基于B/S結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析

程煒 王睿

南京航空航天大學(xué)醫(yī)院黨政辦公室，南京 210016

遠(yuǎn)程醫(yī)療(Telemedicine)概念有廣義和狹義之分，遠(yuǎn)程醫(yī)療的核心是通過(guò)通信、計(jì)算機(jī)這些信息化的手段作為媒介，進(jìn)行數(shù)據(jù)、文字、語(yǔ)音和圖像資料的遠(yuǎn)距離傳送，無(wú)需面對(duì)面，在異地完成診斷，這是與傳統(tǒng)醫(yī)療行為本質(zhì)的不同[1]。遠(yuǎn)程設(shè)備控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程科研等多重功能[2-4]。

目前衛(wèi)計(jì)委《國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委關(guān)于推進(jìn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)的意見》認(rèn)定的遠(yuǎn)程醫(yī)療有兩種模式。第一種是醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間，即一方醫(yī)療機(jī)構(gòu)邀請(qǐng)其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)，運(yùn)用通訊、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為本醫(yī)療機(jī)構(gòu)診療患者提供技術(shù)支持。第二種是醫(yī)療機(jī)構(gòu)面向患者，醫(yī)療機(jī)構(gòu)運(yùn)用信息化技術(shù)，向醫(yī)療機(jī)構(gòu)外的患者直接提供的診療服務(wù)[5]。

醫(yī)療機(jī)構(gòu)間的遠(yuǎn)程醫(yī)療和面向個(gè)人的遠(yuǎn)程醫(yī)療都是遠(yuǎn)程醫(yī)療中的前端。除前端外，遠(yuǎn)程醫(yī)療還包括由數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和數(shù)字醫(yī)療軟件所組成的信息系統(tǒng)以及后端的醫(yī)療服務(wù)提供者。

除了前端和后端，對(duì)于中端的信息服務(wù)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外已有多家企業(yè)開發(fā)了遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)，大型的商業(yè)軟件框架系統(tǒng)服務(wù)比較復(fù)雜，維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本都比較高[6]?；鶎俞t(yī)院對(duì)于遠(yuǎn)程醫(yī)療中端的需求是操作簡(jiǎn)單、使用方便、性能穩(wěn)定[7]。基于B/S技術(shù)開發(fā)可以滿足這些需求。

1 B/S結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

B/S結(jié)構(gòu)是指Browser/Server,即瀏覽器/服務(wù)器模式[8]。它是對(duì)二層的C/S結(jié)構(gòu)的事物處理邏輯模塊分離出來(lái)，在服務(wù)器端形成單獨(dú)的一層進(jìn)行主要事物的邏輯處理。其三層3-tier結(jié)構(gòu)如圖1所示。在B/S結(jié)構(gòu)下，使用瀏覽器作為客戶端，極少部分事務(wù)邏輯在前端（Browser）實(shí)現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端（Server）實(shí)現(xiàn)。

B/S結(jié)構(gòu)是一種對(duì)軟件的組成成分進(jìn)行整理、分布的一種構(gòu)造技術(shù)。將程序、數(shù)據(jù)、文檔等軟件組成成分進(jìn)行分配，將數(shù)據(jù)分布到某個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器；將程序分布到應(yīng)用（程序）服務(wù)器或者WEB服務(wù)器；而客戶端（瀏覽器）只需要加載應(yīng)用服務(wù)器的部分程序，用于數(shù)據(jù)的顯示和命令輸入。這種方式簡(jiǎn)化了對(duì)客戶端的要求，可以實(shí)現(xiàn)不同人員通過(guò)不同的接入方式訪問(wèn)和操作同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。這既降低了成本，也有利于系統(tǒng)的整體維護(hù)和升級(jí)。

