医院远程心电医疗系统建设方案.docx
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医院远程心电医疗系统建设方案
远程心电医疗行业解决方案
ZHONGKAIDE-领先的多媒体系统提供商
中国心电图会诊中心-全国权威心电专家团队
201306
FDD北京中凯德科贸有限公司
1.概述
远程医疗是指通过计算机技术、通信技术与多媒体技术，同医疗专业技术相结合，旨在提高诊断与医疗水平、降低医疗开支、满足广大人民群众保健治病需求的一项全新医疗服务。
远程医疗技术已经从最初的电视监护、电话远程诊断发展到利用高速网络进行数字、图像、语音的综合传输，并且实现了实时的语音和高清晰图像的交流，为现代医学的应用提供了更广阔的发展空间。
远程医疗使用远程通信技术、新电子技术和计算机多媒体技术，发挥大型医学中心医疗技术和设备优势，对医疗卫生条件较差的及特殊环境提供远距离医学信息和服务。
它包括远程诊断、远程会诊及护理、远程教育、远程医疗信息服务等所有医学活动。
远程医疗按应用范围的不同可划分为：
以检查诊断为目的的远程医疗诊断系统、以咨询会诊为目的的远程医疗会诊系统、以教学培训为目的的远程医疗教育系统和以家庭病床为目的的远程病床监护系统。
我们目前与中国人民解放军总医院-中国心电图会诊中心开设的专业方向为心电远程会诊中心。
2.需求分析
随着计算机多媒体技术和远程通信技术的不断发展，医疗行业的信息化水平不断提高，已从灯、床、塔等基础设备的一体化向临床信息的一体化集成和内外通信发展，临床信息一体化为医生、患者、专家、学生提供了高效的医疗相关数字化信息，囊括了病人基本信息、生理体征及手术参数、医学影像和手术视频、场景视频、交互视频等。
通过搭建控制室信息化平台，控制室已经从过去“封闭式”独立单元过渡到开放的信息枢纽，广泛用于心电示教、学术交流、医患交流等。
远程医疗系统采用网络1080P高清传输方式，硬件编、解码和一批计算机网络示教终端，用于互动操作的手术室示教。
为了保护私密性，系统中需要进行权限管理、申请许可的方式对手术的过程进行全程实时直播和互动，并可对手术过程进行全面数字化录制及档案管理。
通过该系统的部署，手术的视频教学观摩可实现观众与手术室的分离，避免手术观摩对手术过程的影响；在谈话室给病人家属以直观影像的方式告知家属病人病情，增强了医患沟通，弥补了传统的口对口叙述病情的诸多不足；同时，也可让上级医生利用PC终端实时了解经授权的手术室的实时情况。
并可以实现多方手术讨论及远程手术指导和远程教学。
该项目的主要需求如下：
数字化手术室建设中，要针对手术室视频源多而复杂的特点进行处理，要求所有音视频应基于网络传输，降低施工和维护难度，符合技术发展趋势。
针对心电图室内有多个不同接口的视频源，需配备多个高、标清编码器，用于同时处理多个信号源；控制室内墙壁上安装液晶电视（1080p），在墙壁或配置触摸控制屏，实现各种信号（视频信号、病人信息S等）的切换，在液晶电视上展现。
建立高清数字化观摩室，分别在贵宾室、学习室、谈话室等。
建立基于1080P高清观摩室，能够实现对病人各种资料的浏览等，多视频画面的选择，双向语音，远程控制室内的云台、焦距、光圈等。
可以实现多方会场的学术交流。
在医院局域网内，建立视频示教终端，可以任意安装在医生工作站上，医生可以通过耳麦进行交流和指导，并能够实现对病人各种资料的浏览等，多视频画面的选择，双向语音，远程控制手术室内的云台、焦距、光圈等。
建立权限管理体系，确保病人的隐私和医生的学术隐私，要求凡是请求视频示教的科室或个人，要经过网络上的申请和审批，同时医生在开展手术时，随时可以知道来访观看的用户情况，并可以随时关闭或剔除来访者，并可以对录象、拍照、控制等进行授权。
