effizient, so dass die visuelle Wiedergabetreue erhalten bleibt und gleichzeitig die Bandbreitenanforderungen reduziert werden, was eine nahtlose Datenübertragung über komplexe Netzwerke im Gesundheitswesen ermöglicht.

Der ULL-Streamer ist so optimiert, dass die Videoqualität bei sehr geringen Latenzzeiten erhalten bleibt. So wird sichergestellt, dass das Video in Echtzeit verarbeitet und ohne Verzögerungen an Bildschirme, Remote-Systeme oder Speicher übertragen wird. Dieser gestraffte Arbeitsablauf verbessert nicht nur die betriebliche Effizienz in medizinischen Einrichtungen, sondern ermöglicht es dem medizinischen Personal auch, Live-Videobilder aus mehreren Quellen gleichzeitig anzuzeigen, zu analysieren und darauf zu reagieren. Darüber hinaus kann das komprimierte Video ohne Verzögerung an entfernte Experten oder Berater übertragen werden, was eine nahtlose Zusammenarbeit und Entscheidungsfindung in hochsensiblen medizinischen Szenarien ermöglicht. Diese Echtzeit-Fähigkeit in Kombination mit niedriger Latenz und hochwertiger Bildgebung stellt sicher, dass der ULL-Streamer die strengen Anforderungen moderner medizinischer Bildgebung und Verfahrensunterstützung erfüllt, bei denen Präzision und Timing von größter Bedeutung sind.

ULL-Streamer-Workflow in medizinischen Anwendungen

Der Codierungsprozess des ULL-Streamers beginnt mit der Erfassung hochwertiger Videos von 12G-SDI- oder HDMI-2.0-Quellen mit einer Auflösung von bis zu 4K und 60 Bildern pro Sekunde (fps). Während eines chirurgischen Eingriffs wird die Videoübertragung in kleinere, effiziente Datenpakete kodiert und über Wi-Fi 5 gestreamt. Unterstützte Protokolle wie UDP, SRP, RTMP und RTSP erleichtern die Kompatibilität mit einer Reihe von Streaming-Plattformen. Die kodierten Daten werden von einem Decoder empfangen und auf Highspeed-Monitoren und -geräten wie dem Apple Vision Pro angezeigt. Um die Flexibilität zu erhöhen, kann das Video auch auf webbasierte Plattformen wie YouTube und Wowza gestreamt und an die spezifischen Bedürfnisse der Endbenutzer angepasst werden. Um die Datensicherheit zu gewährleisten, bietet der ULL-Streamer eine Ver- und Entschlüsselung für Video- und Audiodaten, die von 12G-SDI- oder HDMI-2.0-Quellen erfasst werden, so dass die Vertraulichkeit der Patienten beim medizinischen Streaming gewahrt bleibt.

Anwendungsfälle für den ULL-Streamer im Gesundheitswesen

1. Datenintegration in der Chirurgie in Echtzeit: Der ULL-Streamer ermöglicht eine nahtlose Datenintegration in Echtzeit, wodurch Chirurgen sofortigen Zugriff auf wichtige Informationen erhalten, das Situationsbewusstsein verbessert und die Entscheidungsfindung unterstützt wird.
2. Telemedizin und Fernoperationen: Spezialisten können sich aus der Ferne über Streaming mit extrem niedriger Latenz an Operationen beteiligen und so eine synchrone Kommunikation zwischen den Teams vor Ort und aus der Ferne erreichen, was bei komplexen und spezialisierten Verfahren unerlässlich ist.
3. Medizinische Ausbildung und Simulation: Live-Streaming von chirurgischen Eingriffen oder medizinischen Simulationen für Studenten oder Auszubildende bietet eine immersive, interaktive Lernumgebung, die sofortiges Feedback und einen besseren Einblick in Techniken ermöglicht.
4. Intensivstation-Überwachung: Der ULL-Streamer überträgt Echtzeit-Videos und wichtige Daten von Intensivstationen (ICUs) an entfernte Überwachungszentren und unterstützt so schnelle, fundierte Entscheidungen zur Patientenversorgung.
5. Live-Diagnose: Die Echtzeit-Übertragung von diagnostischen Bildern, z. B. von Ultraschall- oder endoskopischen Aufnahmen, ermöglicht eine schnelle Konsultation von Spezialisten, die die Ergebnisse sofort interpretieren und Anleitungen geben können, wodurch die Diagnosezeit verkürzt wird.
6. Koordination von Notfallmaßnahmen: In kritischen Pflegesituationen kann der ULL-Streamer Live-Videoübertragungen von Notfallszenen an Einsatzteams oder Krankenhäuser liefern und so ein gut koordiniertes, sofortiges medizinisches Eingreifen ermöglichen.

Mit der erfolgreichen Einführung von Streaming mit extrem niedriger Latenz über Wi-Fi bietet der ULL-Streamer das Potenzial, die chirurgischen Ergebnisse erheblich zu verbessern, die Ausbildung zu fördern und den Zugang zu lebensrettenden Verfahren weltweit zu erweitern.

iWave: Innovation bei eingebetteten Systemen

Mit jahrzehntelanger Erfahrung ist das Ingenieurteam von iWave in der Lage, Lösungen zu entwickeln, die den strengsten mechanischen, umwelttechnischen und behördlichen Anforderungen entsprechen, und zertifizierte, skalierbare Produkte zu liefern, die auf Performance, Zuverlässigkeit und langfristigen Einsatz zugeschnitten sind. Durch eine Partnerschaft mit iWave profitieren Unternehmen von flexiblen, maßgeschneiderten Lösungen, einem frühzeitigen Zugang zu den neuesten i.MX-Technologien und der Möglichkeit, mit Produkten der nächsten Generation in ihren Märkten führend zu sein.

Wenn Sie weitere Informationen wünschen oder individuelle Anforderungen besprechen möchten, wenden Sie sich bitte an uns unter mktg@iwave-global.com.