基于SIP的社區醫療網(wǎng)絡(luò )系統設計

　　隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步和科技的發(fā)展，以及人們的生活質(zhì)量的不斷改善，社區醫療保健(Community Health Care，CHC)已經(jīng)成為當今醫療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問(wèn)題之一。社區醫療保健是指在社區中對本社區的居民實(shí)施監護診斷、治療、康復和保健，即建立社區遠程醫療網(wǎng)絡(luò )?，F代多媒體技術(shù)和數字通信技術(shù)的迅速發(fā)展為社區醫療保健的實(shí)現提供了技術(shù)基礎。社區醫療服務(wù)是國際上公認的一種比較理想的基層衛生服務(wù)模式，開(kāi)展社區衛生服務(wù)是我國衛生工作的方針，也是我國衛生體制改革的重要內容。根據我國社區衛生服務(wù)現狀，衛生部提出發(fā)展社區衛生服務(wù)的總體目標：2000年基本完成社區衛生服務(wù)的試點(diǎn)和擴大試點(diǎn)，2005年各地基本建立起社區衛生服務(wù)體系框架，2010年在全國建立完整的社區衛生服務(wù)體系。幾乎所有發(fā)達的工業(yè)國家都建立遠程醫療系統，以幫助醫療保健服務(wù)滿(mǎn)足公眾不斷增長(cháng)的需要?，F在美國有8 000多家社區診所和醫療機構開(kāi)展面向慢性病患者和老年人的遠程醫療服務(wù)。

　　隨著(zhù)下一代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷發(fā)展，軟交換并不僅將公共交換電話(huà)網(wǎng)絡(luò )PSTN(Public Switched Telephone Network，PSTN)移植到IP網(wǎng)，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )電話(huà)(Voice over Internet Protocol，VoIP)，他向電信運營(yíng)商提供一個(gè)優(yōu)秀的體系架構，將話(huà)音業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)、新興的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)整合到一個(gè)統一的框架中，SIP協(xié)議就是其中的關(guān)鍵紐帶。由IETF最年輕的工作組之一的SIP工作組發(fā)布的SIP相關(guān)標準已經(jīng)成為通信和網(wǎng)絡(luò )界的研究熱點(diǎn)。目前SIP工作組發(fā)表的協(xié)議和草案已超過(guò)30個(gè)，除了核心協(xié)議以外，其他協(xié)議涵蓋QoS、安全、消息頭和方法擴展、與PSTN等其他協(xié)議的互操作性、穿透防火墻和NAT、應用多消息體、即時(shí)消息等諸多話(huà)題，其最終目標就是為所有Internet成功的應用提供無(wú)所不在的接人，成為聯(lián)系Internet和電信、多媒體的重要媒介。

　　本文根據國家大力發(fā)展社區醫療的總體方針和山東省信息產(chǎn)業(yè)專(zhuān)項發(fā)展基金項目“虛擬醫院集成平臺的研究與開(kāi)發(fā)”的課題需要，通過(guò)對社區醫療門(mén)診的特點(diǎn)和家庭醫療保健需求進(jìn)行深人研究和分析，綜合利用電子技術(shù)、計算機技術(shù)和現代通信技術(shù)，設計出了一種基于SIP協(xié)議的針對慢性病患者和老年人的社區遠程監護網(wǎng)絡(luò )系統。該系統作為醫院與病人之間的橋梁，減少不必要的“病人訪(fǎng)問(wèn)醫院”以及醫生處方病人的次數，實(shí)現更有效和更高質(zhì)量的病人護理，使病人盡可能的呆在家中便可接受高校的醫生指導和護理措施。在濟南市某社區試運行的結果表明了系統設計的可行性和先進(jìn)性。

1 SIP的體系結構

　　SIP是一個(gè)應用層控制協(xié)議，與HTTP一樣，SIP也是一個(gè)通信協(xié)議，是一系列標準的集合。他定義了終端設備(計算機、固定電話(huà)和移動(dòng)電話(huà))如何通過(guò)協(xié)議彼此交換信息。

