基于智慧病房框架下的ICU探視系統(tǒng)建設實踐探究

胡佳華，吳金星，袁丹

(1.江西省兒童醫(yī)院南昌醫(yī)學院附屬兒童醫(yī)院，江西南昌 330013；2.江西省人民醫(yī)院（南昌醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院），江西南昌330006)

近年來，國家全面推動醫(yī)院信息化、智能化建設，提出智慧醫(yī)院建設[1]是深化醫(yī)改的重點內(nèi)容，是改善醫(yī)療服務質(zhì)量提高醫(yī)療服務效率的有效手段，是提高人民群眾醫(yī)療健康獲得感的基礎工作。2022 年11 月9日，國家衛(wèi)生健康委聯(lián)合國家中醫(yī)藥局、國家疾控局等3 部門印發(fā)《“十四五”全民健康信息化規(guī)劃》，明確提出，“十四五”時期是全民健康信息化建設創(chuàng)新引領衛(wèi)生健康事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要機遇期，也是以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉型推動衛(wèi)生健康工作實現(xiàn)質(zhì)量變革、效率變革、動力變革的關鍵窗口期。目前，大多數(shù)以智慧病房為核心的智慧醫(yī)院[2]已經(jīng)部署了完整的物聯(lián)網(wǎng)基礎，為后期的服務擴展提供了堅實的基礎。

江西省兒童醫(yī)院于2021 年完成了智慧病房項目的建設。床旁智能交互系統(tǒng)[3]建立在已上線的內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)之上，并與之深度對接。針對當前面臨的網(wǎng)絡穩(wěn)定與輸入效率低等問題，利用物聯(lián)網(wǎng)和有線網(wǎng)絡解決傳統(tǒng)Wi-Fi 信號質(zhì)量差的問題，利用固定于床旁的智能終端提供優(yōu)質(zhì)的呈現(xiàn)和輸入體驗。最終切實提升醫(yī)護人員工作效率，提升醫(yī)療服務品質(zhì)。

由于ICU病房的特殊性，其封閉式管理[4]的模式，使得患者家屬無法進入病房。過去，ICU探視借助于手機微信視頻的方式進行遠程探視，無法對探視過程進行有效的管理。江西省兒童醫(yī)院ICU探視系統(tǒng)，患者與家屬可以遠程交流溝通、醫(yī)護人員與家屬可以遠程交流病情。同時可以有效地對探視請求、探視記錄等進行有效管理，也可以自行設置探視區(qū)間、探視時長等。

1 系統(tǒng)設計

江西省兒童醫(yī)院ICU 探視系統(tǒng)有3 個客戶端，分別是家屬端、管理端、患者端。3 個后臺服務，分別是WebRTC 服務端、床旁智能交互系統(tǒng)服務端（床旁后端）和EMQX 服務器組成。WebRTC 服務端：集成了WebRTC Server端與信令服務器的功能。負責音視頻流的傳輸與轉發(fā)，并根據(jù)客戶端發(fā)來不同的信令在WebRTC服務端進行各項操作。客戶端與WebRTC服務端采用socket.io（已集成）進行通信。床旁智能交互系統(tǒng)服務端（床旁后端）：負責向客戶端提供WebRTC服務地址，并對探視的通話記錄進行記錄，防止重復通話。床旁后端也負責探視流程中客戶端之間的業(yè)務通信，在需要通知客戶端時及時下發(fā)消息。床旁后端與安卓設備之間采用的消息系統(tǒng)框架為EMQX。床旁后端與網(wǎng)頁端通信采取WebSocket 通信。EMQX服務器：負責向各客戶端發(fā)送EMQ消息。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

患者家屬通過家屬端登錄后，點擊進入探視，等待管理端準許?？剖胰藛T通過管理端接收到家屬端探視申請后，準許該探視申請，同時選擇對應的探視患者，建立家屬端與患者端之間的通信連接，開啟視頻通話。

