Telemedicina por VoIP

Autor1

Afiliacion1

Afiliacion2

Resumen: Este informe trata sobre la implementación de una PBX (Phone Box Exchange) que se utilizara como medio de comunicación de voz entre principalmente hospitales o centros de atención de la salud ubicados en la metrópolis y Caps que se encuentran en puntos muy alejados de la misma. Se describirá porque surgió la necesidad de implementar este sistema de comunicación, que herramientas fueron elegidas y su funcionamiento, los protocolos que se utilizan para poder lograr una comunicación de VoIP y además las herramientas que se usaran para poder entablar una comunicación segura. Todo esto planteado en base al “Prototipo Web para Telemedicina” desarrollado en el marco de un proyecto para generar una red de telemedicina para el Sistema Provincial de Salud de la Provincia de Tucumán que involucra al Departamento de Bioingeniería de la Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías, al Instituto de Bioelectrónica de la Facultad de Medicina ambos de la Universidad Nacional de Tucumán y el Ministerio de Salud Pública de la Provincia.

1. Introducción La organización Mundial de la Salud (OMS), define a la telemedicina como: “El suministro de servicios de atención sanitaria, en los que la distancia constituye un factor crítico, por profesionales que apelan a las tecnologías de la información y de la comunicación con objeto de intercambiar datos para hacer diagnósticos, preconizar tratamientos y prevenir enfermedades y heridas, así como para la formación permanente de los profesionales de atención de salud y en actividades de investigación y evaluación, con el fin de mejorar la salud de las personas y de las comunidades en que viven.” [1].

Según esta definición la telemedicina incluye:

Asistencia remota como consulta, diagnostico, monitorización y vigilancia. Gestión de pacientes y administración. Información sanitaria a la población. Formación e información a distancia a profesionales.

XVIII Congreso Argentino de Bioingeniería SABI 2011 - VII Jornadas de Ingeniería Clínica Mar del Plata, 28 al 30 de septiembre de 2011

Por lo tanto, la Telemedicina debe buscar satisfacer el interés de los ciudadanos con servicios de alto valor sanitario utilizando los medios que ofrece la tecnología y disminuir las limitaciones del acceso de las personas a los servicios sanitarios, ya sea que estas limitaciones sean de tipo geográfico, baja dotación de recursos especializados en zonas de baja densidad demográfica, o bien se trate de ciudadanos con circunstancias especiales que le impiden acceder a los servicios. En la Provincia de Tucumán, la distribución de los centros asistenciales que pertenecen al Sistema Provincial de Salud de Tucumán (SIPROSA) es la siguiente: 28 hospitales, 257 Centros de atención primaria de la salud (CAPS) y 10 unidades de apoyo. Hay 22 hospitales en el interior de la provincia y la categoria de cada uno está dada por el número de especialidades que ofrece y número de camas disponibles [2]. La mala difusión de los servicios que se prestan en estos centros y la falta de médicos especialistas, genera un importante número de derivaciones innecesarias hacia los centros de mayor complejidad elevando considerablemente los gastos asociados, tanto para el sistema como para el paciente. Por otro lado, en los últimos años el SIPROSA ha incorporado equipos de distintos grado de complejidad tecnológica que ha colocado a la salud pública (en cuanto al equipamiento de los centros asistenciales se refiere), un paso adelante de los servicios privados sobre todo en el interior de la provincia. Sin embargo, la falta de planes de capacitación, escasos recursos económicos y mala organización de los servicios generan un ineficiente desempeño del conjunto [3]. Todos los hospitales y CAPS del interior tienen equipamiento informático con hardware actualizado que nos permite ejecutar sobre el mismo software multimedia, dándonos la posibilidad de comunicarnos vía voz e incluso video a través de una conexión de internet. Por cuestiones obvias de confidencialidad que debe existir en la comunicación entre, por ejemplo, un médico y un paciente no es recomendable utilizar un servicio de un tercero (Skype, Yahoo, MSN Messenguer), ya que de esta manera se perdería el control de las personas que podrían participar en una charla pues todos los usuarios podrían invitar a otros usuarios no autorizados a estar dentro del sistema y de esta manera estarían participando gente ajena al sistema, esto podría llegar a traer problemas de confidencialidad, además se está expuesto a que las comunicaciones puedan ser interceptadas o grabadas. Esta situación puede limitarse o reducirse, si se contara con una plataforma propia de servicios de comunicaciones de voz entre los diferentes centros asistenciales donde dicha plataforma pueda manejar una base de dados propia en donde un único administrador autorizado podrá agregar o quitar a los usuarios que estén autorizados a comunicarse. La propuesta entonces es instalar una PBX (Private Branch Exchange) o troncal privado de conmutación basada en software, utilizando para ello la tecnología ASTERISK, cuyo funcionamiento será descripto en este paper, de tal forma que permita las intercomunicaciones vía teleconferencia entre agentes de salud de los centros de alta complejidad y periféricos de la provincia, vale aclarar que los usuarios que podrán comunicarse a través de este sistema estarán registrados en la misma base de datos del “Prototipo Web para Telemedicina” y, obviamente, podrán ser administrados desde el mismo. Consideramos que esto ayudara a disminuir los traslados y mejorara la eficiencia, ayudando a descongestionar los Grandes centros de la capital y utilizando la capacidad del equipamiento de los centros periféricos (en estos momentos ociosas), además que reducirá los gastos de comunicaciones ya que para hablar solo se utilizara una conexión a internet. 2. Objetivos Específicos.

