适合中国社区的家庭远程医疗监护系统研究

［摘要］ 本文提出了一个基于社区医院的医疗监护系统。该系统中生理参数信息是由多功能监护仪来提供，音视频实时传输部分是基于DirectShow技术来实现对多个用户的音视频数据实时传送。 ［关键词］ 远程医疗；家庭远程监护；客户/服务器；生理参数

A family health care system suitable for Chinese community

［Abstract］ This paper puts forward a family health care system for community hospital.Realtime transmission of multi-way Audio-Video are realized by the Direct Show technique''and Multi-function medical instrument system offers the data of physiological parameter in this system.

［Key words］ telemedicine;family health care;client/server;physiological parameter

远程医疗（telemedicine）是信息技术与医学相结合的产物，就是使用远程通讯和计算机多媒体技术提供医学信息和医疗服务。在信息技术高速发展的今天，它已经成为医学交流中的一道亮丽的风景线。远程医疗主要应用在：临床会诊、检查、诊断、监护、指导治疗、医学研究、交流、医学教育、手术观摩等方面。社区家庭远程医疗监护系统作为远程医疗系统中的一部分，它是将采集到被监护者的生理参数与视频、音频以及影像等资料通过通讯网络实时传送到社区监护中心，用于动态跟踪病态发展，以保障及时诊断、治疗［1］。随着当今社会老年人口的剧增，医疗资源中家庭监护的作用越发突出。

1 国内外家庭医疗监护系统

在国内，家庭数字医疗监护保健系统已被列入国家“863”计划［2］。在面向家庭的远程医疗方面，基于Internet的医疗网站发展迅速，如:中国金卫网、中华远程医疗网、明天远诊网、中华网网上医院、新世纪保健网、新健康网络网上医院等。这些网站都提供了比较丰富的医学信息查询功能，并有医疗专家提供医疗咨询。近年来，在远程监护方面，国内一些单位正积极致力研究，也开发了一些产品，如心电BB机、心电/血压远程监护系统等。清华大学白净教授1995年领导研制出了家庭贴心小护士系列［3''4］，该研究成果已经形成产品。而我国基于社区的家庭医疗监护保健系统的研究刚刚进入实质启动阶段，目前在技术方面也有很多问题：用户专用采集数据界面的设计就是远程医疗监护发展的一个瓶颈，还有网络速度，安全性等都亟待解决。

对于国外，美国第一项远程医疗计划始于1959年，在美国相距112英里的两所医院之间建立闭路电视网来提供精神卫生服务［5］。近年来，美国每年有大约5千万次健康保健护士家庭访问由远程家庭医疗系统代替。在以色列，Shaha医疗服务公司（ShahaI Medical Services Ltd）为至少55万人次提供远程家庭医疗服务。日本在许多范围内盛行小儿在宅医疗，这对促进小儿生长发育有重要意义。国立小儿医院自1983年实施在宅人工呼吸管理。在1994年9月～1996年3月，引用可视电话在宅人工呼吸监护患者有7名［6］。

2 社区家庭医疗监护系统

2.1 我国社区医疗保健系统的现状 进入新世纪，人口老年化是我国人口结构面临的六大问题之一，我国从成年型社会向老年型社会转变只用了20年左右，“未富先老”现象在上海、大连等都市尤为突出，将给我国经济发展和社会保障带来严峻挑战。最大的挑战是老年人医疗保健方面，所以建设适合我国社区的医疗监护保健系统的意义重大。当前社区医疗保健系统还不够完善，主要表现在以下几个方面：（1）健康档案的采集效率低而且不太可靠，目前大多数数据收集工作主要采取手工方式。（2）信息不利于共享，采集的资料存在一台计算机里，社区中心和居民之间不能建立起随时访问和被访问的关系，社区与社区之间也不相关。社区居民一旦发生流动，有关的社区得重新对其进行健康档案记录，从而导致重复劳动。（3）用于社区医疗保健系统的设备和器材还很缺乏。由于社区医疗保健系统刚启动没多久，许多设备和器材还无法到位，居民还不能充分享受社区医疗保健系统提供的福利。（4）目前还远远没有达到利用计算机网络实施完整的社区医疗保健系统的目标，系统软件和应用软件都比较短缺。

