下一代互聯網實現醫學教學科研創新

文/蔣昌俊 張冬冬 周賜聰 夏榮艷 袁博 等

下一代互聯網醫學教學科研平臺的建設是以基于IPv6 下一代互聯網技術，在CNGI-CERNET2 主干網和校園網上建設支持我國醫學科學教學和科研的信息服務平臺，利用IPv6及移動IPv6 的優勢為所有支持IPv6 的高校用戶、廣大臨床醫護人員和醫藥界人士提供最新最全的醫學資訊信息、專業便捷的信息交流平臺、豐富生動的醫學科普知識，逐步使其建設成為我國醫學教育與科研信息資源的權威發布平臺和資源共享平臺，服務于中國醫學事業，為人類健康生活貢獻力量。同時通過應用示范，驗證并推動IPv6 技術在我國的應用。

建設任務

（1）在醫學教學方面，建立數字課堂，提供40～50門國家/省/市級

精品課程、700～800個網上教學錄像、以及800個小時的數字人教學實驗室在線時間。

（2）在醫學科研協作方面，建立科研協作環境，實現3個以上醫院的在線救護診斷，3個以上醫院的在線視頻診斷，實現3個以上醫院協作診斷時的PACS資源共享。

（3）在醫學科普方面，建設數字科普館，提供人體器官標本3000個，科普視頻/動畫12～15GB，100位中外醫學人物以及1000篇科普讀物。在項目平臺開發及試運行階段對整個系統的訪問量累計達到30萬次，非視頻類并發連接數達到3000，視頻類并發連接數為200～300。

平臺完成情況

該平臺在實施過程中嚴格按照實施方案進行建設，完成了覆蓋上海、北京、武漢、杭州的基于IPv4/IPv6 雙棧的下一代互聯網醫學科研教學科研平臺的建設。平臺在同濟大學建立了主節點，在北京大學人民醫院、武漢大學醫學部、浙江大學和華中科技大學建立了分節點。

具體指標完成情況完成如下：平臺建立了數字課堂，完成了40門國家/省/市級精品課程的IPv6 升級，建設了1333 個網上醫學教學錄像資源，可提供精品課程網上學習、在線提問與答疑互動, 教學錄像的網上下載、點播等功能；平臺建立了數字科普館，建設了3635個人體器官標本圖片和1415 個人體器官標本視頻、18.7GB 科普視頻/動畫、150 位中外醫學人物以及1205 篇科普讀物；平臺還完成了科研文獻館及網上數字人教學實驗室的建設，平臺試運行期間實驗室的在線時間累計達到957小時。

建設了210 例真實患者PACS 診斷學習案例，實現了3 個以上醫院協作診斷時的PACS 資源共享。自主開發了3個以上醫院的遠程在線視頻診斷室。

除此之外，平臺自主研發了基于 IPv6 無線傳感器網絡的醫療健康護理子系統，建立了在線救護診斷室，可實現用戶生命體征的實時采集、發送、統計及分析等醫療健康護理以及多方實時在線救護診斷應用。建立科研協作環境，實現3 個以上醫院的在線救護診斷。

應用創新

無線傳感健康監護模塊

系統完成了無線傳感健康監護設備的患者生命體征數據采集模塊、后臺服務器以及健康監護控制中心支持模塊的開發。實現了通過無線傳感器直接采集患者的生命體征，實時傳輸至中心服務器，從而進行存儲、轉發、處理、融合等操作。

該系統的健康監護控制中心網站實現了包含近遠程無線心電、血壓、血氧飽和度、腦電、心率等基本生命體征信號的實時監護和診斷設備的檢查數據輸出共享。完成實時瀏覽電生理檢查數據以及監控、數據存儲、單據生成、檢索統計分析等功能，系統可以記錄用戶長期的生命體征變化。在線救護診斷模塊

下一代互聯網醫療平臺將為人類健康生活貢獻力量。

在線救護診斷模塊實現了多方異地醫生同現場醫務人員對病人的急救診斷。生理信號無線傳感及信息傳輸終端是配置安裝在救護車上，具體包含生理信號采集、數據處理，移動數據通信三個模塊。

