远程医学教育系统的研究与应用

廖 菁，杨建萍，朱文勇，蔡 力，韩 亮，王海江

(1.四川省医学科学院·四川省人民医院，四川成都610072;2.上海卫生远程医学网络有限公司，上海200031)

远程医学(Telemedicine)是应用远程通讯和计算机多媒体技术，跨越空间的限制，远距离地实时(或非实时)地实施医疗、保健、教学、医学信息服务［1］。远程医学教育，是提升基层医务人员服务水平的重要手段之一。通过远程医学网络这个信息窗口，把最新和先进的医疗信息传播到各基层医院，将专家的经验传授给基层医务人员，解答基层医院在诊疗活动中遇到的各种疑难问题，帮助基层医院医师拓宽诊疗思路，规范诊疗程序，获取最新医疗信息和诊疗技巧。

我们设计并研制的远程医学教育系统，利用先进的卫星通讯、计算机互联网络及多媒体技术手段，形象、实时、交互的为远程医学教育建立一个模拟课堂的环境。将医学领域的最新进展、医药动态、课题研究成果、教学查房、手术演示以及国际间的学术交流，实时向医院内部各科室或下级医院播出，使各地医护人员在同一时间内跨跃时空，共享最新医学教学资源。

1 系统概述

该系统采用最通用的TCP/IP网络平台(可以是专线，但同时支持共享方式、不稳定带宽的网络上运行，不受地域之限)实现先进的视频会议与多媒体数据交互功能。结合远程学术交流的需要，通过该系统可建立大规模、可即时扩展的IP可视电话网，可建立和实现点对点、多点对多点的实时远程视频会议、远程办公协作，远程培训，满足用户在不同地域、不同级别机构之间高效率地召开日常会议、学习培训、技术交流、即时通讯等需求，极大地降低了管理及运营成本，提高了工作效率。

该系统在会议终端和服务器端采用纯软件的解决方案，会议终端仅仅是通过会议客户端软件，而服务器端是虚拟的大型会议中心。通过该系统，无论多远，无论多少人都可以在这里进行会议交谈、演讲、报告或个人之间的无障碍交流，体验前所未有的实时、高质量的交互式音频和视频体验，并能为用户节约人力、物力，以低投入获得高收益。

2 系统组成

系统采用IP方式的高清晰视频系统。系统为B/ S结构，设计为统一技术平台、统一数据库管理。实现用户的统一管理、统一登录、统一论证等功能。系统主要由管理控制中心(CMC)、多点音视频分发控制单元(MCU)和客户端软件三部分组成。会议CMC完成组织会议及会议控制功能，完成网站服务更新、系统维护、权限设置功能等;MCU完成多路音视频的分发控制，业内独创的路由式MCU，支持多个级联，按照功能类型分为上行媒体服务器和下行媒体服务器。他们可以是同一个服务器，也可以不是同一个服务器;客户端实时接收多点控制单元发布的信息。

3 系统特点

3.1 网络视频软件视频会议管理中心 主MCU可对会议室、用户、多级机构进行管理，并且支持记录管理，对各级分MCU进行网络优化。

3.2 网络视频软件视频会议转播代理 分MCU支持网络优化、集连、容错技术，当其中任一个MCU发生崩溃、断电或遭受病毒攻击等意外情况，其它分MCU可接管已丧失功能的MCU，以保证系统的正常使用。自动对网络环境和登录用户进行优化，任一用户登录会议都可被机构管理员根据网络的实际情况指定于任一MCU下登录，当其中任一分MCU登录用户达到MCU使用极限时，系统将自动登录用户分配到临近的其它MCU。网络视频分MCU具有很好的产品延伸性能，一个分MCU可支持20个会议室同时召开会议，一个会议室可同时支持50～100个点的客户端进行视音频交流。

3.3 网络视频会场 主持人可随意接收和控制视音频，主持人可对与会者视音频设置进行调整，支持电子白板与IE同步浏览，支持PowerPoint同步浏览，支持MPEG4视频流格式、使用RTP/RTCP协议传送流媒体。网络环境恶劣时(窄带传输、网络瞬间拥塞)不出现马赛克等花屏现象，当操作系统使用WindowsXP时支持回音逆止功能，以降低噪音及环境音对麦克风的干扰，支持同一会议室的多用户声音的混音技术。

3.4 网络视频接收客户端 采用IE浏览器方式登录，可自动更新、下载客户端，升级、维护简单，易操作。客户端登录使用采取帐户密码方式校验，流动性强，可随意飘移。支持视频接收，音频同步交互，具有数字录像功能，可将桌面上的多个视音频窗口与屏幕广播窗口同步录像，并进行同步播放。系统采用的视频软件系统是利用视频、音频压缩技术及点到多点的通信技术，利用先进流量控制算法，保证在用户有限资源情况下提供最有效高质量的服务;保证了网络Qos服务及自适应的带宽调节，系统灵活的分布式架构，在以太网环境、Internet、卫星网络下，实现了稳定、连续的视音频流的播放。

4 系统功能

见图1。系统核心底层技术采用最新的MPEG-4的压缩技术，并且兼容H263、H263+等多种编码技术。支持多分辨率选择。每路音视频可以分别动态切换到大屏幕显示。软件的使用界面美观友好，完全基于WEB方式，操作简单易用、维护方便。

5 硬件标准——视频教学点播机

5.1 基本要求 ①外形轻巧美观，可立可卧，尺寸不大于家用DVD机;②操作简单，用遥控器代替键盘鼠标;③考勤设备内置，在面板上明示“刷卡处”;④背面除必要的音视频输出、VGA输出及网络接口外，封闭一切与计算机有关的接口;⑤面板上有液晶显示屏，显示刷卡信息(可选);⑥面板上具备替代遥控器的功能按钮(可选);⑦硬盘加密防拷贝;⑧运行快速、平稳、流畅;⑨具有良好的升级功能。