1) Investigar sobre tecnologías de voz sobre IP de estándar libre (Software Libre). 2) Establecer los mecanismos y/o procedimientos que garanticen un canal seguro entre

el usuario remoto y sitio central.

3) Configurar los diferentes servicios que permitan el adecuado funcionamiento de la plataforma Asterisk.

XVIII Congreso Argentino de Bioingeniería SABI 2011 - VII Jornadas de Ingeniería Clínica Mar del Plata, 28 al 30 de septiembre de 2011

4) Configurar el canal seguro en el cliente remoto utilizando software libre. 5) Realizar pruebas de conexión entre el cliente remoto. 6) Instalar en la parte del cliente un Softphone (Telefono Ip implementado por

software) para que pueda realizar las llamadas a través de la PC. 3. Alcances y Limitaciones

3.1. Alcances.

1) Implementar un servicio de voz sobre IP que permita establecer una 2) comunicación entre usuarios ubicados en Caps y usuarios de los grandes

centros de alta complejidad 3) Reducir costos relativos a pagos de llamadas locales. 4) Asegurar las comunicaciones, mediante el empleo de un servidor de Voz IP propio 5) Aprovechar la red pública de internet para materializar las comunicaciones.

3.2. Limitaciones.

1) Este proyecto solo aborda el servicio de enrutamiento de paquete es voz IP entre los clientes por un canal seguro y permitiendo al administrador del sistema poder ingresar nuevos usuarios a través de una base de datos, conectando la misma con Asterisk haciendo uso del módulo “Asterisk Realtime”, los demás servicios que ofrece Asterisk como por ejemplo “correo de voz”, “música en espera”, etc. no serán vistos. 4. Herramientas Tecnológicas a Utilizar

Para la implementación del servicio de Voz IP, se empleara la siguiente tecnología: 4.1. Software: 1) Versión 1.6.2.18 de ASTERISK instalado en Linux.

2) SoftPhone ZOIPER (Telefono virtual) 3) Open VPN (Software para poder establecer una Virtual Private

Network). 4.2. Hardware:

1) Los requerimientos mínimos para el funcionamiento de Asterisk y de las aplicaciones antes mencionadas son:

- Procesador a 500MHz (Pentium3) con 128 MB en RAM - 2GB en disco duro como mínimo.

2) Pero para el prototipo de prueba para este proyecto se está utilizando: - Procesador 2.7 GHZ (Athlon 64) con 2 GB de RAM - Partición Disco duro de 40 GB.

