遠程醫學教育系統的研究與應用

廖 菁，楊建萍，朱文勇，蔡 力，韓 亮，王海江

(1.四川省醫學科學院·四川省人民醫院，四川成都610072;2.上海衛生遠程醫學網絡有限公司，上海200031)

遠程醫學(Telemedicine)是應用遠程通訊和計算機多媒體技術，跨越空間的限制，遠距離地實時(或非實時)地實施醫療、保健、教學、醫學信息服務［1］。遠程醫學教育，是提升基層醫務人員服務水平的重要手段之一。通過遠程醫學網絡這個信息窗口，把最新和先進的醫療信息傳播到各基層醫院，將專家的經驗傳授給基層醫務人員，解答基層醫院在診療活動中遇到的各種疑難問題，幫助基層醫院醫師拓寬診療思路，規范診療程序，獲取最新醫療信息和診療技巧。

我們設計并研制的遠程醫學教育系統，利用先進的衛星通訊、計算機互聯網絡及多媒體技術手段，形象、實時、交互的為遠程醫學教育建立一個模擬課堂的環境。將醫學領域的最新進展、醫藥動態、課題研究成果、教學查房、手術演示以及國際間的學術交流，實時向醫院內部各科室或下級醫院播出，使各地醫護人員在同一時間內跨躍時空，共享最新醫學教學資源。

1 系統概述

該系統采用最通用的TCP/IP網絡平臺(可以是專線，但同時支持共享方式、不穩定帶寬的網絡上運行，不受地域之限)實現先進的視頻會議與多媒體數據交互功能。結合遠程學術交流的需要，通過該系統可建立大規模、可即時擴展的IP可視電話網，可建立和實現點對點、多點對多點的實時遠程視頻會議、遠程辦公協作，遠程培訓，滿足用戶在不同地域、不同級別機構之間高效率地召開日常會議、學習培訓、技術交流、即時通訊等需求，極大地降低了管理及運營成本，提高了工作效率。

該系統在會議終端和服務器端采用純軟件的解決方案，會議終端僅僅是通過會議客戶端軟件，而服務器端是虛擬的大型會議中心。通過該系統，無論多遠，無論多少人都可以在這里進行會議交談、演講、報告或個人之間的無障礙交流，體驗前所未有的實時、高質量的交互式音頻和視頻體驗，并能為用戶節約人力、物力，以低投入獲得高收益。

2 系統組成

系統采用IP方式的高清晰視頻系統。系統為B/ S結構，設計為統一技術平臺、統一數據庫管理。實現用戶的統一管理、統一登錄、統一論證等功能。系統主要由管理控制中心(CMC)、多點音視頻分發控制單元(MCU)和客戶端軟件三部分組成。會議CMC完成組織會議及會議控制功能，完成網站服務更新、系統維護、權限設置功能等;MCU完成多路音視頻的分發控制，業內獨創的路由式MCU，支持多個級聯，按照功能類型分為上行媒體服務器和下行媒體服務器。他們可以是同一個服務器，也可以不是同一個服務器;客戶端實時接收多點控制單元發布的信息。

3 系統特點

3.1 網絡視頻軟件視頻會議管理中心 主MCU可對會議室、用戶、多級機構進行管理，并且支持記錄管理，對各級分MCU進行網絡優化。

3.2 網絡視頻軟件視頻會議轉播代理 分MCU支持網絡優化、集連、容錯技術，當其中任一個MCU發生崩潰、斷電或遭受病毒攻擊等意外情況，其它分MCU可接管已喪失功能的MCU，以保證系統的正常使用。自動對網絡環境和登錄用戶進行優化，任一用戶登錄會議都可被機構管理員根據網絡的實際情況指定于任一MCU下登錄，當其中任一分MCU登錄用戶達到MCU使用極限時，系統將自動登錄用戶分配到臨近的其它MCU。網絡視頻分MCU具有很好的產品延伸性能，一個分MCU可支持20個會議室同時召開會議，一個會議室可同時支持50～100個點的客戶端進行視音頻交流。

