基于智慧病房框架下的ICU探視系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐探究

胡佳華，吳金星，袁丹

(1.江西省兒童醫(yī)院南昌醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院，江西南昌 330013；2.江西省人民醫(yī)院（南昌醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院），江西南昌330006)

近年來，國家全面推動(dòng)醫(yī)院信息化、智能化建設(shè)，提出智慧醫(yī)院建設(shè)[1]是深化醫(yī)改的重點(diǎn)內(nèi)容，是改善醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量提高醫(yī)療服務(wù)效率的有效手段，是提高人民群眾醫(yī)療健康獲得感的基礎(chǔ)工作。2022 年11 月9日，國家衛(wèi)生健康委聯(lián)合國家中醫(yī)藥局、國家疾控局等3 部門印發(fā)《“十四五”全民健康信息化規(guī)劃》，明確提出，“十四五”時(shí)期是全民健康信息化建設(shè)創(chuàng)新引領(lǐng)衛(wèi)生健康事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要機(jī)遇期，也是以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型推動(dòng)衛(wèi)生健康工作實(shí)現(xiàn)質(zhì)量變革、效率變革、動(dòng)力變革的關(guān)鍵窗口期。目前，大多數(shù)以智慧病房為核心的智慧醫(yī)院[2]已經(jīng)部署了完整的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)，為后期的服務(wù)擴(kuò)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

江西省兒童醫(yī)院于2021 年完成了智慧病房項(xiàng)目的建設(shè)。床旁智能交互系統(tǒng)[3]建立在已上線的內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)之上，并與之深度對接。針對當(dāng)前面臨的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定與輸入效率低等問題，利用物聯(lián)網(wǎng)和有線網(wǎng)絡(luò)解決傳統(tǒng)Wi-Fi 信號質(zhì)量差的問題，利用固定于床旁的智能終端提供優(yōu)質(zhì)的呈現(xiàn)和輸入體驗(yàn)。最終切實(shí)提升醫(yī)護(hù)人員工作效率，提升醫(yī)療服務(wù)品質(zhì)。

由于ICU病房的特殊性，其封閉式管理[4]的模式，使得患者家屬無法進(jìn)入病房。過去，ICU探視借助于手機(jī)微信視頻的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程探視，無法對探視過程進(jìn)行有效的管理。江西省兒童醫(yī)院ICU探視系統(tǒng)，患者與家屬可以遠(yuǎn)程交流溝通、醫(yī)護(hù)人員與家屬可以遠(yuǎn)程交流病情。同時(shí)可以有效地對探視請求、探視記錄等進(jìn)行有效管理，也可以自行設(shè)置探視區(qū)間、探視時(shí)長等。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

江西省兒童醫(yī)院ICU 探視系統(tǒng)有3 個(gè)客戶端，分別是家屬端、管理端、患者端。3 個(gè)后臺(tái)服務(wù)，分別是WebRTC 服務(wù)端、床旁智能交互系統(tǒng)服務(wù)端（床旁后端）和EMQX 服務(wù)器組成。WebRTC 服務(wù)端：集成了WebRTC Server端與信令服務(wù)器的功能。負(fù)責(zé)音視頻流的傳輸與轉(zhuǎn)發(fā)，并根據(jù)客戶端發(fā)來不同的信令在WebRTC服務(wù)端進(jìn)行各項(xiàng)操作?？蛻舳伺cWebRTC服務(wù)端采用socket.io（已集成）進(jìn)行通信。床旁智能交互系統(tǒng)服務(wù)端（床旁后端）：負(fù)責(zé)向客戶端提供WebRTC服務(wù)地址，并對探視的通話記錄進(jìn)行記錄，防止重復(fù)通話。床旁后端也負(fù)責(zé)探視流程中客戶端之間的業(yè)務(wù)通信，在需要通知客戶端時(shí)及時(shí)下發(fā)消息。床旁后端與安卓設(shè)備之間采用的消息系統(tǒng)框架為EMQX。床旁后端與網(wǎng)頁端通信采取WebSocket 通信。EMQX服務(wù)器：負(fù)責(zé)向各客戶端發(fā)送EMQ消息。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

患者家屬通過家屬端登錄后，點(diǎn)擊進(jìn)入探視，等待管理端準(zhǔn)許。科室人員通過管理端接收到家屬端探視申請后，準(zhǔn)許該探視申請，同時(shí)選擇對應(yīng)的探視患者，建立家屬端與患者端之間的通信連接，開啟視頻通話。