圖1 B/S結(jié)構(gòu)示意圖

B/S模式最大特點(diǎn)是：用戶可以通過(guò)WWW瀏覽器去訪問(wèn)Internet上的文本、數(shù)據(jù)、圖像、動(dòng)畫、視頻點(diǎn)播和聲音信息，這些信息都是由許許多多的Web服務(wù)器產(chǎn)生的，而每一個(gè)Web服務(wù)器又可以通過(guò)各種方式與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接，大量的數(shù)據(jù)實(shí)際存放在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中?？蛻舳顺薟WW瀏覽器，一般無(wú)須任何用戶程序，只需從Web服務(wù)器上下載程序到本地來(lái)執(zhí)行，在下載過(guò)程中若遇到與數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)的指令，由Web服務(wù)器交給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器來(lái)解釋執(zhí)行，并返回給Web服務(wù)器，Web服務(wù)器又返回給用戶。

B/S模式的優(yōu)點(diǎn)[9]是：

（1）分布性強(qiáng)，可以隨時(shí)隨地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)登錄進(jìn)行操作。（2）不需要維護(hù)客戶端，通過(guò)增加網(wǎng)頁(yè)就可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)擴(kuò)展。（3）維護(hù)成本低，修改網(wǎng)頁(yè)就可以實(shí)現(xiàn)升級(jí)更新。（4）開發(fā)簡(jiǎn)單，共享性強(qiáng)。

B/S 模式的缺點(diǎn)包括：

（1）個(gè)性化程度低，無(wú)法根據(jù)客戶端要求實(shí)現(xiàn)個(gè)性化功能設(shè)計(jì)。（2）客戶端操作通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊完成，無(wú)法滿足快速操作的要求。（3）頁(yè)面動(dòng)態(tài)刷新，響應(yīng)速度明顯降低。（4）無(wú)法實(shí)現(xiàn)分頁(yè)顯示，給數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)造成較大的壓力。（5）功能弱化，難以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)模式下的特殊功能要求。

2 系統(tǒng)功能模塊

遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)分為用戶管理、會(huì)診管理、視頻通訊、數(shù)據(jù)傳輸、電子病歷、費(fèi)用管理、系統(tǒng)維護(hù)7個(gè)模塊（圖2）。

圖2 遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)模塊

2.1 用戶管理

用戶注冊(cè)/登錄模塊功能包括用戶信息表格、用戶登陸認(rèn)證、權(quán)限管理等。

2.2 會(huì)診管理

遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的會(huì)診模式分為實(shí)時(shí)會(huì)診和非實(shí)時(shí)會(huì)診。實(shí)時(shí)會(huì)診需要患者和會(huì)診專家同時(shí)在線，通過(guò)視頻手段進(jìn)行即時(shí)交流，交互性強(qiáng)，診斷效率高。非實(shí)時(shí)會(huì)診需發(fā)起會(huì)診的醫(yī)師將患者病史、實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果、影像資料等上傳，其優(yōu)點(diǎn)是靈活性強(qiáng)，不受時(shí)間的約束。

在遠(yuǎn)程會(huì)診管理模塊中基本流程如圖3所示。會(huì)診一般由有權(quán)限的醫(yī)生創(chuàng)建，而在創(chuàng)建完會(huì)診后會(huì)生成唯一的會(huì)診ID。創(chuàng)建醫(yī)師可根據(jù)不同的模式選擇邀請(qǐng)會(huì)診專家和患者加入實(shí)時(shí)交流。或者是上傳會(huì)診所需資料。

圖3 會(huì)診管理流程圖

2.3 視頻通訊

通過(guò)會(huì)診工作站的Active X控件發(fā)出音視頻交流的邀請(qǐng)。建立音視頻通道后，進(jìn)行信號(hào)采集，前處理，編碼，推流，拉流，解碼和渲染。在實(shí)時(shí)語(yǔ)音和視頻通訊中，通過(guò)架構(gòu)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)低延遲。