3.3 網絡視頻會場 主持人可隨意接收和控制視音頻，主持人可對與會者視音頻設置進行調整，支持電子白板與IE同步瀏覽，支持PowerPoint同步瀏覽，支持MPEG4視頻流格式、使用RTP/RTCP協議傳送流媒體。網絡環境惡劣時(窄帶傳輸、網絡瞬間擁塞)不出現馬賽克等花屏現象，當操作系統使用WindowsXP時支持回音逆止功能，以降低噪音及環境音對麥克風的干擾，支持同一會議室的多用戶聲音的混音技術。

3.4 網絡視頻接收客戶端 采用IE瀏覽器方式登錄，可自動更新、下載客戶端，升級、維護簡單，易操作。客戶端登錄使用采取帳戶密碼方式校驗，流動性強，可隨意飄移。支持視頻接收，音頻同步交互，具有數字錄像功能，可將桌面上的多個視音頻窗口與屏幕廣播窗口同步錄像，并進行同步播放。系統采用的視頻軟件系統是利用視頻、音頻壓縮技術及點到多點的通信技術，利用先進流量控制算法，保證在用戶有限資源情況下提供最有效高質量的服務;保證了網絡Qos服務及自適應的帶寬調節，系統靈活的分布式架構，在以太網環境、Internet、衛星網絡下，實現了穩定、連續的視音頻流的播放。

4 系統功能

見圖1。系統核心底層技術采用最新的MPEG-4的壓縮技術，并且兼容H263、H263+等多種編碼技術。支持多分辨率選擇。每路音視頻可以分別動態切換到大屏幕顯示。軟件的使用界面美觀友好，完全基于WEB方式，操作簡單易用、維護方便。

5 硬件標準——視頻教學點播機

5.1 基本要求 ①外形輕巧美觀，可立可臥，尺寸不大于家用DVD機;②操作簡單，用遙控器代替鍵盤鼠標;③考勤設備內置，在面板上明示“刷卡處”;④背面除必要的音視頻輸出、VGA輸出及網絡接口外，封閉一切與計算機有關的接口;⑤面板上有液晶顯示屏，顯示刷卡信息(可選);⑥面板上具備替代遙控器的功能按鈕(可選);⑦硬盤加密防拷貝;⑧運行快速、平穩、流暢;⑨具有良好的升級功能。

圖1 遠程醫學教育系統功能圖

5.2 基本功能 點播功能:可存放20～30 G的課件供學員點播之用?？记诠δ?IC讀卡記錄相應課程的聽課時間。數據傳輸功能:可支持衛星下載、寬帶或Modem數據傳輸。輸出功能:S端及AV音視頻輸出到電視機，或VGA輸出到投影儀及顯示器(支持800×600或以上分辨率)。

5.3 技術指標 主機最低配置:奔騰芯片 /256 M或以上內存 /40 G硬盤 /顯卡(支持800×600或以上分辨率)/聲卡 /內置揚聲器 /非接觸式讀卡器 /液晶顯示屏 /遙控接收器 /網卡 /內置Modem或預留一根PCI插槽。輸出端:S端、AV端視頻輸出、VGA輸出端、RJ45接口，Modem接口或PCI卡標準擋板。輸入設備:遙控器。標準配置:S端視頻線、Video視頻線、Audio立體聲音頻線、電源線、電話線、遙控器、立式支架、操作說明書、保修卡。

6 軟件標準——教學點播管理平臺

6.1 基本要求 ①界面友好，操作簡單，教學點用戶盡量采用一鍵式操作;聽課點播采用分級菜單式界面;后臺按權限不同分級管理;②教學端:管理員登錄、用戶設置、上網設置、撥號、數據傳輸;③分中心管理端:管理員登錄、用戶設置、數據錄入、數據統計、數據傳輸;④省中心管理端:管理員登錄、用戶設置、數據查詢、數據統計、數據傳輸、對省內各教學點的遠程維護;⑤上海中心管理端:管理員登錄、用戶權限設置、用戶資格審核、數據查詢、數據統計、數據傳輸、題庫管理、考試管理、對省中心管理端的監控、對外省每個點的遠程維護。系統數據庫有定期自動更新功能;接口代碼開放，具有良好的升級功能。

