（生物医学工程专业论文）基于SIP的远程会诊系统的研究.pdf

东北丈学硕士学位论文 a b s 打a e t at e l e c o n s u l t a n ts y s t e mb a s e do ns i p a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e ra n dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ) ；t e l e m e d i c i n eh a s b e c o m ean e w l ye m e r g i n gf i e l dt h a tc o m b i n e dw i t ht r a d i t i o n a lm e d i c i n e a n dl l o wi th a s p e n e t r a t e da l lt h em e d i c a lf i e l d s w i t h o u tr e s t r i c to ft h et e r r i t o r y , i tc a ns h a r et h em e d i c a l r o s o u r c e st ot h em a x i m u ma n da l s om a k et h en e wm e d i c a lt e c h n o l o g yw i d e l ys p r e a d e d ，s oi t m u s th a v eab r i g h tf u t u r e t e l e m e d i c i n es y s t e m st h a ta r eb a s e do ns p e c i a lh i g hp e r t b r m a n c en e t w o r k sa r ea l r e a d y v e r yp o w e r f u la n da d v a n c e d t h e s et e l e m e d i c i n es y s t e m su s u a l l yu s ee x p e n s i v eh i g h p e r f o r m a n c en e t w o r k sd e s i g n e ds o l e l yf o rt h i ss e r v i c e ，a n dc a r lp r o v i d ep l e n t ye x c e l l e n t c o i n p l i c a t e ds e r v i c e s b u t , t h ed o w ns i d eo ft h e mi st h a tt h e yu s ee x p e n s i v es p e c i a ln e “v o r k s ， a n dt h i sm a k e si th a r dt oe x t e n dm e d i c a ls e r v i c e st oc o n a l n o nh o m e s i no r d e rt oe n l a r g et h e t e l e r n e d i c i n es y s t e m sa r e aw em u s tf i n daw i d e l yu s e d ，m o r ep o w e r f u ln e t w o r ka n di n t e m e t i st h eo n l yc h o i c e t e l e c o n s u l t a n ti sak i n do fp o p u l a rt e l e m e d i c i n e b o t hs i d e sc a r tt a k ep a r ti nav i d e o c o n f e r e n c ec o n v e n i e n t l y , a n de v e r y o n ec a ns h a r et h em e d i c a lr e s o u r c e s s oi tc a ns o l v et h e u n b a l a n c e dd i s t r i b u t e dm e d i c a lr e s o u r c e sp r o b l e m s b e c a u s et h ep a t i e n t s i l l n e s s 。