2.4 檢查數(shù)據(jù)傳輸

實(shí)驗(yàn)室檢查、影像檢查等數(shù)據(jù)傳輸是遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)不可缺少的功能，實(shí)現(xiàn)的框架主要依靠FTP協(xié)議，并采用Delphi開發(fā)工具來(lái)完成功能需求。先對(duì)文件進(jìn)行壓縮處理，保持壓縮前后文件位置一致。進(jìn)行斷點(diǎn)上傳和斷點(diǎn)下載。

2.5 電子病歷

除了患者主訴、體征、實(shí)驗(yàn)室及影像學(xué)檢查等文字、圖像資料外，在遠(yuǎn)程會(huì)診后專家給出的會(huì)診診斷結(jié)果和治療方案將直接儲(chǔ)存，并突出顯示。

2.6 費(fèi)用管理

用戶繳費(fèi)后建立相應(yīng)賬戶，會(huì)診結(jié)束后根據(jù)會(huì)診的業(yè)務(wù)類型進(jìn)行相應(yīng)的扣除。

2.7 系統(tǒng)維護(hù)

通過(guò)維護(hù)模塊可以方便管理員查詢各個(gè)其他模塊的數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)中所有需要添加或刪除信息的地方都提供了相關(guān)的圖形化接口，對(duì)用戶操作提供了信息提示，根據(jù)頁(yè)面指引可輕松完成增刪查改等任務(wù)。便于對(duì)系統(tǒng)中的資源進(jìn)行高效的管理維護(hù)。

3 系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)

遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)平臺(tái)用戶可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的多用戶接入的跨地區(qū)遠(yuǎn)程會(huì)診，在會(huì)診的同時(shí)完成病歷文檔，影像圖片、實(shí)驗(yàn)室診斷結(jié)果等的傳輸。用戶可以在臺(tái)式電腦、pad、手機(jī)等多種移動(dòng)設(shè)備登陸，這樣不僅降低了成本，也使得交流更加便捷。進(jìn)入會(huì)診之后醫(yī)生可以對(duì)患者進(jìn)行病情的詢問(wèn)，醫(yī)生與醫(yī)生之間也可以實(shí)時(shí)進(jìn)行討論。隨著5G等技術(shù)的發(fā)展，不僅可完成遠(yuǎn)程手術(shù)指導(dǎo)，高級(jí)別醫(yī)院的醫(yī)生可以直接進(jìn)行手術(shù)操作。

3.1 系統(tǒng)功能

(1)在線實(shí)時(shí)交流功能。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)傳輸音頻、視頻，通過(guò)HIS系統(tǒng)接口共享患者的臨床資料、影像資料等。會(huì)診專家可以通過(guò)這些實(shí)時(shí)問(wèn)診、觀察對(duì)患者病情建立直觀認(rèn)識(shí)，進(jìn)而完成診斷。

(2)數(shù)據(jù)處理功能。系統(tǒng)迅速處理會(huì)診數(shù)據(jù)的傳輸，發(fā)現(xiàn)擁塞后主要通過(guò)兩個(gè)方法控制擁塞，一個(gè)方法是擴(kuò)大間距，保證安全距離。第二種方法是降低碼率。以實(shí)現(xiàn)大容量且高清的音視頻、影像資料傳送。

(3)信息管理功能。遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)將保留全部會(huì)診信息。錄制會(huì)診過(guò)程視頻、在線手術(shù)過(guò)程視頻。建立的數(shù)據(jù)庫(kù)既方便對(duì)患者信息進(jìn)行管理，又為教學(xué)和科研提供便利。

3.2 系統(tǒng)平臺(tái)的特點(diǎn)

低成本高性能：采用web瀏覽，可以在任意移動(dòng)設(shè)備上登陸，大幅降低了成本。

安全性：在進(jìn)行通訊時(shí)，視頻服務(wù)提供商特有的安全機(jī)制保證數(shù)據(jù)在傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)之間進(jìn)行了底層的SSL加密運(yùn)算。會(huì)診結(jié)束后視頻服務(wù)器中不會(huì)含有用戶傳輸?shù)娜魏涡畔ⅰ?/p>

