基于無線技術的下一代醫(yī)療視頻監(jiān)控系統設計

1、引言

采用先進技術，提供最先進最及時最周到的醫(yī)療服務，樹立更好的行業(yè)形象，高效的為病人服務是醫(yī)療行業(yè)的宗旨。當前，無線網絡通訊技術及圖像壓縮處理技術的快速發(fā)展，安全防范體制和監(jiān)控技術的完善和進步，為建設新型的醫(yī)療診斷護理體系創(chuàng)造了條件。特別在遠程醫(yī)療和醫(yī)療監(jiān)控應用領域，可以采用最新的技術構建更加適應需求的遠程會診、遠程現場監(jiān)控、遠程手術指導、局部區(qū)域重癥監(jiān)護、術后護理、急診護理、非現場護理監(jiān)控等系統，補充和完善現有的醫(yī)療監(jiān)控手段。WLAN（無線局域網）各項技術的不斷成熟和完善，為在一定的距離范圍內建設以無線技術為基礎的醫(yī)療診斷護理體系成為可能?；跓o線連接技術之一的WiFi IEEE 802.11協議家族可以在一定的空間內實現醫(yī)療圖象、數據的無線傳輸，特別是802.11n的無線技術更為無線傳遞高清圖象提供了保障，結合應用互連協議DLNA、IGRS、UPnP可以實現各種醫(yī)療數字終端設備特別是可移動設備之間實現無線識別、連接、組網和互連互通。

本文以WLAN無線技術為基礎，對未來醫(yī)療護理診斷監(jiān)控體系，提出了應用模型和解決方案，分析了替代傳統的模擬CCTV系統和數字DVR系統的可能性，對未來全新的醫(yī)療診斷護理體系作了描述。

2、系統的設計與實現

隨著人們生活水平日益增高，對健康的關注和看病治療的要求也越來越高。從應用需求看，醫(yī)院門診、住院大樓的安防監(jiān)控，病房、監(jiān)護室的對病人24小時監(jiān)護，手術室的手術觀摩學習，醫(yī)生的共同會診等，都離不開醫(yī)療監(jiān)控電子設備。尤其是最直接的應用要數危重急救病房和手術室等場所。醫(yī)院迫切需要以病房、手術室等為首要監(jiān)控場所，對各臺手術和各病房患者盡可能的實施實時全程監(jiān)控。這樣，不僅提高了診治效率，也有利于醫(yī)院的規(guī)范化管理，改進對病人的診治和護理水平，同時，將監(jiān)控過程錄像保存，也有助于解決醫(yī)療糾紛，分清責任。

目前大多數醫(yī)院已經安放的醫(yī)療監(jiān)控系統主要是病房內的呼叫電話、視頻設備以及報警用的電子按鈕。它們構成了目前醫(yī)院的醫(yī)療監(jiān)控系統的主要框架，具有定點和固定監(jiān)控的特點。這種電子監(jiān)控設備固定安放模式的醫(yī)療診斷護理監(jiān)控系統，同可移動的、隨機安放的模式相比，對醫(yī)療過程可能出現的各種情況而言，具有許多不足之處。1、病房不夠時，不能選擇臨時病房隨機設置安放；2、新增監(jiān)控點時，不能對現有設備調劑使用；3、醫(yī)院信息化建設時需對現有樓房鑿眼開槽布線，施工過程影響正常工作；4、布線增加線材消耗和維護成本。采用無線技術構建醫(yī)療診斷護理監(jiān)控系統，就可以避免上述問題，也使得醫(yī)院的管理、環(huán)境得到提升。

2.1、下一代醫(yī)療監(jiān)控系統整體架構

醫(yī)療視頻監(jiān)控系統是醫(yī)院信息系統的重要組成部分。采集到的數據對于醫(yī)療決策和醫(yī)療服務具有重要意義。視頻影像的記錄，保留了病人最大信息量的數據。從簡單的呼叫到實時視頻數據的傳遞，手術監(jiān)控，遠程會診，手鐲監(jiān)護，短信監(jiān)護，構成了一個立體醫(yī)療監(jiān)控信息網。如圖所示。

