一种小型医疗设备智能联网传输系统的设计研究

吴向群 谭志明 罗 敏 罗 玲 林桂平 钟和铭

在信息技术高度发达的今天，医院的医疗设备也日益先进，这是现代化医院建设发展的重要基础。随着物联网技术的普及，多数医疗设备设计制造之初就已经预留了具有高效的数字数据传输接口[1]，能方便地把数据传输到医院的数据中心，统一存储，实现共享，方便各部门对其数据的调用查询，并为相关医疗与研究提供数据支持。

1 研究资料

1.1 国内外研究现状

20世纪90年代，为适应医学发展的需要，英国的哈默史密斯医院率先建设数字化图像资料信息系统，成为世界首家数字化医院[2]。随着互联网、物联网等各种科学技术的发展，以患者为维度的全方位、全关联的无纸化、无胶片化、自动化、智能化的全生命周期数字化医疗服务成为了现代医疗发展的趋势，其中数字化医疗设备在其中扮演着重要一环，实现医疗设备的信息数字化采集、保存、共享、传输和处理，联网传输并建立数据仓库，构建数据中心，有助于医院实现资源整合、流程优化，降低运行成本，提高服务质量、工作效率和管理水平。

随着医院信息化建设的深入，信息共享需求日益增长，医疗设备的联网传输成为数字化智慧医院建设的一个亟待解决的重要科学问题。目前，由于大多医院信息化建设缺乏顶层设计，对于整体医疗设备系统架构管理的理念存在一定缺陷，且此前信息技术水平发展程度不高，大多医院在面对小型医疗设备数据利用需求时多以人工检索患者索引号(如住院号)的方式，将小型医疗设备报告数据与患者基本信息、其他系统报告做匹配关系，以供临床医疗、教学、科研、管理等方面使用，或者是由信息系统提供商提供点对点的接入或小规模的互操作整合。无论是人工匹配还是低互联程度的互操作整合，都难以充分共享设备数据，无法充分发挥医疗设备的社会效益和经济效益，同时很大程度上制约着医生综合诊治水平的提高，阻碍着医院信息化、网络化建设以及我国数字化智慧医院建设的步伐。

医疗设备的信息化建设可以为医院提供优质的医疗服务基础，保障医疗设备使用的科学性与安全性[3]。在如今互联网+时代推进医院医疗设备信息化建设进程，对提升医院的医疗服务有很大的帮助，同时也为医院的信息化、数字化以及智能化奠定了基础。

我国近年来对医疗大数据的重视程度不断提升，关于医疗大数据的开发、利用有了明显进步，其中包括发展迅速的组成大数据中心和知识库构建及服务技术[4]。不过，从整体上看，我国关于医疗大数据的研究还处在初步阶段，研究医疗设备有关的数字化以及大数据开发，不仅存在机遇，也存在挑战。

医疗设备是医院日常医疗工作中不可或缺的设备, 同时也反映着一所医院的医疗技术水平。当前, 医院的医疗设备数量越来越多, 越来越高科技化[5]。从我国各大医院医疗设备的使用情况来看，各种医疗设备为医院的业务发展提供了有力的保障，各大医院基本上都有影像系统，这些标准 DICOM 接口的仪器都能方便地实现数据传输，但是很多科室如耳鼻喉科、眼科及其它科室日常检查设备由于接口的不统一、多样性，以及一些设备没有及时更新换代，相对陈旧，没有提供数字接口等原因，造成此类检查设备所产生的医学检查数据无法利用起来，无法与全院信息系统互联互通，形成仪器“孤岛[6]”的现状。

如今在医院信息化建设进程持续推进的背景下, 各类信息系统开始先后配置至医院中, 覆盖了输血、手术、病历、医保等各个环节。但医院受到内部系统标准不统一、医疗设备接口不统一等因素的影响, 尚未实现信息互联互通、数字化功能。针对这一问题, 为了能够把医院所有医疗数据进行统一存储、共享与利用, 必须解决所谓的信息孤岛, 通过信息标准化、数字化的建设方式, 确保医院的医疗大数据系统的稳定运行, 推进医院的医疗设备管理向数字化管理的方向全面转型[7]。

1.2 研究目标

本课题研究目标就是利用目前国内大中型医院都在搭建互联互通企业服务总线(ESB)[8]、临床数据中心(CDR)[9-10]的契机，通过研究建立一套利用文字识别、后结构化、电子签名等技术，针对院内由于各种原因没有联网传输的医疗设备(如耳鼻喉科的中耳分析仪、眼科眼底血管造影等)等科室日常各种小型检查设备产生的医学检查数据通过特定端口以数字化的方式保存起来，当需要的时候在授权下能够快速调回使用，方便医生操作及医院对数据的统一管理与应用。

本课题拟重点解决自动、手动导入检查图像这一关键问题，通过目前院内集成平台与小型仪器数据端口进行对接，支持科室内仪器图像和数据的自动导入，实现数据的统一存储，当图像数据自动导入失败或无法自动获取设备检查图像时，系统支持点击重新导入和手工导入图像数据两种方式。

通过统一联网传输到医院的数据中心，实现无纸化，实现统一存储，实现共享[11]；及时有效地提供全信息调用查询，并为相关医疗业务开展和科研大数据研究提供数据保障等目标。

目前，较多学者研究医疗设备管理系统，将其应用于医疗设备的论证、购置、审核、入库、安装、使用、维护、维修、管理、计量、报废等。本文根据医院小型医疗设备的使用现状及实际数据利用的需要，采用基于J2EE和B/S 模式的应用技术架构，软件系统各功能模块采用插件形式建立一套小型医疗设备智能联网传输系统，可随时按照需要装卸相关插件且不需要重起服务即可生效，保证 24 小时不间断提供服务；支持采集各种类型接口的设备数据(模拟、非 DICOM、网络等)，统一数据的存储和调用；系统用户使用系统功能不受限，不需通过外部 USB Key 等方式进行注册授权。