穩(wěn)定性：當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)加入會(huì)診，系統(tǒng)也能夠長(zhǎng)時(shí)間正常的運(yùn)行。

易操作性：界面設(shè)置友好，協(xié)助用戶了解遠(yuǎn)程會(huì)診的操作步驟。

4 小結(jié)與展望

構(gòu)建遠(yuǎn)程醫(yī)療的主要技術(shù)包括1）信息學(xué)技術(shù)：包括各種醫(yī)療信息的存儲(chǔ)、顯示、處理、查詢、管理以及各種數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。在遠(yuǎn)程醫(yī)療過(guò)程中采集的醫(yī)療信息也需要進(jìn)行存儲(chǔ)，不僅存儲(chǔ)量大，而且時(shí)間長(zhǎng)，因此熟練和合理的運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)乃至數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)至關(guān)重要[10]；會(huì)診或治療過(guò)程中信息顯示的質(zhì)量關(guān)系到診斷的準(zhǔn)確性，對(duì)顯示器的要求較高；利用數(shù)據(jù)管理技術(shù)優(yōu)化醫(yī)學(xué)信息，有利于診療數(shù)據(jù)的分析和利用[11]。

2）遠(yuǎn)程通信技術(shù)：遠(yuǎn)程醫(yī)療中傳送的醫(yī)學(xué)信息包括數(shù)據(jù)、文字、視頻、音頻和圖像等多種形式。視頻和音頻信號(hào)數(shù)據(jù)量較大，在遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)會(huì)診中不僅同時(shí)傳送視頻和音頻信號(hào)。還經(jīng)常需要傳輸醫(yī)學(xué)影像學(xué)資料，如B超、CT、MRI等靜止圖像和運(yùn)動(dòng)圖像，這些都需要信號(hào)穩(wěn)定、傳輸速度快的通信網(wǎng)絡(luò)[12]。特別是遠(yuǎn)程手術(shù)，對(duì)于低延遲的要求高，更需要強(qiáng)大的通信支持。

自原衛(wèi)生部1999年1月4日印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診管理的通知》以來(lái)國(guó)家一直在積極推動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療發(fā)展，以提高基層醫(yī)療服務(wù)水平，解決基層和邊遠(yuǎn)地區(qū)人民群眾看病就醫(yī)問(wèn)題[13]。我國(guó)遠(yuǎn)程醫(yī)療發(fā)展在2010年迎來(lái)高潮，中央財(cái)政投入8428萬(wàn)元，支持22個(gè)中西部省份和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)建立了基層遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)，并安排12所原衛(wèi)生部部屬(管)醫(yī)院與12個(gè)西部省份建立高端遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)。遠(yuǎn)程醫(yī)療相關(guān)政策2014年以來(lái)開始密集出臺(tái)，行業(yè)規(guī)模飛速發(fā)展[14-15]。

隨著遠(yuǎn)程醫(yī)療的進(jìn)一步發(fā)展，醫(yī)學(xué)信息的傳輸速率將大幅提高，隨著光纖通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)的速度和存儲(chǔ)容量、通信方式的演進(jìn)，醫(yī)療信息將走上一條高速、大容量的通道[16]。專家們已經(jīng)給“信息高速公路”定義了三塊基石：?jiǎn)文９饫w傳輸(Single Mode Fiber，SMF、光纖放大(Erbium Doped Fiber Amplifier，EDFA)、密集波分多路(Dense Wave l engthDivision Multiplexing，DWDM)。在這種高速大容量通道，遠(yuǎn)程醫(yī)療（包括診斷、治療在內(nèi)）才能接近目前醫(yī)院中患者與醫(yī)生交流的實(shí)際環(huán)境。