基于ＳＩＰ的社區醫療網絡系統設計

摘 要：以實現人人享受醫療為目標，建立社區醫療網絡系統，將成為遠程醫療發展的新趨勢。根據SIP協議的特點設計了一套社區醫療網絡系統，可實現對社區居民的遠程監護、遠程教育，并可進行遠程會診，使得社區中的病人特別是慢性病患者和老年人在家中便可接受醫師的指導和治療。系統已在濟南某社區試運行，達到了期望的效果。

關鍵詞：遠程醫療；會話初始化協議(SIP)；社區醫療網絡系統；遠程會診

中圖分類號：TP3021文獻標識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)08-137-04

Design of Network System for Community Medical Based on SIP

YANG Licai1，LIU Naizhi1，WANG Dewei2

(1.School of Control Science and Engineering，Shandong University，Ji′nan，250061，China;2.Network Center，Shandong University，Ji′nan，250014，China)

Abstract：To achieve the goal of health for everybody，constructing the community medical network system has been a new trend of telemedicine.This paper puts forward a new project and its realization for the community medical network system based upon Session Initiation Protocol (SIP).The community medical network systems designed with SIP can be used for telemonitoring，teleeducation and teleconsultation for communities.Using the network designed in this paper，the patients，especially the elderly and those with chronic disesases，can be treated and guided at home by the physician.The system has been in trial operation in a community of Jinan，that the desired effect has been reached.

Keywords：telemedicine;Session Initiation Protocol(SIP);community medical network system;teleconsultation

隨著社會的進步和科技的發展，以及人們的生活質量的不斷改善，社區醫療保健(Community Health Care，CHC)已經成為當今醫療領域的研究熱點問題之一。社區醫療保健是指在社區中對本社區的居民實施監護診斷、治療、康復和保健，即建立社區遠程醫療網絡。現代多媒體技術和數字通信技術的迅速發展為社區醫療保健的實現提供了技術基礎。社區醫療服務是國際上公認的一種比較理想的基層衛生服務模式，開展社區衛生服務是我國衛生工作的方針，也是我國衛生體制改革的重要內容。根據我國社區衛生服務現狀，衛生部提出發展社區衛生服務的總體目標：2000年基本完成社區衛生服務的試點和擴大試點，2005年各地基本建立起社區衛生服務體系框架，2010年在全國建立完整的社區衛生服務體系^[1]。幾乎所有發達的工業國家都建立遠程醫療系統，以幫助醫療保健服務滿足公眾不斷增長的需要。現在美國有8 000多家社區診所和醫療機構開展面向慢性病患者和老年人的遠程醫療服務。

隨著下一代網絡技術的不斷發展，軟交換并不僅將公共交換電話網絡PSTN(Public Switched Telephone Network，PSTN)移植到IP網，實現網絡電話(Voice over Internet Protocol，VoIP)，他向電信運營商提供一個優秀的體系架構，將話音業務、視頻業務、新興的互聯網業務整合到一個統一的框架中，SIP協議就是其中的關鍵紐帶。由IETF最年輕的工作組之一的SIP^[2]工作組發布的SIP相關標準已經成為通信和網絡界的研究熱點。目前SIP工作組發表的協議和草案已超過30個，除了核心協議以外，其他協議涵蓋QoS、安全、消息頭和方法擴展、與PSTN等其他協議的互操作性、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入，成為聯系Internet和電信、多媒體的重要媒介^[3]。

本文根據國家大力發展社區醫療的總體方針和山東省信息產業專項發展基金項目“虛擬醫院集成平臺的研究與開發”的課題需要，通過對社區醫療門診的特點和家庭醫療保健需求進行深入研究和分析，綜合利用電子技術、計算機技術和現代通信技術，設計出了一種基于SIP協議的針對慢性病患者和老年人的社區遠程監護網絡系統。該系統作為醫院與病人之間的橋梁，減少不必要的“病人訪問醫院”以及醫生處方病人的次數，實現更有效和更高質量的病人護理，使病人盡可能的呆在家中便可接受高校的醫生指導和護理措施^[4]。在濟南市某社區試運行的結果表明了系統設計的可行性和先進性。

1 SIP的體系結構

SIP是一個應用層控制協議，與HTTP一樣，SIP也是一個通信協議，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種結構元素，即用戶代理UA和網絡服務器。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^[5](Register)。

SIP的網絡體系結構圖如圖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送被呼叫者獲得的SIP URL地址處理INVITE消息。代理服務器執行應用層的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發請求信息。這一基于注冊服務器的轉發特性構成了網絡支持真正的號碼移動性服務的基礎。通常情況下，一個SIP網絡服務器可實現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，User@sip1.com作為UAC，希望同User2@sip2.com通話，UAC首先發送一個INVITE請求，本地的SIP代理服務器sip1.com接收到這個INVITE請求后，經過地址解析，將其發送至SIP代理服務器sip2.com，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，將其轉發給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消息將依次轉發給sip1.com，User1。如果User2決定應答呼叫，則返回一個200 OK消息，此消息經過sip2.com，sip1.com，最后到達User1。User1在收到200 OK消息后，直接發送一個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。當一方想結束通話時，發送一個BYE消息給對方，對方返回一個200 OK消息，SIP呼叫即被終止。

