基于ＳＩＰ的社區(qū)醫(yī)療網(wǎng)絡系統(tǒng)設計

摘 要：以實現(xiàn)人人享受醫(yī)療為目標，建立社區(qū)醫(yī)療網(wǎng)絡系統(tǒng)，將成為遠程醫(yī)療發(fā)展的新趨勢。根據(jù)SIP協(xié)議的特點設計了一套社區(qū)醫(yī)療網(wǎng)絡系統(tǒng)，可實現(xiàn)對社區(qū)居民的遠程監(jiān)護、遠程教育，并可進行遠程會診，使得社區(qū)中的病人特別是慢性病患者和老年人在家中便可接受醫(yī)師的指導和治療。系統(tǒng)已在濟南某社區(qū)試運行，達到了期望的效果。

關鍵詞：遠程醫(yī)療；會話初始化協(xié)議(SIP)；社區(qū)醫(yī)療網(wǎng)絡系統(tǒng)；遠程會診

中圖分類號：TP3021文獻標識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)08-137-04

Design of Network System for Community Medical Based on SIP

YANG Licai1，LIU Naizhi1，WANG Dewei2

(1.School of Control Science and Engineering，Shandong University，Ji′nan，250061，China;2.Network Center，Shandong University，Ji′nan，250014，China)

Abstract：To achieve the goal of health for everybody，constructing the community medical network system has been a new trend of telemedicine.This paper puts forward a new project and its realization for the community medical network system based upon Session Initiation Protocol (SIP).The community medical network systems designed with SIP can be used for telemonitoring，teleeducation and teleconsultation for communities.Using the network designed in this paper，the patients，especially the elderly and those with chronic disesases，can be treated and guided at home by the physician.The system has been in trial operation in a community of Jinan，that the desired effect has been reached.

Keywords：telemedicine;Session Initiation Protocol(SIP);community medical network system;teleconsultation

隨著社會的進步和科技的發(fā)展，以及人們的生活質(zhì)量的不斷改善，社區(qū)醫(yī)療保健(Community Health Care，CHC)已經(jīng)成為當今醫(yī)療領域的研究熱點問題之一。社區(qū)醫(yī)療保健是指在社區(qū)中對本社區(qū)的居民實施監(jiān)護診斷、治療、康復和保健，即建立社區(qū)遠程醫(yī)療網(wǎng)絡。現(xiàn)代多媒體技術和數(shù)字通信技術的迅速發(fā)展為社區(qū)醫(yī)療保健的實現(xiàn)提供了技術基礎。社區(qū)醫(yī)療服務是國際上公認的一種比較理想的基層衛(wèi)生服務模式，開展社區(qū)衛(wèi)生服務是我國衛(wèi)生工作的方針，也是我國衛(wèi)生體制改革的重要內(nèi)容。根據(jù)我國社區(qū)衛(wèi)生服務現(xiàn)狀，衛(wèi)生部提出發(fā)展社區(qū)衛(wèi)生服務的總體目標：2000年基本完成社區(qū)衛(wèi)生服務的試點和擴大試點，2005年各地基本建立起社區(qū)衛(wèi)生服務體系框架，2010年在全國建立完整的社區(qū)衛(wèi)生服務體系^[1]。幾乎所有發(fā)達的工業(yè)國家都建立遠程醫(yī)療系統(tǒng)，以幫助醫(yī)療保健服務滿足公眾不斷增長的需要。現(xiàn)在美國有8 000多家社區(qū)診所和醫(yī)療機構開展面向慢性病患者和老年人的遠程醫(yī)療服務。

隨著下一代網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，軟交換并不僅將公共交換電話網(wǎng)絡PSTN(Public Switched Telephone Network，PSTN)移植到IP網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡電話(Voice over Internet Protocol，VoIP)，他向電信運營商提供一個優(yōu)秀的體系架構，將話音業(yè)務、視頻業(yè)務、新興的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務整合到一個統(tǒng)一的框架中，SIP協(xié)議就是其中的關鍵紐帶。由IETF最年輕的工作組之一的SIP^[2]工作組發(fā)布的SIP相關標準已經(jīng)成為通信和網(wǎng)絡界的研究熱點。目前SIP工作組發(fā)表的協(xié)議和草案已超過30個，除了核心協(xié)議以外，其他協(xié)議涵蓋QoS、安全、消息頭和方法擴展、與PSTN等其他協(xié)議的互操作性、穿透防火墻和NAT、應用多消息體、即時消息等諸多話題，其最終目標就是為所有Internet成功的應用提供無所不在的接入，成為聯(lián)系Internet和電信、多媒體的重要媒介^[3]。

