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1、1远程医学集成平台的研究远程医学集成平台的研究信息技术、网络技术的迅速发展，使远程医学逐渐成为现代医学界的一道亮丽风景线。它集远程通信技术、信息学技术和医疗保健技术等高科技技术精华于一身，形成医疗、教育、科研、信息一体化的网络体系，实现了远程音视频的传输和临床信息采集、存储、查询、比较、显示及共享，使病人必须亲自去医院看病的单一传统模式逐渐被改变，医疗资源分布不均衡问题得以改善，真正使边远、贫困山区及更多的人能经济、高效地共享医学教育资源、专家资源、技术设备资源和医药科技成果资源。山东远程医学网络建设包括网络基础平台和应用平台的建设，服务模型、运行和管理体系的建立，采用医疗信息标准、电子病历、
2、医学影像传输与归档、区域心电一体化等技术并进行有机集成，为全省广大患者和医务人员提供远程医学应用服务。1 远程医学技术的研究远程医学技术的研究远程医学是指使用远程通讯技术和计算机多媒体技术提供医学及有关信息服务,包括远程诊断、远程咨询会诊、远程教学、远程医学信息服务等所有医学内容1。医疗保健技术、远程通信技术、信息学技术构成了远程医学的三大支撑技术。1.1 网网络络平平台台的的构构建建现代远程医学应用具有数据量大、内容丰富、要求保护患者隐私等特点，对要求承载的网络提出比较高的要求2 ，高速同步数字链路（SDH）承载容量大，扩展性高，安全性好，组网便捷。在远程医学基础平台建设中兼容高速网络和互联
3、网，使之适合不同应用的需要，在大容量数据传输和高清视频应用领域，使用高速网络；应用系统在专线和互联网络上实现无差别的应用，是实现多层次、多模式远程医学服务的关键技术之一。高清视频的应用，为远程医学拓展了应用范围，如远程门诊、远程病理诊断的开展。由于数据量大，要求承载网络和应用软件系统有较高的冗余，以满足应用顺畅性和准确性的要求。硬件系统广泛使用系统冗余、网络交换冗余技术；系统软件使用高可靠性的UNIX 作为数据中心的操作系统平台，数据库使用大型关系数据库 Oracle。1.2 数数据据规规范范的的制制定定在充分研究国内外关于临床资料医疗文书表述的基础上，充分考虑国内医疗信息化现状及远程医学的特
4、点，从医疗文书信息表示的三个层次（句法、语义、语用）出发，建立了医疗文书表达框架3。该框架在句法层次上要求基于计算机通用技术实现具有半结构化的信息表示；在语义层次上，要求表示基于一个贯穿始终的本体论，采用标准术语系统，能够表示医学专业信息和重现医疗过程；在语用层次上要求满足完整性、验证性和兼容信息交换标准。在表达框架的基础上，建立了一个满足远程诊疗要求的标准化电子病历文档的表示规范，基于 HL7 Clinical Document Architecture, Release 2 （CDA R2）标准对临床文档中的结构化和叙述性内容进行同时表示，用 IETF/W3C XML Signature
5、对文档内容进行电子签名，通过文档中的验证者（Authenticator）元素建立文档内容和电子签名数据之间的2语义关联，研究了适应各种医疗文书验证情况的电子签名模式，形成了一种融合两种国际标准、计算机可处理、可自然阅读、可验证完整性的临床文档表示方法。规范基于一个在句法、语义、语用三个层次上对文档的内容进行约束的框架制定，能满足文档的自由文本风格的需要，在医学研究中利用计算机进行自动处理的需要，以及在完整性验证的需要。它采用 HL7 CDA R2 标准对文档中结构化和叙述性内容进行同时表示，应用 IETF/W3C XML Signature 规范对文档内容进行电子签名，并通过 CDA 文档中的
