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| Der Radiologe 1·2000
Freies Thema
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M.V. Knopp1 · G.M. von Hippel1 · T. Koch2* · M.A. Knopp1
1 Forschungsschwerpunkt Radiologische Diagnostik und Therapie,
Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg2 Kodak Health Imaging, Digital Systems
Intranetanwendungen in der Radiologie
vorhandenen Daten zu verhindern, wasinsbesondere im medizinischen Be-reich relevant ist.
Für die Radiologie scheinen der-zeit 3 verschiedene Anwendungsberei-che des Intranets besonders interessantzu sein, die Kommunikation von Text,Bild und Ton (Abb. 2).
Ziel dieses Artikels ist es, einestrukturierte Übersicht über die Kon-zeption eines Intranets zu geben, derenRealisierung und Möglichkeiten aufzu-zeigen, Interesse zu wecken und Hinter-grundinformationen für eine konkreteRealisierung zur Verfügung zu stellen.
Realisierung einer Intranetinstallation
Nachfolgend wird ein Grundkonzeptzur einfachen Einführung eines Intra-nets aufgezeigt, wie es für radiologischeAbteilungen in Krankenhäusern sowieauch in niedergelassenen Praxen reali-sierbar ist.
Die einzelnen aufgeführten Hard-ware- oder Softwareprodukte stellenexemplarisch die Produktkategorie darund lassen sich vom Anwender durchProdukte gleichwertiger Funktionalitätersetzen.
Organisatorische Effektivität und Ko-steneffizienz sind unter Berücksichti-gung der gesundheitspolitischen Gege-benheiten zunehmend entscheidendeAnforderungen in der Radiologie. DieEntwicklung digitaler Kommunikati-onsmedien in den letzten Jahren schafftinsbesondere für die Radiologie erhebli-che Rationalisierungspotentiale. Tele-radiologie und digitale Bildkommuni-kation ermöglichen neue Konzepte derdezentralen Bildbetrachtung. Das pri-märe, weltumfassende digitale Kom-munikationsmedium stellt derzeit dasInternet dar [4]. Die Popularität diesesMediums ist im wesentlichen der Hardware-unabhängigen, einheitlichenKommunikationssprache, der Hyper-text markup language (HTML), zu ver-danken. Dieser Standard ermöglicht es,unabhängig vom Betriebssystem undder Bauart des Computersystems, Text,Grafik, Video- und Tondaten zu über-tragen, darzustellen und weiterzuverar-beiten. Diese universelle Einsetzbarkeithat dazu geführt, dass zunehmend auchStandardbürosoftware im PC-Bereichmit Internetfunktionalität ausgestattetwird. Dies erlaubt völlig neue Entwick-lungen und Einsatzmöglichkeiten füreine lokale Internetkommunikation inForm eines sog. Intranets [2]. Ein Intra-net weist lokal die gleiche Struktur undFunktionalität auf wie das Internet, istjedoch gegenüber der Außenwelt abge-schottet (Abb. 1). Mögliche Verbindun-gen zur Außenwelt können, falls ge-wünscht, über sog. Firewalls oder Gate-ways hergestellt werden. Diese kontrol-lieren die Zugangsberechtigungen, umunerlaubte Zugriffe auf die im Intranet
Freies ThemaRadiologe2000 · 40:78–82 © Springer-Verlag 2000
Zusammenfassung
Ziel dieses Beitrags ist es, konzeptionelle
Grundlagen und Möglichkeiten von Intranet-
anwendungen in der Radiologie aufzuzei-
gen. Das Intranet, das der lokale Bruder des
Internets ist, kann gegenwärtig relativ ein-
fach mit den bestehenden Computerkompo-
nenten und einem Netzwerk realisiert wer-
den. Alle aktuellen Betriebssysteme unter-
stützen Intranetanwendungen, mit denen
sowohl Hardware – als auch Software – un-
abhängig mit Hilfe von sog. Browsern die
Kommunikation von Text, Bild,Video und Ton
möglich ist, ohne dass auf den peripheren
Rechnern entsprechend spezielle Software
vorhanden sein muss. Beispielhafte Anwen-
dungen der Textkommunikation werden
vorgestellt, wie z.B. abteilungsspezifische In-
formationen und Untersuchungsprotokolle,
außerdem Anwendungen der Bild- und Ton-
kommunikation.
