SIP協(xié)議在社區(qū)醫(yī)療網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用

隨著社會的進步和科技的發(fā)展，以及人們的生活質(zhì)量的不斷改善，社區(qū)醫(yī)療保健(Community Health Care，CHC)已經(jīng)成為當今醫(yī)療領域的研究熱點問題之一。社區(qū)醫(yī)療保健是指在社區(qū)中對本社區(qū)的居民實施監(jiān)護診斷、治療、康復和保健，即建立社區(qū)遠程醫(yī)療網(wǎng)絡?，F(xiàn)代多媒體技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的迅速發(fā)展為社區(qū)醫(yī)療保健的實現(xiàn)提供了技術(shù)基礎。社區(qū)醫(yī)療服務是國際上公認的一種比較理想的基層衛(wèi)生服務模式，開展社區(qū)衛(wèi)生服務是我國衛(wèi)生工作的方針，也是我國衛(wèi)生體制改革的重要內(nèi)容。根據(jù)我國社區(qū)衛(wèi)生服務現(xiàn)狀，衛(wèi)生部提出發(fā)展社區(qū)衛(wèi)生服務的總體目標：2000年基本完成社區(qū)衛(wèi)生服務的試點和擴大試點，2005年各地基本建立起社區(qū)衛(wèi)生服務體系框架，2010年在全國建立完整的社區(qū)衛(wèi)生服務體系。幾乎所有發(fā)達的工業(yè)國家都建立遠程醫(yī)療系統(tǒng)，以幫助醫(yī)療保健服務滿足公眾不斷增長的需要?，F(xiàn)在美國有8 000多家社區(qū)診所和醫(yī)療機構(gòu)開展面向慢性病患者和老年人的遠程醫(yī)療服務。

隨著下一代網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展，軟交換并不僅將公共交換電話網(wǎng)絡PSTN(Public Switched Telephone Network，PSTN)移植到IP網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡電話(Voice over Internet Protocol，VoIP)，他向電信運營商提供一個優(yōu)秀的體系架構(gòu)，將話音業(yè)務、視頻業(yè)務、新興的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務整合到一個統(tǒng)一的框架中，SIP協(xié)議就是其中的關鍵紐帶。由IETF最年輕的工作組之一的SIP工作組發(fā)布的SIP相關標準已經(jīng)成為通信和網(wǎng)絡界的研究熱點。目前SIP工作組發(fā)表的協(xié)議和草案已超過30個，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、即時消息等諸多話題，其最終目標就是為所有Internet成功的應用提供無所不在的接人，成為聯(lián)系Internet和電信、多媒體的重要媒介。

本文根據(jù)國家大力發(fā)展社區(qū)醫(yī)療的總體方針和山東省信息產(chǎn)業(yè)專項發(fā)展基金項目“虛擬醫(yī)院集成平臺的研究與開發(fā)”的課題需要，通過對社區(qū)醫(yī)療門診的特點和家庭醫(yī)療保健需求進行深人研究和分析，綜合利用電子技術(shù)、計算機技術(shù)和現(xiàn)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(qū)遠程監(jiān)護網(wǎng)絡系統(tǒng)。該系統(tǒng)作為醫(yī)院與病人之間的橋梁，減少不必要的“病人訪問醫(yī)院”以及醫(yī)生處方病人的次數(shù)，實現(xiàn)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(yī)生指導和護理措施。在濟南市某社區(qū)試運行的結(jié)果表明了系統(tǒng)設計的可行性和先進性。

1 SIP的體系結(jié)構(gòu)

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

SIP可建立、修改、終止多媒體會話或呼叫。SIP主要有2種結(jié)構(gòu)元素，即用戶代理UA和網(wǎng)絡服務器。UA位于SIP終端站中，他包含2個部分：一是用戶代理客戶端(UAC)，負責發(fā)布SIP請求；二是用戶代理服務器(UAS)，負責響應SIP請求。與一般情況下，這兩個部分可以相互轉(zhuǎn)換。其中，用戶代理服務器有3種不通的類型，即：重定向服務器、代理服務器和注冊服務器(Register)。