2.1 Nginx搭建ICU探視服務(wù)的反向代理與負(fù)載均衡

在江西省兒童醫(yī)院已建成的床旁交互系統(tǒng)中，采用了前端、后端分離的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念。其中使用Nginx[5]處理數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，來做到服務(wù)器的負(fù)載均衡。從而在保證了業(yè)務(wù)相對獨(dú)立的基礎(chǔ)上，也增強(qiáng)系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理能力的效果,同時(shí)使得設(shè)備及系統(tǒng)更便于擴(kuò)展和維護(hù)。

ICU 探視系統(tǒng)沿用了床旁交互系統(tǒng)的Nginx Web服務(wù)器，掛載三個(gè)用戶服務(wù)，分別是家屬服務(wù)，端口設(shè)置為9011；管理服務(wù)，端口設(shè)置為9012；患者服務(wù)，端口設(shè)置為9014。利用Nginx 的反向代理功能，配置監(jiān)聽3個(gè)用戶端口。做到不直接請求至后端服務(wù)器，而是先由Nginx獲取到請求，再由Nginx轉(zhuǎn)發(fā)至后端服務(wù)器。使用Nginx反向代理[6]功能分發(fā)請求，使所有動(dòng)態(tài)資源的請求都由業(yè)務(wù)服務(wù)器處理。而頁面、樣式等靜態(tài)資源的請求則由Nginx 代理服務(wù)器直接返回給用戶。這樣可以提高訪問速度，也能在配置中設(shè)置規(guī)則，來過濾一些不良信息，還可以進(jìn)行負(fù)載均衡[7]的配置，提升ICU探視系統(tǒng)的穩(wěn)定性與訪問速度。

2.2 WebRTC、WebSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)音視頻通話

家屬端調(diào)用床旁后端的發(fā)起探視接口，床旁后端將發(fā)起探視的申請記錄保存，并將探視申請通過WebSocket[8-9]發(fā)送到護(hù)士端。護(hù)士端點(diǎn)擊接受通話，通過socket.io[10]向WebRTC[11-13]服務(wù)端發(fā)送創(chuàng)建WebRTC房間的請求，并在此時(shí)隨機(jī)生成一個(gè)唯一的WebRTC房間號。在WebRTC 服務(wù)端成功建立房間并通知護(hù)士端后，護(hù)士端通過socket.io 向WebRTC 發(fā)送加入房間的信令，并建立新視頻鏈接（即加入房間）。隨后護(hù)士端調(diào)用床旁后端的接受通話接口。床旁后端將包含房間號等內(nèi)容的信息通過WebSocket發(fā)送至家屬端，家屬端隨即通過類似方式加入房間。此時(shí)房間內(nèi)的護(hù)士端和家屬端可以進(jìn)行音視頻通話。若護(hù)士端拒絕通話，則可以忽略WebRTC建立房間以及之后的流程，直接調(diào)用床旁后端拒絕呼叫的接口，使后端通過WebSocket通知家屬端探視被拒絕即可。護(hù)士端在點(diǎn)擊轉(zhuǎn)接通話按鈕后，調(diào)用床旁后端的轉(zhuǎn)接接口。床旁后端根據(jù)轉(zhuǎn)接記錄合WebRTC 狀態(tài)判斷當(dāng)前通話是否可以轉(zhuǎn)接至指定的患者端。如果判定患者端可以加入，通過EMQX向患者端發(fā)送包含房間號的消息，讓患者端加入，并通過WebSocket通知護(hù)士端已通知成功。患者端在收到包含WebRTC 房間信息的EMQ 消息之后，通過socket.io 向WebRTC 服務(wù)器發(fā)送加入房間的請求，并建立與房間的連接。同時(shí)，患者端調(diào)用床旁后端接口，床旁后端將探視記錄保存，并將當(dāng)前家屬端的狀態(tài)標(biāo)記為通話中。此時(shí)，家屬端、護(hù)士端、患者端三者都在同一個(gè)WebRTC房間內(nèi)。護(hù)士端可隱身。隱身時(shí)護(hù)士端在家屬端與患者端的通話界面上不可見，但護(hù)士端仍可監(jiān)控家屬端與患者端的通話。結(jié)束通話時(shí)，統(tǒng)一由患者端調(diào)用床旁后端接口進(jìn)行掛斷。如果是護(hù)士端發(fā)起的掛斷，護(hù)士端會(huì)通過WebSocket通知患者端掛斷。患者端調(diào)用床旁后端的掛斷接口后，床旁后端通過WebSocket 通知護(hù)士端當(dāng)前探視已結(jié)束，并更新通話記錄，將患者端的通話標(biāo)識(shí)去除。護(hù)士端接收到結(jié)束探視的消息后，更新探視列表，并通過socket.io 向WebRTC 服務(wù)器發(fā)送銷毀房間的命令。WebRTC 服務(wù)器銷毀房間后，所有音視頻連接自動(dòng)釋放。