Diskussion: Das Intranet eröffnet insbeson-
dere im täglichen Einsatz radiologischer Ab-
teilungen im ambulanten und stationärem
Bereich neue Möglichkeiten zur organisato-
rischen Effizienzsteigerung und Kosteneffek-
tivität. Das globale Interesse an der Inter-
und Intranettechnologie sichert die konti-
nuierliche Weiterentwicklung.
Schlüsselwörter
Intranet · Internet · PACS · Radiologie* T. Koch ist Mitarbeiter der Fa. Kodak. Ansonsten
wurden die Autoren weder finanziell noch ander-
weitig von den erwähnten Firmen unterstützt
Priv. Doz. Dr. M.V. KnoppAbteilung Onkologische Diagnostik und Therapie,
Deutsches Krebsforschungszentrum,
Im Neuenheimer Feld 280, D-69120 Heidelberg
e-mail: [email protected]&/fn-block:&bdy:
Der Radiologe 1·2000 | 79
M.V. Knopp · G.M. von Hippel · T. Koch
M.A. Knopp
Intranet applications in radiology
Summary
The aim of the paper is to present the con-
ceptual basis and capabilities of intranet
applications in radiology.The intranet, which
is the local brother of the internet can be
readily realized using existing computer
components and a network. All current com-
puter operating systems support intranet
applications which allow hard and software
independent communication of text,
images, video and sound with the use of
browser software without dedicated pro-
grams on the individual personal computers.
Radiological applications for text communi-
cation e.g. department specific bulletin
boards and access to examination protocols;
use of image communication for viewing
and limited processing and documentation
of radiological images can be achieved on
decentralized PCs as well as speech commu-
nication for dictation, distribution of dictati-
on and speech recognition.
Discussion: The intranet helps to optimize
the organizational efficiency and cost effec-
tiveness in the daily work of radiological
departments in outpatients and hospital
settings.The general interest in internet and
intranet technology will guarantee its
continuous development.
Key words
Intranet · Internet · PACS · Radiology
Das für das Internet und auch In-tranet eingesetzte Kommunikations-protokoll TCP/IP wird von nahezu allenBetriebssystemen unterstützt. Für dieIntranetfunktionalität muss eine Web-serversoftware auf einem PC installiertsein. Dieser PC sollte eine mehr überge-ordnete Funktion (Server) und ausrei-chende technische Ausstattung haben.Für kleinere Anwendungen eignet sichbeispielsweise der Microsoft PersonalWeb-Server®, der unter Windows’95/98® arbeitet, und in den MicrosoftOffice-’97/ 2000®-Produkten mit ent-halten ist. Für mittlere bis größere An-wendungen ist der Einsatz des Micro-soft Internet Information Servers unterWindows NT/Windows 2000® vorzu-ziehen. Die Funktion der Server ist, diegespeicherten Daten den anforderndenRechnern, den sog.“Clients”, zur Verfü-gung zu stellen. Die Anforderung ge-schieht durch Einsatz eines sog. Brow-sers; dabei muss nur die Browsersoft-ware auf dem anfordernden Client lau-fen. Die populärsten Browser stellen ge-genwärtig Netscape Navigator/Com-municator® und Microsoft InternetExplorer® dar. Von diesen Browsernwird die gesuchte Information durchEingabe des Zielpfads angefordert. DieStruktur solcher Zielpfade ist standar-disiert und wird als Uniform-resource-locator(URL)-Kodierung bezeichnet.
Grundvoraussetzung für eine In-tranetanwendung ist das Vorhanden-sein von mehreren Computersystemen,die über ein lokales Netzwerk (LAN)kommunizieren. Die gebräuchlichstenNetzwerke stellen derzeit noch 10-Mbit/s-Ethernet-Installationen dar, wo-bei eine Datengeschwindigkeit von 100Mbit/s (Fast Ethernet) bereits seit län-gerem verfügbar ist. Neben dem tradi-tionellen Thin Ethernet, das mit BNC-Anschlüssen und sog. 10-Base-2-Kabelnarbeitet, werden zunehmend Twisted-pair-Verkabelungen (TP) eingesetzt.Bei Twisted-pair-Installationen, die miteiner Kabelgüte von UTP 5 realisiertwerden sollten, wird der Computer miteinem Verbindungskabel an einem sog.Hub (Verteilerkasten) angeschlossen.Diese Hubs verfügen in der Regel über4–24 Anschlüsse und lassen sich hinter-einander schalten (stackable). GroßeEntfernungen können einfach mitLichtwellenleitern überbrückt werden.
