Advanced Oncotherapy – Patientmonitoring via WebRTC

Sping ontwikkelt Proof-of-Concept t.b.v. totaalconcept medische workflow én patiëntmonitoring op basis van WebRTC en Kurento.

Advanced Oncotherapy ontwikkelt een nieuwe bestralingsmethode voor de behandeling van kanker. Bij deze behandeling wordt gebruik gemaakt van een protonenbeam. Hierdoor kan heel gericht worden bestraald, waardoor het omliggende weefsel zo veel mogelijk wordt gespaard. Tijdens deze nieuwe vorm van bestraling mag de behandelaar zich niet in dezelfde ruimte als de patiënt bevinden. Zelfs het monitoren van de behandeling vanachter loodglas is niet mogelijk. Daarom is gekozen om de patiënt in de gaten te houden via een live videostream.

Sping is gevraagd een Proof of Concept (PoC) te ontwerpen op basis van WebRTC om videobeelden van meerdere camera’s te publishen zodat deze binnen een bestaande HTML (angular) web interface getoond en bediend kunnen worden. De PoC moest inzicht geven in de haalbaarheid en betrouwbaarheid van een toekomstige oplossing.

Platformselectie

Om de video beelden uit de camera te krijgen en via een live videostream op basis van WebRTC aan te bieden aan de web interface maken we gebruik van een bestaand media streaming platform. In de markt zijn hiervoor meerdere platforms beschikbaar. Vanuit Advanced Oncotherapy kregen we enkele selectiecriteria mee. De selectiecriteria betroffen onder andere de latency van beeld en Pan-Tilt-Zoom-beweging, kwaliteit van de documentatie, tijd/moeite benodigd om een eerste set-up te kunnen doen, eventuele licentiekosten en de toekomstige onderhoudbaarheid.

We hebben verschillende platformen bekeken en uitgeprobeerd. Uiteindelijk bleken Kurento en Janus het meest geschikt. Omdat voor Kurento meer documentatie beschikbaar is kozen we dit platform uiteindelijk voor onze PoC.

Cameraselectie

De verwachting is dat de camera’s, door hun positie in een radiotherapie behandelingszone, sneller vervangen moeten worden vanwege blootstelling aan straling. Hierdoor speelt prijs een belangrijke rol bij de selectie van een geschikte camera. We hebben verschillende camera’s opgenomen in onze PoC, waarbij vooral de maximale resolutie een onderscheidende factor was.

Resultaten

We bouwden op basis van Kurento een video gateway in NodeJs. Deze gateway beheert de video pipelines. Ook wordt de Pan-Tilt-Zoom bediening binnen deze servlet afgehandeld.

Vervolgens hebben we verschillende typen camera’s aangesloten op deze gateway om deze te kunnen vergelijken. De volgende uitgangspunten en evaluatiecriteria voor het platform en de camera’s waren van belang:

• hoge beschikbaarheid;
• meerdere gelijktijdige streams;
• minimale resolutie van 720P met een minimum van 15 frames per seconde;
• mogelijkheid om in de toekomst in te zetten voor tweeweg verkeer;
• mogelijkheid om in de toekomst authenticatie toe te voegen ivm verhoogde beveiliging;
• Pan-Tilt-Zoom (ptz) bediening van de camera vanuit de betreffende web interface.

Uitdaging: reducing latency

Tijdens de eerste PoC liepen we tegen een behoorlijke latency aan (3.5 sec). Door deze vertraging was de video oplossing niet voldoende inzetbaar om de situatie van de patiënt goed in de gaten te kunnen houden. Ook kwamen er vooral bij bewegende beelden artefacten voor. Het Sping-team heeft zich hier vervolgens in vast gebeten en dit resulteerde in een tweede versie van de PoC. Hierin hebben we de latency drastisch kunnen verminderen o.a. door de settings te tweaken. Het gebruik van camera’s met een hoger resolutie en kwaliteit leidde tot een vermindering van de artefacten, terwijl de performance nagenoeg vergelijkbaar bleef.

PoC succesvol afgerond!

Hiermee hebben we de PoC succesvol kunnen afronden. Op basis van de uitkomsten van de PoC gaat Advanced Oncotherapy nu verder met een eerste testversie van hun totaalconcept in de vorm van één webapplicatie voor medische workflow én patiëntmonitoring.