Koen Vervloesem
13 December 2013

De ouderwetse analoge beeldverbindingen worden ook in de operatiekamer steeds zeldzamer. Met de introductie van IP-video ontstaan er nieuwe mogelijkheden voor het combineren en bewerken van beeldmateriaal. Maar liefst twee van de bedrijven in deze markt komen uit België.

De tijd dat de chirurg tijdens een ingreep röntgenbeelden van zijn patiënt op een witte lichtbak raadpleegde, is in veel ziekenhuizen al even voorbij. Door de digitalisering en meer in het bijzonder IP-video zijn deze hulpmiddelen vervangen door pc’s met beeldschermen en een achterliggend IP-netwerk. Opvallend is dat twee van de handvol high-end oplossingen voor IP-video in ok’s uit België komen: Nucleus van Esaturnus, dat in 2007 ontsproot uit de samenwerking tussen ingenieurs en chirurgen aan de universiteiten van Leuven en Oxford, en Nexxis, dat eind 2011 door Barco werd gelanceerd.

De keuze voor een digitale operatiekamer gebaseerd op IP is voor een ziekenhuis vooral een kwestie van efficiëntie, legt Johan Stockman uit, VP Strategic Marketing Surgical Imaging bij Barco. ‘Het ok-personeel kan focussen op de patiënt in plaats van op de technologie in de operatiekamer.’ Bij een analoge AV-oplossing werden immers diverse kabelnetwerken opgezet met al even diverse connectoren: DVI, HD-SDI, VGA, composiet, enzovoorts. ‘Eén type kabel stond daar in voor één type signaal. Het personeel had dus kennis van die diverse videotechnologieën nodig. Ook het onderhoud van de componenten vereiste heel wat expertise en er lag een wirwar van kabels in de ok.’

Met de oplossingen van Barco en Esaturnus daarentegen komt zowel het zorgpersoneel als het onderhoudspersoneel in een eenvoudiger werkomgeving terecht. ‘We werken met componenten waarvoor uitgebreidere kennis aanwezig is in de IT-afdeling van het ziekenhuis. En door al die signalen te standaardiseren in één type kabel maakt het niet meer uit welk signaal er over het netwerk loopt’, aldus Stockman.

Esaturnus Nucleus
Videobronnen en schermen kunnen in een digitale operatiekamer flexibel aan elkaar worden gekoppeld.

Een ander groot voordeel van video over IP is de flexibiliteit. De operatiekamer bevat meerdere beeldschermen, die elk onafhankelijk zijn aan te sturen. ‘In onze Nucleus-software verbind je eenvoudig elk scherm met een bron door de juiste icoontjes op een aanraakscherm te kiezen’, legt Anton Fannes uit, die de internationale productmarketing doet bij Esaturnus. Zo’n bron kan bijvoorbeeld het videobeeld van een endoscoop zijn, maar ook bestaan uit gedigitaliseerde röntgenfoto’s. Of Pacs-software kan op een scherm worden getoond, bijvoorbeeld als de chirurg het patiëntendossier bij de hand wil hebben. De koppeling tussen bron en scherm kan snel worden gewijzigd, zodat zowel de chirurg als de assistenten en het verplegend personeel op elk moment zien wat van belang is en snel kunnen inspelen op het verloop van de ingreep.

Ook is met beide Belgische oplossingen functionaliteit zoals picture in picture (PIP) mogelijk. De chirurg kan bijvoorbeeld het camerabeeld van de endoscoop op zijn scherm bekijken en tegelijk in een hoek een grafiek van de hartslag als kleine afbeelding oproepen. Daarnaast is het ook eenvoudig om bronnen te streamen naar andere operatiekamers of zelfs daarbuiten, bijvoorbeeld om advies te vragen aan collega’s.

Het gebruik van IP-video betekent ook dat ziekenhuizen hun peperdure ok’s kostenefficiënter kunnen inzetten. Een operatiekamer is traditioneel immers een redelijk vaste en specifieke installatie. ‘Vroeger bouwde een ziekenhuis er een voor elke discipline’, zegt Thomas Koninckx, oprichter en CEO van Esaturnus. ‘Met de opkomst van digitale operatiekamers zien we dat ziekenhuizen generieke ok’s met een basisuitrusting bouwen en die dan elke keer herconfigureren door de duurdere gespecialiseerde toestellen van de ene naar de andere kamer te verplaatsen. Dat is slechts een kwestie van aansluiten op het IP-netwerk.’