　　SIP可建立、修改、終止多媒體會(huì )話(huà)或呼叫。SIP主要有2種結構元素，即用戶(hù)代理UA和網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器。UA位于SIP終端站中，他包含2個(gè)部分：一是用戶(hù)代理客戶(hù)端(UAC)，負責發(fā)布SIP請求；二是用戶(hù)代理服務(wù)器(UAS)，負責響應SIP請求。與一般情況下，這兩個(gè)部分可以相互轉換。其中，用戶(hù)代理服務(wù)器有3種不通的類(lèi)型，即：重定向服務(wù)器、代理服務(wù)器和注冊服務(wù)器(Register)。

　　SIP的網(wǎng)絡(luò )體系結構圖如圖1所示。

　　作為用戶(hù)代理服務(wù)器的3種類(lèi)型之一，重定向服務(wù)器通過(guò)發(fā)送被呼叫者獲得的SIP URL地址處理INVITE消息。代理服務(wù)器執行應用層的SIP請求和響應路由。代理服務(wù)器可以是有記憶的，也可以是無(wú)記憶的。有記憶的代理服務(wù)器在處理完一個(gè)呼叫后，將完全忘記有關(guān)該呼叫的所有信息，直到下一個(gè)消息的到達。另外，代理可以是有分支代理，亦可以是無(wú)分支代理，例如，有分支代理可讓幾部電話(huà)同時(shí)振鈴，直到有人拿起其中1部電話(huà)為止，而無(wú)分支代理一次只能有一部電話(huà)振鈴。注冊服務(wù)器一般用于記錄SIP地址(SIP URL)和相關(guān)的IP地址，通常用于啟動(dòng)后的注冊。由于在REGISTER消息中使用SIP URL地址，當INVITE請求到達時(shí)，代理服務(wù)器或重定向服務(wù)器可直接轉發(fā)請求信息。這一基于注冊服務(wù)器的轉發(fā)特性構成了網(wǎng)絡(luò )支持真正的號碼移動(dòng)性服務(wù)的基礎。通常情況下，一個(gè)SIP網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器可實(shí)現不通種類(lèi)服務(wù)器的組合。SIP呼叫典型的流程，如圖2所示。

　　圖2中，User@sipl.com作為UAC，希望同User2@sip2.com通話(huà)，UAC首先發(fā)送一個(gè)INVITE請求，本地的SIP代理服務(wù)器sipl.com接收到這個(gè)INVITE請求后，經(jīng)過(guò)地址解析，將其發(fā)送至SIP代理服務(wù)器sip2.corn，同時(shí)sip1.com返回給User1一個(gè)100 Trying消息。sip2.com接收到sip1.com的INVITE請求后，將其轉發(fā)給user2@sip2.com，并返回給sip1.com一個(gè)Trying消息。User2接收到INVITE請求后，在應答之前，將返回給sip2.com一個(gè)180 Ringing消息，此Ringing消息將依次轉發(fā)給sip1.com，User1。如果User2決定應答呼叫，則返回一個(gè)200 OK消息，此消息經(jīng)過(guò)sip2.com，sip1.com，最后到達User1。User1在收到200 OK消息后，直接發(fā)送一個(gè)ACK確認消息給User2。至此呼叫建立過(guò)程完成，User1和User2之間可以建立媒體通道進(jìn)行對話(huà)。當一方想結束通話(huà)時(shí)，發(fā)送一個(gè)BYE消息給對方，對方返回一個(gè)200 OK消息，SIP呼叫即被終止。

　　社區遠程醫療系統采用SIP協(xié)議作為系統設計的關(guān)鍵協(xié)議，是基于其在結合Internet設計方面有著(zhù)明顯的優(yōu)越性：

　　(1)SIP擁有優(yōu)異的可擴展性，可以大大降低對中心節點(diǎn)(核心網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器)的壓力，使系統服務(wù)邊緣化。