Für noch höhere Datenübertra-gungsraten stehen inzwischen auchNetzwerke auf Basis des ATM-Proto-kolls, das v.a. bei der Übertragung vonBildern, Videosequenzen und Tönen inEchtzeit Vorteile besitzt, oder in Formvon Gigabit-Ethernet zur Verfügung.
Wenn diese Hardware-Vernetzungvorhanden ist, wird eine Netzbetriebs-software benötigt.
Radiologe2000 · 40:78–82 © Springer-Verlag 2000
Abb. 1 m Schematische Darstellung eines lokalen Intranets mit Anbindung von PCs, Workstations undradiologischen Geräten. Durch einen „Firewall/Gateway“ kann eine kontrollierbare Verbindung mitdem weltweiten Internet hergestellt werden
CT
MR
Bildarchiv
Dicom-Workstation
Unix-Workstation
Macintosh
Windows-PC
Intranet-Server
InternetFirewall/Gateway
Dial-Up/RAS-Server
Modem/ISDN
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Ein Beispiel zeigt Abb. 3, mit der Adres-se für einen lokalen Intranetserver inunserer Abteilung; die Adressierungs-struktur ist konzeptionell ähnlich derInternetadressierung. Durch das stan-dardisierte URL-Format ist es möglich,direkte Verbindungen zu weiteren In-formationen im Text einzubetten, sog.Hyperlinks. Diese Möglichkeit erlaubtdem Anwender, die von ihm gewünsch-te Information zusammenhangsorien-tiert einzusehen, ohne sich dabei umdie Adressen der einzelnen Dateienbzw. Informationsseiten kümmern zumüssen. Neben der klassischen Darstel-lung von Textinformationen ist esdurch Einsatz von Erweiterungen derHTML-Sprache mit sog. „Scripts“ und„Applets“ möglich, Graphik-, Bild- undToninformationen aufzurufen und de-zentral, ohne zusätzliche Software, ein-zusetzen und zu verarbeiten. DieserAspekt ist von besonderer Bedeutung,da die Software für die Anwendungüber den Webserver zur Verfügung ge-stellt wird und nicht mehr lokal auf je-dem PC vorhanden sein muss.
Um ein Ausspähen von Datendurch Unbefugte zu verhindern, bietetes sich z.B. an, sensible Daten auf einemServer abzulegen, der SSL(secure soc-ket layer)-Verbindungen unterstützt.Dabei werden alle über das Netz über-tragenen Daten verschlüsselt und da-durch für Unbefugte unlesbar gemacht.
Beim Einsatz eines Mehrbenutzer-betriebssystems, wie z.B. Windows NT
diese auch mit dem URL-Kode direktansprechen. Die Informationen werdengenerell in einer hierarchischen Struk-tur, ähnlich einer Verzeichnisstruktureines Laufwerks, angeordnet.
Zur Erzeugung dieser sog. HTML-Seiten können Standardbürosoftware,wie beispielsweise Office-’97/2000®-Produkte, oder spezielle Internet-Au-thoring-Software, wie beispielsweiseFrontpage 2000®, eingesetzt werden.Eine spezielle Programmiersprache fürBrowseranwendungen stellt das von derFa. Sun entwickelte Java® dar.
Um das Konzept zu verdeutlichen,zeigen wir nachfolgend eine Beispiel-anwendung auf.