6、“Authenticator（验证者） ”元素建立文档内容和电子签名数据之间的语义关联，从而形成一种融合两种标准的，可被计算机处理、可自然阅读、可验证完整性的临床文档表示方法。通过实践证明本研究使用的临床资料数据规范具有很好的临床适用性。基于该规范进行临床资料医学文档表达，为建立标准化、结构化的医疗文书提供了技术基础，可以为制定临床资料结构化标准提供参考。1.3 应应用用系系统统的的开开发发远程医学应用平台是实现医学专家和基层医院之间基于网络的远程诊疗过程应用系统4，医疗记录（文字、波形、医学影像）要求标准化、快速、符合临床诊断的呈现。所涉及的关键技术包括远程医学电子病历可视化技术、符合 DI
7、COM 诊断标准的压缩及渐进技术、基于 XML 和 Web Service 的远程医学临床资料数据交换和访问技术、诊疗数据和过程现场化的集成视图和互动技术、远程医学临床资料和应用安全认证技术。1.3.1 可视化的电子病历可视化的电子病历集成视图集成视图电子病历可视化技术的开发基于 HL7 RIM 模型，面向远程医学，为远程医学过程提供一个统一完整、方便快捷的电子病历集成视图。电子病历可视化技术整合远程医疗的各类医疗数据源，形成了一个完整的多层次多维度索引的电子病历集成视图，辅助医生从患者大量的医疗数据中提取有效信息，在各类临床信息之间建立关联并进行综合分析。通过对各类生命体征参数（体温、脉搏、
8、血压、呼吸） 、检查检验数据、用药情况、医护文书、特护记录、辅诊检查资料（医学影像、心电图）等医疗数据进行综合分析，建立医疗数据模型。在集成视图中将患者所有的电子病历数据在二维空间中按照“时间行为”的方式组织起来，在同一界面集成，再现各类临床数据，实现了电子病历数据的集成可视化。远程医疗会诊专家能够以融合的方式全面掌握患者各类临床信息，高效地获取患者的病史、当前状况、治疗计划等信息。1.3.2 临床数据的安全临床数据的安全远程医疗的临床资料数据在确保开放性的同时设计了一套安全机制，如多维度安全访问权限控制策略、基于 PKI 架构的安全认证策略等。多维度安全访问权限控制提供了用户角色、用户级别、
9、患者身份、医患关系、时间范围等多个维度的医疗信息服务权限控制，用户访问身份认证组件基于 PKI 安全架构实现，并以标记用户身份的数字证书为载体，确保业务处理过程中用户及其访问应用服务身份的真实性。1.3.3 图像的压缩及渐进图像的压缩及渐进3DICOM 是影像学诊断的数据基础，远程医学影像的关键问题是图像质量和传输效率。受制于网络带宽的瓶颈，传统远程医学影像的传输存在数据量不足和阅读速度低的缺陷，影响了远程影像会诊的诊断质量和参与会诊专家的积极性。依据 DICOM JPEG2000 压缩、渐进技术开发了相应组件和临床应用框架5，实现了大容量数据的高效率传输和呈现，图象质量符合诊断要求。1.3.
10、4 集成视图和互动集成视图和互动传统的远程会诊系统大多使用相对独立的临床资料视图和现场音视频视图，在控制和同步方面存在缺陷，影响远程医学会诊的同步性和互动要求。为此，开发了包括多方实时音视频视图和多种临床资料视图的一体化集成视图，可按照会诊过程的需要随时调整视图窗口的位置、大小。设计了一体化控制工具栏，实现临床资料和现场音视频视图的分屏显示和控制。一体化同步技术实现了各个视图的独立可操作性和数据协同，通过 Web Service 技术使所有会诊视图均实现了互动和数据协同。远程医学互动技术使完整临床资料和现场音视频的呈现成为一个整体，真正实现完整、规范医学资料和过程现场化的高效率远程医学应用。互
11、动技术体现了当前远程医学软件发展的最新趋势，体现了信息技术、通信技术与医学技术结合的优势。1.3.5 数据的交换数据的交换在远程医学临床资料数据规范的基础上，实现了面向远程医学业务的交换接口和面向远程医学数据的访问服务接口，采用 Web Service 方式对外提供的信息服务，确保接口支持跨医院、跨区域的远程医疗业务访问需求，同时基于 XML 技术使得针对海量医疗数据信息的深入挖掘和再分析工作能够得到更好地开展。远程诊疗数据交换和访问的开发，采用 XML 和 Web Service 架构等技术，能够实现在跨平台、跨语言等各种异构环境下对远程诊疗信息的访问。1.4 系系统统管管理理和和访访问问1