2 系统概述

2.1 系统架构

系统采用基于 J2EE 和 B/S 模式的应用技术架构，软件系统各功能模块采用插件形式[12]，可随时按照需要装卸相关插件且不需要重起服务即可生效，保证 24 小时不间断提供服务；支持采集各种类型接口的设备数据(模拟、非 DICOM、网络等)，统一数据的存储和调用。

2.2 系统结构

系统的结构组成见图1。

图1 系统结构图

2.3 系统设计思路

模型系统拟采用IDEA或者Eclipse开发框架，采用PWP3 开发框架，基于Spring-MVC+Spring+SpringData的深度封装，基于OSGI模块热插拔技术[13]，在不需要重启系统的情况下，能够动态装载和卸载软件模版。

2.3.1 技术特点 ①使用Ehcache 做数据缓存层，高速访问页面，当开启了缓存的情况下，页面访问一次的情况下，再次访问可减少带宽[14]。②基于Maven构建项目，管理JAR和打包构建，基于多Module方式，减少各模块之间的耦合，见图2。③使用SpringSecurity 控制权限，更加全而广的控制权限[15]。④预防CSRF和XSS攻击[16]。

图2 项目目录截图

2.3.2 项目包图及描述 项目分多个 Module，每个 Module 一个模块，便于管理。见图3。

图3 Module列表图

特点：①通过包的方式清晰的将controller、service、serviceImpl 等部分清晰管理每块后台功能。②通过包分模块的方式，模块下面再划分类型，见图4。③通过bundle的形势将osgi热插拔模块管理起来，见图5。

图4 包分模块图

图5 包分模块图

alo_base 表示公共部分message 表示消息发布管理。

report 表示报告，包含查询报告和书写报告staticReport 表示统计报表。

template 表示模板，其中包含模板类型和模版设计。

2.4 系统总体界面设计

系统的界面设计主要遵循轻量级、可扩展性、可维护性几个原则。

项目总体使用 Easyui 的风格，基于 JQuery 用户界面，支持 HTML5，组件丰富，能够满足很多业务场景。

首页使用 Layer 的方式，模拟 APP 图标 LOGO 的方式，见图6。界面分两级界面，采用面包屑的方式，界面面层次图，见图7。

图6 首页

图7 界面层次图

2.5 系统模块功能

系统的主要功能模块有自动获取患者信息及报告查询、自定义模板功能、检查报告书写、分析设备效益情况、“随医拍”功能、数据智能分析与可视化展示、接口功能模块、电子签名、消息推送、拓展等功能。系统的功能模块介绍见表1。

表1 系统功能模块介绍表

2.6 功能逻辑图及相关说明

系统的功能逻辑图与相关说明见图8、表2。

表2 医疗设备智能联网传输系统功能模块说明表

图8 功能逻辑图

3 应用效果分析

目前我国各家医院现有数字数据传输接口的医疗设备，如X光、CT、MR、超声，内镜、心电图、核医学等，都能够接入各家医院已有的临床辅助诊疗系统，如检验、病理、影像、超声内镜、心电图、核医学系统等，统一联网传输到医院的数据中心，能实现统一存储、实现共享，及时有效地提供院内调用查询。

本课题将研究通过安装代理或者把医疗设备报告进行拍照，经电子签名后统一联网传输到我院的数据中心；利用文字识别、后结构化、电子签名等技术，通过重点解决自动、手动导入检查图像这一关键问题，通过目前院内集成平台与小型仪器数据端口进行对接，支持科室内仪器图像和数据的自动导入，实现数据的统一存储，当图像数据自动导入失败或无法自动获取设备检查图像时，系统支持点击重新导入和手工导入图像数据两种方式。将院内科室日常各种小型检查设备产生的医学检查数据通过特定端口以数字化的方式保存起来，当需要的时候在授权下能够快速调回使用，方便医生操作及医院对数据的统一管理与应用；通过统一联网传输到医院的数据中心，实现无纸化，实现统一存储，实现共享；及时有效地提供全信息调用查询，并为相关医疗业务开展和科研大数据研究提供数据保障等目标。

接入方式汇总所示(见图9)，通过多达近十种数据接口联网方式，方便地将院内各种非标准接入的医疗设备数据自动传输到我院的数据中心，实现数据的一致性、连贯性，是本文研究的创新之处，具有较高的研究价值和实用性。

图9 接入方式汇总

随着医院信息化建设的深入，大数据时代下的信息共享需求日益增长，小型医疗设备的智能联网传输将充分发挥医疗设备的社会效益和经济效益，同时将在很大程度上提高医生的综合诊治水平，推进我院的数字化智慧医院建设的步伐。

4 结论

在“互联网+”的背景之下，医院医疗设备信息化管理正在不断地完善。加强对医院小型医疗设备的信息化管理，通过应用数字化技术手段，统一联网传输到医院的数据中心，实现无纸化，实现统一存储，实现共享；利用信息化手段提高医疗生产力，减少常规医学错误，为精准医疗奠定有力的基础[17]；及时有效地提供全信息调用查询。通过大数据、物联网以及互联网等技术手段进行医疗设备的信息化管理，从而避免形成“信息孤岛”，提升医院的精细化信息化水平，提高医院整体的管理水平[18]。

通过对小型医疗设备的信息化、数字化管理，可以充分地掌握医院医疗信息的实时状态，实现数据的一致性、连贯性，进而在根本上提升医疗设备信息化管理，为医院提供优质的医疗服务基础，保障医疗设备使用的科学性与安全性，最终提升医院的医疗服务质量，加快数字化智慧医院的建设步伐。