建立视频海量存储服务器，通过各个授权终端可以进行视频的录象和拍照，并可以对录制的文件进行编辑，文件持有者有权对其进行网络发布方便教学，对于发布的视频和相片可以由授权观看的用户进行点播。
要求视频和照片均为通用格式，方便今后的音像教学的制作。
3.建设原则
中凯德远程医疗系统的建设从实际出发，尽可能利用现有的网络条件和已有投资，在满足现有需求的同时，能够保证随着网络和技术的发展，支持平滑升级和扩容，有效保护投资。
并能根据后续需求的变化和业务的发展，灵活支持各种业务的叠加和融合，满足未来业务的需求。
因此，远程医疗系统的建设应遵从以下原则：
1、经济、合理原则
应依据现有网络的实际情况，尽可能利用现有的网络条件
尽可能的保护已有的投资
尽可能利用已有的设备
对现有网络基本无改动，有很好的网络适应性
2、先进性原则
系统严格遵循国际标准、国家标准和国内通信行业的规范要求
符合行业的发展趋势，并确保采用当前成熟的产品技术
所有的设备采用最先进的技术，确保今后相当长的时间内技术上不会落伍
3、开放、兼容原则
完全符合标准框架协议，采用业界协议
采用开放式标准设计，能够兼容其他医疗系统和设备
满足今后的发展，为未来业务扩展留有充分的扩充余地
4、安全、可靠原则
系统具有高度的安全性，具有分级权限管理和高级加密机制
对工作环境要求较低，环境适应能力要强
系统设备安装使用简单，无需专业人员维护
系统具有很好的备份机制，满足高可靠性需求
对于端到端的业务故障，有很好的备份、应对机制
5、网络、业务灵活原则
系统应该能够和现有的各种网络如内部IP网络，Internet网络有良好的互通能力
系统应该可以和现有的e-mail、短信、彩信等应用有较好的互通能力
系统应该可以支持和已有的OA办公系统等融合
4.建设目标
整合医疗信息、建立数字化平台，方便手术医生在手术室调阅病人资料；
实现高清晰双向音/视频通信，将双方或多方的音视频进行共享，对各方摄像机的角度和焦距可以控制；
对手术室给出数字化建设规划，并给出布线方案，方便前期建设之用。
建立全面的授权鉴权机制，建立手术音视频互动教学网络和医患交流体系；
实现手术过程的海量存储和管理，方便音视频教材的制作；
方便实现远程医疗与视频学术会议；
利用计算机网络的计算机终端，上级医生轻松实现手术室监管和指导。
5.设计方案
5.1硬件部分
5.1.1硬件要求
1）远程心电图诊断
在远程心电图室内安装1个摄像机，固定在控制室有效的视角内，用于观察室人员的整体活动；
2）控制室墙壁
控制室内墙壁上安装液晶电视（1080p），在墙壁上配置触摸控制屏或通过PC控制，实现各种信号（视频信号、病人信息HIS、LIS、PACS等）的切换，在液晶电视上展现。
同时安装有视频音箱、音量控制器、噪音抑制器、功放等。
3）远程机房
交换机和控制机柜放在这里，机柜主要用于存放编、解码设备，负责所有信号（音频、视频、控制）的接入和调度，主要包括高清控制矩阵、视频信号转换器、音频控制单元、多路高清编解码、计算机主机。
4）主机房部分
主控制室建议设在计算机中心的机房内，主控制机柜主要包括主控制单元（与控制室分矩阵相连）、MCU媒体交换平台、录播服务器等。
对于网络传输部分，控制室和示教终端基于快速以太网络，即医院的内部局域网络，要求骨干为1000M,到桌面为100M。
网络并发观看数量为64个用户。
5）示教室和终端部分
教室和PC终端用户均要求摄像头，与控制会议室实现语音和视频的双向通讯，需要足够的带宽以达到高清晰度和不延时的效果，教室机柜包括用于与信息平台沟通的计算机主机、高清液晶电视、音频套件、场景摄像机、控制台等，采用网络传输方式；医院有2类需要观看交流直播的人员，一是医生或观摩医生，主要在远程会议室中观看专家分析过程，并可以对话交流和操控手术室摄像机，主要通过高清电视机和投影仪来观看，要求电视机和投影仪具有HDMI高清端子；二是上级医生，在办公室随时利用PC观看任何控制室的状况和专家解析过程，主要通过桌面PC来观看，要求PC配备摄像头和耳麦。
