新技术设备在构建数字化医院与远程医疗中的应用

１　新技术在数字化医院构建与开发中的应用
目前，新兴技术正在推动医疗信息系统的一场新变革，它借助于快速处理器技术、因特网以及无线网络技术的进步，推动了数字化医院构建及其医疗信息系统的最新发展。尤其是网络化的高速发展，通过有线或无线技术，医生可以远程访问病人的资料；数字化网络化的医疗检测设备使病人不必再携带大量的检测资料奔波在医院的各个科室甚至是远隔千里的不同医院之间，节省了就医者的时间和重复检测的费用；而网络化的医疗设备和系统也使远程医疗变为现实，身在某些不发达地区的重症患者有可能通过远程医疗获得高水平医生的救治而重获新生。人们常说的数字化医院（或称为网络医疗或虚拟医院）已经开始真实地出现在人们的生活之中。
值此本文将基于新型刀片服务器在数字化医院系统中的应用与无线网络及ＣＡＮ总线网络技术在远程医疗中的应用作分析说明。
２　基于新型刀片服务器在数字化医院系统中的应用
２．１　问题的提出—现状与需求
作为医疗行业信息化的核心内容，医院信息系统的建设在近几年取得了较大的发展。医院信息系统的建设主要包含两部分内容，即业内通常所说的医院管理信息系统（ＨＩＳ）和临床医疗信息系统（ＣＩＳ）。ＨＩＳ主要包括收费系统、财务核算系统等，ＣＩＳ则包括医生/护士工作站系统、医学图像档案管理和通信系统（ＰＡＣＳ）、检验信息系统（ＬＩＳ）、放射科信息系统（ＲＩＳ）、电子病历系统（ＥＭＲ）等。
根据目前的建设状况，很多医院的ＨＩＳ系统建设其实已经突破了管理信息系统的范畴，而扩展到ＣＩＳ系统及办公自动化系统的范围内。如有些医院的ＨＩＳ系统就包含有ＰＡＣＳ.另外，由于目前ＰＡＣＳ系统、ＬＩＳ系统在国内的需求比较大，建设状况整体上也领先于其它临床信息系统，所以很多医院通常将这些系统分离出ＣＩＳ系统而独立规划、建设。另外，从严格意义上来说，业界普遍都认为一个完整有效的ＣＩＳ系统应该是以电子病历系统为基础的，但是由于目前国内绝大多数医院建设电子病历系统才刚刚起步，在未来很长一段时间内，电子病历和纸质病历还将长期共存，所以所谓的ＣＩＳ系统通常仅指医生工作站、护士工作站等系统，图１为数字化医院信息系统架构示意图。
在以医生工作站为核心的ＣｌＳ系统的建设方面，随着越来越多的信息化基础较好的医院逐步开始向临床信息系统转化，ＣｌＳ系统的建设已经日渐提上日程：在ＰＡＣＳ系统建设上，近几年系统建设已逐步走出启蒙期，向启动期过渡。今后，随着数字Ｘ线成像技术ＣＲ、ＤＲ的普及，ＰＡＣＳ系统的建设需求将不断增长。
尽管从整体看，目前临床信息系统的建设比例还比较低，但是作为医疗信息系统建设的高级阶段，也是未来数字医院的基本支撑系统，临床信息系统的建设和完善却是医疗信息化的主要目标，其未来的市场发展潜力十分巨大。
在此特别需要指出的是医院管理信息系统（ＨＩＳ）和临床医疗信息系统（ＣＩＳ）都是基于新型刀片服务器技术，它是ＨＩＳ和ＣＩＳ设备的技术支撑，是独特高性能计算机集群应用优势，为此应对刀片服务器高性能计算机集群应用优势及其支撑优势所在的技术特征进行说明。
２．２ 刀片服务器的高性能计算机集群应用优势