图1 远程医学教育系统功能图

5.2 基本功能 点播功能:可存放20～30 G的课件供学员点播之用。考勤功能:IC读卡记录相应课程的听课时间。数据传输功能:可支持卫星下载、宽带或Modem数据传输。输出功能:S端及AV音视频输出到电视机，或VGA输出到投影仪及显示器(支持800×600或以上分辨率)。

5.3 技术指标 主机最低配置:奔腾芯片 /256 M或以上内存 /40 G硬盘 /显卡(支持800×600或以上分辨率)/声卡 /内置扬声器 /非接触式读卡器 /液晶显示屏 /遥控接收器 /网卡 /内置Modem或预留一根PCI插槽。输出端:S端、AV端视频输出、VGA输出端、RJ45接口，Modem接口或PCI卡标准挡板。输入设备:遥控器。标准配置:S端视频线、Video视频线、Audio立体声音频线、电源线、电话线、遥控器、立式支架、操作说明书、保修卡。

6 软件标准——教学点播管理平台

6.1 基本要求 ①界面友好，操作简单，教学点用户尽量采用一键式操作;听课点播采用分级菜单式界面;后台按权限不同分级管理;②教学端:管理员登录、用户设置、上网设置、拨号、数据传输;③分中心管理端:管理员登录、用户设置、数据录入、数据统计、数据传输;④省中心管理端:管理员登录、用户设置、数据查询、数据统计、数据传输、对省内各教学点的远程维护;⑤上海中心管理端:管理员登录、用户权限设置、用户资格审核、数据查询、数据统计、数据传输、题库管理、考试管理、对省中心管理端的监控、对外省每个点的远程维护。系统数据库有定期自动更新功能;接口代码开放，具有良好的升级功能。

6.2 系统结构 见图2。

6.3 系统模块

图2 远程医学教育系统结构图

6.3.1 听课模块 采用菜单点播形式，分学科和课程二级目录，课件采用MEC格式，用专用回放软件播放。考试模块:分学科考试，采取刷卡记名的办法。考试题固定或按规定组合比例自动生成，题型仅限于选择题和判断题，学员刷卡答题后交卷，系统会自动阅卷批分，计入学员的学习记录。当管理员定期接通公网时，学员的学习记录就会自动上传至省级管理端，由学业管理模块会对学员的答题和分数进行统计和汇总，最后由省级管理端将统计汇总的数据上传至中心管理端。

6.3.2 管理模块 ①学员管理模块:此模块在分中心管理端具有学员信息录入、修改、汇总、上传及打印的功能;在省级管理端具有学员信息汇总、查询及打印功能;在中心管理端具有学员信息汇总、查询及打印功能。教学点呈报书面报名资料到分中心，分中心管理员在学员管理模块中登记学员的基本信息，并上传至省级管理端，再由省级管理端上传至中心管理端。②考勤管理模块:采用内置IC卡读写器，对学员的智能“学员卡”进行信息读取。此模块的使用权限在省级管理端及中心管理端。教学点的考勤信息直接上传至省级管理端，由省级管理端对学员的考勤情况进行统计、查询及打印，汇总以后上传至中心管理端。而中心管理端的考勤管理模块则具有考勤分统计、查询、打印等功能。③学业管理模块:此模块的使用权限在省级管理端及中心管理端。教学点的上机考试分数和书面考试分数都直接汇总到省级管理端，由省级管理端进行书面分数的录入、所有考试分数的统计、查询及打印，汇总以后上传至中心管理端。而中心管理端的学业管理模块则具有学分统计、查询、打印、考试综合评估等功能。④题库管理模块:此模块的使用权限在省级管理端及中心管理端。题库管理包括题库录入、查询、提供下载、考试题型设置等功能。除此之外，省级管理端还具有将自己的题库上传至中心管理端的功能。⑤课件管理模块:可为不同权限的用户提供课件的上传或下载功能。⑥权限管理模块:此模块仅中心管理端有，可对所有用户进行资格审核和权限设置。

7 应用效果

近年来，我们利用远程医学教育系统，对累计177800余人次医护人员提供了各类培训。包括:上海市全科医师转型岗位培训(远程)6期，累计参加培训人数6500名左右;上海市社区护士岗位培训(远程)6期，累计参加培训人数4800名左右;为云南省近1500所乡镇卫生院开展在职卫生人员的全科医学知识培训(远程)3期，累计参加培训人数19000名左右;为都江堰市29所乡镇卫生院(包括社区卫生服务中心)开展全科医学知识培训(远程) 1期，共800名左右;为贵州遵义等地开展全科医师转型岗位培训(远程)2期，累计参加培训人数800名左右，社区护士岗位培训(远程)2期，累计参加培训人数700名左右。上海市非精神科执业医师精神卫生知识培训(远程)14期，累计参加培训人数达24000余名。为云南试点开展执业助理医师考前辅导培训(理论)，累计参加培训人数为1200余名，合格率提升15%左右。通过远程医疗咨询举办各类专题医学讲座，累计参加培训人数约2万名左右。

项目研制单位还与近20家三甲临床医疗机构联合组织开展(远程)继续医学教育项目(可授予国家级或省市级Ⅰ类和Ⅱ类学分)累计341个项目，参加人次约100000人次，其中发放Ⅰ类学分证书12500张。结果表明，远程医学教育系统作为一种重要的培训工具和手段，在培训专业人才，提升医务人员业务技术水平方面发挥了重要作用。

［1］傅征，连平.远程医学［M］.北京:人民军医出版社，2006.