网络传输的码流可以在6M和56K之间调节，以方便窄带环境下对远程手术医疗的支持，考虑到会议和互动以及多方的讨论互动，要求系统的音视频支持三方或多方，以呼叫请求方式加入。
会议室或主任办公室可同时观看同一个专家组的图像，即系统支持一点对多点的并发，且通过合理压缩算法使得基于网络能正常运行。
5.1.2设备配置清单
（2）DS远程控制室设备配置（单间）医院配置
序号
名称
数量
性能
1
音箱系统
1只
（定压:
70-100V功率≥5W）
2
音量控制器
1只
3
噪音抑制器
1台
4
话筒
1套
（UHF波段一拖二）
5
功放
1台
（定压：
70-110V功率100W）
6
液晶TV/液晶显示器
1台
7
投影仪
1台
亮度2600对比度12000标准分辨率800*600）
8
室内摄像系统
1台
（采用高清高速球型摄像机水平清晰度≥540TVL）
9
远程实时监测采集设备
1套
点对点发射，实时传输
10
远程十二导联心电图采集器
1套
全方位24小时多导联监测
11
远程数据分析采集读卡器
1套
用于数据的采集读盘
（3）机房设备配置
序号
名称
数量
性能
1
千兆交换机
4台
（每台12口带光纤模块接口）
2
机柜
4台
（容积≥32U深度≥800mm）
（4）计算机信息室设备配置
序号
名称
数量
性能
1
媒体交换单元MCU
2台
（单台MCU支持最大64位同时在线）
2
管理PC
1台
（品牌主流配置）
3
文件服务器
1台
4
高速存储服务器群
1套
5
机柜
2台
（容积≥42U深度≥1000mm）
（5）学习室（会议室）设备配置
序号
名称
数量
性能
1
观摩终端
1台
（高清编解码）
2
高清液晶TV（投影机）
1台
3
无线话筒
1套
（UHF波段一拖二）
4
音箱
1对
5
功放
1台
6
调音台
1台
7
高清会议摄像机
1台
8
机柜
1台
（6）谈话室设备配置
序号
名称
数量
性能
1
观摩终端
1台
（高清编解码）
2
大尺寸触摸屏
1台
3
全景摄像机
1台
4
对讲话筒
1支
5
多媒体音箱
1套
6
机柜
1台
（7）贵宾室设备配置
序号
名称
数量
性能
1
观摩终端
1台
2
大尺寸触摸屏
1台
3
全景摄像机
1台
4
无线对讲话筒
1套
5
高清液晶TV
1台
6
高保真音箱
1套
7
功放
1台
8
机柜
1台
注：
各个房间具体的设备配置可能会根据现场具体情况而更改。
5.2软件部分
系统权限管理业务逻辑：
数字化远程心电图室系统主要由下面四个子系统组成：
远程工作站系统：
是数字化远程系统的核心部分，是整个系统的基石，负责管理和调度本远程心电的所有的视频资源。
可以调阅病人的各种信息资料，可以与手术工作站系统进行音、视频互动。
远程心电观摩系统：
观摩授权远程心电的技术分析，可以调阅病人的各种信息资料，可以与远程心电工作站系统进行音、视频互动。
直播/点播系统：
对各种信号源通过编/解码，借助于网络，在系统内进行播放；对录制的视频文件进行管理，包括上传、发布，编辑等；对录制好的视频文件采用系统提供的播放器或通用播放器进行回放。
视频后台管理系统：
定义用户，各种权限的设定，远程心电观摩申请、批复，基础数据的维护等。
5.2.1远程心电工作站系统
是数字化远程心电系统的核心部分，是整个系统的基石，负责管理和控制远程心电室内的所有的视频资源的调配。
考虑到远程心电人员及操作的方便，系统的界面直观、简洁，医生通过语音，手动的方式来完成各种操作，可以在各个功能之间进行灵活切换。
通过与视频系统的整合，远程心电工作站系统登陆时自动显示当天本远程心电的安排的列表，远程心电医生选择自己的病人后即可进入系统。