社區遠程醫療系統采用SIP協議作為系統設計的關鍵協議，是基于其在結合Internet設計方面有著明顯的優越性：

(1) SIP擁有優異的可擴展性，可以大大降低對中心節點(核心網絡服務器)的壓力，使系統服務邊緣化。

(2) 使用SIP協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 系統總體設計思路及實現

SIP協議在網絡視頻監控、網絡會議、VoIP等領域有較為成功的應用^[68]。借鑒SIP在這些方面應用的成功經驗，本文給出的基于SIP的社區遠程網絡系統采用個人計算機為基礎，以計算機通信網絡為技術平臺，采用模塊化設計，一期工程主要構架以監護心電、血壓等生理參數為目標，并可以進行遠程會診的監護網絡，實現病人在社區中就能及時得到醫生或領域專家的監護急救處理、康復指導、病史管理等多項醫療服務。系統采用模塊化設計，可以針對不同的慢性病人和老年人的監護要求提供不同的服務功能。 

2.1 系統的硬件構成及連接

該社區遠程醫療系統由用戶終端設備(家居攝像頭、個人計算機、醫療終端)、社區醫生電子工作站、社區健康檔案數據庫等組成。利用醫院院區及社區范圍內已有的計算機網絡系統，將系統的軟件安裝即可使用。系統采用C/S結構，分為客戶端、業務邏輯中間層和服務器端。從內容上分為用戶信息管理、個人健康檔案管理、醫生信息管理及會診管理。系統由數據庫服務器、社區診所服務器客戶端、家庭客戶端和用戶界面文件系統構成，安裝時系統將區分社區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起，服務器進程從開機就處于等待狀態，隨時對客戶進程進行響應，從而滿足監控的要求。

社區醫療系統的硬件基本構成如圖3所示。

在系統的硬件設計上，需要建立一個數據庫服務器，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，以便于建立病人數據庫以及存儲醫療數據等。服務器安裝Windows NT Server操作系統，由于他提供了客戶機/服務器模式，使得網絡處理速度可以加快。在用戶和社區診所中僅需要1臺微機和一些簡易的監控、采集器械便可使病人實現在家中就醫的方便模式。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，社區診所還可以提供一些面向胎兒和孕婦的監護設備，對本社區內的懷孕家庭租借，并對他們進行監護，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。數據庫服務器可以放置在社區診所中與社區診所服務器客戶端共用同一臺微機，通過對Windows NT服務器進行設置，可將本社區內的微機聯成小型的局域網絡，方便于管理。

2.2 軟件功能模塊構成及實施

系統軟件結構如圖4所示。

系統的核心軟件為一個遠程動態管理平臺。注冊登錄模塊實現社區用戶和社區醫生的注冊登錄，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、檢查結果和治療措施等。軟硬件接口模塊提供系統與遠程醫療終端的數據傳輸，并可根據需要設置相應參數。遠程會診工具包模塊提供患者向醫生面對面的咨詢，同時醫生也可通過他對病人的康復狀況有一個視覺上的了解。

系統典型工作流程為：病人和醫生首先在數據庫中注冊登錄，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療數據填寫到相應的地方，然后提交。社區醫生進入系統后，可以查看本社區病人的數據檔案，并對病人測得的醫療數據進行異步診斷，并將診斷結果寫入到病人病歷中，這時系統自動回復病人病情已診斷。另外，系統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醫生聯系，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療保健系統的重要組成部分，通過將基于計算機的培訓課程通過醫療平臺進行傳遞，使對病人變得有更高的效率和效能。這里，平臺可以通過Email或者BBS等方式將一些醫療培訓資料提供給本社區的居民。

3 結論及意義

開發社區遠程監護網絡系統的目的和意義在于：

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

(2) 社區中老齡人口數量的增大，對社區醫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進行遠程監護，不僅能提高醫護人員的護理水平和患者的生活質量，還可以評估監護對象的健康狀況。

(3) 現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絡及時地獲得醫生的康復指導。

(4) 通過社區遠程監護系統，在社區診所與核心大醫院之間建立聯系，相互交換患者的電子病歷和進行遠程會診，不僅實現了“雙向轉診”，而且也從一定程度上減輕了核心大醫院的就醫壓力，實現了病人的“分流”。

如前所述，構建一個社區遠程醫療網絡平臺，不僅有利于提高現有的醫療設施和醫學專業人員的工作效率和工作質量，緩解醫療條件的不足與人們對于醫療保健的要求之間的矛盾，而且在一定程度上，可以將網絡上大量的保健信息資源通過計算機網絡匯聚，提供給社區居民，達到保健教育的目的。系統雖然需要很少的外圍硬件支持，很多功能由軟件替代，但是目前國內社區的條件還不是很平衡，因此還需要根據具體的情況設計符合當前社區條件的模塊加入到系統中，使系統得到進一步的完善。

現代醫療行業的長遠發展趨勢就是向網絡化智能化醫療系統方向發展，建立以人為本和不斷創新的醫療服務體系，通過社區醫療服務網絡的不斷完善，可以逐步實現“小病在社區，大病去醫院”的良好的就醫局面。通過社區與家庭、社區與大醫院相互結合的醫療機制將成為充分利用醫療資源，降低醫療費用，實現人人享受醫療的良好模式。

參 考 文 獻

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［7］段小濤，李俊.基于SIP網絡可視電話的原理與實現［J］.微電子學與計算機，2005，22(3):1216.

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作者簡介

楊立才 男，1962年出生，教授，博士。研究方向為人工智能與智能計算、醫學圖像處理等。