海軍遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)與信息化配套裝備設(shè)計(jì)與應(yīng)用

曹凱，李學(xué)周，王志勇，張躍華，藍(lán)少堅(jiān)，崔小飛，孫洪浩，首招勇，邵成偉，陸建平

海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院是海軍規(guī)模體量最大、綜合實(shí)力最強(qiáng)的醫(yī)院，保障任務(wù)已從傳統(tǒng)的戰(zhàn)略后方走到了國(guó)門(mén)前沿、走向了國(guó)門(mén)之外，既要承擔(dān)外港駐軍、島礁守備以及護(hù)航部隊(duì)的衛(wèi)勤保障，又要承擔(dān)體系部隊(duì)的日常保障和突發(fā)事件的應(yīng)急保障［1］。為了緊跟形勢(shì)任務(wù)，海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院針對(duì)目前海上傷病員信息源頭采集比較滯后，傷病員救治信息難以共享，勤務(wù)應(yīng)用與技術(shù)難以融合互動(dòng)等問(wèn)題［2］，結(jié)合云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)，綜合應(yīng)用 5G和衛(wèi)星等通信方式［3-4］，提出了海軍戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型期下的遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)與信息化配套裝備應(yīng)用研究，以增強(qiáng)艦艇遠(yuǎn)航訓(xùn)練和出訪(fǎng)任務(wù)衛(wèi)勤保障能力，提升海外軍事基地、邊防海島地區(qū)衛(wèi)勤保障水平，確保跟得上、救得下、治得好，為建立起以航母作戰(zhàn)群為主體，920型醫(yī)院船為骨干，岸基醫(yī)學(xué)中心為依托，遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)為主線(xiàn)，連接陸軍和空軍的全方位、多角度、立體式的海軍遠(yuǎn)程醫(yī)療體系提供技術(shù)方案支撐。

1 海軍遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)與信息化配套裝備的設(shè)計(jì)

1.1 平臺(tái)定位

本研究項(xiàng)目的遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)有兩大定位：一是作為遠(yuǎn)程會(huì)診平臺(tái)，采用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，結(jié)合遠(yuǎn)程便攜式心電圖、X線(xiàn)機(jī)、彩超，病理數(shù)字掃描儀、內(nèi)鏡、腹腔鏡等小型信息化衛(wèi)生裝備，綜合應(yīng)用5G和衛(wèi)星等多種通信方式，將傷病員的醫(yī)療數(shù)據(jù)聯(lián)通各級(jí)救治平臺(tái)、中心、醫(yī)院或指揮單位協(xié)作，具備遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)檢測(cè)、遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程內(nèi)鏡操作和遠(yuǎn)程外科手術(shù)等能力，同時(shí)接入人工智能輔助診斷高端技術(shù)，加快提升海上和境外多樣化軍事任務(wù)實(shí)戰(zhàn)保障水平，有效應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外重大公共衛(wèi)生事件；二是以本平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的管理，移動(dòng)端應(yīng)用，數(shù)字化影像服務(wù)，為醫(yī)生提供高效實(shí)用的遠(yuǎn)程辦公工具，為患者提供數(shù)字影像及報(bào)告的服務(wù)入口，在“中國(guó)好軍醫(yī)-長(zhǎng)?；亍苯ㄔO(shè)模式的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院線(xiàn)上診療服務(wù)，并結(jié)合大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，展開(kāi)新型健康教育、健康管理及保健技能培訓(xùn)，強(qiáng)化幫帶指導(dǎo)，加強(qiáng)海軍軍事醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育，同時(shí)突出醫(yī)學(xué)科研作用，注重通用化發(fā)展，充分利用軍地現(xiàn)有基礎(chǔ)，縮短研發(fā)周期，促進(jìn)科研成果向戰(zhàn)斗力生成。

1.2 平臺(tái)構(gòu)架

通過(guò)前置服務(wù)器與院內(nèi)PACS系統(tǒng)對(duì)接，數(shù)據(jù)上傳至云影像平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的云端存儲(chǔ)、管理與應(yīng)用，見(jiàn)圖1。