a nb l 嵌出o u t i na n yt i m e ，a n dt h e ma r em a n yu s e r so fd i f f e r e n tk i n d s ，a n dt h ed o c t o rm a yw o r ki ns e r v a l p t a e e s s ow en e e dan e wm e c h a n i s mt os o l v et h e s en e wp r o b l e m s t os o l v et h ep r o b l e m sa b o v e ，w ed e s i g na n dd e v e l o pt h i st e l e c o n a n l t a n ts y s t e m t h e s y s t e mi sb a s e do ns i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) w h i c hi st h em a i np r o t o c o lo fn e x t g e n e r a t i o ne o m m u n i c m i o nn e t w o r k t h ew h o l ea r c h i t e c t u r ei n c l u d e su a ( u s e ra g e n t ) p r o x y s e r v e r , r e g i s t a rs e r v e r , r e d i r c e f i o ns e r v e r ，b u tw eo n l yd e s i g na n dd e v e l o pt h eu a w en s e j a i ns i pt oc o m p l e t es i pf u n c t i o n ，j m ft oc o m p l e t ev i d e of u n c t i o na n dt h ew h o l es y s t e mi s b a s e do n j a v al a n g u a g e ，s oi th a sg r e a te x p a n s i b i l i t ya n do st r a n s f o r m a t i o n t h es y s t e mc a nf u l lw e l lw i t ht h eg i v e np r o x ys e r v e rw h i c hi sao p e ns o u r c ep r o j e c t , a n d i ti so n l yal i t t l en e t w o r kd e l a ya n di tc f u l f i l lt h et e l e e o n s u l t a n tr e q u i r e s w i t ht h ei m ( i n s t a n c em e s s a g e ) f u n c t i o na d d o 文u s e r sc a ns e n dm e s s a g e sc o n v i e n e t l y i na d d i t i o n , f i l e w a n s p o r t a t i o n e l e c t r o n i cb o a r df a n c t i e nw i l lb ea d d e ds o o n 1 越n ki t w i l lb eam o r e c o n v e n i e n tt e l e e o n s u l t a n ts y s t e mw 也熊k i n d so ff u n c t i o n 。a n di tw i l lb eh e l p f u lt os o l v et h e l h 查垄查兰堑主量竺垒圭垒! ! 哩! r e a l l yp r o b l e m si no l l rc o u n t r y k e yw o r d s ：t e l e m e d i c i n e ；t e l e c o n s u l t a n t ；s i p ；j 2 s e ；j a i ns i p ；j m f ；j p e g ；h 2 6 3 一 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加 以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为 获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。 学位论文作者签名：釜睾礁 签字医絮：如。s t 2 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交 流。 ( 如作者和导师同意弼上交流，请在下方签名：否则视为不嗣意) 学位论文作者煞名：导师签名： 签字日期：签字日期： 东北大学硕士学位论戈 第一章引言 第一章引言 i 1 课题提出的背景 远程医疗懿疆究写瘟嗣王作一般认为是鼠2 0 世纪酾年代开始豹，主要逶过壤话蕊 和有线电视网传送从文字到视频图像信息，供医生间交流信息，或向专家进行病察咨询 以辘助诊数。 远程医疗被认为是远程通信技术、信息学技术和医疗保健技术的结合。因此如图l + 1 所示，远程遴信技术、信息技求和医疗保健技术便构成了远程医疗的三大支撑技术。 医疗技术 黧冯 图1 1 远程医疗的藏撑技术 f i g 1 1t e 两酗”哪删妣 酬。搿 现代的“远程医疗”一词并不包括传统的方式，而熄特指那些借助现代通信技术而 实蕊的对予远遗对象的医疗藤势。