基于B/S结构的远程医疗系统设计与应用分析

程炜 王睿

南京航空航天大学医院党政办公室，南京 210016

远程医疗(Telemedicine)概念有广义和狭义之分，远程医疗的核心是通过通信、计算机这些信息化的手段作为媒介，进行数据、文字、语音和图像资料的远距离传送，无需面对面，在异地完成诊断，这是与传统医疗行为本质的不同[1]。远程设备控制系统可以实现远程会诊、远程教学、远程监护、远程科研等多重功能[2-4]。

目前卫计委《国家卫生计生委关于推进医疗机构远程医疗服务的意见》认定的远程医疗有两种模式。第一种是医疗机构之间，即一方医疗机构邀请其他医疗机构，运用通讯、计算机及网络技术，为本医疗机构诊疗患者提供技术支持。第二种是医疗机构面向患者，医疗机构运用信息化技术，向医疗机构外的患者直接提供的诊疗服务[5]。

医疗机构间的远程医疗和面向个人的远程医疗都是远程医疗中的前端。除前端外，远程医疗还包括由数字化医疗设备、计算机网络平台和数字医疗软件所组成的信息系统以及后端的医疗服务提供者。

除了前端和后端，对于中端的信息服务系统，国内外已有多家企业开发了远程医疗服务系统，大型的商业软件框架系统服务比较复杂，维护和运营成本都比较高[6]。基层医院对于远程医疗中端的需求是操作简单、使用方便、性能稳定[7]。基于B/S技术开发可以满足这些需求。

1 B/S结构特点

B/S结构是指Browser/Server,即浏览器/服务器模式[8]。它是对二层的C/S结构的事物处理逻辑模块分离出来，在服务器端形成单独的一层进行主要事物的逻辑处理。其三层3-tier结构如图1所示。在B/S结构下，使用浏览器作为客户端，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，主要事务逻辑在服务器端（Server）实现。

B/S结构是一种对软件的组成成分进行整理、分布的一种构造技术。将程序、数据、文档等软件组成成分进行分配，将数据分布到某个数据服务器；将程序分布到应用（程序）服务器或者WEB服务器；而客户端（浏览器）只需要加载应用服务器的部分程序，用于数据的显示和命令输入。这种方式简化了对客户端的要求，可以实现不同人员通过不同的接入方式访问和操作同一个数据库。这既降低了成本，也有利于系统的整体维护和升级。

图1 B/S结构示意图

B/S模式最大特点是：用户可以通过WWW浏览器去访问Internet上的文本、数据、图像、动画、视频点播和声音信息，这些信息都是由许许多多的Web服务器产生的，而每一个Web服务器又可以通过各种方式与数据库服务器连接，大量的数据实际存放在数据库服务器中。客户端除了WWW浏览器，一般无须任何用户程序，只需从Web服务器上下载程序到本地来执行，在下载过程中若遇到与数据库有关的指令，由Web服务器交给数据库服务器来解释执行，并返回给Web服务器，Web服务器又返回给用户。

B/S模式的优点[9]是：

（1）分布性强，可以随时随地通过网络登录进行操作。（2）不需要维护客户端，通过增加网页就可以实现业务扩展。（3）维护成本低，修改网页就可以实现升级更新。（4）开发简单，共享性强。

B/S 模式的缺点包括：

（1）个性化程度低，无法根据客户端要求实现个性化功能设计。（2）客户端操作通过鼠标点击完成，无法满足快速操作的要求。（3）页面动态刷新，响应速度明显降低。（4）无法实现分页显示，给数据库访问造成较大的压力。（5）功能弱化，难以实现传统模式下的特殊功能要求。

2 系统功能模块

远程医疗平台分为用户管理、会诊管理、视频通讯、数据传输、电子病历、费用管理、系统维护7个模块（图2）。

图2 远程医疗平台模块

2.1 用户管理

用户注册/登录模块功能包括用户信息表格、用户登陆认证、权限管理等。

2.2 会诊管理

远程医疗系统的会诊模式分为实时会诊和非实时会诊。实时会诊需要患者和会诊专家同时在线，通过视频手段进行即时交流，交互性强，诊断效率高。非实时会诊需发起会诊的医师将患者病史、实验室检查结果、影像资料等上传，其优点是灵活性强，不受时间的约束。

在远程会诊管理模块中基本流程如图3所示。会诊一般由有权限的医生创建，而在创建完会诊后会生成唯一的会诊ID。创建医师可根据不同的模式选择邀请会诊专家和患者加入实时交流。或者是上传会诊所需资料。

图3 会诊管理流程图

2.3 视频通讯

通过会诊工作站的Active X控件发出音视频交流的邀请。建立音视频通道后，进行信号采集，前处理，编码，推流，拉流，解码和渲染。在实时语音和视频通讯中，通过架构优化实现低延迟。