在这里，系统同时提供了允许/禁止观摩的选择，主要是由医生来决定自己的视频信号是否发送出去，如果选择的是禁止，观摩客户端即使已经得到了可以观摩本手术的授权也将无法看到该远程心电间的视频。
系统的主界面：
视频源的输入和输出选择：
医生可以灵活选择视频源，将心电信号文件、工作站信号、实时信号、语音信号等，调度和安排到各个视频输出设备上，并可任意指定把某些信号，通过直播系统进行对外广播。
系统同时支持将同一个画面输出到多个屏幕显示。
病人的医疗信息：
通过采用信息系统的标准协议，系统实现与医院系统的无缝整合，医生可以在心电图库里方便、快捷地调阅病人的各种医疗信息，从而为判断，及手术提供更加安全、更加效率的保障。
观摩人员列表：
当系统发现有观摩人员进入后，会自动在观摩人员列表中显示出该人员，并同时把此人的各种权限列出。
当医生对某个观摩人员使用“打开”后，直播系统会把观摩人员所在的信号源立即“解析”在视频预览窗口中。
医生可以了解观摩室情况，并可以根据实际情况来允许/禁止观摩人员的各种权限，一旦禁止后，系统立即通知观摩客户端，该人员则立即失去对应权限的功能。
此时即使观摩客户端重新登陆也无法获得这些权限，直到被医生重新授权或本次分析结束。
桌面控制：
医生可以灵活的在设备上来调整上、下、左、右的偏转等操作。
音、视频的录制和拍照：
为了保留一些有价值的医学资料，
医生可以在分析过程中进行音、视频录制和拍照。
各种设置：
这里面包括了一些系统设置，包括音频、视频、控制面板等。
为了能够适应各种不同的网络带宽，系统提供了从56K～6M的丰富的音视频码流选择，用户可以根据自己的实际情况来实时调整，在网络压力和音、视频质量之间得到一个最佳平衡点。
根据需求，系统可提供一些相关查询功能，如本远程的当天的分析安排情况。
5.2.2观摩系统
主要接收来自于指定远程的音、视频，也可把自己的视频信号传递给远程末端。
并可在得到授权的情况下，对音、视频进行录制、拍照以等。
成功通过观摩系统的用户校验后，系统会自动显示出该用户的获得观摩授权的列表，选择后即可进入观摩系统。
观摩系统主要有视频观摩、控制部分和病人医疗信息组成。
视频观摩、控制：
成功登陆后，系统除了自动打开本地的视频外，还打开登陆远程心电的所有对外播放的视频。
一个远程心电图会议间可能存在多个视频源，或多方参加一个心电讨论，这个时候就可能需要将多路视频集成到一个画面上显示，系统提供了N+3，N+4等多个显示模板选择，其中N代表主画面，用户可以把任意一个画面切换到主画面，并可以通过双击该画面放大至整个显示窗口，继续双击该画面即可恢复成原始状态。
系统同时支持将同一个画面输出到多个屏幕显示。
病人的医疗信息：
通过采用信息系统的标准协议，系统实现与视频等系统的无缝整合，在观摩过程中，通过与远程心电图会议的音、视频的交互，可以达到更好的示教或会诊效果。
5.2.3直播/点播系统
通过对各种信号源的编/解码，借助于网络，可以实现实时直播的需求；对录制好的视频文件进行可以点播回放；同时包括了音、视频的录制、资料的编辑，音、视频的发布定义等。
编码器在工作时不会对原有医疗设备的独立工作，包括成像质量造成任何影响；编码器忠实于原始信号，不降频，不缩小原图像大小；音频信号送入标准视频编码器，全景视频一起混合编码为音视频信号传输。
直播是数字化远程心电图会议系统的一个重要部分，将远程心电图会议期间的各种音、视频信号实时在网络上传输。
在远程心电图分析直播的过程中，用户可以进行录制和拍照（前提是得到相应授权）。
录制可以在任意时候开始，任意时候结束。
一旦对某个视频通道开始录制，为了防止干扰，系统会立即锁定该平台，这时候所有对这个平台的控制立即失效。
系统支持同时可以多个通道进行录制。
视频文件的自动上传与信息匹配：
系统支持视频文件自动上传。