2.1 Nginx搭建ICU探視服務的反向代理與負載均衡

在江西省兒童醫(yī)院已建成的床旁交互系統(tǒng)中，采用了前端、后端分離的系統(tǒng)設計理念。其中使用Nginx[5]處理數(shù)據(jù)的轉發(fā)，來做到服務器的負載均衡。從而在保證了業(yè)務相對獨立的基礎上，也增強系統(tǒng)業(yè)務處理能力的效果,同時使得設備及系統(tǒng)更便于擴展和維護。

ICU 探視系統(tǒng)沿用了床旁交互系統(tǒng)的Nginx Web服務器，掛載三個用戶服務，分別是家屬服務，端口設置為9011；管理服務，端口設置為9012；患者服務，端口設置為9014。利用Nginx 的反向代理功能，配置監(jiān)聽3個用戶端口。做到不直接請求至后端服務器，而是先由Nginx獲取到請求，再由Nginx轉發(fā)至后端服務器。使用Nginx反向代理[6]功能分發(fā)請求，使所有動態(tài)資源的請求都由業(yè)務服務器處理。而頁面、樣式等靜態(tài)資源的請求則由Nginx 代理服務器直接返回給用戶。這樣可以提高訪問速度，也能在配置中設置規(guī)則，來過濾一些不良信息，還可以進行負載均衡[7]的配置，提升ICU探視系統(tǒng)的穩(wěn)定性與訪問速度。

2.2 WebRTC、WebSocket技術實現(xiàn)音視頻通話

家屬端調(diào)用床旁后端的發(fā)起探視接口，床旁后端將發(fā)起探視的申請記錄保存，并將探視申請通過WebSocket[8-9]發(fā)送到護士端。護士端點擊接受通話，通過socket.io[10]向WebRTC[11-13]服務端發(fā)送創(chuàng)建WebRTC房間的請求，并在此時隨機生成一個唯一的WebRTC房間號。在WebRTC 服務端成功建立房間并通知護士端后，護士端通過socket.io 向WebRTC 發(fā)送加入房間的信令，并建立新視頻鏈接（即加入房間）。隨后護士端調(diào)用床旁后端的接受通話接口。床旁后端將包含房間號等內(nèi)容的信息通過WebSocket發(fā)送至家屬端，家屬端隨即通過類似方式加入房間。此時房間內(nèi)的護士端和家屬端可以進行音視頻通話。若護士端拒絕通話，則可以忽略WebRTC建立房間以及之后的流程，直接調(diào)用床旁后端拒絕呼叫的接口，使后端通過WebSocket通知家屬端探視被拒絕即可。護士端在點擊轉接通話按鈕后，調(diào)用床旁后端的轉接接口。床旁后端根據(jù)轉接記錄合WebRTC 狀態(tài)判斷當前通話是否可以轉接至指定的患者端。如果判定患者端可以加入，通過EMQX向患者端發(fā)送包含房間號的消息，讓患者端加入，并通過WebSocket通知護士端已通知成功?；颊叨嗽谑盏桨琖ebRTC 房間信息的EMQ 消息之后，通過socket.io 向WebRTC 服務器發(fā)送加入房間的請求，并建立與房間的連接。同時，患者端調(diào)用床旁后端接口，床旁后端將探視記錄保存，并將當前家屬端的狀態(tài)標記為通話中。此時，家屬端、護士端、患者端三者都在同一個WebRTC房間內(nèi)。護士端可隱身。隱身時護士端在家屬端與患者端的通話界面上不可見，但護士端仍可監(jiān)控家屬端與患者端的通話。結束通話時，統(tǒng)一由患者端調(diào)用床旁后端接口進行掛斷。如果是護士端發(fā)起的掛斷，護士端會通過WebSocket通知患者端掛斷。患者端調(diào)用床旁后端的掛斷接口后，床旁后端通過WebSocket 通知護士端當前探視已結束，并更新通話記錄，將患者端的通話標識去除。護士端接收到結束探視的消息后，更新探視列表，并通過socket.io 向WebRTC 服務器發(fā)送銷毀房間的命令。WebRTC 服務器銷毀房間后，所有音視頻連接自動釋放。