實現了參與救護的醫生可以登陸在線救護診斷室瀏覽到病人的無線傳感生命體征監測數據，院間醫生與現場醫務人員可以在救護診斷室進行即時文字交流，通過服務器端的軟硬件支持，以文字形式錄入信息將發送至現場救護人員的手機上，異地醫生的網頁端也可以直接呈現現場醫生的回復信息。平臺的整合工作

平臺合作單位間完成了各模塊的整合工作，包括精品課程模塊、教學視頻模塊、模擬人教學實驗室模塊、科研文獻館、人體器官標本館、科普視頻館、醫學人物館、科普讀物館、無線傳感健康監護模塊、在線視頻診斷室、在線救護診斷模塊、PACS 資源共享模塊等。平臺移動終端訪問的功能測試及優化

考慮到平臺大量的圖片與視頻資源需要高速網絡的支持，平臺主要基于Wi-Fi 網絡，針對不同品牌型號的在校大學生移動終端進行測試。移動終端瀏覽器分為兩大類，UCWeb 為代表的第一類瀏覽器及Opera、Chrome、Safari為代表的第二類瀏覽器。經過反復測試及優化后，目前平臺對在校大學生智能手機具有較好的兼容性。平臺 IPv6/IPv4 網絡環境下的性能測試

使用LoadRunner 工具對平臺在3000 個非視頻點播用戶以及200 個視頻點播用戶并發的情況下多次進行負載測試并給出瓶頸分析。同時監控平臺在負載下的系統響應時間、系統吞吐量、應用服務器資源和數據服務器資源等性能指標。平臺試運行期間的多次測試結果顯示平臺具有良好的穩定性。

標志性成果

該平臺的建設和運行打破了傳統的醫療服務平臺功能單一的局限，真正面向多用戶群，組建醫學教學、科研以及科普多種資源信息為一體的一站式服務平臺；

將數字人體教學實驗室采用錄像的方式供更多的用戶共享實驗室資源；

建設了真實患者 PACS 診斷學習案例，實現了3 個以上醫院協作診斷時的PACS 資源共享；

自主開發了 3 個以上醫院的遠程在線視頻診斷室；

自主研發了基于 IPv6 無線傳感器網絡的醫療健康護理子系統，實現了傳感器網絡與下一代互聯網結合共同提供醫療健康護理的應用示范；

自主開發了在線救護診斷室，實現了用戶生命體征的實時采集、發送、統計及分析等醫療健康護理以及多方實時在線救護診斷應用；

實現了平臺對移動終端訪問的良好支持。

自 2010 年5 月至測試之日止，從訪問量、并發數、終端支持情況達到了一定的建設成效。

下一代互聯網醫療科研教學平臺共有注冊用戶13041 人（分布在北京、上海、武漢、杭州等21 所大學及附屬醫院），為19 所大學及附屬醫院的用戶提供了37.8314 萬人次的IPv6 訪問。

系統可支持 3000 次非視頻類并發連接，200 次以上視頻類并發連接，文字、圖像、圖表信息清晰、視頻圖像清晰流暢、無馬賽克、無可察覺的唇音不同步。

同時系統可以支持移動終端（如智能手機、PDA）的訪問，功能模塊正常、流暢訪問，達到了支持移動學習的目的。

通過構建基于 IPv6 網絡的全面醫學、教學、科研共享平臺，同時緊密結合物聯網和云計算的優勢，將移動終端服務于生命體征監護，在現有基礎上更好地解決醫療海量數據應用和處理難題。在相關產業發展和國家有關部門的支持之下，相信在不久的將來，下一代互聯網醫療平臺將會實現全面的、廣域的、便捷的、現代化的醫療服務，為中國醫學事業、為人類健康生活貢獻力量。

本項目建設的組成成員還有：

北大人民醫院：王杉、劉帆、鄧世洲

浙江大學：許端清、云霞

華中科技大學：馮友梅

武漢大學醫學部：余保平

汕頭大學醫學院：顧江

同濟大學附屬同濟醫院：王樂民