圖1 平臺(tái)構(gòu)架示意圖

1.3 平臺(tái)擴(kuò)展

緊緊圍繞業(yè)務(wù)發(fā)展需求，平臺(tái)具備充分的擴(kuò)展性，包括：（1）心電、超聲、病理、內(nèi)鏡等數(shù)據(jù)接入；（2）與互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院平臺(tái)的對(duì)接，方便患者；（3）體系內(nèi)合作醫(yī)院接入，形成醫(yī)聯(lián)體協(xié)作平臺(tái)；（4）為對(duì)接軍地人口健康信息平臺(tái)，提供接口支持；（5）應(yīng)用模擬仿真技術(shù)，打造衛(wèi)勤決策、籌劃和培訓(xùn)平臺(tái)；（6）發(fā)展遠(yuǎn)程健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，研發(fā)平臺(tái)定制化便攜衛(wèi)生裝備。

1.4 關(guān)鍵技術(shù)描述

1.4.1 保護(hù)信息安全 本遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)在架構(gòu)上選擇私有云方式，相比公有云具有更高的安全級(jí)別；在主機(jī)安全層面，按照三級(jí)等保標(biāo)準(zhǔn)對(duì)主機(jī)進(jìn)行加固，包含密碼復(fù)雜度、系統(tǒng)日志審計(jì)、訪(fǎng)問(wèn)控制、惡意代碼防護(hù)、數(shù)據(jù)備份等，周期性進(jìn)行漏洞掃描并修復(fù)；管理終端加入堡壘機(jī)管理，限制登陸IP；數(shù)據(jù)安全層面，數(shù)據(jù)流使用加密技術(shù)進(jìn)行加密，數(shù)據(jù)進(jìn)行脫敏技術(shù)處理后傳輸，數(shù)據(jù)安全審計(jì)進(jìn)行控制和阻斷；網(wǎng)絡(luò)安全層面，接入海軍軍醫(yī)大學(xué)校園網(wǎng)，避免與公網(wǎng)直接連接，并使用WAF、IPS、防毒墻、防火墻等設(shè)備，在整體的網(wǎng)絡(luò)流量傳輸過(guò)程中，保護(hù)業(yè)務(wù)連續(xù)性、安全性，對(duì)非法流量進(jìn)行過(guò)濾和清洗，保證網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)的支撐；在應(yīng)用層面，使用專(zhuān)用的登陸模塊進(jìn)行身份鑒別，具有訪(fǎng)問(wèn)控制、應(yīng)用層安全審計(jì)功能，通信過(guò)程中采用密碼技術(shù)保證數(shù)據(jù)完整性與保密性；在管理層面，實(shí)行信息安全管理制度，設(shè)立信息安全專(zhuān)員，擁有完善的授權(quán)與審批制度。

1.4.2 確保平臺(tái)的影像調(diào)閱速度達(dá)到一線(xiàn)醫(yī)生的使用需求 對(duì)于救治醫(yī)生而言，如果數(shù)據(jù)加載速度緩慢，將時(shí)間浪費(fèi)在等待環(huán)節(jié)，平臺(tái)就失去了實(shí)際使用價(jià)值。為達(dá)到高速性能指標(biāo)要求，平臺(tái)采用了基于云計(jì)算的影像共享技術(shù)和高效影像編解碼技術(shù)，提高上下行傳輸速度；在本地端采用基于GPU高速渲染、CT/MR影像備份庫(kù)、高維圖像處理、異常圖像預(yù)判等技術(shù)，保證圖像下載到Web或移動(dòng)端后快速呈現(xiàn)，秒開(kāi)秒傳。

1.4.3 如何保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性 基于云計(jì)算的系統(tǒng)架構(gòu)，使得大數(shù)據(jù)處理能力非常強(qiáng)，輔以影像專(zhuān)用帶寬、自動(dòng)化運(yùn)維、云防護(hù)等機(jī)制，可以達(dá)到對(duì)PB 級(jí)大數(shù)據(jù)處理的穩(wěn)定支持。

1.5 科學(xué)技術(shù)解決方案（以遠(yuǎn)程超聲會(huì)診為例）

設(shè)備：嵌入飛圖視頻SDK芯片，實(shí)現(xiàn)超聲原始音視頻信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸，影像無(wú)壓損，無(wú)需視頻采集卡等硬件，即插即用，見(jiàn)圖2-3。