XVIII Congreso Argentino de Bioingeniería SABI 2011 - VII Jornadas de Ingeniería Clínica Mar del Plata, 28 al 30 de septiembre de 2011

5. Relación con el Prototipo Web para Telemedicina

Como vemos en el diagrama de bloques la Base de Datos (BD) perteneciente sistema principal, la cual esta implementada con MySql, en donde se almacenan los documentos multimedia, datos de pacientes, agentes de salud colaboradores, comentarios, etc., también almacenaremos los datos necesarios requeridos de cada usuario para poder estar registrado en el servidor Asterisk y de esta manera permitir la intercomunicación entre los mismos vía VoIP (Voz que viaja a través de internet sobre el protocolo IP), dichos datos serán ingresados por el administrador del sistema principal a través de la interfaz del mismo. Para entablar la comunicación los usuarios requieren de un softphone (teléfono ip virtual) el cual tiene su propia interfaz. Al no ser este una aplicación web como el sistema principal, el softphone deberá estar instalado en las PC’s de cuyos usuarios requieran comunicarse. 6. Descripción Herramientas Tecnológicas de Software

6.1. ASTERISK 1.6

Un PBX IP puede existir como hardware físico, o puede llevar a cabo sus funciones de forma virtual, realizar las actividades de enrutamiento de llamadas de la PBX tradicional o PBX híbrido como un software. Esta versión virtual también se conoce como "SOFT PBX". [4]

Asterisk no es ni más ni menos que un SOFT PBX, es un programa de software libre (bajo licencia GPL [5]) que proporciona funcionalidades de una central telefónica (PBX). Como cualquier PBX, se puede conectar un número determinado de teléfonos para hacer llamadas entre sí e incluso conectar a un proveedor de VoIP o bien a una RDSI [6] tanto básicos como primarios. [7]

Lo más interesante de Asterisk es que reconoce muchos protocolos VoIP como pueden ser SIP, H.323, IAX y MGCP. Asterisk puede interoperar con terminales IP actuando como un registrador de las terminales y como una vía de conexión entre ellas.

6.2 ZOIPER

Antes de hablar de Zoiper de debe describir que es un SoftPhone: Un softphone (en inglés combinación de software y de telephone) es un software que hace una simulación de teléfono convencional por computadora. Es decir, permite usar la computadora para hacer llamadas a otros softphones o a otros teléfonos convencionales usando un

Aplicación

Intérprete JSF / Servidor web Navegador

web

BD Aplicación JSF

Figura 1. En la figura se muestra como se vincula esta solución con el Prototipo web para telemedicina

Arquitectura Sistema Principal

ASTERISK

Aplicación SoftPhone

Interfaz del SoftPhone

XVIII Congreso Argentino de Bioingeniería SABI 2011 - VII Jornadas de Ingeniería Clínica Mar del Plata, 28 al 30 de septiembre de 2011

VSP (proveedor de servicios de Voz sobre protocolo IP) que en este caso sera nuestro servidor PBX Asterisk.

Algunos softphones están implementados completamente en software, que se comunica con las PABX a través de la (LAN) Red de Área Local - TCP/IP para controlar y marcar a través del teléfono físico.

Sobre ZOIPER: Es un Softphone que es multiplataforma (Windows, Linux y Mac OS X) por lo que no tendremos que preocuparnos por el sistema operativo que tengan instalado las diferentes PC's, En él se pueden crear clientes tipo SIP y tipo IAX, que son protocolos de inicio de sesión (más adelante hablaremos un poco sobre los protocolos intervinientes en este sistema).

6.3. OpenVPN

Antes de hablar de OpenVPN vamos a describir que es una VPN:

Una red privada virtual, RPV, o VPN de las siglas en inglés de Virtual Private Network, es una tecnología de red que permite una extensión de la red local sobre una red pública o no controlada, como por ejemplo Internet.[8] Sobre OpenVPN: es una solución de conectividad basada en software: SSL (Secure Sockets Layer) VPN Virtual Private Network (red virtual privada), OpenVPN ofrece conectividad punto-a-punto con validación jerárquica de usuarios y host conectados remotamente. Está publicado bajo la licencia GPL, de software libre. [9]

Figura 2. En esta figura se muestra como los diferentes usuarios tanto los de los CAPS como los que se encuentran en Centros de alta complejidad pueden comunicarse a través de internet y utilizando el Softphone ZOIPER instalado, conectándose al servidor Asterisk que es quien mantiene una base de datos de los usuarios y puede entonces rutear la comunicación a donde un usuario remoto lo solicite.

