海軍遠程醫療平臺與信息化配套裝備設計與應用

曹凱，李學周，王志勇，張躍華，藍少堅，崔小飛，孫洪浩，首招勇，邵成偉，陸建平

海軍軍醫大學第一附屬醫院是海軍規模體量最大、綜合實力最強的醫院，保障任務已從傳統的戰略后方走到了國門前沿、走向了國門之外，既要承擔外港駐軍、島礁守備以及護航部隊的衛勤保障，又要承擔體系部隊的日常保障和突發事件的應急保障［1］。為了緊跟形勢任務，海軍軍醫大學第一附屬醫院針對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，勤務應用與技術難以融合互動等問題［2］，結合云計算、大數據、人工智能等新技術，綜合應用 5G和衛星等通信方式［3-4］，提出了海軍戰略轉型期下的遠程醫療平臺與信息化配套裝備應用研究，以增強艦艇遠航訓練和出訪任務衛勤保障能力，提升海外軍事基地、邊防海島地區衛勤保障水平，確保跟得上、救得下、治得好，為建立起以航母作戰群為主體，920型醫院船為骨干，岸基醫學中心為依托，遠程醫療平臺為主線，連接陸軍和空軍的全方位、多角度、立體式的海軍遠程醫療體系提供技術方案支撐。

1 海軍遠程醫療平臺與信息化配套裝備的設計

1.1 平臺定位

本研究項目的遠程醫療平臺有兩大定位：一是作為遠程會診平臺，采用云計算、大數據等技術，結合遠程便攜式心電圖、X線機、彩超，病理數字掃描儀、內鏡、腹腔鏡等小型信息化衛生裝備，綜合應用5G和衛星等多種通信方式，將傷病員的醫療數據聯通各級救治平臺、中心、醫院或指揮單位協作，具備遠程實時檢測、遠程會診、遠程內鏡操作和遠程外科手術等能力，同時接入人工智能輔助診斷高端技術，加快提升海上和境外多樣化軍事任務實戰保障水平，有效應對國內外重大公共衛生事件；二是以本平臺為基礎，實現影像數據的管理，移動端應用，數字化影像服務，為醫生提供高效實用的遠程辦公工具，為患者提供數字影像及報告的服務入口，在“中國好軍醫-長海基地”建設模式的基礎上，擴展互聯網醫院線上診療服務，并結合大數據優勢，運用“互聯網+”、虛擬現實、人工智能等現代信息技術手段，展開新型健康教育、健康管理及保健技能培訓，強化幫帶指導，加強海軍軍事醫學遠程教育，同時突出醫學科研作用，注重通用化發展，充分利用軍地現有基礎，縮短研發周期，促進科研成果向戰斗力生成。

1.2 平臺構架

通過前置服務器與院內PACS系統對接，數據上傳至云影像平臺，實現數據的云端存儲、管理與應用，見圖1。

圖1 平臺構架示意圖

1.3 平臺擴展

緊緊圍繞業務發展需求，平臺具備充分的擴展性，包括：（1）心電、超聲、病理、內鏡等數據接入；（2）與互聯網醫院平臺的對接，方便患者；（3）體系內合作醫院接入，形成醫聯體協作平臺；（4）為對接軍地人口健康信息平臺，提供接口支持；（5）應用模擬仿真技術，打造衛勤決策、籌劃和培訓平臺；（6）發展遠程健康監測系統，研發平臺定制化便攜衛生裝備。

1.4 關鍵技術描述

1.4.1 保護信息安全 本遠程醫療平臺在架構上選擇私有云方式，相比公有云具有更高的安全級別；在主機安全層面，按照三級等保標準對主機進行加固，包含密碼復雜度、系統日志審計、訪問控制、惡意代碼防護、數據備份等，周期性進行漏洞掃描并修復；管理終端加入堡壘機管理，限制登陸IP；數據安全層面，數據流使用加密技術進行加密，數據進行脫敏技術處理后傳輸，數據安全審計進行控制和阻斷；網絡安全層面，接入海軍軍醫大學校園網，避免與公網直接連接，并使用WAF、IPS、防毒墻、防火墻等設備，在整體的網絡流量傳輸過程中，保護業務連續性、安全性，對非法流量進行過濾和清洗，保證網絡對業務的支撐；在應用層面，使用專用的登陸模塊進行身份鑒別，具有訪問控制、應用層安全審計功能，通信過程中采用密碼技術保證數據完整性與保密性；在管理層面，實行信息安全管理制度，設立信息安全專員，擁有完善的授權與審批制度。