2.2 社区家庭监护系统 随着数字电视、电话、Internet在家庭中的普及，远程医疗将迅速拓展到家庭和社区，如开展远程心电监护、远程助产护理、对慢性患者进行远程家庭护理、远程医疗随访，患者可以在社区医院进行疾病治疗、身体保健、饮食等方面的咨询。考虑到近年来我国上网人数量剧增这一事实，将远程医疗系统与Internet医疗网站以及发展中的社区保健信息网络有机地结合在一起，将极大地推动社区保健和个人卫生保健事业的发展，扩大和强化保健职能。为此本文提出了一个基于社区医院的医疗监护系统。

2.2.1 系统构成 基于社区医院的家庭医疗监护系统由三部分构成（图1）：社区医疗监护中心、家庭部分和Internet医疗网站。其中前两部分可以脱离Internet单独运行，信息通道为局域网或者电话网络。若与Internet医疗网站相连接，系统更加完整，功能更加强大。在家庭部分中，生理参数信息是由多功能监护仪来提供，具体传送途径根据用户配置来确定。多功能监护仪可以通过串口将各种生理信息数据输入计算机后，再经局域网传到社区医疗监护中心；同时该仪器也可脱离计算机与电话线连接工作，直接将结果送到社区监护中心。患者音视频信息直接通过局域网实时传送到监护中心，有助于医生对病情的诊断，同时也便于患者向社区医生进行咨询。

图1 系统硬件组成框图

社区医疗监护中心系统包括中心处理系统和医生工作站，本院医生工作站以局域网形式与中心处理系统连接，同时通过语音交互进行远程诊断，并且可将诊断结果和处方传送给患者，远程医生工作站通过Internet与中心处理系统连接，及时参与会诊；医生诊断报告也可以通过电子邮件形式及时发送给患者；如果经患者同意，诊断报告也可以发送到指定的医疗网站供患者查询，以便于患者进行其他远程医疗活动。若家庭拥有计算机并已经连接到Internet，患者可以随时访问社区医院指定的医疗网站，及时查到自己的生理信息和医生诊断报告，也可以进行其他远程医疗活动，如远程医学信息咨询、疑难杂症求救、医疗预约等。

社区医疗监护中心通过网络或电话线与多个家庭相连接，从而实现对多个家庭患者的远程监护、疾病的初步诊断。医疗监护中心端的硬件设备主要由计算机、数据存储设备和网络接口设备组成。医疗监护中心端可通过网络与家庭患者建立联系，实现定时监护数据的采集和数据库存档；也可以实现对该患者的远程观察和交互诊断：医生在医疗中心端通过计算机操作遥控制家庭端万向云台的转动和摄像头镜头的变焦，从而实现对患者的远程观察，同时通过语音交互进行远程诊断，并且可将诊断结果和处方传送给患者。家庭端硬件设备可以由1台个人电脑（或者数字电视）、1台家庭医疗监护仪、1个可控变焦摄像头、1个可控万向云台以及网络接口设备（Modem或网卡）组成。

该系统不仅有效地利用了社区医院的资源，并且便于社区医院掌握社区居民的健康档案，使健康档案采集方便并且可靠，有利于社区保健系统建设和完善；更重要的是便于与有关医院进行信息共享。

目前社区家庭远程医疗监护系统研究的服务对象主要为：（1）对手术后在家恢复患者；（2）残疾人和老年人；（3）高发患者群的家庭监护；（4）健康人（孕妇）的家庭监护。社区家庭远程医疗监护的作用表现在：（1）提高对慢性疾病护理的管理水平，降低卫生保健成本，提高生活质量和医疗服务质量等。（2）家庭护理工程（home health care，HHC）对于减少医疗费用，提高对心血管疾病的早期诊断与防治，缓解看病难、医院病床紧张等情况都具有重要意义。（3）它让患者不必长途跋涉去看专科医生，克服了距离上的障碍，使老年人和残疾人能足不出户的在舒适的家中接受护理成为现实。