6.2 系統結構 見圖2。

6.3 系統模塊

圖2 遠程醫學教育系統結構圖

6.3.1 聽課模塊 采用菜單點播形式，分學科和課程二級目錄，課件采用MEC格式，用專用回放軟件播放?？荚嚹K:分學科考試，采取刷卡記名的辦法。考試題固定或按規定組合比例自動生成，題型僅限于選擇題和判斷題，學員刷卡答題后交卷，系統會自動閱卷批分，計入學員的學習記錄。當管理員定期接通公網時，學員的學習記錄就會自動上傳至省級管理端，由學業管理模塊會對學員的答題和分數進行統計和匯總，最后由省級管理端將統計匯總的數據上傳至中心管理端。

6.3.2 管理模塊 ①學員管理模塊:此模塊在分中心管理端具有學員信息錄入、修改、匯總、上傳及打印的功能;在省級管理端具有學員信息匯總、查詢及打印功能;在中心管理端具有學員信息匯總、查詢及打印功能。教學點呈報書面報名資料到分中心，分中心管理員在學員管理模塊中登記學員的基本信息，并上傳至省級管理端，再由省級管理端上傳至中心管理端。②考勤管理模塊:采用內置IC卡讀寫器，對學員的智能“學員卡”進行信息讀取。此模塊的使用權限在省級管理端及中心管理端。教學點的考勤信息直接上傳至省級管理端，由省級管理端對學員的考勤情況進行統計、查詢及打印，匯總以后上傳至中心管理端。而中心管理端的考勤管理模塊則具有考勤分統計、查詢、打印等功能。③學業管理模塊:此模塊的使用權限在省級管理端及中心管理端。教學點的上機考試分數和書面考試分數都直接匯總到省級管理端，由省級管理端進行書面分數的錄入、所有考試分數的統計、查詢及打印，匯總以后上傳至中心管理端。而中心管理端的學業管理模塊則具有學分統計、查詢、打印、考試綜合評估等功能。④題庫管理模塊:此模塊的使用權限在省級管理端及中心管理端。題庫管理包括題庫錄入、查詢、提供下載、考試題型設置等功能。除此之外，省級管理端還具有將自己的題庫上傳至中心管理端的功能。⑤課件管理模塊:可為不同權限的用戶提供課件的上傳或下載功能。⑥權限管理模塊:此模塊僅中心管理端有，可對所有用戶進行資格審核和權限設置。

7 應用效果

近年來，我們利用遠程醫學教育系統，對累計177800余人次醫護人員提供了各類培訓。包括:上海市全科醫師轉型崗位培訓(遠程)6期，累計參加培訓人數6500名左右;上海市社區護士崗位培訓(遠程)6期，累計參加培訓人數4800名左右;為云南省近1500所鄉鎮衛生院開展在職衛生人員的全科醫學知識培訓(遠程)3期，累計參加培訓人數19000名左右;為都江堰市29所鄉鎮衛生院(包括社區衛生服務中心)開展全科醫學知識培訓(遠程) 1期，共800名左右;為貴州遵義等地開展全科醫師轉型崗位培訓(遠程)2期，累計參加培訓人數800名左右，社區護士崗位培訓(遠程)2期，累計參加培訓人數700名左右。上海市非精神科執業醫師精神衛生知識培訓(遠程)14期，累計參加培訓人數達24000余名。為云南試點開展執業助理醫師考前輔導培訓(理論)，累計參加培訓人數為1200余名，合格率提升15%左右。通過遠程醫療咨詢舉辦各類專題醫學講座，累計參加培訓人數約2萬名左右。

項目研制單位還與近20家三甲臨床醫療機構聯合組織開展(遠程)繼續醫學教育項目(可授予國家級或省市級Ⅰ類和Ⅱ類學分)累計341個項目，參加人次約100000人次，其中發放Ⅰ類學分證書12500張。結果表明，遠程醫學教育系統作為一種重要的培訓工具和手段，在培訓專業人才，提升醫務人員業務技術水平方面發揮了重要作用。

［1］傅征，連平.遠程醫學［M］.北京:人民軍醫出版社，2006.