1.4.2 確保平臺的影像調閱速度達到一線醫生的使用需求 對于救治醫生而言，如果數據加載速度緩慢，將時間浪費在等待環節，平臺就失去了實際使用價值。為達到高速性能指標要求，平臺采用了基于云計算的影像共享技術和高效影像編解碼技術，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、高維圖像處理、異常圖像預判等技術，保證圖像下載到Web或移動端后快速呈現，秒開秒傳。

1.4.3 如何保證系統的穩定性 基于云計算的系統架構，使得大數據處理能力非常強，輔以影像專用帶寬、自動化運維、云防護等機制，可以達到對PB 級大數據處理的穩定支持。

1.5 科學技術解決方案（以遠程超聲會診為例）

設備：嵌入飛圖視頻SDK芯片，實現超聲原始音視頻信號實時傳輸，影像無壓損，無需視頻采集卡等硬件，即插即用，見圖2-3。

圖2 直接嵌入超聲設備的技術架構圖

圖3 平臺定制化超聲設備實體圖

服務器：中心機房（支持公有云、私有云、混合云）配置1臺音視頻通訊服務器，實現所有接入方音視頻的互聯互通與超聲視頻的實時同步。

終端應用：支持多路音視頻互動；支持DICOM影像實時傳輸；支持同步影像的標注、測量功能；支持患者信息共享、檢查報告共享；支持多方實時錄像，并在服務器端與客戶端保存；支持視頻直播，視頻合屏直播，見圖4。

圖4 遠程超聲實時指導+直播培訓系統架構圖

人工智能輔助診斷：人工智能輔助診斷技術與超聲遠程會診系統對接，可在醫生檢查時利用人工智能算法，進行疾病篩查、預警，對醫生診斷形成支持，可有效提高醫生的診斷效率，增強基層及一線醫生獨立保障能力。

2 平臺應用范圍

2.1 戰時衛勤保障

隨著海軍戰略轉型的深入，原先建立在“近岸防御”戰略思想上的醫療后送體系，已不適應未來戰略要求。以單艦急救為一級，航母、大型兩棲艦船、機動艦載手術單元等初步復蘇治療為二級，920型醫院船、遠征醫療機構、野戰醫院復蘇治療為三級，后方軍隊醫院康復治療為四級的現代醫療后送階梯正逐步建立。加快海基、岸基與空中醫療救治平臺的信息化建設，將新型遠程醫療技術融入各級后送階梯，加大衛生裝備信息傳輸能力，不僅能夠解決當前存在的諸多問題［5］，如艦艇救護所、援潛救生艇、后送直升機缺乏便攜式遠程醫療系統及信息化診斷裝備，醫院船和海外基地遠程會診系統無法與后方醫院遠程會診系統有效整合， 海上醫療后送階梯各節點傷員信息共享和決策支持能力不足，同時還可以發揮衛生資源的最大救治能力，提升一線的診斷水平和救治效率，增強戰時衛勤保障的機動性、實時性和連續性，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，使近岸保障轉變為遠海保障，伴隨保障轉變為精確保障，解除官兵的后顧之憂，鼓舞士氣，穩定軍心，有助于大幅提升海軍戰斗力。

2.2 防衛維和、人道主義救援和災害響應

海軍使命任務多樣，除了軍事行動外，還包括防衛行動、保障維和、人道主義救援、災害救助等非戰爭軍事行動。這些行動中的救援對象廣泛，傷情和病種與戰場情況有所不同，需要各專業多學科的醫療人員共同協作，衛勤保障需要多方面轉變以適應多樣化軍事行動，因此擴展遠程醫學能力就顯得尤為重要，以提供超越傳統機構和時空的衛生服務，最大限度提高有限資源的利用。自新冠肺炎疫情發生以來，海軍軍醫大學第一附屬醫院聞令而動，分2批次抽組82人支援武漢一線，首次使用了具有自主知識產權的便攜式X線設備，當身處逆境，遇到救治困難時，后方長海醫院專家團隊通過遠程醫療平臺給予業務指導，堅定了信心，鼓舞了斗志；而當醫院本部作為上海唯一軍隊定點隔離醫院，展開救治任務時，醫院采用了云影像、電子簽名等遠程技術手段［6］，加速了新冠肺炎的診斷流程，可隨時多學科移動會診，提升了診療效率。同時，為了避免交叉感染，保障離退休干部和基層官兵的就醫問題，長海醫院還發揮了軍內遠程互聯網醫院、互聯網診療的獨特優勢，自1月底開診以來，單日就診和咨詢單位就多達8家近70人次，有效解決了老干部慢性病配藥和復診困難的問題，全力保障了部隊廣大官兵的生命安全和身體健康，確保了部隊抗疫不誤戰斗力，防控不松戰備弦，始終保持了正規訓練生活秩序和良好戰備狀態，做到了疫情防控和練兵備戰“兩手抓、兩不誤”。