一旦系统发现产生了录制文件，将根据预先的配置把文件上传到指定的文件服务器。
如果上传失败的话，系统将会再次上传，直到成功。
即使发生计算机意外关机的情况，再次开机后，系统将自动侦测是否有未上传的文件。
文件上传成功后，系统自动把文件同病人信息、医生信息、远程心电图分析信息进行关联，为以后的点播做好数据准备。
在点播时可以通过时间、术者、患者、远程心电图分析名称、远程心电图分析室等条件查找视频资料。
音、视频编辑：
为了防止自动上传的数据出现失误，以及必须要对一些数据进行调整，允许用户对资料信息进行编辑处理。
这里的用户分为两类：
超级用户和一般用户，超级用户拥有对所有资料编辑的权利，普通用户（手术人）则只能编辑自己做的手术的文件。
音、视频发布：
音、视频文件必须通过发布，才能被其他用户所点播。
普通用户通过IE登陆后，只能看到跟自己相关的音、视频文件。
只有经过发布的文件，才出现在点播列表中，只有得到了授权的用户才可以播放，但文件拥护者（心电图负责人）可以不受这些限制，可以直接播放。
系统支持在线播放和离线播放。
点击播放后，即自动使用系统提供的播放器或通用播放器进行回放，播放中的视频可以进行暂停、继续、快进、快退等操作。
5.2.4视频后台管理系统
包括了各种基础数据的维护，用户的建立，各种权限的授予，手术观摩申请、批复等。
为了保护远程心电图分析医生、病人的隐私和数据的安全，在数字化远程心电图分析系统内几乎所有的操控都需要得到相应的授权，例如讲解、录制、拍照、云台控制、点播等，用户所有的操控都只有权限满足的前提下才可以进行。
基础数据维护：
专家会议申请：
用户若需要分析心电图，必须预先提出申请。
如果权限较高的用户则不需要提出申请，可以直接进行观摩。
只有得到了同意批复的申请在手术开放期间才可以进入。
经过有关人员的审核批复后，只有得到允许的用户才能进入申请远程心电图进行观摩。
考虑到数据安全，系统采用了一些独特的处理方式：
文件格式：
文件提供了两种格式：
一种是最常见的流媒体格式，任何播放器都可以播放；另外一种是系统独有的格式，必须使用系统提供的播放器才可以播放，这么做主要目的保护资料的安全性。
文件存放：
所有的音、视频文件集中保存在文件服务器上。
支持离线保存、恢复。
文件访问：
所有的音、视频文件只有在发布后，才能被其他用户访问，特殊用户除外。
用户管理：
系统会为每一个用户分配全局唯一用户名。
无论登陆任意系统都采用相同的用户名和密码。
不同权限的用户进入同一个系统所见到的内容也不同。
日志记录：
系统会自动记录下一些用户特殊操作，如下载等，用于日后跟踪。
5.3系统的环境要求
远程心电图分析室和终端基于快速以太网络，即医院的以太网网络，要求骨干为1000M,到桌面为100M。
由于MCU媒体交换平台的限制，网络并发观看数量不得超过64个用户。
MCU必须接驳在网络骨干上。
每个远程心电图分析室必须有两个RJ45网络接口，网络速度不小于100M；每个示教教室必须有RJ45网络接口；MCU接入的网络速度不小于1000M。
每个远程心电图分析内机柜需要提供220V/20A交流电源；远程心电图分析室外接投影需要有高清接口，且必须有足够的亮度。
6.系统功能设计
6.1远程医疗
以往医院对于病人的流量控制很难，病人都倾向于去大医院看病，造成大医院人满为患而小医院门可罗雀的情况，病人往往得不到及时的治疗，也浪费了医疗资源。
使用AVCON远程医疗系统后，各大小医院能方便地进行实时的交流、会诊，病人在任何联网的医院都能接受大医院级别的诊断，改善了地域的限制。
这样很多轻微患者就可以在就近的小医院甚至社区医院就医，极大提高了医疗质量和效率，医疗资源也更加合理。
6.2手术示教研讨
