流媒體傳輸技術(shù)在PACS及遠(yuǎn)程會(huì)診中的應(yīng)用

陳晨 郭琪

（延安大學(xué)附屬醫(yī)院 陜西省延安市 716000）

近年，互聯(lián)網(wǎng)上以音、視頻為基礎(chǔ)的流媒體應(yīng)用，呈現(xiàn)出快速的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，且流露出廣闊的發(fā)展前景。但需要指出的是，流媒體與Web上普通圖片、文本的瀏覽不同，其有其專屬的特殊性，即其能夠借助流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時(shí)基媒體（音、視頻等）來完成各項(xiàng)工作。當(dāng)前，在計(jì)算機(jī)技術(shù)日漸成熟，尤其是Internet寬帶網(wǎng)絡(luò)越發(fā)普及的大背景下，對(duì)遠(yuǎn)程會(huì)診技術(shù)需求日益增大。本文探討了借助流媒體傳輸技術(shù)來實(shí)現(xiàn)PACS影像瀏覽的技術(shù)，能夠把傳統(tǒng)影像所存在的突出問題或瓶頸（特別是在傳輸、瀏覽方面）解決掉。通過此技術(shù)的 應(yīng)用，不僅能夠使PACS影像瀏覽范圍的拓寬，而且還有助于網(wǎng)絡(luò)硬件方面的投資成本的降低。本文就PACS及遠(yuǎn)程會(huì)診中流媒體傳輸技術(shù)的具體應(yīng)用探討如下。

1 流媒體傳輸技術(shù)概述

流媒體實(shí)為一種伴隨Internet、多媒體技術(shù)發(fā)展而被開發(fā)出來的多媒體網(wǎng)路傳輸技術(shù)，其傳輸方式為：經(jīng)連續(xù)采樣而得到的多媒體信息，通過編碼壓縮處理之后，自源端實(shí)時(shí)且連續(xù)的向網(wǎng)絡(luò)傳送，此時(shí)的接收端從網(wǎng)絡(luò)中接收到一些數(shù)據(jù)后，便可進(jìn)行解碼播放；而在此之后所接收到的數(shù)據(jù)會(huì)持續(xù)儲(chǔ)存在本地緩存當(dāng)中，最終形成能夠連續(xù)播放的媒體流。較之傳統(tǒng)的郵箱、FTP等，流媒體無論是在容錯(cuò)性、實(shí)時(shí)性上，還是在播放平滑性、媒體同步性及網(wǎng)絡(luò)寬帶上，均有著十分嚴(yán)格的要求。如當(dāng)語音延遲>250ms，食品延遲>1s，此時(shí)，用高效編碼壓縮技術(shù)后的流媒體，仍然非常容易造成網(wǎng)絡(luò)擁堵；在經(jīng)Internet進(jìn)行傳輸時(shí)，要求能夠允準(zhǔn)丟包的發(fā)生，且維持音頻信息的同步；如果網(wǎng)絡(luò)存在波動(dòng)，那么要求能夠設(shè)置播放緩沖機(jī)制等，將抖動(dòng)消除掉，為播放的平穩(wěn)性提供切實(shí)保障。當(dāng)前，在流媒體傳輸技術(shù)上，已經(jīng)形成了許多研究成果與標(biāo)準(zhǔn)，比如應(yīng)用層組播、流媒體重傳機(jī)制、自適應(yīng)編碼即自適應(yīng)傳輸?shù)龋@些在許多軟硬件產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，而PACS、遠(yuǎn)程會(huì)診便是其中的重要代表。

2 在PACS及遠(yuǎn)程會(huì)診中應(yīng)用流媒體傳輸技術(shù)的框架、特點(diǎn)

2.1 技術(shù)框架

（1）會(huì)診中心。從基礎(chǔ)層面來分析，即為那些已得到應(yīng)用且效能已得到凸顯的CIS、PACS、HIS系統(tǒng)，另外，為了能夠使其高效化運(yùn)轉(zhuǎn)，還配置有醫(yī)學(xué)影像流媒體服務(wù)器。需要指出的是，針對(duì)會(huì)診中心來講，其并非是傳統(tǒng)層面的遠(yuǎn)程電視會(huì)議室。

（2）局域網(wǎng)。需要說明的是，在整個(gè)會(huì)診中心當(dāng)中，涵蓋有許多的信息系統(tǒng)，其都在同一局域網(wǎng)中進(jìn)行構(gòu)建，并且通過對(duì)無線或者有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)與會(huì)診中心之間的高效連接。

