基于无线技术的下一代医疗视频监控系统

 1、引言

采用先进技术，提供最先进最及时最周到的医疗服务，树立更好的行业形象，高效的为病人服务是医疗行业的宗旨。当前，无线网络通讯技术及图像压缩处理技术的快速发展，安全防范体制和监控技术的完善和进步，为建设新型的医疗诊断护理体系创造了条件。特别在远程医疗和医疗监控应用领域，可以采用最新的技术构建更加适应需求的远程会诊、远程现场监控、远程手术指导、局部区域重症监护、术后护理、急诊护理、非现场护理监控等系统，补充和完善现有的医疗监控手段。WLAN(无线局域网)各项技术的不断成熟和完善，为在一定的距离范围内建设以无线技术为基础的医疗诊断护理体系成为可能。基于无线连接技术之一的WiFi IEEE 802.11协议家族可以在一定的空间内实现医疗图象、数据的无线传输，特别是802.11n的无线技术更为无线传递高清图象提供了保障，结合应用互连协议DLNA、IGRS、UPnP可以实现各种医疗数字终端设备特别是可移动设备之间实现无线识别、连接、组网和互连互通。

本文以WLAN无线技术为基础，对未来医疗护理诊断监控体系，提出了应用模型和解决方案，分析了替代传统的模拟CCTV系统和数字DVR系统的可能性，对未来全新的医疗诊断护理体系作了描述。

2、系统的设计与实现

随着人们生活水平日益增高，对健康的关注和看病治疗的要求也越来越高。从应用需求看，医院门诊、住院大楼的安防监控，病房、监护室的对病人24小时监护，手术室的手术观摩学习，医生的共同会诊等，都离不开医疗监控电子设备。尤其是最直接的应用要数危重急救病房和手术室等场所。医院迫切需要以病房、手术室等为首要监控场所，对各台手术和各病房患者尽可能的实施实时全程监控。这样，不仅提高了诊治效率，也有利于医院的规范化管理，改进对病人的诊治和护理水平，同时，将监控过程录像保存，也有助于解决医疗纠纷，分清责任。

目前大多数医院已经安放的医疗监控系统主要是病房内的呼叫电话、视频设备以及报警用的电子按钮。它们构成了目前医院的医疗监控系统的主要框架，具有定点和固定监控的特点。这种电子监控设备固定安放模式的医疗诊断护理监控系统，同可移动的、随机安放的模式相比，对医疗过程可能出现的各种情况而言，具有许多不足之处。1、病房不够时，不能选择临时病房随机设置安放;2、新增监控点时，不能对现有设备调剂使用;3、医院信息化建设时需对现有楼房凿眼开槽布线，施工过程影响正常工作;4、布线增加线材消耗和维护成本。采用无线技术构建医疗诊断护理监控系统，就可以避免上述问题，也使得医院的管理、环境得到提升。

2.1、下一代医疗监控系统整体架构

医疗视频监控系统是医院信息系统的重要组成部分。采集到的数据对于医疗决策和医疗服务具有重要意义。视频影像的记录，保留了病人最大信息量的数据。从简单的呼叫到实时视频数据的传递，手术监控，远程会诊，手镯监护，短信监护，构成了一个立体医疗监控信息网。如图所示。

下一代医疗监控系统整体架构

2.2、无线医疗视频监控系统详述

下图提出了一种基于WiFi 802.11的无线医疗视频监控系统的架构。

基于WiFi 802.11的无线医疗视频监控系统架构

通过构架宽带无线局域网(WIFi)，以802.11作为无线连接协议，支持互连协议DLNA、IGRS，甚至UPnP，支持采用支持无线宽带路由的视频监控设备，在病房指定监护点内设置无线摄像头，通过无线路由器将图象传输到护士站的监控屏，从而方便医生、护士在与病人对讲时，还能观察到病房内病人的实际情况，进行实时监控;同时，配置的无线安全存储系统(WSS)可以自动接收通过无线传输的图象，以便值班医生和主治医生可以非现场了解病人的病情和状态，甚至可以通过互联网取得需要的实时图象，检索和查询历史图象。系统还可以根据医生要求，通过无线方式，对病人增加多个监控点，进行灵活按需监控。图中的设备均留有与局域网的接口，可以通过有线的方式接入网络，形成多种解决方案，并可与医院现行的医院信息管理系统、移动通信、互联网有机融合。