利用中国心电图会诊远程医疗系统，通过医院的局域网，医院的领导及专家在不进入远程心电图现场情况下，就可以实时观摩医院远程心电图分析室的患者心电图分析实施情况，并实时地向现场医生及相关人员进行提问或指导；同时也突破了远程心电图分析室的空间限制，可以让更多的学员能够实时观摩远程心电图分析过程。
并在网络允许的条件下，可以将远程心电图分析现场的情况传输到其他任何地方。
6.3实时监控
门诊、住院大楼的安全保卫，病房、监护室的患者24小时监护，危重急救病房和手术室的监控等等，都离不开网络监控系统，A远程医疗系统除了本身包含了强大的监控系统外，还能把医院原有的监控系统接入到视频会议中心来。
在开会时，可以通过切换看到监控点的情况，并能在会议室掌握监控视频的切换。
并能提供完整的权限控制方案，避免保安资料外泄。
6.4数据会议
远程医疗系统除了可提供电子白板、共享文档、文字即时消息和共享播放多媒体资源，还能方便的接入专业设备视频图像进入视频会议系统内，为远程分析、远程诊断和远程培训，进行流视频的实时传输、播放和分享。
专业级的视频采集和编解码能力使视频编解码设备支持外部设备输入动态视频影像的实时信号，具备分辨率为1024*768的高速（25帧/秒）VGA视频采集输入，实现数据内容实时分享。
6.5全国共享医疗资源
远程医疗系统基于以太网网络，可架设全国范围的大规模视频会议系统，区域性的会议系统也可方便地与外网对接，这意味着全国的医疗资源都可共享，极为有限的医疗界权威专家、教授也不再有空间的距离，远隔千里看病将成为现实。
越远越体现出价值，这种基于视频会议系统的远程医疗体系，对于幅员辽阔的我国来说，是非常有必要的。
6.6视频点播
将远程医疗产生的视频材料归档、并且采用流媒体方式，把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放在网络服务器上，提供联网PC客户端一边下载、一边观看与收听，提供实时转播或点播服务。
不需要等整个多媒体文件下载完成就可以即时观看、收听的技术。
实现了在低带宽环境下提供高质量的影音效果。
解决了医院相关人员及学员可以事后学习会议内容及相关学术录像。
6.7远程培训
面对新形势、新挑战，现职医生迫不及待地需求不断的充实和学习，更新医疗知识，提高自己的素质。
医院领导为提高医院的医疗质量，也把医生业务培训工作列入日常议程。
AVCON远程医疗系统优秀的数据会议功能，能使讲师与学员实时互动交流，学员不但能听到清楚声音，和看到流畅图像，而且可看到讲师的批注及相关的数据信息。
培训过程还能录制保存，便于日后复习。
6.8加强亲属和病人之间的沟通
远程医疗系统将成为亲属与病人之间沟通的桥梁，利用此系统，医院可以根据病人情况，随时安排亲属和病人之间进行交流，避免了交叉感染，对病人心理情感有着非常积极的促进作用，加强病人治疗的信心，同时，亲属也能及时了解病人各方面的情况。
6.9行业会议及对外交流
作为医疗卫生管理部门，经常需要召开日常行政工作会议、经验交流会议等等。
但常受到时间的限制和交通上的困扰，既费时又费钱，还收不到好的效果，AVCON远程医疗系统能很好地解决这些问题，内部会议能够随时随地召开，并且减少会议的组织工作，有些会议精神可以直接传达到底，不必层层转达，效果较好。
医疗卫生部门经常召开学术研讨会议，也经常要与国际卫生组织间沟通。
按传统的习惯，需要通过长途电话、传真或是出差，不但费用很大，费时很多，而且效率不佳。
AVCON远程医疗系统可以实现面对面远距离交流互动，如同一室
7.核心设备介绍
7.1MCU媒体交换平台
AVCM是中凯德推出的新一代U，全面支持HD（1080P、720P）系列视频和32KHZ宽频高保真语音；具备大规模组网能力，最大能支持128个会场同时接入；支持独有的智能包修复技术、自学习唇音同步技术和多种组网技术，可提供
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