Belangrijke ader

Nucleus gebruikt een dedicated netwerk in het ziekenhuis met standaard UTP-kabels, waarbij er een VLan (virtual local area network) per operatiekamer wordt ingericht. ‘We raden Cat6-bekabeling met multicastverkeer aan. Het netwerk kan zo later eenvoudig een upgrade krijgen met een 10 Gb-switch’, legt Fannes uit. ‘Door gebruik van UTP kunnen we in originele kwaliteit en zonder vertraging elke mogelijke UTP-outlet in het ziekenhuis bereiken, waardoor we ook eenvoudig een heel datacentrum via de UTP-kabel virtueel in de operatiekamer kunnen trekken.’ Hij benadrukt dat de Nucleus-installatie zwevend geïnstalleerd wordt met een scheidingstransformator die het lichtnet en andere apparatuur ontkoppelt.

Het spreekt voor zich dat de beeldvertraging in een operatiekamer minimaal moet zijn voor oog-handcoördinatie. Een chirurg die een beeld van zijn endoscoop te zien krijgt met een halve seconde vertraging kan in die tijd immers al per ongeluk een belangrijke ader hebben doorgesneden. ‘Uit psychovisuele studies blijkt dat mensen een beeldvertraging onder de honderd microseconden niet opmerken’, zegt Koninckx. ‘De normale videocompressietechnieken van IP-video voor thuistoepassingen introduceren echter al meer vertraging. Met onze gepatenteerde real to real-technologie voegt Nucleus bijna geen vertraging toe tussen camera en monitor, terwijl er gemiddeld slechts vijf microseconden elektrische vertraging op het signaal zit. Dat realiseren we door niet te wachten op een volledig frame voor we het verzenden, maar door een of meerdere rijen tegelijk te verzenden.’

Esaturnus vascularisatie
Met het experimenteel vascularisatiefilter kan Esaturnus de bloedvaten in een beeld benadrukken.

Barco heeft een heel andere aanpak om die vertraging te minimaliseren. ‘We comprimeren de videobeelden niet’, vertelt Stockman. ‘Dat resulteert in een benodigde bandbreedte van meer dan 3 Gb/s per full-HD-videostroom. Dankzij glasvezel kunnen we hoge brandbreedtes probleemloos over langere afstanden garanderen. Bovendien is dit ook future-proof voor de hogere bandbreedtes die nieuwe technologieën zoals 3D-beelden en 4K-resoluties vereisen. Glasvezelbekabeling is ook veilig voor de patiënten omdat het een galvanische scheiding biedt en niet te maken heeft met elektromagnetische interferentie door medische apparaten.’

Meer dan honderd

Barco heeft reeds projecten verkocht in Europa, de VS, Zuid-Amerika en Azië. Volgens Stockman zijn er in de Benelux al meer dan honderd ok’s ingericht met de Nexxis-technologie, onder meer bij het AZ Maastricht, het Elkerliek-ziekenhuis in Helmond en het St. Antonius-ziekenhuis in Nieuwegein. De technologie is slechts één onderdeel van een grotere oplossing, en voor de integratie werkt Barco samen met wereldwijd en lokaal opererende integratoren. ‘Nexxis maakt gebruik van standaarden en is dus compatibel met alle medische toestellen en schermen die standaard video-interfaces aanbieden’, zegt Stockman. ‘We valideren onze Nexxis-encoders ook met endoscopische camera’s van diverse producenten.’

Esaturnus richt zich vooral op Europa en het Midden-Oosten. In de Benelux heeft het ook al meer dan honderd operatiekamers uitgerold, onder meer bij het UZ Leuven, het Onze Lieve Vrouw Ziekenhuis Aalst, Gasthuiszusters Antwerpen en het Westfriesgasthuis Hoorn. Sinds begin 2012 werkt Esaturnus in Nederland samen met Hulskamp Audiovisueel als partner.

Koninckx beklemtoont dat zijn bedrijf volop de kaart van openheid speelt. ‘We zijn geen groot bedrijf, maar we werken wel met vijfentwintig man fulltime aan een digitale operatiekamer. Omdat Nucleus merkonafhankelijk is en we jaren hebben geïnvesteerd in de ondersteuning van diverse beeldformaten en allerlei instrumenten, is de integratie van ons systeem vrij eenvoudig. We ondersteunen bijvoorbeeld beeldschermen van Sony en Barco, Pacs-systemen van Agfa en Kodak, enzovoorts.’ Ook hun low latency-aanpassing voor MPeg-4 houden ze niet geheim.