（3）VPN網(wǎng)關(guān)。即在會(huì)診的各領(lǐng)域、各層面，構(gòu)建一個(gè)實(shí)用性強(qiáng)，并且還比較完善、高效且安全的信息通道。

（4）安全網(wǎng)關(guān)。圍繞會(huì)診中心所配套的局域網(wǎng)，從中有針對(duì)性、目的性的展開虛擬網(wǎng)絡(luò)方面的全面構(gòu)建，以此使其中的各種應(yīng)用，均能夠以一種獨(dú)立姿態(tài)來進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)；此外，還需要強(qiáng)調(diào)的是，在各獨(dú)立空間之間，充斥著大量信息，這些信息之間彼此不受干擾或影響，因而能夠?yàn)閼?yīng)用的最終實(shí)現(xiàn)提供切實(shí)保障。

2.2 流媒體傳輸醫(yī)學(xué)影像的技術(shù)特點(diǎn)

（1）低的帶寬占用。①數(shù)據(jù)下載。需說明的是，在整個(gè)自流媒體服務(wù)器架構(gòu)當(dāng)中，可以將各種內(nèi)容經(jīng)傳送至遠(yuǎn)程會(huì)診終端的屏幕上，比如患者的各種檢查、診斷內(nèi)容及PACS影像等，以便為專家診治提供便利與支撐。經(jīng)傳遞而得到的僅限終端，能夠把其中的部分畫面高質(zhì)量、清晰化的顯示出來，而諸如面積、體積、窗位窗寬調(diào)整、距離等，會(huì)對(duì)整體的處理功能造成不同程度的影響。②操控。對(duì)于遠(yuǎn)程會(huì)診端來分析，其向外發(fā)出的各種指令，大部分是由鼠標(biāo)鍵盤來進(jìn)行各項(xiàng)控制。

（2）多點(diǎn)會(huì)診。需強(qiáng)調(diào)的是，如果許多用戶同時(shí)對(duì)同一個(gè)病例所對(duì)應(yīng)的影像進(jìn)行訪問時(shí)，流媒體服務(wù)器能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況及具體需要，對(duì)P2P技術(shù)進(jìn)行合理化應(yīng)用，以此為不同用戶提供各種優(yōu)質(zhì)服務(wù)；需要指出的是，通過將會(huì)診終端適當(dāng)?shù)脑黾?，不?huì)影響到流媒體數(shù)據(jù)送端的運(yùn)行安全與效能。

（3）多模終端接入。在實(shí)際操作中，通常會(huì)借助流媒體傳輸方式，來對(duì)各種醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行合理化訪問，以此可達(dá)到降低客戶端硬件需求的目的。當(dāng)前，伴隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日漸成熟，尤其是4、5G網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及，使得移動(dòng)無線終端在此背景下，呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展勢(shì)頭，其開始采用各種技術(shù)來訪問遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)影響，而流媒體技術(shù)便為其一。針對(duì)多模終端醫(yī)學(xué)影像訪問體系來講，其主要由三部分組成，其一為專家便攜移動(dòng)終端，其二是移動(dòng)野戰(zhàn)醫(yī)院數(shù)字通信終端，其三為中心醫(yī)療結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)終端，使會(huì)診過程能夠隨時(shí)開展，不再受內(nèi)外部因素的影響，如場(chǎng)地設(shè)施、人員分散等，因而能夠高效的進(jìn)行會(huì)診。

（4）高安全性。需要指出的是，受流媒體數(shù)據(jù)傳遞特點(diǎn)方面所產(chǎn)生的各種影響，針對(duì)客戶端而言，其通常情況下，僅可以借助流媒體服務(wù)器的應(yīng)用，來高質(zhì)量的獲得單幀圖像，所以，對(duì)于那些比較原始的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，在客戶端設(shè)備上，不會(huì)出現(xiàn)被復(fù)制的情況。對(duì)于此種系統(tǒng)來講，其安全特性實(shí)為現(xiàn)階段C/S模式所不具備的。