本文根據(jù)國家大力發(fā)展社區(qū)醫(yī)療的總體方針和山東省信息產(chǎn)業(yè)專項發(fā)展基金項目“虛擬醫(yī)院集成平臺的研究與開發(fā)”的課題需要，通過對社區(qū)醫(yī)療門診的特點和家庭醫(yī)療保健需求進行深入研究和分析，綜合利用電子技術、計算機技術和現(xiàn)代通信技術，設計出了一種基于SIP協(xié)議的針對慢性病患者和老年人的社區(qū)遠程監(jiān)護網(wǎng)絡系統(tǒng)。該系統(tǒng)作為醫(yī)院與病人之間的橋梁，減少不必要的“病人訪問醫(yī)院”以及醫(yī)生處方病人的次數(shù)，實現(xiàn)更有效和更高質(zhì)量的病人護理，使病人盡可能的呆在家中便可接受高校的醫(yī)生指導和護理措施^[4]。在濟南市某社區(qū)試運行的結果表明了系統(tǒng)設計的可行性和先進性。

1 SIP的體系結構

SIP是一個應用層控制協(xié)議，與HTTP一樣，SIP也是一個通信協(xié)議，是一系列標準的集合。他定義了終端設備(計算機、固定電話和移動電話)如何通過協(xié)議彼此交換信息。

SIP可建立、修改、終止多媒體會話或呼叫。SIP主要有2種結構元素，即用戶代理UA和網(wǎng)絡服務器。UA位于SIP終端站中，他包含2個部分：一是用戶代理客戶端(UAC)，負責發(fā)布SIP請求；二是用戶代理服務器(UAS)，負責響應SIP請求。與一般情況下，這兩個部分可以相互轉換。其中，用戶代理服務器有3種不通的類型，即：重定向服務器、代理服務器和注冊服務器^[5](Register)。

SIP的網(wǎng)絡體系結構圖如圖1所示。

作為用戶代理服務器的3種類型之一，重定向服務器通過發(fā)送被呼叫者獲得的SIP URL地址處理INVITE消息。代理服務器執(zhí)行應用層的SIP請求和響應路由。代理服務器可以是有記憶的，也可以是無記憶的。有記憶的代理服務器在處理完一個呼叫后，將完全忘記有關該呼叫的所有信息，直到下一個消息的到達。另外，代理可以是有分支代理，亦可以是無分支代理，例如，有分支代理可讓幾部電話同時振鈴，直到有人拿起其中1部電話為止，而無分支代理一次只能有一部電話振鈴。注冊服務器一般用于記錄SIP地址(SIP URL)和相關的IP地址，通常用于啟動后的注冊。由于在REGISTER消息中使用SIP URL地址，當INVITE請求到達時，代理服務器或重定向服務器可直接轉發(fā)請求信息。這一基于注冊服務器的轉發(fā)特性構成了網(wǎng)絡支持真正的號碼移動性服務的基礎。通常情況下，一個SIP網(wǎng)絡服務器可實現(xiàn)不通種類服務器的組合。SIP呼叫典型的流程，如圖2所示。

圖2中，User@sip1.com作為UAC，希望同User2@sip2.com通話，UAC首先發(fā)送一個INVITE請求，本地的SIP代理服務器sip1.com接收到這個INVITE請求后，經(jīng)過地址解析，將其發(fā)送至SIP代理服務器sip2.com，同時sip1.com返回給User1一個100 Trying消息。sip2.com接收到sip1.com的INVITE請求后，將其轉發(fā)給user2@sip2.com，并返回給sip1.com一個Trying消息。User2接收到INVITE請求后，在應答之前，將返回給sip2.com一個180 Ringing消息，此Ringing消息將依次轉發(fā)給sip1.com，User1。如果User2決定應答呼叫，則返回一個200 OK消息，此消息經(jīng)過sip2.com，sip1.com，最后到達User1。User1在收到200 OK消息后，直接發(fā)送一個ACK確認消息給User2。至此呼叫建立過程完成，User1和User2之間可以建立媒體通道進行對話。當一方想結束通話時，發(fā)送一個BYE消息給對方，對方返回一個200 OK消息，SIP呼叫即被終止。

社區(qū)遠程醫(yī)療系統(tǒng)采用SIP協(xié)議作為系統(tǒng)設計的關鍵協(xié)議，是基于其在結合Internet設計方面有著明顯的優(yōu)越性：