Beperkt getrainde partner

Ergonomie krijgt steeds meer aandacht in een digitale operatiekamer, want het gaat uiteindelijk om leven en dood. ‘Onze systemen moeten zo intuïtief mogelijk zijn’, benadrukt Koninckx. ‘Die vertaalslag maken is wel een uitdaging, maar we zetten designers en experts in human-computer interaction in, interviewen bestaande klanten en updaten onze software continu volgens hun eisen.’

Als de chirurg vroeger een goed zicht op een beeld wilde hebben, moest de tafel met videomateriaal dichterbij worden gerold. Met video over IP gebeurt de beeldverwerking in een serverruimte en moet hij enkel een scherm dichterbij halen. Maar ergonomie zit soms ook in kleine details, legt Fannes uit. ‘De chirurg kan een opname starten of stoppen met een knop op de endoscoop, waardoor hij zich maar op één instrument hoeft te focussen.’

De flexibiliteit van IP-video is ook te vinden in persoonlijke configuratieprofielen: elke chirurg kan kiezen welke videobronnen hij op welke schermen wil zien, en het systeem initialiseert automatisch die opstelling als hij begint. Daardoor verliest de chirurg geen tijd en kan hij focussen op zijn werk in plaats van op de technische ondersteuning daaromheen.

AZ Groeninge OK
Het AZ Groeninge in Kortrijk, de thuisstad van Barco, heeft enkele digitale operatiekamers.

Esaturnus heeft ondertussen plannen om Nucleus nog eenvoudiger te maken voor de eindgebruikers. ‘We willen onze systemen kunnen laten uitrollen door een beperkt getrainde partner. De installatie moet eenvoudiger, te vergelijken met hoe je een wifirouter thuis installeert. Daarom brengen we in de toekomst een voorgeconfigureerde appliance uit. De installateur steekt die dan gewoon in en niemand hoeft te weten dat er onder meer een mediaserver en een databaseserver in zitten’, vertelt Koninckx.

Door deze en andere technologie krijgen ziekenhuizen wel met steeds meer data te maken. ‘Lifecyclemanagement van de vele opnames biedt voor hen nog heel wat uitdagingen’, meent Stockman. ‘Technisch kan dit allemaal, maar achteraf moet alles worden beheerd in bijvoorbeeld een EPD, een elektronisch patiëntendossier. Niet alle systemen zijn daarvoor al klaar.’

Nucleus bevat een oplossing voor data-lifecyclemanagement, die met een EPD kan worden geïntegreerd. ‘De helft van de gegenereerde video verliest na een paar weken al zijn medische relevantie en slechts tien procent is na een aantal maanden nog belangrijk. De video’s die in ons systeem worden opgeslagen, worden daarom op basis van enkele standaardregels automatisch gecomprimeerd, getranscodeerd, naar secundaire opslagapparatuur verplaatst of verwijderd’, schetst Fannes.

Realtime anatomische atlas

‘Terwijl de digitale operatiekamer nu nog vooral een kwestie van technologie is en we dus spreken over IP-video, compressiestandaarden en dergelijke, is het mijn overtuiging dat het over twee tot drie jaar zal gaan over de toegevoegde waarde voor de patiënt’, zegt Koninckx. ‘We willen de ok slim maken.’

Zo moet er op termijn meer intelligente verwerking mogelijk zijn. Zo werkt Esaturnus aan het compenseren van het beeld wanneer de endoscoop wordt gekanteld. En in een Berlijns ziekenhuis voert het een test uit met een vascularisatiefilter. De bloedvaten kunnen daarmee in het beeld extra worden ingekleurd als hulp voor de chirurg. Op een termijn van tien tot vijftien jaar zou zelfs een soort realtime anatomische atlas op basis van een camerabeeld mogelijk moeten zijn, waarbij bijvoorbeeld bloedvaten in het rood worden getoond en vet in het geel.

Uiteindelijk komt de digitalisering van de operatiekamer ook de patiënt ten goede, vooral na de operatie: de opnames worden toegevoegd aan het patiëntendossier en de arts kan dan aan de hand van de videobeelden aan de patiënt uitleggen hoe de operatie precies is verlopen. ‘Ook worden patiëntenrechten steeds belangrijker’, ziet Fannes, ‘en zijn patiënten tegenwoordig al zo gewend aan beeldplatforms zoals Instagram en Facebook dat ze in de toekomst misschien wel verwachten dat ze die beelden van hun operatie te zien krijgen.’