下一代醫(yī)療監(jiān)控系統整體架構

2.2、無線醫(yī)療視頻監(jiān)控系統詳述

下圖提出了一種基于WiFi 802.11的無線醫(yī)療視頻監(jiān)控系統的架構。

基于WiFi 802.11的無線醫(yī)療視頻監(jiān)控系統架構

通過構架寬帶無線局域網（WIFi），以802.11作為無線連接協議，支持互連協議DLNA、IGRS，甚至UPnP，支持采用支持無線寬帶路由的視頻監(jiān)控設備，在病房指定監(jiān)護點內設置無線攝像頭，通過無線路由器將圖象傳輸到護士站的監(jiān)控屏，從而方便醫(yī)生、護士在與病人對講時，還能觀察到病房內病人的實際情況，進行實時監(jiān)控；同時，配置的無線安全存儲系統（WSS）可以自動接收通過無線傳輸的圖象，以便值班醫(yī)生和主治醫(yī)生可以非現場了解病人的病情和狀態(tài)，甚至可以通過互聯網取得需要的實時圖象，檢索和查詢歷史圖象。系統還可以根據醫(yī)生要求，通過無線方式，對病人增加多個監(jiān)控點，進行靈活按需監(jiān)控。圖中的設備均留有與局域網的接口，可以通過有線的方式接入網絡，形成多種解決方案，并可與醫(yī)院現行的醫(yī)院信息管理系統、移動通信、互聯網有機融合。
802.11n傳輸距離最遠可達200米，滿足一般醫(yī)院和住院大樓的使用需要。802.11n實際的傳輸速度可以達到108M bps以上，即每秒可以傳輸13.5M 左右的數據，是目前無線網絡的最高速度規(guī)范。這個速度已經能夠達到高清的要求。普通的百兆有線環(huán)境，理論速度是100M bps，即每秒 10M左右的數據流，也可以達到高清要求。由此，構建無線的醫(yī)療視頻監(jiān)控系統在技術性能上比基于有線局域網絡更有優(yōu)勢。

系統的最大特點是采用無線攝像頭（構成監(jiān)控站點）、無線監(jiān)控屏（WLCD）和無線安全數據存儲陣列硬盤組WSS（監(jiān)控數據中心）、無線集線器（WSwitch）等構成監(jiān)控系統的主體。其優(yōu)點在于部署方便，且可以動態(tài)配置，在任何需要采集視頻的地方都可以架設，甚至在醫(yī)院的任何一個住院科室、急診室進行單獨部署。通過在百米范圍內部署的無線路由器，無線攝像頭可以把視頻圖像實時的傳輸到網絡上。

（1）監(jiān)控中心

可配置支持無線的LCD大屏幕或若干PC作為監(jiān)控主機，通過瀏覽器或監(jiān)控管理軟件，進行全面的醫(yī)療視頻監(jiān)控管理。 院、科室醫(yī)生在監(jiān)控中心，或在各自的辦公室，通過有線或無線網絡，用顯示屏、計算機或手持無線移動電視終端監(jiān)控各場景。配置無線安全數據存儲陣列硬盤（WSS），完成監(jiān)控圖像接收、錄制和存儲。單臺WSS可以對80路音視頻進行同步存儲?？梢栽诖鎯χ鳈C上按設定的時間計劃收錄。單臺無線集線器ME3400 可以接入256個設備，單臺WSS可以接入32個設備。在實際的應用環(huán)境下，單臺ME3400可以接入50個設備，可以接入3臺WSS。

WSS的特點：

1. 支持開放的標準協議

支持無線的802.11b/g/nWiFi協議，支持TCP/IP網絡協議，同時支持的NFS、CIFS、SMB協議，實現Windows和Unix的文件共享服務。

2、容量大，擴展靈活

WSS支持2到5硬盤，最大支持5T容量，用戶可以根據需要靈活擴展。具有即插即用的功能，部署快捷靈活。系統可以采用雙機容錯結構，當系統容量達到最大時，用戶只需要把另一臺WSS接入網絡內即可立刻擴充容量，系統前端服務器無需關機，系統容量的增加不影響系統服務的正常運行。同樣，當前端主機處理能力不夠時，系統可以隨時增加前端主機。

3、穩(wěn)定可靠，安全性高

基于ARM和LINUX平臺開發(fā)、嵌入式系統內置于FLASH、硬件數據加密、RAID技術、自動備份及病毒防護等措施保證了用戶的系統穩(wěn)定和數據安全。

4、高性價比，低TCO(Total Cost of Ownership)

（2）監(jiān)控站點

攝像部分是系統的原始信號源，攝像部分的好壞以及產生圖像的質量影響著整個監(jiān)控系統的質量。配置GW S200無線攝像機，能夠完成圖像的采集、壓縮和發(fā)送功能。病房、手術室和處置室內GW S200攝像機的數量與位置可根據實際情況而定。無線攝像頭目前已經實現了H.264以及802.11n這兩個關鍵技術。H.264確保圖像高清晰，而802.11n確保高清晰大容量的圖像能夠更快地在網絡上傳播。

3、結論

本文針對未來醫(yī)療行業(yè)對高品質視頻、高度靈活配置的需求，通過把目前先進的無線視頻采集技術、無線安全數據存儲技術、流媒體傳輸技術、互聯網技術、移動網絡技術等充分運用起來，提出了下一代無線醫(yī)療監(jiān)控系統整體架構，設計了下一代醫(yī)療視頻監(jiān)控系統，為構建下一代醫(yī)療視頻監(jiān)控系統給出了解決方案，為在醫(yī)療視頻監(jiān)控領域運用無線技術實現圖象的傳輸和存儲提供了靈活多樣的應用模式，為下一代無線醫(yī)療監(jiān)控系統的臨床應用奠定了良好的基礎