3 結(jié)果

3.1 節(jié)省服務(wù)器資源與網(wǎng)絡(luò)資源

目前，主流的互聯(lián)網(wǎng)探視系統(tǒng)至少需要兩臺(tái)服務(wù)器，一臺(tái)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器用于存儲(chǔ)探視基本信息（探視計(jì)劃，探視預(yù)約信息等）。一臺(tái)外網(wǎng)前置機(jī)服務(wù)器存儲(chǔ)家屬從探視小程序注冊的信息，敏感信息加密存儲(chǔ)（手機(jī)號，身份證號）。如果是微信小程序作為家屬端，還需要再去購買互聯(lián)網(wǎng)廠商的云RTC 服務(wù)[14]，才能完整地實(shí)現(xiàn)一套探視功能，如圖1。

圖1 微信小程序探視架構(gòu)

ICU 探視系統(tǒng)直接使用床旁交互系統(tǒng)的Nginx Web服務(wù)搭建而成。其掛載三個(gè)用戶服務(wù)，分別是家屬端、管理端、患者端。探視終端可以使用現(xiàn)有的智慧病房床旁平板，也可使用病房中的移動(dòng)心電圖機(jī)（主機(jī)是一臺(tái)Windows 系統(tǒng)的平板電腦）作為患者端來使用。在減輕服務(wù)器開銷的同時(shí)，科室的開銷，也得到了一定的縮減，如圖2。

圖2 床旁交互系統(tǒng)與探視系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 基于WebRTC技術(shù)系統(tǒng)具有多平臺(tái)性

使用了WebRTC技術(shù)，使患者家屬能夠通過網(wǎng)頁實(shí)現(xiàn)ICU 探視。探視設(shè)備可以是一臺(tái)帶攝像頭麥克風(fēng)的臺(tái)式電腦，可以是一臺(tái)平板電腦,也可以是手機(jī)，具有擴(kuò)展性，支持WebRTC 標(biāo)準(zhǔn)的硬件設(shè)備，均可充當(dāng)ICU探視終端使用。

3.3 基于內(nèi)網(wǎng)Wi-Fi或者網(wǎng)線直連的ICU探視

全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[15]，不被外界電磁波影響與距離限制。內(nèi)網(wǎng)任意一臺(tái)支持WebRTC 技術(shù)的設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)探視功能。醫(yī)院管理人員,可制定對應(yīng)的管理規(guī)范,在院內(nèi)設(shè)立專門的探視間,來做到對患者家屬的探視行為可控。

3.4 具體功能

在醫(yī)院規(guī)定的探視間使用探視推車或者電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程探視，讓家屬不進(jìn)病區(qū)就能夠與患者進(jìn)行視頻通話，對比傳統(tǒng)探視模式有效降低了患者的院感風(fēng)險(xiǎn)如圖3 所示。探視系統(tǒng)還具有病床管理如圖4，病人病情信息查看如圖5，探視記錄查看如圖6，交班留言查看如圖7，以及探視時(shí)間設(shè)置如圖8等功能。

圖3 患者家屬正使用探視推車進(jìn)行ICU探視

圖4 ICU探視管理端

圖6 探視記錄查看

圖7 交班留言查看

圖8 探視規(guī)則設(shè)置

4 結(jié)束語

江西省兒童醫(yī)院在已經(jīng)上線了床旁智能交互系統(tǒng)的條件下，做到了低成本、高效率地實(shí)現(xiàn)ICU探視。目前全國多數(shù)大型醫(yī)院都在建設(shè)以智慧病房為核心的智能化醫(yī)院，該ICU 探視系統(tǒng)，在智慧病房大力推行的今天，具有可推廣性。利用醫(yī)院床旁智能交互系統(tǒng)中已經(jīng)搭建完成的一整套物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及已部署的Nginx 服務(wù)，配合WebRTC、WebSocket 等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了探視系統(tǒng)與床旁智能交互系統(tǒng)的相結(jié)合，節(jié)省了單獨(dú)部署探視系統(tǒng)的服務(wù)器資源。對比原來的微信視頻探視、人工現(xiàn)場探視等，擴(kuò)充了院內(nèi)探視的種類，有效地對探視過程進(jìn)行了管理。實(shí)現(xiàn)了探視記錄查看、交班留言、設(shè)置開放時(shí)間與時(shí)長等功能。整體提升了醫(yī)院服務(wù)質(zhì)量與區(qū)域競爭力。