（5）功能可擴(kuò)展。針對(duì)此功能來講，能夠把各種影像后處理技術(shù)相對(duì)應(yīng)的處理過程（如CPR、VR、MIP等），經(jīng)流媒體傳輸技術(shù)來實(shí)施拓展，把此些既往僅局限在專業(yè)圖像后處理工作站的功能，以一種高效、規(guī)范且科學(xué)的方式，向全部遠(yuǎn)程終端傳送，通過這種操作，達(dá)到拓展PACS功能的目的，并且實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診方面所需技術(shù)水平的提升。

（6）高性價(jià)比。對(duì)于流媒體技術(shù)進(jìn)行綜合考量，需要強(qiáng)調(diào)的是，由于其對(duì)通信帶寬在總體要求上切實(shí)以并不高，所以，有著更加寬泛的適用范圍，不僅能夠與醫(yī)院HIS之間實(shí)現(xiàn)共網(wǎng)存在，而且還能夠經(jīng)ADSL，實(shí)現(xiàn)與Internet之間的緊密連接，以一種低廉成本便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程圖像數(shù)據(jù)的訪問。

3 應(yīng)用的技術(shù)方案

對(duì)于流媒體PACS服務(wù)器來進(jìn)行深入性剖析，其不僅擁有傳統(tǒng)PACS服務(wù)器所具有的一些傳統(tǒng)功能，而且還能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，最大程度滿足日常工作所需要的影像處理能力，而且還可以把最終得到的處理結(jié)果，以一種高效、妥當(dāng)?shù)姆绞较蚴菘蛻舳诉M(jìn)行實(shí)時(shí)性傳送。對(duì)于服務(wù)器來分析，可以根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)瘦客戶端所傳輸?shù)牟僮髦噶顚?shí)時(shí)相應(yīng)，且依據(jù)相關(guān)指令，把最終的計(jì)算處理結(jié)果不斷的瘦客戶端回傳。如果許多接入點(diǎn)對(duì)同一病例影像數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行訪問，此時(shí)，可將P2P通信模式啟用，以P2P流媒體傳輸模式來進(jìn)行合理化應(yīng)用。還需要強(qiáng)調(diào)的是，在多窗口模式下，若干瘦客戶端能夠獨(dú)立觀察、討論各自的感興趣區(qū)。另外，服務(wù)器還設(shè)置有許多接口，如針對(duì)HIS、PACS的接口，把關(guān)聯(lián)信息（PACS圖像等）依據(jù)特定且合理的信息交換方式，制作成所需要的各種XML文檔，最后向HIS不斷的進(jìn)行上傳。與此同時(shí)，如果HIS依據(jù)患者的ID請(qǐng)求對(duì)PACS進(jìn)行訪問時(shí)，能夠高質(zhì)量的獲取、顯示患者的PACS圖像。

（1）瘦客戶端。需要說明的是，針對(duì)流媒體傳輸來分析，由于其對(duì)客戶端資源在具體的開銷上，總體上較低，因此，可以將其以一種多種方式應(yīng)用于各種平臺(tái)上；此外，對(duì)于瘦客戶端來講，其能夠運(yùn)用的解決方式也正在逐漸增多。在整個(gè)院內(nèi)PACS體系中，能夠與HIS之間進(jìn)行高效化的共網(wǎng)應(yīng)用（C/S方式）；而針對(duì)那些比較特殊的區(qū)域，比如手術(shù)室、急診室等，可以通過應(yīng)用WIFI，將影像平臺(tái)以一種合理、妥當(dāng)?shù)姆绞较虼才赃M(jìn)行移動(dòng)。

（2）控制、傳遞圖像。針對(duì)服務(wù)器而言，當(dāng)其對(duì)獲取圖像的相關(guān)請(qǐng)求接收到之后，不僅能夠得到各圖像窗寬的實(shí)際分辨率，而且還可以獲得客戶機(jī)的屏幕分辨率。服務(wù)器能夠參照此些數(shù)據(jù)，圍繞病例影像方面的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行有目的性的縮放處理，并且還能根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，將最終結(jié)果實(shí)時(shí)或者適時(shí)性的向客戶端傳輸。針對(duì)用戶來講，圍繞客戶端所接收的圖像，進(jìn)行各項(xiàng)操作，如鍵盤操作、鼠標(biāo)指令操作等，然后客戶端程序便能夠及時(shí)、準(zhǔn)確且有效的將指令回傳給服務(wù)器。當(dāng)服務(wù)器接收到這些指令后，圍繞各項(xiàng)指令參數(shù)，對(duì)送回的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整、更新，且對(duì)比于前期圖像，把發(fā)生改變的數(shù)據(jù)塊不斷的向客戶端進(jìn)行傳送。而此時(shí)的客戶端便會(huì)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，以及經(jīng)更新而得到的各種數(shù)據(jù)，有目的性的調(diào)整圖像。此過程通過反復(fù)性的操作，便可以融合到整個(gè)影像瀏覽的全程當(dāng)中。在極限帶寬的作用下，為了能夠促使客戶端在具體的響應(yīng)能力上，得到持續(xù)性的提升，可根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)緩沖池展開合理化、規(guī)范化設(shè)置，儲(chǔ)存既往數(shù)據(jù)（依據(jù)邏輯關(guān)系）。