高密度模块化刀片服务器，支持整个刀片中心（Ｂｌａｄｅ　Ｃｅｎｔｅｒ）机箱系列，可缩短安装时间、减少维护人力，有助于降低基础架构的成本；支持双核或四核处理器，其性能可以满足最苛刻的应用程序要求；支持刀片中心的全新高速通道，可提供更出色的带宽和性能；开放和创新，为打造灵活的数字化医院或企业提供基础；绿色，满足当前和未来需求及节能高效，　如ＩＢＭ能提供不断发展的、适应性强的多功能技术，帮助数字化医院或企业将第一要务转变为现实。其刀片中心家族产品提供了易于使用的集成平台，具有高度的灵活性、可扩展性和易管理性，所有这些刀片服务器都将帮助医院（或企业）把精力集中在业务目标，而不是ＩＴ“消防演习”上。
刀片服务器具有高性能计算机集群应用优势也是取决于它技术特征。
（1）通过基本方案设计说明刀片服务器技术特征
1）方案设计以采应用ＩＢＭ　Ｓｙｓｔｅｍ　X刀片集群为例作为解决方案说明。该高性能计算（ＨＰＣ）解决方案，包括不同硬件组件和软件，大大简化了用户的集成工作，使应用系统能快速上线，加快系统投产时间，为用户日常系统运行、维护带来了极大的方便。另外，该产品还配备了终端服务器，电源控制交换机等设备来完善集群系统的管理和系统的远程监控。提高整个系统的可管理性和可维护性，最大程度地提高系统的有效使用时间。
根据项目的情况，采用刀片式服务器（见图２）作为计算节点，可以简化系统管理和运作开销，并便于今后升级。其ＩＢＭ提供的刀片中心是一个７Ｕ/９Ｕ的１９英寸机架装置，可以为刀片服务器提供冗余电源、冗余风扇、管理单元以及连接背板，并可安装网络交换机模块等。每一个Ｂｌａｄｅ　Ｃｅｎｔｅｒ可以安装１４个刀片服务器，不同ＣＰＵ的刀片服务器可以混插，并支持刀片服务器的热插拔。采用刀片服务器，单一机柜最多可容纳８４个刀片服务器，共１６８个多核处理器。
2）方案拓扑图与方案分析（见图3）
为了提高系统性能，该系统采用Ｉｎｆｎｉ　Ｂａｎｄ交换器作为计算服务器互连网络，它可以创建在多台服务器之间共享Ｉ/Ｏ连接的统一高性能网络，使集群服务器可以访问共享资源。采用Ｉｎｆｎｉ　Ｂａｎｄ　Ｉ/０技术，集群系统可以更好满足高性能计算平台所需要的高带宽、低延迟、可扩展性和可管理性。图3为方案拓扑示意图。
（2）系统管理节点：采用ｘ３６５０服务器，同样配置了两颗２．０ＧＨｚ　Ｉｎｔｅｌ双核处理器，２ＧＢ的内存，用于管理整个系统，包括系统的安装、维护、配置、用户管理等方面。
（3）存储（Ｉ/Ｏ）节点：采用x３６５０服务器，同样配置了两颗２．０ＧＨｚ　Ｉｎｔｅｌ双核处理器，２ＧＢ的内存，用于连接存储设备，管理系统存储。
（4）网络交换机：系统采用ＩｎｆｎｉＢａｎｄ作为计算网络，并提供计算节点与存储节点之间的连接。每个刀片中心配置ＣＩＳＣＯ　ＩｎｆｎｉＢａｎｄ交换模块，可以提供４个对外的４×ＩｎｆｎｉＢａｎ端口；此外采用ＣＩＳＣＯ的ＴＳｌ２０　２４口１０Ｇｂｐｓ交换机，提供刀片中心间的连接。
在管理网络方面，选用ＣＩＳＣＯ　３７５０系列交换机，配置２４个千兆以太网口。此外，还为每个刀片中心提供了一个千兆以太网交换模块。
２．３ 基于新型刀片服务器在数字化医院系统方案中的应用
2.3.1 手术麻醉信息系统
（1）系统应用拓扑图（见图4）。
通过合理的配置，可以构成包含服务器、客户端、不间断电源和激光打印机的一整套系统。为了能够减小现场的噪音和不必要的计算机散热，可使用客户端作为显示工作站。建议服务器可统一放置在一个专门的机房中。
（2）服务器系统配置应用举例。