12、.4.1 面向服务架构面向服务架构 SOA 应用应用SOA 是一种粗粒度，松散耦合的服务架构，其服务之间通过简单、精确定义接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型。具有可从外部访问、随时可用、松散耦合、粗粒度服务、互操作性、位置透明的特征。通过 SOA 服务接口，从而使得远程诊疗系统可以提供给在任何异构平台和任何用户接口使用。接口隐藏了实现服务的细节，允许独立于实现服务基于的硬件或软件平台和编写服务所用的编程语言使用服务。1.4.2 面向共享应用的注册中心面向共享应用的注册中心遵照 IHE（Integrated Healthcare Enterprise，集成医疗保健企业）技术框架，临床资料
13、医学文书的共享应遵循一定的流程和信息规范。IHE 定义了共享应用的注册、数据仓库、数据提供者、数据使用者等“角色（Actor） ”以及各个角色之间的互操作协议（Profile） 。注册中心（Registration）是整个共享流程的第一步，它定义了远程医学参与者的唯一注册4信息，并记录该参与者在每个 Actor 和 Profile 时产生的索引信息和链接路径，并保存在中心数据库，而不关心实际的保存位置和方式；当远程医学其他参与者需要使用该参与者的临床资料时，首先查询注册信息、索引信息和链接路径，并检查该调用人的认证；随后，将需要调用的当前临床资料发送给调用人，并提供该资料的其他相关信息，方便调
14、用人参考和再次调用。1.5 课件的录播及安全课件的录播及安全1.5.1 跨域直播跨域直播采用了在远程教育的 Web 服务器上接收录播服务器发过来的音视频直播信息，进行服务器缓存和组和后再发布到远程教育网的方式，实现不限客户端的视频直播收看。而且通过这种先获取流媒体信息经过处理后再分发的方式，也实现了前述的防盗链和防下载问题，对知识产权和隐私权进行了必要的防护。1.5.2 知识产权的保护知识产权的保护一般情况下，专家会诊内容、手术录播内容等等，不希望被下载并在社会上广泛传播。这不但牵涉到知识产权保护问题，而且很多还牵涉到病人的隐私问题，所以在这些教学信息必须共享的前提下，从技术上实现防下载及防盗
15、链。2 远程医学基础平台远程医学基础平台基础平台包括覆盖全省的网络基础设施、数据中心、交换平台、终端设施，系统软件和数据库软件系统。设计目标是面向大规模用户群，提供满足大规模用户访问并具有良好扩展性的工作和交流平台。网络技术采用同步数字体系（SDH）技术构建高速专网（图 1） ，支持 720p 的高清晰音视频同步互动，采集多排 CT、磁共振、动态超声、病理等大容量数据的工作站系统。数据中心采用高基于 UNIX 平台可靠性的双机服务器，光纤阵列作为数据存储，三层交换系统，实现各应用系统异构数据的交换、存储和网络化管理；使用 Web Service 技术构建数据交换平台；采用 JPEG2000 压
16、缩和渐进技术实现大容量数据的压缩、传输和快速呈现。5图 1 远程医学网络拓扑图基础平台组成及性能指标：网络：中心接入两条 155M 光纤，承载 622M SDH 设备；终端使用 8M 光端机和2M 光纤接入；实现 2M 数据通信，视频与数据通信分开承载。音视频：多点通信单元（MCU）支持 150 路 IP 768K 终端接入能力，8 画面组合，并发 2 组多画面会议。配合高清晰摄像头提供 700 线和 900 线逐行扫描，高保真彩色的显示。音频优先通信，实现高保真无延迟、无指向音频通信。服务器：两台 HP rp6600 小型机组成主服务器集群，安装中心数据库，完成所有数据的处理。四台 HP DL580G3 完成主要应用服务的功能，用于远程会诊管理、PACS、3DS、远程电生理检测、远程医学教育应用服务。HP EVA4100 光纤硬盘阵列完成数据在线存储。系统软件：主服务器使用 HP-UX 操作系统，保证系统的安全和稳定；其他服务器使用 Windows 2003 Server；数据库使用大型关系数据库 Oracle 10g。3 远程医学应用平台远程医学应用平