Für ein radiologisches Gerät, bei-spielsweise einen MRT, sollen die fürdie Mitarbeiter relevanten Informatio-nen zugänglich sein. Dazu wird aufdem Intranetserver eine Gerätehome-page eingerichtet, die von der Homepa-ge des Intranetservers aus über einenHyperlink direkt zu erreichen ist. Vondieser Homepage aus finden sich Ver-weise auf den aktuellen Dienst- undMesszeitplan, die nächsten Wartungs-termine, wichtige Bedienungs- und An-wendungshinweise, Protokoll- und Un-tersuchungspläne und weitere relevanteDaten. All diese Dokumente könnenmit der Standardbürosoftware z.B.Word 2000®, die das HTML-Format di-rekt unterstützt, ohne Programmier-aufwand erstellt werden. Ferner ist aufder Gerätehomepage ein Link eingebet-tet, der auf ein Eingabeformular zu Er-fassung von Fehlermeldungen führt.Mit diesem ist es möglich, von jedembeliebigen PC im Intranet aus dezentralFehlermeldungen und Störungen desGeräts zu protokollieren. Die eingege-benen Fehlermeldungen werden voneinem Serverdienstprogramm (Script)automatisch verarbeitet und mit Da-tum, Uhrzeit, Benutzername und Netz-werkadresse des Eintragenden in einemzentralen Fehlerlogbuch abgespeichert.Dieses Fehlerlogbuch, das sich mit ei-
oder Linux, läßt sich der Zugriff auf Da-teien auch von der Identifikation einesBenutzers abhängig machen. Außer-dem lassen sich einzelne Datenbereicheohne weiteres durch besondere Paß-wörter schützen.
Wir setzen in unserem über 20 PCsumfassenden Intranet einen Pentium II266 MHzZ PC mit 128 MB RAM und4×6,2 GB Festplatten unter WindowsNT® Server 4.0 mit dem Microsoft In-formation Server 3.0 ein [5]. Als Brow-ser benutzen wir unterschiedliche Ver-sionen des Netscape Navigators® unddes Microsoft Internet Explorers® aufunterschiedlichen Hard- und Software-plattformen.
Wenn ein Benutzer nur die Adressedes Servers ohne weitere Angaben auf-ruft, erscheint die sog. Homepage(Abb. 4). Diese Seite wird normalerwei-se so konzipiert, dass der Anwenderüber die mit der Maus anklickbarenHyperlinks zu den entsprechenden An-wendungen springen kann.Will ein An-wender gezielt zu einer bestimmtenAnwendung auf dem Server, kann er
Abb. 3 m Beispiel für eine Intranetadresse im URL-Format. Durch intelligente Browsersoftware mussin der Adresszeile lediglich der Computername „MRMEDS2“ eingegeben werden
Abb. 2 m Digitale Kommunikationsmöglichkeiten im radiologischen Einsatz eines Intranets mit Übermittlung von Text/Daten, radiologischen Bildern und Sprache
Intranet in der RadiologieDigitale Kommunikation
Text/Daten
Bilder
Ton
RIS, Textkommunikation,Datenbanken
Bildkommunikation (US, CT, MRT etc.)
Diktiersysteme, Spracherkennung
http://mrmeds2.inet.dkfz-heidelberg.de/Intranet/default.html
Protokoll(hier HTML)
Adresse des Internet-/Intranet-Servers Pfad zur Anwendung/Datei
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nem Paßwort schützen läßt, kann vonjedem beliebigen Rechner im lokalenNetz mit Hilfe eines Browsers eingese-hen und über einen Drucker ausge-druckt werden. Derartige Formular-und Protokolllösungen lassen sich mitgeeigneter Internet-Authoring-Soft-ware mühelos realisieren. Der Intranet-server kann also ohne Probleme undv.a. ohne jeglichen Programmierauf-wand als Aushängebrett und Logbuchfür radiologische Anwendungen be-nutzt werden, wobei die Intranettech-nologie den dezentralen und interakti-ven Zugriff von jedem an das Netzwerkangeschlossenen PC sowie auch vonmehreren zeitgleich ermöglicht. Durchdie Hyperlinks können die Daten zu-sammenhangsorientiert in einer struk-turierten Form dargeboten werden, wasdie Orientierung auch für Computer-unerfahrene erleichtert.
In unserem Intranet hat sich diesesKonzept eines Intranetservers als Infor-mationszentrale und zentrales Logbuchpositiv bewährt.
