远程医疗系统设计方案

远程医疗系统解决方案北京航空航天大学2014年11月30日1/59目录目录.........................................................................................................1一、远程医疗系统综述........................................................................21.1远程医疗系统的简介.................................................................21.2远程医疗系统的国外发展现状.................................................61.3远程医疗系统的国内发展现状.................................................91.4小结............................................................................................12二、远程医疗系统的技术分析..........................................................132.1音视频终端技术.......................................................................132.2网络通信与设备接口技术.......................................................222.3数据库处理技术.......................................................................292.4用户终端技术...........................................................................34三、远程医疗系统方案设计..............................................................383.1系统总体方案设计...................................................................383.2终端关键技术设计方案...........................................................413.3远程医疗系统方案预算...........................................................53四、参考文献......................................................................................542/59一、远程医疗系统综述1.1远程医疗系统的简介远程医疗（Telemedicine）从广义上讲，是指使用远程通信技术、全息影像技术、新电子技术和计算机多媒体技术，发挥大型医学中心医疗技术和设备优势对医疗卫生条件较差的及环境特殊的地区提供远距离医学信息和服务。它包括远程诊断、远程会诊及护理、远程教育、远程医疗信息服务等所有医学活动[1]。从狭义上讲，远程医疗是指利用通信技术手段，通过音像视频等多媒体手段，实现医疗信息的共享和诊断交互的医疗过程。图1远程医疗整体框架未来医疗活动中，医生将通过计算机显示从远方传来的病人的各种信息，并对病人进行诊断和治疗[2]，这种局面已经到来。预计全球远程视频医疗将在今后不太长时间里，取得更大进展。远程医疗的内容包括远程医疗会诊、远程医学教育、建立多媒体医疗保健咨询系统等。远程医疗会诊在医学专家和病人之间建立起全新的联系，使病人在原地、原医院即可接受远地专家的会诊并在其指导下进行治疗和护理，可以节约医3/59生和病人大量时间和金钱。远程医疗运用计算机、通信、医疗技术与设备，通过数据、文字、语音和图像资料的远距离传送，实现专家与病人、专家与医务人员之间异地“面对面”的会诊。远程医疗不仅仅是医疗或临床问题，还包括通讯网络、数据库等各方面问题，并且需要把它们集成到网络系统中。远程医疗可以使身处偏僻地区和没有良好医疗条件的患者获得良好的诊断和治疗，如农村、山区、野外勘测地、空中、海上、战场等。也可以使医学专家同时对不同空间位置的患者进行会诊。就目前来看，远程医疗的主要优点主要集中在四个方面：1、在恰当的场所和家庭医疗保健中使用远程医疗可以极大地降低运送病人的时间和成本。2、可以良好地管理和分配偏远地区的紧急医疗服务，这可以通过将照片传送到关键的医务中心来实现。3、可以使医生突破地理范围的限制，共享病人的病历和诊断照片，从而有利于临床研究的发展。4、可以为偏远地区的医务人员提供更好的医学教育。远程医疗的用途非常广泛，远程医疗应用发展可以极大地减少病人接受医疗的障碍，因为地理上的隔绝不再是医疗上不可克服的障碍了。首先，是在一定程度上缓解了我国专家资源、中国人口分布极不平衡的现状。我国人口的80%分布在县以下医疗卫生资源欠发达地区，而我国医疗卫生资源80%分布在大、中城市，医疗水平发展不平衡，三级医院和高、精、尖的医疗设备也以分布在大城市为多。即使在大城市，病人也希望能到三级医院接受专家的治疗，造成基层医院病人纷纷流入市级医院，加重了市级医院的负担，造成床位紧张，而基层床位闲置，最终导致医疗资源分布不均和浪费。利用远程会诊系统可以让欠发达地区的患者也能够接受大医院专家的治疗。另外，通过远程教育等措施也能在一定程度上提高中小医院医师的水平。其次是缓解了偏远地区的患者转诊比例高、费用昂贵的问题。