远程派疗是聚蹭远程遴信技术为远地对象提供医疗服 务的系统。远程医疗的服务多种多样，如对远地对象进行检测、j i 矗护、会诊、教育、信 惠镄递帮雾璎等等。遴程医疗牵，嚣疗溅务提供考帮靛擞务鼹象分裂霞予蓠遗，戳憩结 构一匕( 如图1 2 所示) 可分为兰个部分。 滋 东北大学硕士学位论文 第一章引言 服务提供兹 匿喜落寓蠢瑟- t | 。 麟震臻i 7 需求方 燃1 2 远程医疗的基本架秘 f 蟪，12t e l e m e d i c i n ea r c n t e c t u r e 远程会诊愚蠢蘸实际应用簸为f “泛螅远程医疗形式，国内外已经有棚当多的范 例。远樱会诊系统有同步和异步之分，同步系统具有类似于视频会议的显式交互工媳， 这要求较高的避信带宽以支持传送交互式的声音、图像和实时的离质量诊断图像。异 步的远程会诊累统基予存储转发祝制，嚣种信息如雷象、视频、音频和文字信息组成 一种多媒体电子邮件，并在方便的时候发送给专家，专家将诊断的结论发给相关的医 护天虽。 会话初始化协议( s e s s i o n i n i t i a t i o n p r o t o c o l ，s i p ) 近年来在通信和网络研究领域受 到援大关注，是下一代瓣络( n g n ) 孛戆竣。囊协议之一。它爱甥是由i e t f 斡 m m u s i c ( m u l t i p a r t y m u l t i m e d i a s e s s i o n c o n t r 0 1 ) 工作组提出的一个标准，阁来解决i p 网上蛉接令控露虹在i p 网络分层模型上，s i p 是工悸在应用层上的一个信令协议，可以 用来建嶷、修改和终止有多方参与的多媒体会话进程。 s i p 的出现是在通信网络界以外毫无所知的情况下发擞的一场革命，它将人们从 电蓿服务的高投入、低增值中解放出来，并带入低投入、离增值翡服务中去( 这正怒 i n t e r n e t 的准则) 。这场革命将使用i n t e r n e t 技术重新定义通信网络的体系结构，其领导 者裁整会话密鲶铯镰议( s 撙) 。 尽管远程医疗已进入热潮阶段，其所涉及的相关技术已日趋成熟，然而，远程医 疗毕竟逐是一令藏兴趣戮究镊壤，翔蜒剩矮理有技术鼹凌蔟赝蘑骚麴各穆闳题著攒广 应用还是很多问题有进一步研究。 1 2 谍题的攥壅 找鳗近些年来网络邵境主体上已经褥到很大的改观，然恧，我国幅员：j 王阕，人口 众多虽趋于老龄化，交邋和经济状况相对落后且发展极不平衡，边远地区严重缺医少 一2 一 东北大学硕士学位论文 第一章引言 药，解决这一问题的难度很大，最直接、最经济实用的方式就是使用远程医疗系统。 基于对医疗对象的整体水平、地区差异等方面的考虑，我国目前最实用的远程医 疗方式也是远程会诊。但是，这种实时性的交互方式对于网络带宽的要求比较高，对 于所有地区都使用i s d n 、a d s l 甚至光线接入是短时间内无法实现的；系统软件的可 操作性对于很多边远地区的使用者较差，使得对使用者的培训变得比较困难，极不利 于远程医疗系统的普及；病人的疾病事件是具有突发性、不可预测性，突发事件的远 程会诊对专家的需求也具有不定性，而会诊专家工作地点是不定的，今天可能在医院 会诊，或者外出讲学，或者假期做自己私人事情。因而，就需要有一种机制来解决医 师移动性，使其在任何时候、任何地点，只要能够接入网络，任何的突发事件的解决 都会有医师可咨询。这样一来，既可以解决疾病事件的突发性，又可以解放会诊医师， 为医师做其它贡献赢得了时间。 本系统设计观念的提出就是为了解决上述问题。现在，s i p 已经被3 g p p 工作组定 义为第三代移动通信系统的信令协议以提供i p 多媒体服务。基于s i p 的远程会诊系 统可使会渗专家的定位变得很容易，会诊双方或多方的通话变得像打电话一样简单， 适用各种层次的用户使用；同时对音频、视频流、静止图像使用主流的压缩算法使得 其对网络带宽的要求大为降低，使得医疗资源分配极不平均的边远地区得到相应的远 程医疗诊治不在成为梦想。 s i p 的出现必将引起i n t e r n e t 的一场革命，基于s i p 的远程医疗系统是顺应时 代发展趋势的、是具有很强生命力的，当然也会解决目前面l 瞄的许多问题。 一3 东北走学硕士学位论文第= 章远程医疗概论 第二章远程医疗概论 2 1 远程医疗的概念 远程医疗亦称为远程医学、遥医学、遥距医学：英文亦有l e l e m e d i e i n e ， t e l e h e a l t h ，t e l e c a r e 等提法。随着这领域的发展，近年来已经基本同意为远程医疗 ( t e l e m e d i c i n e ) 。 远程医疗并不是医学的新的学科分支，而是为医学的各个学科分支服务的工具和手 段。由于远程医疗服务对于远程通信技术的依赖件以及应用上的特殊性，它又有别于传 统医疗的内涵，更多地融入了工程技术的内容。因而，是现代工程技术更广泛全面地介 入医疗领域的体现。 美国学者对远程医疗系统做了如下定义：远程医疗系统是指一个整体，它通过通信 和汁算机技术给特定的人群提供医疗服务。