2.3 平時衛勤保障

人民群眾和軍隊人員的預防保健、醫療康復是海軍平時衛勤保障的首要任務：以患者為中心，聚焦戰備，提供優質、先進、便利、安全的醫療服務。無論是提質增效，強化質量內涵建設，還是精武強能，推升衛勤戰備水平，遠程醫療平臺都發揮著重要作用，主要體現在：（1）傷病診治，實現保障體系內各醫學中心與其他授權醫院業務協同，通過平臺發起疑難病例的遠程多學科移動會診，支持多人實時在線音視頻互動，文件傳輸及基于原始影像數據的雙向操作；患者可通過平臺，足不出戶，遠程問診，線上買藥，查詢、下載及分享檢驗檢查報告與原始圖像，節省排隊等候時間，改善就醫體驗，增強人民群眾對健康醫療服務的可及性。（2）教育訓練，基于遠程醫療平臺的云 PACS 系統，為打造先進的影像教學云應用提供了條件，系統支持多終端、多平臺、影像數據秒級調閱等功能，實現醫院與課堂內部的信息互聯互通，通過日常教育更新及真實病例實戰分析，輔以 VR 等互動手段［7］，可實現臨床教學的碎片化、智能化、移動化，訓練軍隊衛生人員掌握和保持診療技能。（3）醫學研發，支持科研資源對接整合，支持針對人工智能和大數據分析開展聯合科研，加強軍內、軍民及國際合作，推進基于AI的臨床輔助決策支持系統，提高醫生工作效率，通過科研成果轉化和應用，充分滿足海軍防護、治療、康復、提高作業能力需求，從而成為海軍戰斗力的倍增器。

3 討論

當前，遠程醫學結合各種高新通信、交互式信息傳遞等技術，已能實現及時、高效的遠距離醫療服務，特別是在此次新冠肺炎疫情期間，凸顯了醫療遠程信息化的重要性，顯示出醫學影像大數據與人工智能技術的巨大前景，其發展趨勢具有終端設備小型化便攜化，依托云平臺醫療系統、通訊傳輸快速大容量等特點。

本遠程醫療平臺，初期實現了醫學影像數據的云端存儲、歸檔、檢索、共享等管理，并具有接入心電、病理、內鏡等科室數據的能力，通過二維碼或者微信小程序向患者提供DICOM影像查詢及下載、分享服務，可實現院內臨床所有科室數據聯通，醫生可查閱自己授權范圍內的數據，方便各科室業務互動；醫生對數據的訪問，不再局限于院內局域網電腦，而是所有互聯網的終端設備，包括電腦、手機和平板電腦，以及各主流操作系統，能實現遠程辦公、移動化辦公，隨時隨地查詢、書寫、審簽報告，加快工作效率。通過平臺，已導入多項人工智能輔助診斷技術，實現病變快速定位、預警，輔助醫生診斷，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生裝備改造，平臺可實現醫院與遠程設備、授權醫院、醫療機構間的影像業務協同，支持遠程診斷與會診，提升診療與教學質量。

本遠程醫療平臺，中期設計將完成附屬單位遠程平臺建設及配套信息化衛生裝備部署，實現所有島礁醫院，920型醫院船醫療中心，海外保障基地醫院影像數據的互聯互通［8］，建立順暢高效的流程管理和運行機制，增強海基、岸基、空中救治平臺的保障能力，提升海上重大演訓活動、遠海護航、南沙島礁戰備、海外基地建設、出訪救災任務中的保障水平；同時，擴展軍內互聯網醫院就診平臺，增加線上多學科會診方式，啟用軍人健康檔案管理系統，依靠大數據及智能算法，精準對接個性化醫療服務，提升保障質量。本遠程本平臺將隨著平臺整合、數據積累和技術迭代，研發一系列衛勤模擬軟件，進行傷病員發生、醫療后送、醫療救治的全程模擬，開展醫療資源預測、衛勤保障方案的籌劃，為醫療應急響應提供支持。

值得注意的是，將遠程醫療技術運用于海軍衛勤保障中，衛生裝備信息化改造及軟件設計必須注重安全性與保密性；并且為滿足不同醫療服務質量要求的通訊信道，平臺還需要提供諸如ISDN、公共交換電話網絡或幀中繼等多種遠程訪問的接入方式，這是未來需要繼續投入研發解決的關鍵問題。