SIP的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

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

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

社區(qū)遠程醫(yī)療系統(tǒng)采用SIP協(xié)議作為系統(tǒng)設計的關鍵協(xié)議，是基于其在結(jié)合Internet設計方面有著明顯的優(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(jié)點(核心網(wǎng)絡服務器)的壓力，使系統(tǒng)服務邊緣化。

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

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

2 系統(tǒng)總體設計思路及實現(xiàn)

SIP協(xié)議在網(wǎng)絡視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡會議、VoIP等領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(qū)遠程網(wǎng)絡系統(tǒng)采用個人計算機為基礎，以計算機通信網(wǎng)絡為技術(shù)平臺，采用模塊化設計，一期工程主要構(gòu)架以監(jiān)護心電、血壓等生理參數(shù)為目標，并可以進行遠程會診的監(jiān)護網(wǎng)絡，實現(xiàn)病人在社區(qū)中就能及時得到醫(yī)生或領域?qū)＜业谋O(jiān)護急救處理、康復指導、病史管理等多項醫(yī)療服務。系統(tǒng)采用模塊化設計，可以針對不同的慢性病人和老年人的監(jiān)護要求提供不同的服務功能。

2.1 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及連接

該社區(qū)遠程醫(yī)療系統(tǒng)由用戶終端設備(家居攝像頭、個人計算機、醫(yī)療終端)、社區(qū)醫(yī)生電子工作站、社區(qū)健康檔案數(shù)據(jù)庫等組成。利用醫(yī)院院區(qū)及社區(qū)范圍內(nèi)已有的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，將系統(tǒng)的軟件安裝即可使用。系統(tǒng)采用C／S結(jié)構(gòu)，分為客戶端、業(yè)務邏輯中間層和服務器端。從內(nèi)容上分為用戶信息管理、個人健康檔案管理、醫(yī)生信息管理及會診管理。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫服務器、社區(qū)診所服務器一客戶端、家庭客戶端和用戶界面文件系統(tǒng)構(gòu)成，安裝時系統(tǒng)將區(qū)分社區(qū)客戶端和家庭客戶端分別將所需文件自動安裝并完成相應的設置。每次通信均由隨機啟動的客戶進程發(fā)起，服務器進程從開機就處于等待狀態(tài)，隨時對客戶進程進行響應，從而滿足監(jiān)控的要求。

社區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)的硬件基本構(gòu)成如圖3所示。

在系統(tǒng)的硬件設計上，需要建立一個數(shù)據(jù)庫服務器，采用一個大硬盤的中高檔微機即可，主要是硬盤存儲量要大，以便于建立病人數(shù)據(jù)庫以及存儲醫(yī)療數(shù)據(jù)等。服務器安裝Windows NT Server操作系統(tǒng)，由于他提供了客戶機／服務器模式，使得網(wǎng)絡處理速度可以加快。在用戶和社區(qū)診所中僅需要1臺微機和一些簡易的監(jiān)控、采集器械便可使病人實現(xiàn)在家中就醫(yī)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(jiān)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，社區(qū)診所還可以提供一些面向胎兒和孕婦的監(jiān)護設備，對本社區(qū)內(nèi)的懷孕家庭租借，并對他們進行監(jiān)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(shù)據(jù)庫服務器可以放置在社區(qū)診所中與社區(qū)診所服務器一客戶端共用同一臺微機，通過對Windows NT服務器進行設置，可將本社區(qū)內(nèi)的微機聯(lián)成小型的局域網(wǎng)絡，方便于管理。

2.2 軟件功能模塊構(gòu)成及實施

系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

系統(tǒng)的核心軟件為一個遠程動態(tài)管理平臺。注冊登錄模塊實現(xiàn)社區(qū)用戶和社區(qū)醫(yī)生的注冊登錄，記錄病人的基本情況，并對用戶的資料進行管理。電子病歷模塊記錄病人的歷次診斷記錄、檢查結(jié)果和治療措施等。軟硬件接口模塊提供系統(tǒng)與遠程醫(yī)療終端的數(shù)據(jù)傳輸，并可根據(jù)需要設置相應參數(shù)。遠程會診工具包模塊提供患者向醫(yī)生面對面的咨詢，同時醫(yī)生也可通過他對病人的康復狀況有一個視覺上的了解。