这种系统包含远程诊断、信息服务、远程教 育等多种功能，它是以计算机和网络通信技术为基础，针对医学资料( 包括数据、文本、 图片和多媒体资料) 的技术，进行远距离视频、音频信息的传输、存储和查询以及显示。 远程医疗是随着计算机技术和远程通信技术的飞速发展并与传统医学千u 结合而产 牛的门新兴的学科，现在它已绎渗透到医学的各个领域。由于远程医疗几乎可以做到 不受地域的限制，因此利用它可以最大限度的共享医疗资源使新的医疗技术得以迅速 的推广和传播，因此具有广阔的发展前景。 2 2 远程医疗的目的和意义 远程医疗的主要目的是增加获得医疗服务和医学教育的可能，减少因地区差异、贫 富差别、种族差异等造成医疗水平的不平等，使患者以负担起的价格获得较高水平的医 疗服务。 有分析家认为，远程医疗技术最适用于发展中国家。我国幅员辽阔，人口纵多且趋 于老龄化，交通和经济状况相对落后且发展极不平衡，边远地区缺医少药现象很严重。 尽管在过去的数十年间，我国政府采取了大量措施以解决这一问题，但是要实现人人享 有医疗难度较大。远程医疗的出现为摆脱这种困境提供了可能性，解决上述问题也是其 重要的目标之一。 归纳一下，远程医疗的意义主要在于以下几个方面1 2 1 ： ( 1 ) 使广大偏远地区的患者获得平等的医疗，减少因地区差异和医疗资源分配不 带来的差异，是边远地区的患者在必要的时候不必长途跋涉即能等到专家的 诊治。 ( 2 ) 远程医疗能提供给是诊断和治疗，特别是在发生意外伤害的时候能缩短诊治时 ( 2 ) 远程医疗能提供给是诊断和治疗，特别是在发生意外伤害的时候能缩短诊治时 一5 一 东北大学硕士学位论太 第= 幸远程医疗概论 第二章远程医疗概论 2 1 远程医疗的概念 远程医疗夯称为远程医学、避嚣学、遥距医学：葵文夯有t e l e m e c l i c i n e ， t e l e h e a l t h ，t e l e c a r e 等提法。随着这一领域的发展，近年来已经基本同意为远程医疗 ( t e l e m e d i e i n e ) 。 远程医疗并不是医学的新的学科分支，而魑为医学的各个学科分支服务的工恩和手 段。由于远程医疗服务对于远程遥信技术豹依赖性以及应用上的特殊性，它又有别于传 统医疗的内涵，更多地融入了工程技术的内容。因而，怒现代工程技术更广泛全丽地介 入暖疗领域的体现。 美国学者对远稳医疗系统徽了如下定义：遮程医疗系统是攒一个整体，它通主圣邋信 和计算机技术给特定的人群提供医疗服务。这种系统包含远程诊断、信息服务、远程教 育等多辩功麓，它是激计算掇驻阙络溪信技术为基麓，铮对医学赘辩( 包攮数据、文本、 图片和多媒体资料) 的技术，进行远距离视频、音频信息的传输、存储和查询以及盟示。 远程医疗是随饕诗算扭按术帮远键通信技术的飞遮发展劳与黄统医学摆结合薅产 生的一门新兴的学科，现在它已经渗透到医学的各个领域。由于远程医疗几乎可以做到 不受地域的限制，因此剥用它可以最大限度的共享医疗资源，馒新的医疗技术褥以迅速 的推广和传播，因此具有广阔的发震前景【f 1 。 2 。2 远程医疗的豳的和意义 远程医疗的主要臼的是增加获得医疗服务和医学教育的可能，减少因地区差异、贫 富燕翅、秘羧差吴等逡残医疗瘩乎兹不平等，夔患者敬受担起嚣徐辏获德较褰衣乎豹医 疗服务。 青分橱寥试为，远程医疗技本最适用于发聪中国家。我国幅员辽闼，人口级多怠趋 于老龄化，交通和经济状况相对落后鼠发展极不平衡，边远地区缺医少药现象很严重。 尽管在过去的数十年闻，我国政府采取了大量措施以解决这一问题，但是薅实现人人享 有隐疗难度较大。远稷医疗的豳现为摆脱遮释潮境提供了可髓髓，解决上述闯题饿是其 重要的目标之一。 归纳一下，远程滋疗懿意义主要在于班下j b 个方瑟溺： ( 1 ) 使广大偏邋地区的患者获得平等的医疗，减少因地区差异和医疗资源分配不 豢寒豹差黪，是逮遮避嚣戆患者在黪簧静聪嫉不必长途竣涉鼹德等裂专家豹 诊治。 ( 2 ) 远程医疗能提供给是诊断和浚疗，特别是在发生意外伤辔的时候缝缩短诊治时 一5 一 东北大学硕士学位论文 第= 章远程医疗概论 间。因此，在战争中对于及时治疗受伤战士、在预防流行病扩散等方面均具有 重要作用。 ( 3 ) 远程医疗通过远程诊断和会诊减少了医生出诊和患者去医院就 撕需的时间和费用， 从而减少了医疗费用，特别在一些医生不便或不易到达的特殊场合，如对精神病患者、 皮肤病患者、监狱囚犯就诊，以及对宇航员、极地探险人员、远洋海员和深海航行人 员的远程医疗。 ( 4 ) 远程医疗能对高发病人群，如老年人、残疾人和慢陛病患者旅行远程家庭监护，因而 提高了患者的生活独立性和生活质量。 ( 5 ) 远程监护可以在患者熟悉的环境中进行，减少了患者的心理压力，提高了就诊的准确 性，同时也有利于疾患的康复。 ( 6 ) 远程教育具有广泛的服务对象，既可以给医护人员提供继续教育的机会，提高医护人 员，特别是边远地区的医护人员的医疗, , k 3 z ，也可以对普通患者和健康人群提供一个 学习医学知识的机会，提高全民的健康保健水平和预防疾病的能力l j j 。 2 3 远程医疗的发展历史 五十年代末，美国学者w i l s o n 首先将双向电视系统应用于医疗。同年，j u t r a 等人 刨立了远程放射医学。