刀片中心底盘，２０００Ｗ，７Ｕ，ＤＶＤ—ＲＯＭ（２４×—１０×），数量为１；Ｃｏｐｐｅｒ以太网交换机模块，６口ＲＪ４５向外，数量为１；刀片中心２０００W电源模块，数量为１；ＨＳ２１（ＣＩＳ刀片服务器），２颗ＣＰＵ，４ＧＢ内存，２块７３ＧＢ硬盘，数量为１；ＨＳ２１（数据采集服务器），２颗ＣＰＵ，４ＧＢ内存，２块７３ＧＢ硬盘，数量为１；ＨＣｌ０（麻醉室监控终端ＰＣ），数量为１；ＨＣｌ０（麻醉终端ＰＣ），数量为５；ＨＣｌ０（麻醉恢复室－终端ＰＣ），数量为３；ＨＣｌ０（手术进程管理终端），数量为１；ＨＣｌ０（手术进程表示ＬＥＤ），数量为１；鼠标、键盘、显示器：数量为１１.其它：彩色激光打印机（网络打印机）与不间断电源ＵＰＳ．
2.3.2 重症监护信息系统
通过合理的配置，可以构成包含服务器、客户端、不间断电源和激光打印机的一整能够减小现场的噪音和不必要的计算机散热，建议使用客户端作为显示工作站并且服务器统一放置在一个专门的机房中。
2.3.3 综合信息终端
重症患者的床边是医生护士进行临床观察和实施临床行为的主要场所，医护人员需要在床边能处理和查阅各种临床信息（如检验、医学影像等），因而床边的多功能信息终端应是最好的选择。但同时重症患者床边的空间有限，多余的终端设置会影响紧急时的临床抢救。所以多系统功能画面的床边监护仪，也是重症治疗信息化的需要。
2.3.4 重症监护信息系统
重症监护信息系统是数字化重症监护病房设置（ＩＣＵ）的核心系统，用于重症患者抢救治疗过程中患者监护信息的收集和管理。系统有护理入院评估，重症监护记录（生命体征值的实时记录，生理平衡的自动计算），住院病历，病程记录等，以及临床路径，多种重症评分表格。
2.3.5 会诊示教系统
在危重病患治疗的临床业务中，经常要进行临床会诊和教学的示教工作。而会诊和示教要涉及到来源于不同的系统的患者多方面各种形态的临床信息。会诊示教系统将这些来源于不同的系统信息按照会诊及示教的要求进行整合编排并演示在屏幕上。
2.3.6 ICU探视系统
由于重症监护特殊的临床需要，一般患者家属不能随便进入重症监护病房探视患者。为了体现现代医疗的人性关怀，在重症监护病房设置（ＩＣＵ）探视系统，使得患者家属即使远离患者也能探视重症病房内的家人。（IＣＵ）探视系统由设在患者床边的摄像 探头和设在病房外的探视终端以及网络服务器等构成。患者家属不仅能在病房外能探视到患者而且使用Ｗｅｂ服务器通过互联网络也可实现远距离探视。同时，利用（IＣＵ）探视系统在护士站设置的监视终端，实现临床业务上的远距离视频时时监护。
2.3.7 计算机网络系统（如图5所示）
重症监护病房要处理大量多种类的信息。同时床边监护仪、呼吸仪、微泵等医疗仪器的数据采集怀需要较高的实时性。此外，重症监护病房内还需用到医用图像系统（ＰＡＣＳ）以及医学信息。由于这些图像、仪器、临床信息的对信息传输的要求不同，重症监护病房设计要充分顾及到这些特点。
2.3.8 无线通讯系统的及远程会诊系统
ＰＨＳ无线通讯系统是建立在小灵通ＥＰ—３０企业通信系统基础上的医院的无线通讯应用系统。ＰＨＳ无线通讯系统除拥有小灵通原来固有的功能（如内外网/固话互通、定制短信、语音信箱、手机定位等）外，还可结合医院的医疗、护理、管理等需求把医院原来的院内护理呼叫系统、安保巡更系统、院内会议会诊系统等功能进行完美的结合，将医院信息化过程中的各个业务及其“信息孤岛”整合起来，形成了最适合医院环境使用的综合通信系统。
３　远程与网络化医疗
