生物医学中的远程诊治技术

2024-10-29 百科知识版权反馈

【摘要】：2.7.2急救车载远程诊断系统急救在医疗中是争分夺秒的事，任何延误都可能增加病人的致死率或致残率，在这种情况下，远程医疗急救系统能使救护更有效。

2.7　特殊情形下的远程诊治

在某些情况下，医护人员无法或难以到现场为病人提供诊断和治疗，例如监狱中的犯人、战场上的伤病员、极地的探险者、航天航海者、传染病者、非常见病者、精神病者、交通事故伤员等，此时，可以通过远程通信的方式进行病情诊断。这里所涉及的内容仅限于单一远程医疗服务提供者的情况；关于有多方介入的会诊，在远程会诊系统里做了详细介绍。这种仅限于单一远程医疗服务提供者的情况由于其通信上的特征，又称为点对点情况，其基本构成如图2.24所示。

图2.24　点对点远程诊断系统

在此系统中的病人端主要由诊断信息采集装置构成。对于不同的应用场合，诊断信息的内涵是不一样的。例如，在应急情况下（交通事故、战场等），主要是指基本生命体征参量（血压、心率、体温、呼吸、血氧饱和度、心电图等）。为了能配合远地医生的诊断作出相应的救护，除上述参量的检测设备外，还应配备急救设备，如起搏和除颤器具，止血、吸氧、补液等器具。而在非紧急的应用场合，除基本体征检测外，还应配备诸如医疗影像获取装置，以满足皮肤病病理检查、占位性病变的诊断需求。通常为了便于医疗双方交流，开设视频窗口也是必要的，医疗双方可通过视频交谈以弥补非面对面诊断所带来的困惑。

在医生端应配备诊断信息的再现装置。一般而言，这种再现装置形式多样，最常见的是采用电子计算机的显示器将远方传送来的数据、图形、图像等信息再现于屏幕；语音信息通过电话进行交流是很方便的，也可以通过计算机的多媒体设备实现数字语音交流。诊断信息再现装置的关键问题是要保证信息无失真，这涉及分辨率、对比度、色彩等方面，也涉及与采集设备的匹配问题。为了充分满足医生诊断的需要，新近还发展了可由医生远程遥控病人端的信息采集功能。

传输信息用的通信网可以采用任何现有的通信线路，因为这种诊断为在线工作方式，所以一般要求信息传输的实时性。对于基本生命体征参量，由于其数据量不大，即使普通的电话线路也足以满足要求。然而，对于图像和视频信息的实时传送则要使用宽带通信网络。对于特殊情况进行治疗在技术要求上也有所不同，这里结合几个应用实例来说明这种远程诊断系统的运作方式。

2.7.1　旅行人员的急症诊断系统

人们在旅途中，尤其是长途旅行时，往往会遇到突发疾病的情形，急需医学专家的诊治。为了解决这一问题，早在1935年，一位罗马医生Guido Guida教授就组织建立了专门为远航船员提供免费医疗服务的国际无线电医疗中心（Center of International Radio Medical，CIRM）。15年后，意大利政府为了表彰这一组织所做的杰出贡献，将CIRM设立为基金会，并将其服务对象扩展到航海、航空人员以及海岛上缺乏医疗条件的居民。CIRM的总部设在罗马，它提供如下3种服务：

①医疗服务由具有丰富的急救和诊断经验且可用英语进行交流的10名内科医生和49名专科医生负责每天24小时的无线电医疗服务。

②远程通信服务由不间断接线员接收和传发无线电、电传、电话以及传真的信息。

③海员病理研究专门研究与海员职业有关的病理及其诊治方法，使医疗服务得以不断提高。

自创立至今的60多年里，CIRM已为37000多位病人提供了服务。据1996年的一份统计资料显示，仅1986—1996年CIRM就为7647位患者提供了医疗服务，其中91.3%为海员，8.4%为海岛居民，而仅有0.3%（总计24人）为飞机乘客。同期的医疗信息传送约为8万次，其中有973次（约占12.7%）采用海空救生手段将病员带回陆地治疗。病理结果表明，其中属严重事故和中毒的占22.6%。由这些数字可见，CIRM在旅行者的医疗救助方面起着重要作用。

从1990年开始，CIRM正在利用人造卫星尝试同步传输视频图像、话音和医疗检测数据（如心电图等）。利用这套系统服务总站的医生将可以观察病人状况，与船上人员对话，还可同时获取实时检测数据。

为旅行人员服务的远程医疗系统的特点是应付各种紧急情况，维持病人生命，稳定病情，使其能坚持到目的地。由于心脏病、食物中毒等急症是旅行中的常见突发症，在配备检测设备时应着重考虑这些病症的检测和救护。(www.chuimin.cn)

2.7.2　急救车载远程诊断系统

急救在医疗中是争分夺秒的事，任何延误都可能增加病人的致死率或致残率，在这种情况下，远程医疗急救系统能使救护更有效。

为解决交通等突发事故中伤病人员的救护问题，1994年，日本的HajimeMurakami等人研制了采用卫星通信的急救车载远程诊断系统，如图2.25所示。其中病人端的检测设备有：血压计、心电图机、摄像机、麦克风、扬声器、计算机以及传输发收设备；医生端的信息再现设备有：视频显示器、心电图和血压描出设备、麦克风、扬声器、计算机以及传输收发设备。服务端和终端的信息交流通过人造卫星实现。

图2.25　急救车载远程诊断系统

这一系统的技术关键在于，如何在有限的传输信道容量条件下实现必要信息的实时可靠传送。利用移动卫星通信的带宽通常为10～100 kbit/s，这样的容量远远不能满足诊断系统的需要。例如，病人的肤色，特别是嘴唇的颜色等对于医生诊断是很重要的，因此，需要彩色的视频图像传输。同时，病人的举动对于诊断也有帮助，因而需要传送动态的图像信息，通常彩色动态图像的传输容量为10～100 Mbit/s，已远远超出了卫星传输容量范围。所以，建立这一系统的首要问题就是解决究竟哪些信息需要传送以及如何传送。

为了实现视频图像信息的传送，该系统采用了彩色静态图像和单色动态图像分别传送策略，同时还应用图像压缩技术将图像信息压缩为原数据量的1/10，从而达到了8kbit/s的可实现传输量。

急救过程中两端的话音交流是必需的，但对话音的质量要求并不高。为了减少传输量，该系统采用了1.5～3kHz音频限制，同时还采用了4.8∶1的语音压缩技术使其传输量达到10 kbit/s。

对于体征信息的检测，心电图和血压被作为表征生命信息的最基本特征量。心电图的采集为标准三导联，血压为每分钟测1次。三导心电图的数据量为4.8kbit/s，经采用数据压缩技术后可减小为600 bit/s，压缩比为8∶1。血压数据量本身较小，对传输影响不大，故每分钟采集的16位血压数据无需压缩即可传输至医生端。

该系统病人端向医生端传输的信息量及传输时采用的压缩比如表2.1所示。由此表可见，卫星传输系统已可以满足经压缩后的信息量的传输要求。

表2.1　传输信息量与压缩比

该系统中，由医生端返回的诊断和指导信息仅为话音信息，已考虑在上述话音部分之内。因而该系统的双向信息传输可以实现实时同步，满足实时诊断的要求。

该系统完成后在远洋轮船和国际航空飞机上进行了实测实验，证明了这一系统的实用性和可行性。

生物医学中的远程诊治技术

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