此后，美国不断有人利用通讯和电子技术进行医学活动，并出现 了t e l e m e d i c i n e 这一词汇，也即现在国内文献中的“远程医疗”或者“远程医学”。从 年代以及所涉及的领域划分，远程医疗可以分为三代【3 j ： 第一代远程医疗 六十年代初到八十年代中期的远程医疗活动可以看作是第一代远程医疗。这一阶段 远程医疗的发展是非常的缓慢的。分析其原因，当时的信息技术还不够发达，网络技术 的发展刚刚开始起步，这时远程医疗发展的客观条件还不成熟。从深层次来看，远程医 疗的发展是不可能独立于网络、通信和计算机技术发展的。它的发展必须依附于信息系 统和信息技术的发展，因此在信息技术发展的初级阶段是不可能有先进的远程医疗系统 的。此时，在美国有两个富有代表性的远程医疗的例子。一是美国国家宇航局( n a s a ) 在六十年代初，为调查失重状态下宇航员的健康和生理状况，提供了资金和技术，在亚 利桑那州建立了远程医疗试验台，为太空中的宇航员以及亚利桑那州的印第安居住区提 供医疗服务；另一个例子是在美国的阿拉斯加卅i 远程医疗的应用。阿拉斯加是美国的偏 远地区，地广人稀，许多地区没有医生，为提高州内的服务水平，1 9 7 2 1 9 7 5 年该州利 用空中a s t 一1 卫星，使州内的广大地区，通过卫星的地面接收装置，直接获得州立医 院的医疗服务。但是，当时的远程医疗服务还很原始，只能提供医疗信息和医疗教育。 由于通信的网络的带宽和其他方面技术上的限制，此时还不可能提供可视电话式的远程 医疗服务。 第二代远程医疗 一6 一 东北大学硕士学位论文第= 章远程医疗概论 自八十年代后期，随着现代通信技术水平的提高，一大批有价值的项目的启动，第 二代远程医疗就轰轰烈烈的发展起来了。它无论在规模上还是在影响上都远远的超过了 第一代远程医疗。从m e d l i n e ( 世界最大的生命、生物信息网) 中收录的文献数量看， 1 9 8 8 1 9 9 7 十年间，远程医学方面的文献数量按几何级数增长。美国和欧洲远程医疗的 发展是最快的。此时，数据传输的主要的方式是卫星传送和综合业务数据网( i s d n ) 。 此时，远程医疗的很多方面，像远程咨询、远程会诊、远程医疗诊断等都有了较大的发 展。 第三代远程医疗 在1 9 8 8 年，美国提出远程医疗系统应作为一个开放的分布式系统。也就是说，远 程医疗应该包括现代信息技术，特别是双向的多媒体通信技术、计算机技术和网络技术， 将这些技术应用到远程医疗领域，或者更确切的说将远程医疗建立在这些技术的基础之 上。而实际上，这一代远程医疗的发展也完全是得益于这些技术的发展。 这一代远程医疗系统的体系结构一般采取的是客户一服务器结构。不同的远程医疗功能 会采取不同的体系实现方式。对于远程会诊一般可以采用网络可是电话会议的系统结 构，而对于一般的远程医疗，像远程医疗教育，一般的客户服务器结构就可以了。当然， 远程医疗的功能可以包含很多的方面，因此它的结构也可能是混合式的【4 _ ”。 迄今为止，远程医疗系统普遍采用的是三层体系结构】，顶层是分布的客户机，中间层 是w e b 服务器，底层是分布的数据库服务器。三层分工明确： ( 1 ) 顶层，即客户层，完成简洁的人机交互界面，它直接与人进行交互，从w e b 服务器获取服务。 ( 2 ) 中间层，即w e b 服务器层，这一层是核心层，负责逻辑的处理，安全管理， 系统管理。总之，主要的系统服务都是由这一层提供的。 ( 3 ) 底层，即数据库服务器层，这一层是主要的功能是提供数据的存取业务，直 接为中间层的w e b 服务器提供数据。这一层的数据库可以是一个分布在多 个主机上的数据库，也可以是在一个主机上的多个数据库。 这种体系结构的主要特点如下： 1 ) 安全性：由于中间层的w e b 服务器，提供了更加完备的安全管理功能，使 系统的安全性大大提高。- 2 1 稳定性：数据分布于多个主机使系统的稳定性得到了很好的提高。整个系统不 会因为某个主机的崩溃而崩溃，相反，系统可以做到在一个或者几个数据库服 务主机停止工作的条件下，继续正常的工作。使得数据的安全性，和系统的稳 定性都得到了保障。 3 ) 易维护：系统的分工明确，结构清晰，使得系统的维护和升级变得非常的方便。 层次分明，使得各层的升级和维护工作可以独立的进行，互不影响。 4 ) 高性能：分布式结构的一个巨大的优点便是，一个任务可以由多个主机同时并 一7 一 东北大学硕士学位论文 第= 章远程医疗概论 行处理，最大程度上优化了系统汝源的利溺。 5 ) 系统的扩展灵活：当系统的任务过于繁重时，w e b 服务器层和数据库服务器层 帮可戮独立魏送行扩震，分布蜀多令c p u 上。运麴变纯对客户端不晃，或者说 是透明的，客户端感觉到的只是性能的提高。 在1 9 9 t 年，美国在海湾战擎孛成功豹利翅了远程篷疗菠术，霹戬浼楚远程医疗在 军事上应用的舆型。1 9 9 3 年的索玛里维和行动中，茨国对全球远程医疗活动避行了尝试， 裙步确定了翦线阵地远穰医疗系绫鲍基本缀成，帮包含空中卫星、数码摄像极、一台逸 脑以及必要的软件、移动全球卫攫接收装踅。整个维和行动中，多次利用此系统进行前 线医疗服务支持，减少了伤员运送，提高了后勤部队的保障能力。