中国幅员辽阔，人口众多，边远地区的病人，由于当地的医疗条件比较落后，危重、疑难病人往往要被送到上级医院进行专家会诊。这样，到外地就诊的交通费、家属陪同费用、住院医疗费等给病人增加了经济上的负担。同时，路途的颠簸也给病人的身体造4/59成了更多的不适，而许多没有条件到大医院就诊的病人则耽误了诊疗，给病人和家属造成了身心上的痛苦。据调查，偏远地区患者转到上一级医院的比例相当高；花费非常昂贵，除去治疗费用外的其他花费（诊断费用、各种检查费用、路费、陪护费、住宿费、餐费等）需要数千元，让病人几乎无力承担。而远程会诊系统可以让病人在本地就能得到相应的治疗，大大减少了就诊费用。远程医疗技术所要实现的目标主要包括：以检查诊断为目的的远程医疗诊断系统、以咨询会诊为目的的远程医疗会诊系统、以教学培训为目的的远程医疗教育系统和以家庭病床为目的的远程病床监护系统。应用的目的和需求不同，在远程医疗系统中配置的设备和使用的通信网络环境也有所不同。远程医疗诊断系统主要配置各种数字化医疗仪器和相应的通信接口，并且主要在医院内部的局域网上运行。终端用户设备包括电子扫描仪、数字摄像机以及话筒、扬声器等。远程医疗教育系统与医疗会诊系统相似，主要是采用视频会议方式在宽带网上运行。无论哪一种远程医疗系统，计算机和多媒体设备都是必不可少的。远程医疗的应用范围很广泛，通常可用于放射科、病例科、皮肤科、心脏科、外科以及神经科等多种病例。远程医疗技术的应用十分广泛，因此决定这项技术具有巨大的发展空间。图2远程医疗系统组网示意图5/59远程医疗技术涉及到包括媒体技术、通信技术和医疗机理等领域的新技术。远程医疗中多媒体技术的应用有赖于各种各样多媒体数字设备的支持。在远程医疗中多媒体技术主要应用在以下几个方面：(1)媒体采集。可以通过数字摄像机采集到高分辨率的图像和视频。(2)媒体存储。音频、视频以及医学图像均需在计算机内暂时或永久存储，这可用磁性或光磁器件（如硬盘、软盘、光盘等）实现。(3)压缩/解压缩。现在流行的JPEG图像压缩标准可以做到10∶1到20∶1，并经诊断结果表明它对图像没有损害性。(4)图像处理。它的基本功能应包括角度旋转、水平垂直伸缩、校正采集误差，并在诊所条件下能用肉眼观察到清晰的图像。(5)用户界面。在医学上图形界面最为普遍，因为它能反映更多的医用可视化信息，因此显示器、键盘、鼠标以及窗口管理软件是最基本的远程医疗用户界面。同时还需要多媒体设备的支持。通信技术是远程医疗得以执行的前提，通信技术有力的支撑了远程医疗的覆盖范围、传输效率和传输质量。在这一过程中，涉及到的通信技术包括以下几个方面：(1)网络接口。不同的远程医疗需求和通信环境，对通信网络的选择也是多种多样的，因此网络接口速率也有高低区别。(2)网络协议。在远程医疗系统中广泛采用ATM（异步转移模式）互联协议。在电话网上传输医学图像可以采用H.324视频会议协议。TCP/IP协议可用于局域网和广域网接口，用它接入医学图像和远端的医疗信息源。(3)视频传输。根据不同的远程医疗需求，视频传输速率也是不同的，大致可以分为低速率和高速率传输两类，前者用于视频会议，后者则用于诊断视频的传输。(4)音频传输。在远程医疗系统内除了视频外，还有音频传输，它也可分为低速率和高速率传输两类，前者用于咨询会诊，后者则用于诊断病情。(5)静态图像（片）传输。通常静态图像（片）的传输是单向通信，传输速率以单幅来计算，并且流量具有突发性。6/59(6)病历档案。它也是单向传输，并且主要是文本信息，因此传输带宽要求不高。(7)骨干网络。作为远程医疗的骨干网络可有多种选择，但随着网络的扩大，有必要通过网桥或路由器将各个局域网互联成为广域网。基于视联网技术的远程医疗系统，利用统一视频服务平台，可以轻松实现数千路至数万路的高清视频流、多媒体和数据服务点的统一智能化管理，实现高品质，高度智能化的采集，传输和播放，并且可以覆盖到桌面的每一块屏幕上，用户可以通过电视，电脑，3G手机等实现平台内任意多点的双向实时高清视频通讯，在医院内不同科室之间，多院区科室之间，为诊断患者的病情，可以通过桌上终端实现随时随地的双向高清视音频交流，共同进行会诊，保证沟通的顺畅，快速，极大的提高科室间协同办公和诊疗的能力。通过统一的视频服务平台的远程医疗系统，还能提供医院内覆盖到病床，医院外覆盖至其它友好医院，从城市到乡村镇，覆盖到社区门诊，并最终通过电视屏覆盖到千家万户的高清远程医疗服务。依靠视联网技术的支持，只需两台电视、双向高清智能终端，就可以实现患者在家就能实时接收专家远程会诊的服务。统一视频服务平台在视联网技术的支持下，可以实现几万路、几十万路、成百上千万路的实时高清视频通信，可以随时随地发起双向、多向远程会诊等服务，使老百姓在家都能得到优质的医疗服务。1.2远程医疗系统的国外发展现状20世纪50年代末，美国学者Wittson首先将双向电视系统用于医疗[3]；同年，Jutra等人创立了远程放射医学[4]。此后，美国不断有人利用通信和电子技术进行医学活动，并出现了Telemedicine一词，现在国内专家统一将其译为“远程医疗”。60年代初到80年代中期的远程医疗活动被视为第一代远程医疗时期[5]。这一阶段的远程医疗发展较慢。从客观上分析，当时的信息技术还不够发达，信息高速公路正处于新生阶段，信息传送量极为有限，远程医疗受到通信条件的制约。60年代初，美国建立了试验台，通过卫星和微波技术为宇航员提供远程医疗监护[6]。7/59图3远程医疗系统中的网络拓扑结构自80年代后期，随着现代通信技术、编码技术和信息压缩技术等水平的不断提高，实现了数据、图片、语音和视频等多媒体信息的传输且其传输性能得到不断提高，一大批有价值的项目相继启动，旨在推动远程医疗监护的发展，其声势和影响远远超过了第一代技术，因此被业界视为第二代远程医疗时期。从Medline所收录的文献数量看，1988年～1997年的10年间，远程医疗方面的文献数量呈几何级数增长