所谓远程医疗就是通过信息技术，即网络、计算机和ＧＰＳ系统的帮助，在远离医院、大夫和专家的情况下，享受到医生和专家的诊断和治病。其实质就是ＩＴ和通讯技术与医学的结合，因此也包括和赋予了各种名称，如网上医疗、ＩＴ医疗、网络医疗、网络门诊、网络咨询等。
举例说明远程医疗电子设备解决方案，这里应用两大技术的实施方案：第一是ＰＣＭＣＴＡ无线网络与嵌入式技术；第二是应用灵活方便的ＣＡＮ总线网络技术。
（1）ＰＣＭＣＴＡ（个人电脑存储器卡国际协会）无线网络与嵌入式解决方案
应用ＰＣＭＣＴＡ无线网络、嵌入式与串口数据采集系统、彩色大屏幕ＬＣＤ与显示终端、外设及无线网络监控等装置组成了远程医疗医疗应用环境，其示意图如图6所示。
基本功能：ＬＣＤ液晶屏包括彩色大屏幕ＬＣＤ与显示终端；ＵＳＢＨＯＳＴ１．１接口、数据存储和读取；　ＰＣＮＣＩＡ网卡接口，具备８０２．１１ｂ无线ＡＰ功能，网桥和网关方式都能支持，轻松搭建无线网络，实现无线与有线网络的自由连接，可实现无线远距离监控与通讯；多串口用于医用探测器的连接与数据采集。
（2）基于ＣＡＮ总线网络远程医疗监控糸统的解决方案
远程医疗监控系统分别由中央控制式的中央监控单元和现场采集单元（或远程采集单元）组成（如图7所示）。
在图7中，现场采集单元对医院各室诊断测量进行数据、图像的实时采集，同时完成数据统计、存储；　中央监控单元可以定期或不定期地从现场采集单元获取数据并完成图像监测、数据统计、报表、打印及数据库管理。中央监控单元和现埸采集单元之间通过ＣＡＮ总线连接在一起，在这个网络中，中央监控单元处于主控位置，而现场采集单元可以随时响应中央监控单元的命令。其现场采集单元由单片机８Ｃ５５２及采集、存储、显示、遥控和通信模块组成，每个现场采集单元可与１０个测量仪器（或设备）相接。
４　远程医疗－虚拟医院发展前景光明
４．１ 虚拟医院的建立势在必行
据预测，互联网结合ＩＴ技术与医学结合的最大也是最诱人的前景是虚拟医院。早在20世纪９０年代国际上己有国家设计和建设虚拟的网络医院。其方案是把病人从挂号、分科就诊、检查、治疗、取药、复查等相关的所有程序都编入计算机，成为一个虚拟的局域网，各科室和药房的大夫都是虚拟人或机器人，并可以与任何人的个人电脑和掌上电脑连接。于是想象中的未来的医疗便是任何人的医疗需求，在地球上的任何地方，只要手中有一个掌上电脑就可以拨通任何你想就诊的医院、诊所、私人医生或虚拟医院进行就诊。如果不知道这些医院和诊所，还可以通过网络迅速查询，最后获得医生的治疗方案、开具药方和治疗器械等。通过网上计账，药物和器械公司派人送货上门。当然如果需要医生和护士的直接护理，还可以从网上“订购”，医生和护士就可上门。有远程医疗技术作为平台，则虚拟医院的建立势在必行并且在将来飞速发展，出现远程控制的机器人做手术的虚拟医院其建立势在必行。
４．２ 远程医疗普及前景
远程医疗对于我国有着极其重要的作用，我国地域广阔，人口众多仅仅依靠中心城市的大医院来解决十多亿人口的医疗问题，是远远不够的，相当多的病人因为交通、经济、地域、国家和民族等种种原因而不能亲临医院直接接受医生和专家的诊断、治疗，国内正在实施利用卫星专用通信网和国家公用数据通信网两种通信渠道，为各医疗机构间铺架一条平坦、宽阔的信息高速公路，以开展远程医疗会诊，教学与培训，国际医学交流及大众健康咨询等。经过多年的前期准备，国内己有不少省地、城市、重要医院，初步实现了远程医疗网络通讯，到目前为止的入网络医院已有数百家以上乃至千家，预计到２０12年以后将实现全国范围内大多数的远程医疗服务。