2.4 检查数据传输

实验室检查、影像检查等数据传输是远程医疗系统不可缺少的功能，实现的框架主要依靠FTP协议，并采用Delphi开发工具来完成功能需求。先对文件进行压缩处理，保持压缩前后文件位置一致。进行断点上传和断点下载。

2.5 电子病历

除了患者主诉、体征、实验室及影像学检查等文字、图像资料外，在远程会诊后专家给出的会诊诊断结果和治疗方案将直接储存，并突出显示。

2.6 费用管理

用户缴费后建立相应账户，会诊结束后根据会诊的业务类型进行相应的扣除。

2.7 系统维护

通过维护模块可以方便管理员查询各个其他模块的数据信息。系统中所有需要添加或删除信息的地方都提供了相关的图形化接口，对用户操作提供了信息提示，根据页面指引可轻松完成增删查改等任务。便于对系统中的资源进行高效的管理维护。

3 系统的功能与特点

远程医疗系统平台用户可以进行实时的多用户接入的跨地区远程会诊，在会诊的同时完成病历文档，影像图片、实验室诊断结果等的传输。用户可以在台式电脑、pad、手机等多种移动设备登陆，这样不仅降低了成本，也使得交流更加便捷。进入会诊之后医生可以对患者进行病情的询问，医生与医生之间也可以实时进行讨论。随着5G等技术的发展，不仅可完成远程手术指导，高级别医院的医生可以直接进行手术操作。

3.1 系统功能

(1)在线实时交流功能。本系统实现了实时传输音频、视频，通过HIS系统接口共享患者的临床资料、影像资料等。会诊专家可以通过这些实时问诊、观察对患者病情建立直观认识，进而完成诊断。

(2)数据处理功能。系统迅速处理会诊数据的传输，发现拥塞后主要通过两个方法控制拥塞，一个方法是扩大间距，保证安全距离。第二种方法是降低码率。以实现大容量且高清的音视频、影像资料传送。

(3)信息管理功能。远程医疗系统将保留全部会诊信息。录制会诊过程视频、在线手术过程视频。建立的数据库既方便对患者信息进行管理，又为教学和科研提供便利。

3.2 系统平台的特点

低成本高性能：采用web浏览，可以在任意移动设备上登陆，大幅降低了成本。

安全性：在进行通讯时，视频服务提供商特有的安全机制保证数据在传输的节点之间进行了底层的SSL加密运算。会诊结束后视频服务器中不会含有用户传输的任何信息。

稳定性：当多个用户同时加入会诊，系统也能够长时间正常的运行。

易操作性：界面设置友好，协助用户了解远程会诊的操作步骤。

4 小结与展望

构建远程医疗的主要技术包括1）信息学技术：包括各种医疗信息的存储、显示、处理、查询、管理以及各种数据库技术等。在远程医疗过程中采集的医疗信息也需要进行存储，不仅存储量大，而且时间长，因此熟练和合理的运用数据库乃至数据仓库至关重要[10]；会诊或治疗过程中信息显示的质量关系到诊断的准确性，对显示器的要求较高；利用数据管理技术优化医学信息，有利于诊疗数据的分析和利用[11]。

2）远程通信技术：远程医疗中传送的医学信息包括数据、文字、视频、音频和图像等多种形式。视频和音频信号数据量较大，在远程实时会诊中不仅同时传送视频和音频信号。还经常需要传输医学影像学资料，如B超、CT、MRI等静止图像和运动图像，这些都需要信号稳定、传输速度快的通信网络[12]。特别是远程手术，对于低延迟的要求高，更需要强大的通信支持。

自原卫生部1999年1月4日印发《关于加强远程医疗会诊管理的通知》以来国家一直在积极推动远程医疗发展，以提高基层医疗服务水平，解决基层和边远地区人民群众看病就医问题[13]。我国远程医疗发展在2010年迎来高潮，中央财政投入8428万元，支持22个中西部省份和新疆生产建设兵团建立了基层远程医疗系统，并安排12所原卫生部部属(管)医院与12个西部省份建立高端远程会诊系统。远程医疗相关政策2014年以来开始密集出台，行业规模飞速发展[14-15]。

随着远程医疗的进一步发展，医学信息的传输速率将大幅提高，随着光纤通信技术、计算机的速度和存储容量、通信方式的演进，医疗信息将走上一条高速、大容量的通道[16]。专家们已经给“信息高速公路”定义了三块基石：单模光纤传输(Single Mode Fiber，SMF、光纤放大(Erbium Doped Fiber Amplifier，EDFA)、密集波分多路(Dense Wave l engthDivision Multiplexing，DWDM)。在这种高速大容量通道，远程医疗（包括诊断、治疗在内）才能接近目前医院中患者与医生交流的实际环境。