(1) SIP擁有優(yōu)異的可擴展性，可以大大降低對中心節(jié)點(核心網(wǎng)絡服務器)的壓力，使系統(tǒng)服務邊緣化。

(2) 使用SIP協(xié)議可以簡單易行的嵌入廉價的終端用戶設備，并且可確保其互操作能力，使不同的設備進行通信。

(3) SIP強調(diào)支持多方會議，包括IP多播和請求分支的功能，這為遠程會診提供了很好的支持。

2 系統(tǒng)總體設計思路及實現(xiàn)

SIP協(xié)議在網(wǎng)絡視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡會議、VoIP等領域有較為成功的應用^[68]。借鑒SIP在這些方面應用的成功經(jīng)驗，本文給出的基于SIP的社區(qū)遠程網(wǎng)絡系統(tǒng)采用個人計算機為基礎，以計算機通信網(wǎng)絡為技術平臺，采用模塊化設計，一期工程主要構架以監(jiān)護心電、血壓等生理參數(shù)為目標，并可以進行遠程會診的監(jiān)護網(wǎng)絡，實現(xiàn)病人在社區(qū)中就能及時得到醫(yī)生或領域?qū)＜业谋O(jiān)護急救處理、康復指導、病史管理等多項醫(yī)療服務。系統(tǒng)采用模塊化設計，可以針對不同的慢性病人和老年人的監(jiān)護要求提供不同的服務功能。 

2.1 系統(tǒng)的硬件構成及連接

該社區(qū)遠程醫(yī)療系統(tǒng)由用戶終端設備(家居攝像頭、個人計算機、醫(yī)療終端)、社區(qū)醫(yī)生電子工作站、社區(qū)健康檔案數(shù)據(jù)庫等組成。利用醫(yī)院院區(qū)及社區(qū)范圍內(nèi)已有的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，將系統(tǒng)的軟件安裝即可使用。系統(tǒng)采用C/S結構，分為客戶端、業(yè)務邏輯中間層和服務器端。從內(nèi)容上分為用戶信息管理、個人健康檔案管理、醫(yī)生信息管理及會診管理。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫服務器、社區(qū)診所服務器客戶端、家庭客戶端和用戶界面文件系統(tǒng)構成，安裝時系統(tǒng)將區(qū)分社區(qū)客戶端和家庭客戶端分別將所需文件自動安裝并完成相應的設置。每次通信均由隨機啟動的客戶進程發(fā)起，服務器進程從開機就處于等待狀態(tài)，隨時對客戶進程進行響應，從而滿足監(jiān)控的要求。

社區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)的硬件基本構成如圖3所示。

在系統(tǒng)的硬件設計上，需要建立一個數(shù)據(jù)庫服務器，采用一個大硬盤的中高檔微機即可，主要是硬盤存儲量要大，以便于建立病人數(shù)據(jù)庫以及存儲醫(yī)療數(shù)據(jù)等。服務器安裝Windows NT Server操作系統(tǒng)，由于他提供了客戶機/服務器模式，使得網(wǎng)絡處理速度可以加快。在用戶和社區(qū)診所中僅需要1臺微機和一些簡易的監(jiān)控、采集器械便可使病人實現(xiàn)在家中就醫(yī)的方便模式。另外，對一些患有較嚴重慢性病患者和老年人可以在其家中裝備監(jiān)控儀器，如：用于糖尿病人的血糖儀；用于哮喘病人的峰值呼吸流量計；用于心臟病人的心電圖機；用于高血壓病人的電子血壓計等。同時，社區(qū)診所還可以提供一些面向胎兒和孕婦的監(jiān)護設備，對本社區(qū)內(nèi)的懷孕家庭租借，并對他們進行監(jiān)護，這對孕婦特別是高危妊娠孕婦和胎兒都具有很好的幫助和指導作用。數(shù)據(jù)庫服務器可以放置在社區(qū)診所中與社區(qū)診所服務器客戶端共用同一臺微機，通過對Windows NT服務器進行設置，可將本社區(qū)內(nèi)的微機聯(lián)成小型的局域網(wǎng)絡，方便于管理。

2.2 軟件功能模塊構成及實施

系統(tǒng)軟件結構如圖4所示。

系統(tǒng)的核心軟件為一個遠程動態(tài)管理平臺。注冊登錄模塊實現(xiàn)社區(qū)用戶和社區(qū)醫(yī)生的注冊登錄，記錄病人的基本情況，并對用戶的資料進行管理。電子病歷模塊記錄病人的歷次診斷記錄、檢查結果和治療措施等。軟硬件接口模塊提供系統(tǒng)與遠程醫(yī)療終端的數(shù)據(jù)傳輸，并可根據(jù)需要設置相應參數(shù)。遠程會診工具包模塊提供患者向醫(yī)生面對面的咨詢，同時醫(yī)生也可通過他對病人的康復狀況有一個視覺上的了解。