为实现建设信息化龆 酞的西标，1 9 9 4 年，美黼国防部建立了远程医疗试验台( d o dt e l e m e d i c i n et e s t b e d ) ， 启动了多种远程医疗项目，其主耍目标就是实现数字化技术在远程医疗中的应用，并将 远翟篷疗纳入军歇鞭务嚣学系统。 在欧盟国家晕，由三个生物医学实验室、十个大公司、二十个病理学实验室和1 2 0 个终蝼羽户参搬了一个遴瑷医疗系统的掺广试验，攘动7 逡程医疗验发震。1 9 9 0 年，褒 美国家共有四个远程医疗的工程，利用i a l v 给用户提供远程医疗服务；1 9 9 4 年即增加 到五十个i a t v 中心。澳大利亚、南非、秘本、香港等国家和地区墩楣继开展了各静形 式的远程医疗活动。1 9 9 8 年1 2 月，前苏联亚美尼皿共和翻发生强烈地震，在美苏生理 联合卫生小组的支持下，美国国家宇航局蓠次进行了国际间的远程医疗，使渡美尼亚的 一家医院帮美萄的圈家灏院连通会诊。不久这套系统在饿罗斯的一次严重的火车事故中 再次得到应用。在这两次事件中，远程医疗初步显示了它跨国界，跨地域，跨文化的突 舞钱熹。 一项数据表明，在1 9 9 3 年，荧国和加拿大约宥2 2 5 0 人通过远程医疗系统就诊。仅 在1 9 9 4 年蟾兹半年，美瓣裁约鸯5 0 0 人遴过远程医疗系统逐嚣心理咨诲。 2 4 远程医疗的相关标准 远程医疗的标准主螫是编码的标准。幽于医学本身是一个庞大的领域，加上许多新 生的边远学科。统一编码是个复杂长期的工程。 丈灏影像阪疗铰撩设备酌国豫撩准格式d i c o m 【9 ( d i g i t a li m a g i n g a n d c o m m u n i c a t i o ni nm e d i c i n e ) 已经被广大的客户接受。美国国立图粥馆的重大项目一一 统一瓣簇擎语言系统( u n i f o r mm e d i c a ll a n g u a g es y 建e m ) 靛磅发悉经避入簿十年。它 以人工智能的方法汇集各种编码，词汇量达3 0 一4 0 万条，是当今最完备的医学编码系 统。其喀t 主要的子集是s n o m e d 。s n o m e d 已经发展超过2 0 年，其孛3 , 5 舨包括1 y 1 5 0 万词条，分别组织在1 2 个不同的章节尾。它包含了解剖学、形态学、正常和非正常 功能、癍状以及疾病体癔、化学药品、酶及其它体器白、潞有机体、物理因素、空间必 系、职她、社会环境、痰病诊断和操作。s n o m e d 的每一个术语( 词条) 均有一个编 一8 一 东北大学硕士学位论文第二章远程医疗概论 码与之对应，在疾病诊断章节内，许多疾病的概念还提供了许多与其它术语的参照关系。 s o n m e dr t 的测试版包括了1 8 0 0 0 0 个词条，每一个词条都与一个概念相联系，概念 的总数是1 1 0 0 0 0 条，包括了2 6 0 0 0 0 个显式关系。1 9 9 9 年2 月在美国已经有三十多家单 位开始试验使用s n o m e dr t 的测试版，每个单位都有其测试的重点，例如：数据的采 集，数据的提取，或者聚合分析等应用。 h l 7 ( h e a l t hl e v e ls e v e n ) 是一个非营利的组织，从事卫生保健环境临床和管理电 子数据交换的标准开发，h l 7 也是标准的名称，最新的版本是3 0 。h l 7 是美国国家标 准局( a m e r i c a n n a t i o n a ls t a n d a r d i n s t i t u t e ) 批准的标注开发机构( s t a n d a r d d e v e l o p m e n t o r g a n i z a t i o n ) 。它建立了1 1 个技术委员会( c c o w 、i 临床决策管理和阿登语法、数据仓 库、教育、病人信息管理、建模和方法学、财务管理和病人护理、术语) 。h l 7 拥有1 8 0 0 个会员，其中包含4 0 0 多家公司，包含了医疗卫生服务厂商的9 0 。h l 7 公司已经在 澳大利亚、加拿大、芬兰、德国、印度、r 本、新西兰、南非、荷兰、英国建立分支机 构。最近又在我国、我国台湾地区和日本建立了分支机构。最近宣布的h l 7c c o w 标 准1 2 版本包含了基于w e b 的服务技术。 d i c o m 标准即医学数字成像和通信标准，有美国放射协会( a c r ) 和国际电子制 造协会( n e m a ) 共同制定。d i c o m 标准致力与更有效的在医疗信息系统间( 如p a c s 、 h i s r i s ) 、医学影像设备间( 如c t 、m r 、c r 等) 传输和共享数字图像。迄今为止， d i c o m 共颁布了三个主要版本。c r n e m ap sn o 3 0 0 1 9 8 5 ，v e r s i o n1 0 ，发表与1 9 8 5 年，1 9 8 6 年正式成为标准；c r n e m ap sn o 3 0 0 1 9 8 8 ，v e r s i o n2 0 ，1 9 8 8 年颁布为标 准；d i c o mv e r s i o n3 0 ，源自a c r - - m e m a 的前两次标准，于1 9 9 3 年发布。