（3）信道和帶寬需求。不管有怎樣達(dá)的原始影像數(shù)據(jù)，服務(wù)器始終把客戶端屏幕分辨率最優(yōu)的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮傳送，且對(duì)已經(jīng)變更的數(shù)據(jù)實(shí)施更新傳送，如此一來，不僅有助于最佳觀察效果的獲取，而且對(duì)帶寬也有著比較小的需求。需要指出的是，遠(yuǎn)程客戶端與流媒體服務(wù)器之間的通信帶寬，通常情況下，設(shè)定0.5～1.5Mbps便能夠較好的滿足現(xiàn)實(shí)需要。當(dāng)前，HIS已經(jīng)達(dá)到100Mbps，如果采用基于流媒體技術(shù)而開發(fā)的PACS解決方案，不會(huì)給HIS網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作造成比較明顯的通信壓力。當(dāng)接入ADSL之后，在最低接入速率上，通常情況下，可以達(dá)0.5Mbps，因而能夠較好的滿足流媒體技術(shù)的應(yīng)用需要，能夠?yàn)檫h(yuǎn)程會(huì)診提供便利。還需要指出的是，即便是那些業(yè)務(wù)比較繁忙的區(qū)域，同樣可以確保速率的下行速度達(dá)到2Mbps，因而能夠較好的滿足智能終端對(duì)服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問時(shí)的帶寬需要。針對(duì)CDMA1X來講，其帶寬為153.6Kbps，在瀏覽影像時(shí)，會(huì)出現(xiàn)遲滯情況，雖然如此，同樣可以高效的進(jìn)行瀏覽。

（4）SSL VPN。安全套接層協(xié)議層（SSL）虛擬專用網(wǎng)（VPN）實(shí)為行業(yè)當(dāng)中較新型的VPN技術(shù)，其主要有如下優(yōu)點(diǎn)：其一，移動(dòng)用戶只需要使用傳統(tǒng)瀏覽器，不需進(jìn)行客戶端程度的安裝，便能夠經(jīng)SSL VPN隧道，遠(yuǎn)程接入到內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中；其二，在進(jìn)行維護(hù)時(shí)，僅需對(duì)中心節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，而客戶端不需要進(jìn)行維護(hù)，因而有助于布點(diǎn)、支持費(fèi)用的降低；其三，針對(duì)SSL VPN來講，其實(shí)際就是以應(yīng)用層為基礎(chǔ)的VPN，在以Web為基礎(chǔ)的應(yīng)用上，優(yōu)勢(shì)顯著；其四，能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，提供細(xì)粒度訪問控制，也就是更加精確、細(xì)致的控制用戶的權(quán)限、文件、服務(wù)及資源等。

4 結(jié)語

綜上，采用流媒體傳輸技術(shù)支撐下的遠(yuǎn)程會(huì)診模式，能夠?qū)⑨t(yī)院局域網(wǎng)所存在的局限性給克服掉，醫(yī)生能夠?qū)ψ≡翰∪饲闆r實(shí)時(shí)性了解，并且還能夠及時(shí)進(jìn)行處理，因而有助于工作效率的提升。將流媒體傳輸技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程會(huì)診中，能夠與會(huì)診醫(yī)生間構(gòu)建先進(jìn)且實(shí)用的影像綜合信息傳輸平臺(tái)，可以對(duì)公共網(wǎng)絡(luò)通信資源進(jìn)行更好應(yīng)用，有助于系統(tǒng)建設(shè)及維護(hù)成本的降低；此外，基于此技術(shù)的遠(yuǎn)程會(huì)診模式，能夠有效會(huì)診效能，解決病人看病難的問題，幫助醫(yī)院更好的開展各項(xiàng)工作。