　　(2)使用SIP協(xié)議可以簡(jiǎn)單易行的嵌入廉價(jià)的終端用戶(hù)設備，并且可確保其互操作能力，使不同的設備進(jìn)行通信。

　　(3)SIP強調支持多方會(huì )議，包括IP多播和請求分支的功能，這為遠程會(huì )診提供了很好的支持。

2 系統總體設計思路及實(shí)現

　　SIP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò )視頻監控、網(wǎng)絡(luò )會(huì )議、VoIP等領(lǐng)域有較為成功的應用。借鑒SIP在這些方面應用的成功經(jīng)驗，本文給出的基于SIP的社區遠程網(wǎng)絡(luò )系統采用個(gè)人計算機為基礎，以計算機通信網(wǎng)絡(luò )為技術(shù)平臺，采用模塊化設計，一期工程主要構架以監護心電、血壓等生理參數為目標，并可以進(jìn)行遠程會(huì )診的監護網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現病人在社區中就能及時(shí)得到醫生或領(lǐng)域專(zhuān)家的監護急救處理、康復指導、病史管理等多項醫療服務(wù)。系統采用模塊化設計，可以針對不同的慢性病人和老年人的監護要求提供不同的服務(wù)功能。

2.1 系統的硬件構成及連接

　　該社區遠程醫療系統由用戶(hù)終端設備(家居攝像頭、個(gè)人計算機、醫療終端)、社區醫生電子工作站、社區健康檔案數據庫等組成。利用醫院院區及社區范圍內已有的計算機網(wǎng)絡(luò )系統，將系統的軟件安裝即可使用。系統采用C／S結構，分為客戶(hù)端、業(yè)務(wù)邏輯中間層和服務(wù)器端。從內容上分為用戶(hù)信息管理、個(gè)人健康檔案管理、醫生信息管理及會(huì )診管理。系統由數據庫服務(wù)器、社區診所服務(wù)器一客戶(hù)端、家庭客戶(hù)端和用戶(hù)界面文件系統構成，安裝時(shí)系統將區分社區客戶(hù)端和家庭客戶(hù)端分別將所需文件自動(dòng)安裝并完成相應的設置。每次通信均由隨機啟動(dòng)的客戶(hù)進(jìn)程發(fā)起，服務(wù)器進(jìn)程從開(kāi)機就處于等待狀態(tài)，隨時(shí)對客戶(hù)進(jìn)程進(jìn)行響應，從而滿(mǎn)足監控的要求。

　　社區醫療系統的硬件基本構成如圖3所示。

　　在系統的硬件設計上，需要建立一個(gè)數據庫服務(wù)器，采用一個(gè)大硬盤(pán)的中高檔微機即可，主要是硬盤(pán)存儲量要大，以便于建立病人數據庫以及存儲醫療數據等。服務(wù)器安裝Windows NT Server操作系統，由于他提供了客戶(hù)機／服務(wù)器模式，使得網(wǎng)絡(luò )處理速度可以加快。在用戶(hù)和社區診所中僅需要1臺微機和一些簡(jiǎn)易的監控、采集器械便可使病人實(shí)現在家中就醫的方便模式。另外，對一些患有較嚴重慢性病患者和老年人可以在其家中裝備監控儀器，如：用于糖尿病人的血糖儀；用于哮喘病人的峰值呼吸流量計；用于心臟病人的心電圖機；用于高血壓病人的電子血壓計等。同時(shí)，社區診所還可以提供一些面向胎兒和孕婦的監護設備，對本社區內的懷孕家庭租借，并對他們進(jìn)行監護，這對孕婦特別是高危妊娠孕婦和胎兒都具有很好的幫助和指導作用。數據庫服務(wù)器可以放置在社區診所中與社區診所服務(wù)器一客戶(hù)端共用同一臺微機，通過(guò)對Windows NT服務(wù)器進(jìn)行設置，可將本社區內的微機聯(lián)成小型的局域網(wǎng)絡(luò )，方便于管理。

2.2 軟件功能模塊構成及實(shí)施

　　系統軟件結構如圖4所示。

　　系統的核心軟件為一個(gè)遠程動(dòng)態(tài)管理平臺。注冊登錄模塊實(shí)現社區用戶(hù)和社區醫生的注冊登錄，記錄病人的基本情況，并對用戶(hù)的資料進(jìn)行管理。電子病歷模塊記錄病人的歷次診斷記錄、檢查結果和治療措施等。軟硬件接口模塊提供系統與遠程醫療終端的數據傳輸，并可根據需要設置相應參數。遠程會(huì )診工具包模塊提供患者向醫生面對面的咨詢(xún)，同時(shí)醫生也可通過(guò)他對病人的康復狀況有一個(gè)視覺(jué)上的了解。