Figura 3. En la figura se muestra como se forma a través de internet una una VPN usando la técnica de Tunnelin (vease referencia [11]), esto se logra con el uso de OpenVPN, y nos da cierta seguridad en la comunicación ya que estaríamos estableciendo una red LAN virtual a través de internet

XVIII Congreso Argentino de Bioingeniería SABI 2011 - VII Jornadas de Ingeniería Clínica Mar del Plata, 28 al 30 de septiembre de 2011

7. Protocolos 7.1. Protocolas más Importantes que permiten comunicación de voz. 7.1.1. Protocolos de Transporte y Control.

TCP, UDP, IP. [10] Estos protocolos son los más usados e importantes de la familia de protocolos de Internet. Fueron desarrollados por el departamento de defensa de los Estados Unidos en 1972, para la red ARPANET . 7.1.2. Protocolos de Señalización de Código Abierto.

1) H. 323 [11] El objetivo principal de este protocolo, cuando se diseño, era el de proveer a los usuarios con tele-conferencias que tuvieran capacidad de voz, video y datos sobre redes de conmutación de paquetes.

2) SIP [12] SIP (Protocolo de Inicialización de Sesiones): Es un protocolo estándar para la iniciación, modificación y finalización de sesiones interactivas de usuario, es decir este es el protocolo elegido para poder establecer las comunicaciones entre los diferentes usuarios participantes en esta red de comunicaciones.

8. Conclusiones

Este proyecto pasaría a ser una herramienta más integrada al proyecto principal “Prototipo Web para Telemedicina” ya que desde este se hará la administración de los usuarios que podrán hacer uso de la misma, además esto significa que el usuario podrá estar utilizando todas las herramientas de dicho prototipo mientras que podrá mantener una comunicación vía VoIP con el otro usuario, ya sea este un paciente, un enfermero u otro médico.

Sobre esta misma plataforma se puede lograr una comunicación de voz y vídeo, pero para poder incluir video se deberá tener en cuenta otras variantes, que pueden ser tomadas en cuenta en otro proyecto en un futuro, de manera de ampliar este.

Este sistema además permitirá reducir mucho el costo de las comunicaciones entre los diferentes Centros ya que se está utilizando siempre solamente una conexión a internet, además todas las herramienta para el funcionamiento del mismo son software libre por lo que no se debe pagar ninguna licencia, manteniendo entonces la misma idea de utilización de herramientas libres del proyecto principal.

XVIII Congreso Argentino de Bioingeniería SABI 2011 - VII Jornadas de Ingeniería Clínica Mar del Plata, 28 al 30 de septiembre de 2011

Referencias

[1] IN SALUD PLAN DE TELEMEDICINA. Ministerio de Sanidad y Consumo. MADRID 2000. [2] www.msptucuman.gov.ar. Sitio oficial del Ministerio de Salud Pública de la Provincia de

Tucumán. [3] “Telemedicina en el Sistema Provincial de Salud de Tucumán” 2ª Jornadas de Ciencia y

Tecnología de las Facultades de Ingeniería del NOA. 19 y 20 de Octubre de 2006. [4] Muller, Nathan (2002). Desktop Encyclopedia of Telecommunications. New York: McGraw-

Hill. [5] http://www.gnu.org/ [6] http://en.wikipedia.org/wiki/ISDN Wikipedia: Descripción de Red Digital de Servicios Integrados (referencias al pie de la página) [7] http://www.asterisk.org/asterisk Página Oficial de Asterisk [8] Feilner, Markus. "Chapter 1 - VPN—Virtual Private Network". OpenVPN: Building and Integrating Virtual Private Networks: Learn How to Build Secure VPNs Using this Powerful Open Source Application. Packt Publishing. [9] http://openvpn.net/ Sitio Oficial de la Aplicacion OpenVPN [10] Redes globales de información con Internet y TCP/IP. Principios básicos, protocolos y arquitectura – Douglas Comer – Prentice Hall – 1996 Wikipedia: Descripción Protocolo TCP. [11] http://es.wikipedia.org/wiki/H_323 Wikipedia: Descripción Protocolo H.323 [12] Johnston, Alan B. (2004).SIP: Understanding the Session Initiation Protocol, Second Edition

Artech House

XVIII Congreso Argentino de Bioingeniería SABI 2011 - VII Jornadas de Ingeniería Clínica Mar del Plata, 28 al 30 de septiembre de 2011