802.11n传输距离最远可达200米，满足一般医院和住院大楼的使用需要。802.11n实际的传输速度可以达到108M bps以上，即每秒可以传输13.5M 左右的数据，是目前无线网络的最高速度规范。这个速度已经能够达到高清的要求。普通的百兆有线环境，理论速度是100M bps，即每秒 10M左右的数据流，也可以达到高清要求。由此，构建无线的医疗视频监控系统在技术性能上比基于有线局域网络更有优势。

系统的最大特点是采用无线摄像头(构成监控站点)、无线监控屏(WLCD)和无线安全数据存储阵列硬盘组WSS(监控数据中心)、无线集线器(WSwitch)等构成监控系统的主体。其优点在于部署方便，且可以动态配置，在任何需要采集视频的地方都可以架设，甚至在医院的任何一个住院科室、急诊室进行单独部署。通过在百米范围内部署的无线路由器，无线摄像头可以把视频图像实时的传输到网络上。

(1)监控中心

可配置支持无线的LCD大屏幕或若干PC作为监控主机，通过浏览器或监控管理软件，进行全面的医疗视频监控管理。 院、科室医生在监控中心，或在各自的办公室，通过有线或无线网络，用显示屏、计算机或手持无线移动电视终端监控各场景。配置无线安全数据存储阵列硬盘(WSS)，完成监控图像接收、录制和存储。单台WSS可以对80路音视频进行同步存储。可以在存储主机上按设定的时间计划收录。单台无线集线器ME3400 可以接入256个设备，单台WSS可以接入32个设备。在实际的应用环境下，单台ME3400可以接入50个设备，可以接入3台WSS。

WSS的特点：

1. 支持开放的标准协议

支持无线的802.11b/g/nWiFi协议，支持TCP/IP网络协议，同时支持的NFS、CIFS、SMB协议，实现Windows和Unix的文件共享服务。

2、容量大，扩展灵活

WSS支持2到5硬盘，最大支持5T容量，用户可以根据需要灵活扩展。具有即插即用的功能，部署快捷灵活。系统可以采用双机容错结构，当系统容量达到最大时，用户只需要把另一台WSS接入网络内即可立刻扩充容量，系统前端服务器无需关机，系统容量的增加不影响系统服务的正常运行。同样，当前端主机处理能力不够时，系统可以随时增加前端主机。

3、稳定可靠，安全性高

基于ARM和LINUX平台开发、嵌入式系统内置于FLASH、硬件数据加密、RAID技术、自动备份及病毒防护等措施保证了用户的系统稳定和数据安全。

4、高性价比，低TCO(Total Cost of Ownership)

(2)监控站点

摄像部分是系统的原始信号源，摄像部分的好坏以及产生图像的质量影响着整个监控系统的质量。配置GW S200无线摄像机，能够完成图像的采集、压缩和发送功能。病房、手术室和处置室内GW S200摄像机的数量与位置可根据实际情况而定。无线摄像头目前已经实现了H.264以及802.11n这两个关键技术。H.264确保图像高清晰，而802.11n确保高清晰大容量的图像能够更快地在网络上传播。

3、结论

本文针对未来医疗行业对高品质视频、高度灵活配置的需求，通过把目前先进的无线视频采集技术、无线安全数据存储技术、流媒体传输技术、互联网技术、移动网络技术等充分运用起来，提出了下一代无线医疗监控系统整体架构，设计了下一代医疗视频监控系统，为构建下一代医疗视频监控系统给出了解决方案，为在医疗视频监控领域运用无线技术实现图象的传输和存储提供了灵活多样的应用模式，为下一代无线医疗监控系统的临床应用奠定了良好的基础。