　　系統工作流程圖如圖5所示。

　　系統典型工作流程為：病人和醫生首先在數據庫中注冊登錄，獲得一個(gè)用戶(hù)ID，以后登錄直接用ID號和密碼即可。登錄之后，病人便可以建立自己詳盡的健康檔案，并可以將一些自己在家中測得的醫療數據填寫(xiě)到相應的地方，然后提交。社區醫生進(jìn)入系統后，可以查看本社區病人的數據檔案，并對病人測得的醫療數據進(jìn)行異步診斷，并將診斷結果寫(xiě)入到病人病歷中，這時(shí)系統自動(dòng)回復病人病情已診斷。另外，系統還可提供遠程會(huì )診服務(wù)，病人可以通過(guò)會(huì )診預約服務(wù)與社區醫生聯(lián)系，在約定的時(shí)間進(jìn)行遠程會(huì )診治療。目前，對病人的教育也正在逐漸成為醫療保健系統的重要組成部分，通過(guò)將基于計算機的培訓課程通過(guò)醫療平臺進(jìn)行傳遞，使對病人變得有更高的效率和效能。這里，平臺可以通過(guò)E-mail或者BBS等方式將一些醫療培訓資料提供給本社區的居民。

3 結論及意義

　　開(kāi)發(fā)社區遠程監護網(wǎng)絡(luò )系統的目的和意義在于：

　　(1)縮短醫生和患者之間的距離，社區診所一般建立在各個(gè)社區內，離社區居民比較近，能夠為患者提供及時(shí)地救助，減少患者和醫務(wù)人員的路途奔波。另外對患者重要生理參數進(jìn)行遠程監護，不僅可以輔助醫療，還能在病情突發(fā)惡化時(shí)報警。

　　(2)社區中老齡人口數量的增大，對社區醫療保健的要求也越來(lái)越高。對自理能力較差的老年人的日常生活狀態(tài)進(jìn)行遠程監護，不僅能提高醫護人員的護理水平和患者的生活質(zhì)量，還可以評估監護對象的健康狀況。

　　(3)現代生活水平的提高和生活方式的變化，使患有心腦血管疾病、糖尿病、睡眠綜合癥等慢性疾病人群越來(lái)越龐大。對患有慢性疾病的病人進(jìn)行遠程監護，不僅能使病人的及時(shí)地了解自己的病情狀況，而且能夠通過(guò)遠程網(wǎng)絡(luò )及時(shí)地獲得醫生的康復指導。

　　(4)通過(guò)社區遠程監護系統，在社區診所與核心大醫院之間建立聯(lián)系，相互交換患者的電子病歷和進(jìn)行遠程會(huì )診，不僅實(shí)現了“雙向轉診”，而且也從一定程度上減輕了核心大醫院的就醫壓力，實(shí)現了病人的“分流”。

　　如前所述，構建一個(gè)社區遠程醫療網(wǎng)絡(luò )平臺，不僅有利于提高現有的醫療設施和醫學(xué)專(zhuān)業(yè)人員的工作效率和工作質(zhì)量，緩解醫療條件的不足與人們對于醫療保健的要求之間的矛盾，而且在一定程度上，可以將網(wǎng)絡(luò )上大量的保健信息資源通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )匯聚，提供給社區居民，達到保健教育的目的。系統雖然需要很少的外圍硬件支持，很多功能由軟件替代，但是目前國內社區的條件還不是很平衡，因此還需要根據具體的情況設計符合當前社區條件的模塊加入到系統中，使系統得到進(jìn)一步的完善。

　　現代醫療行業(yè)的長(cháng)遠發(fā)展趨勢就是向網(wǎng)絡(luò )化智能化醫療系統方向發(fā)展，建立以人為本和不斷創(chuàng )新的醫療服務(wù)體系，通過(guò)社區醫療服務(wù)網(wǎng)絡(luò )的不斷完善，可以逐步實(shí)現“小病在社區，大病去醫院”的良好的就醫局面。通過(guò)社區與家庭、社區與大醫院相互結合的醫療機制將成為充分利用醫療資源，降低醫療費用，實(shí)現人人享受醫療的良好模式。