Bildkommunikation
Eine weitere radiologisch besonderswichtige Anwendung ist die Kommuni-kation von Bildinformationen [1, 3]. Aufdiesem Gebiet haben sich die PC-An-wendungen in den letzten Jahren derartin ihrer Leistungsfähigkeit verbessert,
kation ermöglichen. Dazu zählt insbe-sondere die Übertragung von bewegtenBildern (AVI-Files) in sog. „Applets“.Diese stellen als Miniaturprogrammegleich die zur Bilddarstellung erforderli-che Funktionalität zur Verfügung underöffnen somit ganz neue Möglichkei-ten einer dezentralen Bildbetrachtung,Verarbeitung und Dokumentation, wel-che insbesondere für die MR-Angiogra-phie und dynamische MRT-Untersu-chungen benötigt wird.
Speziell für die Radiologie von In-teresse sind in diesem Zusammenhangdie ACR/NEMA-DICOM-Standards, dieeine normierte Bildformatkommunika-tion ermöglichen. Hierzu seien 2 exem-plarische Anwendungen erwähnt:
Die von Eastman-Kodak, Stuttgart,angebotene Intranetlösung basiert aufeinem Webserver, welcher die imDICOM-3.0-Format vorhandenen Bild-daten von sog. Storage-class-Providern(z.B. Archivsystemen oder Worksta-tions) einliest und auf HTML-Basis denIntranet-Clients zur Verfügung stellt.Diese benötigen für den verwendetenBrowser (z.B. Netscape Navigator® oderMicrosoft Internet Explorer®) lediglichsog. „Plug-Ins“, um die vom Webservergeladenen Bilder darzustellen und mitWorkstationfunktionalität weiterzube-arbeiten.
Ein ähnliches Konzept stellt auchdie Fa. MEDWEB, San Francisco, vor,die über sog. Gateway-Boxen eine Digi-talisierung von Bilddaten und ebenfallsVerpackung in „Applets“ ermöglicht,die dann mit Hilfe von E-Mail-Konzep-ten über das Intra- und Internet ver-sandt und abgerufen werden können(Abb. 5). Ähnliche Konzepte werden be-
dass ursprüngliche Eigenschaften vonPACS-Systemen, wie digitale Bildbe-trachtung, derzeit bereits mit Standard-softwarekomponenten realisierbar sind[6]. Das Standard-HTML-Protokoll un-terstützt die Übertragung und Darstel-lung von in HTML-Text eingebettetenBildern und Graphiken, wie beispiels-weise im TIFF-, GIF und BMP-Format.Diese Möglichkeiten sind für die Ra-diologie noch unbefriedigend, da die inder Radiologie üblichen Formate nichtunterstützt werden. In letzter Zeit ha-ben sich auch auf diesem Gebiet zahl-reiche Erweiterungen der HTML-Spra-che entwickelt, die eine effektive undqualitativ hochwertige Bildkommuni-
Abb. 4 m Intranethomepage der hiesigen Arbeitsgruppe, die einen direkten Zugang per Mausklickauf die verschiedenen Anwendungen ermöglicht
Abb. 5 c Screenshot des Browser-„Plug-In’s“ der
Fa. MEDWEB, die eine ein-geschränkte radiologische
Workstation-Funktionali-tät am PC-Bildschirm
anbietet
Einsatz in inhomogenen Netzwerkenmit unterschiedlicher Hardware undBetriebssystemsoftware. Durch die vonder Industrie zunehmend zur Verfü-gung gestellten Spezialsysteme, die eineIntegration der radiologischen Bildda-ten nach dem DICOM-Standard mit derIntranetwelt ermöglichen, lassen sichlimitierte PACS-Konzepte bereits sehrkosteneffizient realisieren. Diese Kon-zepte ermöglichen eine verbesserteKommunikation der radiologischen In-terpretation und Bilder mit den klini-schen Partnern trotz einer Dezentrali-sierung der Bilderfassung, Verarbei-tung, Befundung und Archivierung.Das Intranet und sein großer Bruder,das Internet, bieten ein erhebliches Po-tential für zukunftsträchtige Anwen-dungen in der Radiologie, und es ist fürRadiologen empfehlenswert, sich mitdieser Technologie intensiv auseinan-derzusetzen.
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Radiology information and image man-agement system: new approach to PACSwith hypermedia capabilities of personalcomputers. Radiographics 16:421–427
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reits von verschiedensten Herstellernentwickelt.