2.2.2 信息传输 社区医疗监护中传输的信息内容:患者的主要生理参数，如心电图、血压、体温、呼吸和血氧饱和度等；还有实时视频信号和部分图像、图片资料。音视频信息和主要生理参数需要进行实时传送，其中实时视频信号以供医生查看患者的病情。生理信息数据则为医学临床诊断提供重要依据。所以，这些资料的可靠传输及其所需要的不同程度的实时性是系统设计中所关注的主要问题。该系统中生理参数信息是由多功能监护仪来提供，具体传送途径根据用户配置来确定。音视频实时传输部分是基于DirectShow技术来实现对多个用户的音视频数据实时传送。

2.2.3 实时音视频传输部分的实现 目前在远程医疗系统中，设计时直接采用了现有的桌面视频通信系统［7］。这些系统并不是为医学应用设计的，其数据采集和处理的效果不能完全满足远程医疗的需要。例如，遵循视频传输标准H.263的桌面视频通信系统，其设计目的是传输视频会议时发言者的头肩信号［8］，对于更高的视频要求，诸如现场的手术直播等就力不从心了。因此，从医学的目的出发，就要求远程医疗系统具有比现有的桌面视频通信系统更强的多媒体数据处理能力。

Microsoft公司的DirectShow技术提供了一种实现的途径。Microsoft DirectX是微软公司提供的一套在Windows平台上为创建游戏和其他高质量的多媒体应用程序而设计的一套底层应用程序接口集［9］。本文采用这项新技术实现音视频数据的实时采集、编码和传输，并以RTP及RTCP作为底层传输协议，通过可有效降低带宽消耗的组播技术和组件化思想，设计并实现了网上音视频媒体流的实时传输系统。

采用微软公司的DirectShow技术，它借助DirectX底层驱动的支持，通过COM对象和模块化的方法，把多媒体数据的捕获、传输、处理与重现从硬件设备的差异、同步、媒体数据格式等复杂问题中分离出来，提供统一的API和基类，从而简化了Windows平台下多媒体应用程序的开发。

因为在DirectShow下，与网络有关的各种操作（如Winsock的初始化、RTP包的拆装）均封装在过滤器中，所以只要设计相应的RTP过滤器，就能够容易地建立发送端（患者端）及接收端（监护中心）应用程序，客户端/服务器（C/S）系统体系架构见图2。

图2 传输系统框图

3 小结

基于社区医院的社区医疗监护系统对于现阶段社区已的现状和社区居民的保健都具有较强的理论意义和试用价值。对于实时音视频传输，由于基于组件化的应用系统各个模块之间独立性强、扩展性好且适应性强。通过在局域网上（分辨率640×480）的实验表明基于COM组件和RTP协议的系统框架下的应用系统具有实时性好、容错性强、扩展性强、代码重用率高、不同应用系统间可互相操作、实现相对简单的优点。

［参考文献］

1 邓蕊.依托宽带信息网络家庭疾病监护系统的初步研究.生物医学工程与临床，2003''7（3）:138-140.

2 白净，张永红.家庭心电/血压监护网系统.世界医疗器械，1996，2:42.

3 王晓民，周卫东，理查德·司考特.应用于远程医疗的远程家庭监护设备的发展.医疗卫生装备，2003''24（8）:19-21.

4 李卓伟，鲁士文.面向PSTN的远程医疗系统.计算机工程与科学，2001''23（6）:64-66.

5 金桂秋''张可经，崔大祥.远程医疗的现状及未来应用方向分析.西南国防医药，2001''11（3）:211-212.

6 杨友春，毛琦敏，周丽君，等.远程医疗技术研究的研究及其应用.电子工程师，1999''增刊：514-517.

7 刘立庄.基于远程医疗的视频通信系统.中国医疗器械杂志，2002，26（1）：14-15.

8 张明德.视频会议系统原理与应用.北京：北京希望电子出版社，1999.

9 Microsoft DirectX 8.1 SDK.Microsoft Corporation，2001.