3 結果

3.1 節(jié)省服務器資源與網(wǎng)絡資源

目前，主流的互聯(lián)網(wǎng)探視系統(tǒng)至少需要兩臺服務器，一臺內(nèi)網(wǎng)服務器用于存儲探視基本信息（探視計劃，探視預約信息等）。一臺外網(wǎng)前置機服務器存儲家屬從探視小程序注冊的信息，敏感信息加密存儲（手機號，身份證號）。如果是微信小程序作為家屬端，還需要再去購買互聯(lián)網(wǎng)廠商的云RTC 服務[14]，才能完整地實現(xiàn)一套探視功能，如圖1。

圖1 微信小程序探視架構

ICU 探視系統(tǒng)直接使用床旁交互系統(tǒng)的Nginx Web服務搭建而成。其掛載三個用戶服務，分別是家屬端、管理端、患者端。探視終端可以使用現(xiàn)有的智慧病房床旁平板，也可使用病房中的移動心電圖機（主機是一臺Windows 系統(tǒng)的平板電腦）作為患者端來使用。在減輕服務器開銷的同時，科室的開銷，也得到了一定的縮減，如圖2。

圖2 床旁交互系統(tǒng)與探視系統(tǒng)架構

3.2 基于WebRTC技術系統(tǒng)具有多平臺性

使用了WebRTC技術，使患者家屬能夠通過網(wǎng)頁實現(xiàn)ICU 探視。探視設備可以是一臺帶攝像頭麥克風的臺式電腦，可以是一臺平板電腦,也可以是手機，具有擴展性，支持WebRTC 標準的硬件設備，均可充當ICU探視終端使用。

3.3 基于內(nèi)網(wǎng)Wi-Fi或者網(wǎng)線直連的ICU探視

全IP網(wǎng)絡架構[15]，不被外界電磁波影響與距離限制。內(nèi)網(wǎng)任意一臺支持WebRTC 技術的設備均可實現(xiàn)探視功能。醫(yī)院管理人員,可制定對應的管理規(guī)范,在院內(nèi)設立專門的探視間,來做到對患者家屬的探視行為可控。

3.4 具體功能

在醫(yī)院規(guī)定的探視間使用探視推車或者電腦進行遠程探視，讓家屬不進病區(qū)就能夠與患者進行視頻通話，對比傳統(tǒng)探視模式有效降低了患者的院感風險如圖3 所示。探視系統(tǒng)還具有病床管理如圖4，病人病情信息查看如圖5，探視記錄查看如圖6，交班留言查看如圖7，以及探視時間設置如圖8等功能。

圖3 患者家屬正使用探視推車進行ICU探視

圖4 ICU探視管理端

圖6 探視記錄查看

圖7 交班留言查看

圖8 探視規(guī)則設置

4 結束語

江西省兒童醫(yī)院在已經(jīng)上線了床旁智能交互系統(tǒng)的條件下，做到了低成本、高效率地實現(xiàn)ICU探視。目前全國多數(shù)大型醫(yī)院都在建設以智慧病房為核心的智能化醫(yī)院，該ICU 探視系統(tǒng)，在智慧病房大力推行的今天，具有可推廣性。利用醫(yī)院床旁智能交互系統(tǒng)中已經(jīng)搭建完成的一整套物聯(lián)網(wǎng)設備及已部署的Nginx 服務，配合WebRTC、WebSocket 等技術，實現(xiàn)了探視系統(tǒng)與床旁智能交互系統(tǒng)的相結合，節(jié)省了單獨部署探視系統(tǒng)的服務器資源。對比原來的微信視頻探視、人工現(xiàn)場探視等，擴充了院內(nèi)探視的種類，有效地對探視過程進行了管理。實現(xiàn)了探視記錄查看、交班留言、設置開放時間與時長等功能。整體提升了醫(yī)院服務質(zhì)量與區(qū)域競爭力。