每年， a c r - - n e m a 都推出d i c o m 3 0 的修正草案，目前最新的版本是d i c o m 3 0 ，这是2 0 0 0 年的最终草案标准。相对于以前的版本，d i c o m 3 02 0 0 0 明确地划分了设备应遵从地 标准范围，更加明确了信息实体，强调了基于多元文档地结构、基于t c p i p 地协议和 使用于网络的环境。 为了使一个远程医疗系统，与其它的系统兼容，在设计时应该尽可能的采取国际公 认的标准。 2 5 远程医疗的设计原则 远程医疗的内容很丰富，包含的功能多种多样。它可以是一个集成多种功能的大型 的网络应用程序，也可能是一个功能简单的普通w e b 网站。针对的功能不同，往往设 计的侧重点也不尽相同，遵循的原则也有一定的差别。但是，千差万别当中还是有一定 的普遍性在里面的。 首先，远程医疗是将信息技术应用到医疗领域的新兴技术。医疗领域对于安全的特 殊要求也体现在远程医疗之中。系统的安全性是远程医疗系统的最基本也是最重要的要 求。譬如，在远程手术中，系统必须可靠稳定，数据传输必须快速准确，系统的设计必 一q 一 东北大学硕士学位论文第二章远程医疗概论 须严密周到。远程医疗系统往往要存储大量的病人信息，系统必须保证这些数据的安全。 当然，在三层设计的体系结构中，要保证这一点是不难的，底层的数据库系统往往有相 当周密的措施确保数据的安全。 其次，远程医疗系统面向的是病人和医生，因此它的用户界面应当简洁易用，操作 方便，设的人机交互的过程更加的人性化。同时，为了能使远程医疗得到尽可能大的普 及和推广，它的安装过程和升级过程应当是越简单越好，最好是安装过程只需要点击安 装向导中的“下一步”，而升级过程是完全自动进行的。 再次，在一个大的远程医疗系统中，随着系统规模的增长，系统的升级和维护往往 就变得越来越困难。在系统设计的最初阶段将这一点考虑进去，往往此时一分的努力可 以节省十分的系统维护的辛苦。从整体上来说，远程医疗是伴随着信息技术的发展而发 展的，其发展的速度非常的快，因此系统不可避免的要经常的升级。所以，系统设计的 最初就必须将系统的向后兼容性考虑在内。这样，可以节省大量的不必要的重复劳动。 总之，远程医疗系统的设计应本着安全可靠，简单易用，易维护易升级的原则。 2 6 远程医疗的关键技术 近年来，随着计算机性能的大幅度的提高以及高速的通信网络的迅速发展，计算机 的计算能力和网络的通信速度为远程医疗提供了发展的广阔平台。远程医疗和信息技术 是息息相关的：远程医疗的发展必须依附于信息技术的发展，远程医疗关键的技术实际 上就是信息技术应用到医学领域的关键技术。 一般来说，远程医疗的关键技术包含如下几个方面 1 0 4 2 1 ： ( 1 ) 系统的集成：远程医疗系统最终要和p a c s 、r i s 、h i s 等其他系统集成到一 起，这涉及到可行的系统集成技术。 ( 2 ) 存储方式：包括存储容量和影响到病人信息( 包括影像，诊断信息) 的存储 方法和存储的速度。 ( 3 ) 传输控制方式：远程医疗有其独特的地方，信息的传输距离一般较远，在某 些特殊的情况下数据量大，数据往往需要经过多种不同性质的网络。因此， 有效的传输控制机制将在很大程度上影响系统的性能。 ( 4 ) 显示：高质量的图像显示是构成远程医疗系统的重要组成部分，直接影响到 系统的性能。 ( 5 ) 多媒体数据的压缩：根据不同的系统要求和网络传输速度选择相应的图像和 语音格式，以及压缩算法是远程网络会诊的最重要的技术之一。 ( 6 ) 人机交互界面的设计：这是系统直接与人打交道的唯一渠道，人性化的友好 界面不仅可以提高远程会诊的效率，更深一层考虑，它还有利与系统的推广。 从系统设计的角度来说，可集成性是必须考虑的关键问题。系统的集成有功能集成、 业务集成、数据集成三种集成方式。系统集成主要是从不同的系统的功能的角度，通过 一】0 一 东北大学硕士学位论文第= 章远程医疗概论 界面重构实现对原有系统功能的集成。这种集成方式会由于不同的系统的功能实现方式 的差异，随着所要集成的系统的规模的增大而难度迅速增大。业务集成即工作流程。它 由一系列的活动相互连接，从而完成特定的业务，这种方式一般不应用在远程医疗系统 当中。数据集成方式主要是通过数据的交换、数据格式的定义、规则的描述、数据的整 理即再加工等。集成也就是将数据进行共享、数据复制、数据迁移等。主要的问题是数 据格式的转换、数据冗余以及完整性的保持等。本文完成的系统采用了第三种集成方式 保证系统的开放互联性。 用于医学显示的显示器需要有很高的分辨率。加州大学医学院放射学系通过试验指 出，观察气胸和肺间质异常或者骨骼的细微裂纹，需要分辨率为4 0 9 6 4 0 9 6 象素，1 2 位深度的数字显示器：而要在乳房片上发现微钙化现象则要求6 1 4 4 6 1 4 4 象素和1 2 位 深度的数字显示点阵。这是般的h i s 工作站显示器无法达到的。并且这类显示器往往 价格高昂，再很大程度上增加了远程医疗系统的造价。为了减少成本，可以采用软件的 方法来解决分辨率不够的问题。 图像压缩技术对于远程医疗的多媒体传输有着极为重要的意义。远程医疗系统往往 需要根据不同的网络带宽选择不同的压缩算法。