圖2 直接嵌入超聲設(shè)備的技術(shù)架構(gòu)圖

圖3 平臺(tái)定制化超聲設(shè)備實(shí)體圖

服務(wù)器：中心機(jī)房（支持公有云、私有云、混合云）配置1臺(tái)音視頻通訊服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)所有接入方音視頻的互聯(lián)互通與超聲視頻的實(shí)時(shí)同步。

終端應(yīng)用：支持多路音視頻互動(dòng)；支持DICOM影像實(shí)時(shí)傳輸；支持同步影像的標(biāo)注、測(cè)量功能；支持患者信息共享、檢查報(bào)告共享；支持多方實(shí)時(shí)錄像，并在服務(wù)器端與客戶(hù)端保存；支持視頻直播，視頻合屏直播，見(jiàn)圖4。

圖4 遠(yuǎn)程超聲實(shí)時(shí)指導(dǎo)+直播培訓(xùn)系統(tǒng)架構(gòu)圖

人工智能輔助診斷：人工智能輔助診斷技術(shù)與超聲遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)對(duì)接，可在醫(yī)生檢查時(shí)利用人工智能算法，進(jìn)行疾病篩查、預(yù)警，對(duì)醫(yī)生診斷形成支持，可有效提高醫(yī)生的診斷效率，增強(qiáng)基層及一線(xiàn)醫(yī)生獨(dú)立保障能力。

2 平臺(tái)應(yīng)用范圍

2.1 戰(zhàn)時(shí)衛(wèi)勤保障

隨著海軍戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的深入，原先建立在“近岸防御”戰(zhàn)略思想上的醫(yī)療后送體系，已不適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)略要求。以單艦急救為一級(jí)，航母、大型兩棲艦船、機(jī)動(dòng)艦載手術(shù)單元等初步復(fù)蘇治療為二級(jí)，920型醫(yī)院船、遠(yuǎn)征醫(yī)療機(jī)構(gòu)、野戰(zhàn)醫(yī)院復(fù)蘇治療為三級(jí)，后方軍隊(duì)醫(yī)院康復(fù)治療為四級(jí)的現(xiàn)代醫(yī)療后送階梯正逐步建立。加快?；?、岸基與空中醫(yī)療救治平臺(tái)的信息化建設(shè)，將新型遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)融入各級(jí)后送階梯，加大衛(wèi)生裝備信息傳輸能力，不僅能夠解決當(dāng)前存在的諸多問(wèn)題［5］，如艦艇救護(hù)所、援潛救生艇、后送直升機(jī)缺乏便攜式遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)及信息化診斷裝備，醫(yī)院船和海外基地遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)無(wú)法與后方醫(yī)院遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)有效整合， 海上醫(yī)療后送階梯各節(jié)點(diǎn)傷員信息共享和決策支持能力不足，同時(shí)還可以發(fā)揮衛(wèi)生資源的最大救治能力，提升一線(xiàn)的診斷水平和救治效率，增強(qiáng)戰(zhàn)時(shí)衛(wèi)勤保障的機(jī)動(dòng)性、實(shí)時(shí)性和連續(xù)性，使傷病員得到快速有效地救治，在途中保持后送前的救治水平，使近岸保障轉(zhuǎn)變?yōu)檫h(yuǎn)海保障，伴隨保障轉(zhuǎn)變?yōu)榫_保障，解除官兵的后顧之憂(yōu)，鼓舞士氣，穩(wěn)定軍心，有助于大幅提升海軍戰(zhàn)斗力。

2.2 防衛(wèi)維和、人道主義救援和災(zāi)害響應(yīng)