系統(tǒng)工作流程圖如圖5所示。

系統(tǒng)典型工作流程為：病人和醫(yī)生首先在數(shù)據(jù)庫中注冊登錄，獲得一個用戶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(yī)療數(shù)據(jù)填寫到相應的地方，然后提交。社區(qū)醫(yī)生進入系統(tǒng)后，可以查看本社區(qū)病人的數(shù)據(jù)檔案，并對病人測得的醫(yī)療數(shù)據(jù)進行異步診斷，并將診斷結(jié)果寫入到病人病歷中，這時系統(tǒng)自動回復病人病情已診斷。另外，系統(tǒng)還可提供遠程會診服務，病人可以通過會診預約服務與社區(qū)醫(yī)生聯(lián)系，在約定的時間進行遠程會診治療。目前，對病人的教育也正在逐漸成為醫(yī)療保健系統(tǒng)的重要組成部分，通過將基于計算機的培訓課程通過醫(yī)療平臺進行傳遞，使對病人變得有更高的效率和效能。這里，平臺可以通過E-mail或者BBS等方式將一些醫(yī)療培訓資料提供給本社區(qū)的居民。

3 結(jié)論及意義

開發(fā)社區(qū)遠程監(jiān)護網(wǎng)絡系統(tǒng)的目的和意義在于：

(1)縮短醫(yī)生和患者之間的距離，社區(qū)診所一般建立在各個社區(qū)內(nèi)，離社區(qū)居民比較近，能夠為患者提供及時地救助，減少患者和醫(yī)務人員的路途奔波。另外對患者重要生理參數(shù)進行遠程監(jiān)護，不僅可以輔助醫(yī)療，還能在病情突發(fā)惡化時報警。

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

(3)現(xiàn)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越龐大。對患有慢性疾病的病人進行遠程監(jiān)護，不僅能使病人的及時地了解自己的病情狀況，而且能夠通過遠程網(wǎng)絡及時地獲得醫(yī)生的康復指導。

(4)通過社區(qū)遠程監(jiān)護系統(tǒng)，在社區(qū)診所與核心大醫(yī)院之間建立聯(lián)系，相互交換患者的電子病歷和進行遠程會診，不僅實現(xiàn)了“雙向轉(zhuǎn)診”，而且也從一定程度上減輕了核心大醫(yī)院的就醫(yī)壓力，實現(xiàn)了病人的“分流”。

如前所述，構(gòu)建一個社區(qū)遠程醫(yī)療網(wǎng)絡平臺，不僅有利于提高現(xiàn)有的醫(yī)療設施和醫(yī)學專業(yè)人員的工作效率和工作質(zhì)量，緩解醫(yī)療條件的不足與人們對于醫(yī)療保健的要求之間的矛盾，而且在一定程度上，可以將網(wǎng)絡上大量的保健信息資源通過計算機網(wǎng)絡匯聚，提供給社區(qū)居民，達到保健教育的目的。系統(tǒng)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(nèi)社區(qū)的條件還不是很平衡，因此還需要根據(jù)具體的情況設計符合當前社區(qū)條件的模塊加入到系統(tǒng)中，使系統(tǒng)得到進一步的完善。

現(xiàn)代醫(yī)療行業(yè)的長遠發(fā)展趨勢就是向網(wǎng)絡化智能化醫(yī)療系統(tǒng)方向發(fā)展，建立以人為本和不斷創(chuàng)新的醫(yī)療服務體系，通過社區(qū)醫(yī)療服務網(wǎng)絡的不斷完善，可以逐步實現(xiàn)“小病在社區(qū)，大病去醫(yī)院”的良好的就醫(yī)局面。通過社區(qū)與家庭、社區(qū)與大醫(yī)院相互結(jié)合的醫(yī)療機制將成為充分利用醫(yī)療資源，降低醫(yī)療費用，實現(xiàn)人人享受醫(yī)療的良好模式。