系統(tǒng)典型工作流程為：病人和醫(yī)生首先在數(shù)據(jù)庫中注冊登錄，獲得一個用戶ID，以后登錄直接用ID號和密碼即可。登錄之后，病人便可以建立自己詳盡的健康檔案，并可以將一些自己在家中測得的醫(yī)療數(shù)據(jù)填寫到相應的地方，然后提交。社區(qū)醫(yī)生進入系統(tǒng)后，可以查看本社區(qū)病人的數(shù)據(jù)檔案，并對病人測得的醫(yī)療數(shù)據(jù)進行異步診斷，并將診斷結果寫入到病人病歷中，這時系統(tǒng)自動回復病人病情已診斷。另外，系統(tǒng)還可提供遠程會診服務，病人可以通過會診預約服務與社區(qū)醫(yī)生聯(lián)系，在約定的時間進行遠程會診治療。目前，對病人的教育也正在逐漸成為醫(yī)療保健系統(tǒng)的重要組成部分，通過將基于計算機的培訓課程通過醫(yī)療平臺進行傳遞，使對病人變得有更高的效率和效能。這里，平臺可以通過Email或者BBS等方式將一些醫(yī)療培訓資料提供給本社區(qū)的居民。

3 結論及意義

開發(fā)社區(qū)遠程監(jiān)護網(wǎng)絡系統(tǒng)的目的和意義在于：

(1) 縮短醫(yī)生和患者之間的距離，社區(qū)診所一般建立在各個社區(qū)內(nèi)，離社區(qū)居民比較近，能夠為患者提供及時地救助，減少患者和醫(yī)務人員的路途奔波。另外對患者重要生理參數(shù)進行遠程監(jiān)護，不僅可以輔助醫(yī)療，還能在病情突發(fā)惡化時報警。

(2) 社區(qū)中老齡人口數(shù)量的增大，對社區(qū)醫(yī)療保健的要求也越來越高。對自理能力較差的老年人的日常生活狀態(tài)進行遠程監(jiān)護，不僅能提高醫(yī)護人員的護理水平和患者的生活質(zhì)量，還可以評估監(jiān)護對象的健康狀況。

(3) 現(xiàn)代生活水平的提高和生活方式的變化，使患有心腦血管疾病、糖尿病、睡眠綜合癥等慢性疾病人群越來越龐大。對患有慢性疾病的病人進行遠程監(jiān)護，不僅能使病人的及時地了解自己的病情狀況，而且能夠通過遠程網(wǎng)絡及時地獲得醫(yī)生的康復指導。

(4) 通過社區(qū)遠程監(jiān)護系統(tǒng)，在社區(qū)診所與核心大醫(yī)院之間建立聯(lián)系，相互交換患者的電子病歷和進行遠程會診，不僅實現(xiàn)了“雙向轉診”，而且也從一定程度上減輕了核心大醫(yī)院的就醫(yī)壓力，實現(xiàn)了病人的“分流”。

如前所述，構建一個社區(qū)遠程醫(yī)療網(wǎng)絡平臺，不僅有利于提高現(xiàn)有的醫(yī)療設施和醫(yī)學專業(yè)人員的工作效率和工作質(zhì)量，緩解醫(yī)療條件的不足與人們對于醫(yī)療保健的要求之間的矛盾，而且在一定程度上，可以將網(wǎng)絡上大量的保健信息資源通過計算機網(wǎng)絡匯聚，提供給社區(qū)居民，達到保健教育的目的。系統(tǒng)雖然需要很少的外圍硬件支持，很多功能由軟件替代，但是目前國內(nèi)社區(qū)的條件還不是很平衡，因此還需要根據(jù)具體的情況設計符合當前社區(qū)條件的模塊加入到系統(tǒng)中，使系統(tǒng)得到進一步的完善。

現(xiàn)代醫(yī)療行業(yè)的長遠發(fā)展趨勢就是向網(wǎng)絡化智能化醫(yī)療系統(tǒng)方向發(fā)展，建立以人為本和不斷創(chuàng)新的醫(yī)療服務體系，通過社區(qū)醫(yī)療服務網(wǎng)絡的不斷完善，可以逐步實現(xiàn)“小病在社區(qū)，大病去醫(yī)院”的良好的就醫(yī)局面。通過社區(qū)與家庭、社區(qū)與大醫(yī)院相互結合的醫(yī)療機制將成為充分利用醫(yī)療資源，降低醫(yī)療費用，實現(xiàn)人人享受醫(yī)療的良好模式。

參 考 文 獻

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作者簡介

楊立才 男，1962年出生，教授，博士。研究方向為人工智能與智能計算、醫(yī)學圖像處理等。