采用压缩算法无疑会减少对于网络带宽 的要求，提高数据传输效率，但是这需要占用c p u 的运算资源。在以前c p u 速度很慢 的情况下，这是一个需要考虑的重要因素。但是，随着c p u 计算性能的提高，现在这 方面的考虑基本上可阱忽略，往往为了减少对于网络的要求压缩比越大越好，算法的复 杂程度和所需要的计算量往往并不予以考虑。目前j p e , g 压缩算法已经广泛的应用于各 种网络多媒体系统中。考虑到医学影像对于准确性的特殊要求一般都采取无损压缩算 法，压缩比一般在1 ：2 至1 ：4 之间。现在有一些新的算法，像感兴趣区( r e g i o n o f i n t e r e s t ) 算法，可以使压缩比率达到1 ：1 0 甚至更高。j p e g 2 0 0 0 作为一种适用范围广泛的图像 压缩标准，越来越受到人们的重视。今天正在使用的绝大多数远程医疗系统都有两种多 媒体传输方式：存储发送和即时发送两种方式。存储发送，顾名思义，就是将多媒体数 据采集之后存储起来，在以后需要的时候再从存储区提取出来，发送到远端。而即时发 送，相对于存储发送的方式，对于实时性的要求较高。对于远程医疗系统，时间延迟小 于0 5 秒的图像和语音传输便可以大致认为是即时传输f j 3 - “。 2 7 当前远程医疗的研究热点 ( 1 ) 远程放射学和p a c s 系统 远程放射学( t e l e r a d i o l o g y ) 和p a c s ( p i c t u r ea r c h i v i n ga n d c o m m u n i c a t i o n s y s t e m ) 系统是为了解决医学影像的有效管理和及时调用而提出的系统，是远程医疗中两个紧密 联系的研究热点1 1 6 j 。 ( 2 ) 远程会诊和远程诊断 远程会诊和远程诊断是远程医疗研究中应用得最广泛的技术，在提高边远地区医疗 一1 】一 东北大学硕士学位论文 第二章远程医疗概论 水平，对灾难中的受伤者实施紧急救助方面具有重要作用。 ( 3 ) 远程监护和家庭护理技术 远程监护和家庭护理技术是近年来远程医疗非常重要的一个研究领域，但在远程医 疗中又是一个相对薄弱的研究领域1 1 7 j 。 ( 4 ) 远程教育 远程教育包括对医护人员的专业教育( 基础教育和继续教育) 、获取远地信息( 数 据库、文献和专家) 和社区医疗保健教育三部分。 ( 5 ) 医院信息系统 医院信息系统( h i s ) 包含的信息范围很广，主要担负的是医院电子化管理的功能， 覆盖了门诊管理( 病人挂号、预约和收费) 、住院管理( 病人的登记、收费及病房管理) 、 药品信息管理、医疗设备管理和医院财务管理各方面【i8 】。 计算机化的病人病历( c p r ，c o m p u t e r - b a s e dp a t i e n tr e c o r d ) 的发展为医院信息系 统真正管理医疗信息提供了可能。目前医院信息系统的发展趋势是与p a c s ，r i s 等系 统连接，实现医疗信息的共享。 2 8 远程医疗的前景 远程医疗到今天已经经过了几十年的发展。由原来简单的单向的通过卫星电视系统 的信息传送，到建立的w e b 医疗网站，再到医院信息系统，再到双向交互面对面式的 可视化远程会诊。不难看出，远程医疗的发展与计算机和通信网络技术发展是息息相关 的。远程医疗发展的总体趋势是从简单到复杂，从功能单一到功能的多样化，从独立的 系统到由多个系统互连组成的大系统。通过医院信息系统( h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ) ， 同一个医院的专家之间很容易实现医疗信息的共享，专家之间可以很方便的进行会诊。 但是，不同的医院之间往往需要资源的共享，像血库，器官库等，并且不同医院之间的 专家也往往需要能够进行远程医疗会诊，这就使得不同医院之间的h i s 的互连有重要的 意义。事实上，现在我国已经有不少公司致力于大型互连h i s 系统的开发。东软数字医 疗公司的数字医疗解决方案已经做的相当的成熟，并且在不断的发展完善当中。 远程医疗是顺应信息社会发展和人们对医疗保健的需求而产生和发展起来的。随着 信息技术的不断发展，远程医疗将逐步进入长规的医疗保健体系并发挥越来越大的作 用。可以预期，在本世纪内通过应用远程医疗技术游客能实现任何人在任何时间任何地 点都能获得所需的医疗保健服务，从而极大地提高全球的医疗保健水平。 然而，要实现上述目标，有很多问题亟待解决： ( 1 ) 标准化问题：只有各个远程医疗子系统都遵循标准化协议，才可能使远程医 疗得以广泛应用。 ( 2 ) 相关技术设备问题：远程医疗远非仅仅通过网络传送一幅图像，通过电视会 议系统进行异地会诊所能囊括的。应当使所有医学信息，特别是常用的临床 一1 2 一 东北大学硕士学位论文 第二章远程医疗概论 诊断数据都能为远程医疗所用，因此，开发具有远程通信、信息管理、交互 式操作、临床数据采集功能的设备将是远程医疗发展的技术基础。 ( 3 ) 体制和法规问题：由于远程医疗的特殊运作环境为其提出了新的问题，其中 包括医生资格认定的问题、医疗责任划分问题、医疗费用担负办法问题以及 患者隐私权保护等问题，相应的法律法规的健全将是今后的一项关系到远程 医