Auf diese Weise lassen sichBrücken zwischen vorhandenen PACS-Systemen und einem Intranet schlagen,die auch als Grundlage für die Erstel-lung von intranetbasierten Lösungenzur verteilten Bildbetrachtung für Tele-radiologie dienen können.
Tonkommunikation
Auch die Möglichkeiten der akusti-schen Kommunikation mittels Inter-und Intranet haben sich in der letztenZeit erheblich weiterentwickelt. So hatsich die sog. „Internettelefonie“ von ei-nem Spielzeug für Computerfreaks in-zwischen zu einer ernstzunehmendenKonkurrenz für die klassische Telekom-munikation entwickelt. Es handelt sichhierbei um Software, die als Erweite-rung für die Browser mit Hilfe von Ap-plets die Spracherfasssung und Digita-lisierung sowie den Versand in Echtzeitüber das Kommunikationsnetz ermög-licht. Um diese Funktionen nutzen zukönnen, müssen die Computer natür-lich über Soundkarte und Mikrofonverfügen. Interessant wird die Tonkom-munikation über das Intranet v.a. in derRadiologie im Zusammenhang mitder rasanten Softwareentwicklung imBereich der Spracherfasssungs- undSpracherkennungssysteme. Waren die-se Programme bis vor kurzem nochsehr umständlich zu bedienen und miteiner nicht akzeptablen Fehlerrate be-haftet, so hat sich im Lauf der letztenMonate diesbezüglich sehr viel getan.PC-Softwareprogramme, wie beispiels-weise IBM Via Voice® erlauben bereitseine flüssige Spracheingabe nach nurvergleichsweise kurzem Training desProgramms auf die individuelleSprechweise des Anwenders. ModerneSpracherkennungsprogramme basie-ren auf der Kombination von Sprach-und Inhaltserkennung, indem der ein-trainierte Wortschatz und Satzbau mitder Analyse des inhaltlichen Zusam-menhangs integriert wurden. Die
Brücke zwischen Spracherfassung undIntranetkommunikation ist speziell fürdie Radiologie interessant. Durch diedigitale Spracherfassung kann ein di-rekter Versand des gesprochenen Textsinnerhalb eines Intranets vom Diktat-platz zum Schreibplatz sofort erfolgen,wodurch der Aufwand mittels Diktat-bändchen etc. eliminiert wird. Dies istbesonders relevant, seitdem es mit dersowieso notwendigen PC-Hardwareund Netzwerkkommunikation reali-sierbar ist und keine Spezialsystememehr benötigt werden. Ein solchesKonzept wurde beispielsweise von derFa. Dictaphone® mit dem Produkt„Boomerang“® (Voice Exchange forWindows) realisiert. Eine Brücke zwi-schen Intranetkommunikation undSpracherkennung stellt auch das vonder Fa. Philips® entwickelte Spracher-kennungsystem SpeechMagic™ dar, dasdie Spracherkennung auf einem Serverim Netz durchführen kann, so dass dieDiktat-PCs nicht über die Leistungsfä-higkeit zur Spracherkennung verfügenmüssen. Der gesprochene, digitalisierteTon wird durch die auf dem Server vor-handene Spracherkennungssoftware,die rechenintensiv ist, in Text umgesetztund über das lokale Netzwerk an dieSekretariats-PCs übertragen. Im Zugder ständig weiteren Verbreitung derInternet- und Intranettechnik ist damitzu rechnen, dass im Rahmen der weite-ren Integration von PC und Telefon zurintegrierten digitalen Kommunikationdie Möglichkeiten der Spracherfassungzu einem Grundbaustein zukünftigerBetriebssysteme wird.
Zusammenfassung
Ein Intranet läßt sich gegenwärtig mitaktueller Hard- und Software einfachrealisieren und eröffnet den Weg in diedigitale Text-, Bild- und Tonkommuni-kation. Zweifelsfrei wird die technolo-gische Entwicklung auf dem Internetund Intranet fortschreiten und kanninsbesondere im Bereich der Radiolo-gie effektivitätssteigernd, kostenspa-rend und nutzbringend mit Zukunfts-perspektiven eingesetzt werden. DasKonzept der Plattformunabhängigkeitdes HTML-Protokolls erleichtert den