海軍使命任務(wù)多樣，除了軍事行動(dòng)外，還包括防衛(wèi)行動(dòng)、保障維和、人道主義救援、災(zāi)害救助等非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)。這些行動(dòng)中的救援對(duì)象廣泛，傷情和病種與戰(zhàn)場(chǎng)情況有所不同，需要各專(zhuān)業(yè)多學(xué)科的醫(yī)療人員共同協(xié)作，衛(wèi)勤保障需要多方面轉(zhuǎn)變以適應(yīng)多樣化軍事行動(dòng)，因此擴(kuò)展遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)能力就顯得尤為重要，以提供超越傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)和時(shí)空的衛(wèi)生服務(wù)，最大限度提高有限資源的利用。自新冠肺炎疫情發(fā)生以來(lái)，海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院聞令而動(dòng)，分2批次抽組82人支援武漢一線(xiàn)，首次使用了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的便攜式X線(xiàn)設(shè)備，當(dāng)身處逆境，遇到救治困難時(shí)，后方長(zhǎng)海醫(yī)院專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)通過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)給予業(yè)務(wù)指導(dǎo)，堅(jiān)定了信心，鼓舞了斗志；而當(dāng)醫(yī)院本部作為上海唯一軍隊(duì)定點(diǎn)隔離醫(yī)院，展開(kāi)救治任務(wù)時(shí)，醫(yī)院采用了云影像、電子簽名等遠(yuǎn)程技術(shù)手段［6］，加速了新冠肺炎的診斷流程，可隨時(shí)多學(xué)科移動(dòng)會(huì)診，提升了診療效率。同時(shí)，為了避免交叉感染，保障離退休干部和基層官兵的就醫(yī)問(wèn)題，長(zhǎng)海醫(yī)院還發(fā)揮了軍內(nèi)遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院、互聯(lián)網(wǎng)診療的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，自1月底開(kāi)診以來(lái)，單日就診和咨詢(xún)單位就多達(dá)8家近70人次，有效解決了老干部慢性病配藥和復(fù)診困難的問(wèn)題，全力保障了部隊(duì)廣大官兵的生命安全和身體健康，確保了部隊(duì)抗疫不誤戰(zhàn)斗力，防控不松戰(zhàn)備弦，始終保持了正規(guī)訓(xùn)練生活秩序和良好戰(zhàn)備狀態(tài)，做到了疫情防控和練兵備戰(zhàn)“兩手抓、兩不誤”。

2.3 平時(shí)衛(wèi)勤保障

人民群眾和軍隊(duì)人員的預(yù)防保健、醫(yī)療康復(fù)是海軍平時(shí)衛(wèi)勤保障的首要任務(wù)：以患者為中心，聚焦戰(zhàn)備，提供優(yōu)質(zhì)、先進(jìn)、便利、安全的醫(yī)療服務(wù)。無(wú)論是提質(zhì)增效，強(qiáng)化質(zhì)量?jī)?nèi)涵建設(shè)，還是精武強(qiáng)能，推升衛(wèi)勤戰(zhàn)備水平，遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)都發(fā)揮著重要作用，主要體現(xiàn)在：（1）傷病診治，實(shí)現(xiàn)保障體系內(nèi)各醫(yī)學(xué)中心與其他授權(quán)醫(yī)院業(yè)務(wù)協(xié)同，通過(guò)平臺(tái)發(fā)起疑難病例的遠(yuǎn)程多學(xué)科移動(dòng)會(huì)診，支持多人實(shí)時(shí)在線(xiàn)音視頻互動(dòng)，文件傳輸及基于原始影像數(shù)據(jù)的雙向操作；患者可通過(guò)平臺(tái)，足不出戶(hù)，遠(yuǎn)程問(wèn)診，線(xiàn)上買(mǎi)藥，查詢(xún)、下載及分享檢驗(yàn)檢查報(bào)告與原始圖像，節(jié)省排隊(duì)等候時(shí)間，改善就醫(yī)體驗(yàn)，增強(qiáng)人民群眾對(duì)健康醫(yī)療服務(wù)的可及性。（2）教育訓(xùn)練，基于遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)的云 PACS 系統(tǒng)，為打造先進(jìn)的影像教學(xué)云應(yīng)用提供了條件，系統(tǒng)支持多終端、多平臺(tái)、影像數(shù)據(jù)秒級(jí)調(diào)閱等功能，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院與課堂內(nèi)部的信息互聯(lián)互通，通過(guò)日常教育更新及真實(shí)病例實(shí)戰(zhàn)分析，輔以 VR 等互動(dòng)手段［7］，可實(shí)現(xiàn)臨床教學(xué)的碎片化、智能化、移動(dòng)化，訓(xùn)練軍隊(duì)衛(wèi)生人員掌握和保持診療技能。（3）醫(yī)學(xué)研發(fā)，支持科研資源對(duì)接整合，支持針對(duì)人工智能和大數(shù)據(jù)分析開(kāi)展聯(lián)合科研，加強(qiáng)軍內(nèi)、軍民及國(guó)際合作，推進(jìn)基于AI的臨床輔助決策支持系統(tǒng)，提高醫(yī)生工作效率，通過(guò)科研成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，充分滿(mǎn)足海軍防護(hù)、治療、康復(fù)、提高作業(yè)能力需求，從而成為海軍戰(zhàn)斗力的倍增器。

3 討論

當(dāng)前，遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)結(jié)合各種高新通信、交互式信息傳遞等技術(shù)，已能實(shí)現(xiàn)及時(shí)、高效的遠(yuǎn)距離醫(yī)療服務(wù)，特別是在此次新冠肺炎疫情期間，凸顯了醫(yī)療遠(yuǎn)程信息化的重要性，顯示出醫(yī)學(xué)影像大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的巨大前景，其發(fā)展趨勢(shì)具有終端設(shè)備小型化便攜化，依托云平臺(tái)醫(yī)療系統(tǒng)、通訊傳輸快速大容量等特點(diǎn)。

本遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)，初期實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的云端存儲(chǔ)、歸檔、檢索、共享等管理，并具有接入心電、病理、內(nèi)鏡等科室數(shù)據(jù)的能力，通過(guò)二維碼或者微信小程序向患者提供DICOM影像查詢(xún)及下載、分享服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)院內(nèi)臨床所有科室數(shù)據(jù)聯(lián)通，醫(yī)生可查閱自己授權(quán)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，方便各科室業(yè)務(wù)互動(dòng)；醫(yī)生對(duì)數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)，不再局限于院內(nèi)局域網(wǎng)電腦，而是所有互聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備，包括電腦、手機(jī)和平板電腦，以及各主流操作系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公、移動(dòng)化辦公，隨時(shí)隨地查詢(xún)、書(shū)寫(xiě)、審簽報(bào)告，加快工作效率。通過(guò)平臺(tái)，已導(dǎo)入多項(xiàng)人工智能輔助診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)病變快速定位、預(yù)警，輔助醫(yī)生診斷，提高資源使用效率，降低漏診、誤診概率。待完成信息化便攜式衛(wèi)生裝備改造，平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)醫(yī)院與遠(yuǎn)程設(shè)備、授權(quán)醫(yī)院、醫(yī)療機(jī)構(gòu)間的影像業(yè)務(wù)協(xié)同，支持遠(yuǎn)程診斷與會(huì)診，提升診療與教學(xué)質(zhì)量。

本遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)，中期設(shè)計(jì)將完成附屬單位遠(yuǎn)程平臺(tái)建設(shè)及配套信息化衛(wèi)生裝備部署，實(shí)現(xiàn)所有島礁醫(yī)院，920型醫(yī)院船醫(yī)療中心，海外保障基地醫(yī)院影像數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通［8］，建立順暢高效的流程管理和運(yùn)行機(jī)制，增強(qiáng)海基、岸基、空中救治平臺(tái)的保障能力，提升海上重大演訓(xùn)活動(dòng)、遠(yuǎn)海護(hù)航、南沙島礁戰(zhàn)備、海外基地建設(shè)、出訪(fǎng)救災(zāi)任務(wù)中的保障水平；同時(shí)，擴(kuò)展軍內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院就診平臺(tái)，增加線(xiàn)上多學(xué)科會(huì)診方式，啟用軍人健康檔案管理系統(tǒng)，依靠大數(shù)據(jù)及智能算法，精準(zhǔn)對(duì)接個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)，提升保障質(zhì)量。本遠(yuǎn)程本平臺(tái)將隨著平臺(tái)整合、數(shù)據(jù)積累和技術(shù)迭代，研發(fā)一系列衛(wèi)勤模擬軟件，進(jìn)行傷病員發(fā)生、醫(yī)療后送、醫(yī)療救治的全程模擬，開(kāi)展醫(yī)療資源預(yù)測(cè)、衛(wèi)勤保障方案的籌劃，為醫(yī)療應(yīng)急響應(yīng)提供支持。

值得注意的是，將遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)運(yùn)用于海軍衛(wèi)勤保障中，衛(wèi)生裝備信息化改造及軟件設(shè)計(jì)必須注重安全性與保密性；并且為滿(mǎn)足不同醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量要求的通訊信道，平臺(tái)還需要提供諸如ISDN、公共交換電話(huà)網(wǎng)絡(luò)或幀中繼等多種遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)的接入方式，這是未來(lái)需要繼續(xù)投入研發(fā)解決的關(guān)鍵問(wèn)題。