周軍華，唐永，徐振新，謝子萍，張展暢

江南大學附屬醫(yī)院（無錫市第四人民醫(yī)院） 醫(yī)學工程處，江蘇 無錫 214062

引言

針對目前醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備巡查保養(yǎng)[1-3]等管理方面，由于對電子信息化輔助設(shè)備的使用不足而導致管理效率低下的問題，本研究通過引入云視頻和手機APP，提出了一種基于云視頻的醫(yī)療設(shè)備巡查保養(yǎng)管理系統(tǒng)。其中，云視頻技術(shù)[4-5]可以實時記錄醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)的全過程，并在云端保存，可隨時追溯。引入云計算技術(shù)[6-8]，將醫(yī)院、設(shè)備廠商、維護廠商、設(shè)備維護人員等整合到系統(tǒng)中，采用任務(wù)流程化管理的方式，實現(xiàn)對醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)的定時提醒，檢測設(shè)備故障的手機采用了近場通訊（Near Field Communication，NFC）技術(shù)[9]，方便了用戶的使用。

1 醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計

基于云視頻的醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)管理系統(tǒng)主要由四大模塊組成：① 基于云計算的管理平臺，主要用于記錄醫(yī)療設(shè)備在使用生命周期內(nèi)的保養(yǎng)情況，提供醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)計劃，可查詢歷次保養(yǎng)過程的視頻記錄，同時也提供用戶賬戶和醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)的智能攝錄儀等進行管理功能；② 手機APP，方便醫(yī)療設(shè)備的保養(yǎng)，采用NFC和藍牙兩種近場通訊技術(shù)來記錄保養(yǎng)過程；③ 醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)智能攝錄儀，該模塊主要用于現(xiàn)場記錄醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)的全過程；④ 保養(yǎng)視頻上傳客戶端模塊，主要用于上傳醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)智能攝錄儀中的保養(yǎng)視頻到云平臺上。該系統(tǒng)的整體架構(gòu)，見圖1。

基于云視頻的醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)管理系統(tǒng)采用了云計算架構(gòu)，在云服務(wù)器中搭建一個醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)管理系統(tǒng)，用于記錄和維護終端醫(yī)療設(shè)備信息，并根據(jù)不同的設(shè)備類型制定多種保養(yǎng)計劃，責任到指定的設(shè)備維護人員。系統(tǒng)中通過監(jiān)控醫(yī)療設(shè)備的保養(yǎng)情況，記錄設(shè)備的健康狀況。

系統(tǒng)中的云平臺采用了MySQL數(shù)據(jù)庫[10]，并在系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全方面有充分的考慮，設(shè)計了數(shù)據(jù)庫的冗余備份，即使一臺數(shù)據(jù)庫宕機，對系統(tǒng)的運行也不會產(chǎn)生任何影響。此外，所有網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)均采用SSL進行加密[11-12]，以保證數(shù)據(jù)的傳輸安全。

圖1 視頻巡查保養(yǎng)系統(tǒng)框圖

醫(yī)療設(shè)備維護人員采用安裝有醫(yī)療設(shè)備維護APP的手機，手機會在每天收到由系統(tǒng)自動下發(fā)的醫(yī)療設(shè)備維護任務(wù)，指明設(shè)備所在位置，保養(yǎng)人員到達現(xiàn)場后，使用手機APP靠近貼在醫(yī)療設(shè)備上的NFC標簽簽到，系統(tǒng)會自動記錄下當前人員所在GPS位置，防止用戶作弊。簽到后，手機會自動通過藍牙連接智能保養(yǎng)攝錄儀，此時，用戶可通過手機控制智能保養(yǎng)攝錄儀開啟錄像，同時手機上會提示當前設(shè)備需要保養(yǎng)的項目，維保人員根據(jù)手機APP的提示進行多個項目的保養(yǎng)，并在手機APP上記錄每個保養(yǎng)項的結(jié)果。保養(yǎng)過程中，用戶隨時可對發(fā)現(xiàn)的問題進行記錄，保養(yǎng)過程結(jié)束后，保養(yǎng)人員需簽字上傳保養(yǎng)記錄，同時記錄有本次保養(yǎng)的全程視頻將被存儲在智能保養(yǎng)攝錄儀中。

保養(yǎng)視頻上傳客戶端，采用先進的視頻轉(zhuǎn)碼壓縮技術(shù)[13-14]，在保證視頻清晰度的情況下，將視頻通過壓縮轉(zhuǎn)碼后上傳到云平臺，保養(yǎng)視頻上傳客戶端通過對攝錄儀中的視頻進行準確性校驗，采用MD5技術(shù)，將攝錄過程中記錄下來的視頻MD5值和本次拿到的視頻MD5進行比較，通過后才會壓縮上傳，以保證保養(yǎng)過程的視頻是完整和可靠的。

2 系統(tǒng)核心硬件設(shè)計

基于NT96658設(shè)計的硬件框圖，見圖2。從圖中可以看出該攝錄儀主要包含五部分：96658核心模塊、星光級圖像傳感器模塊、藍牙模塊、電源模塊、存儲模塊，其中96658為處理器單元，是整個系統(tǒng)運行的核心；圖像傳感器模塊主要用于視頻采集；藍牙模塊負責控制數(shù)據(jù)的傳輸；電源模塊為系統(tǒng)的各個部件供電；存儲模塊用于視頻數(shù)據(jù)的存儲。

2.1 系統(tǒng)核心CPU硬件設(shè)計

系統(tǒng)核心CPU采用聯(lián)詠的NT96658為控制芯片，該芯片具有成本低，性能高，電磁兼容性高等優(yōu)點，主CPU通過UART串口和藍牙模塊通訊，并通過I2C接口和圖像傳感器通訊，當系統(tǒng)接收到來自手機APP的加密通訊數(shù)據(jù)后，開啟錄像功能，將當前保養(yǎng)過程記錄到存儲器中，以供用戶隨時調(diào)取。

圖2 硬件框圖

影像傳感器采用的是SONY CMOS星光級影像傳感器，采用索尼7層玻璃高清鏡頭，1200萬像素，1080P（1920×1080P）高清畫質(zhì)，擁有170°超大廣角，每秒60幀（720P）的處理速度，采用應(yīng)用廣泛的5 V電源，可適配市面上所有的充電寶。

2.2 低功耗藍牙模塊設(shè)計

低功耗藍牙具有高可靠性、高安全性、功耗低、啟動迅速、即時連接、適用性廣、使用方便等優(yōu)點，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種智能設(shè)備，并且作為標配使用在所有智能手機中。在智能保養(yǎng)攝錄儀中，采用低功耗藍牙技術(shù)可以方便地接入用戶手機APP，同時通過加入身份認證機制以區(qū)分和鑒別非法用戶，保證設(shè)備的使用安全。

NFC卡具有存儲大量信息的功能，可搭載在移動設(shè)備、電子產(chǎn)品、PC和智能控件上，不需外接電源可實現(xiàn)近場無線通信和數(shù)據(jù)傳輸，當數(shù)據(jù)采集點與采集設(shè)備距離超過20 cm時，可將設(shè)備磁場感應(yīng)加強，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的目的。NFC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)人員和設(shè)備的無縫對接，且僅當系統(tǒng)接收到來自手機APP的加密通訊數(shù)據(jù)后，才可以將當前保養(yǎng)過程記錄到存儲器中，可防止虛假保養(yǎng)信息的錄入，并解決保養(yǎng)過程中信息失真問題。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 管理系統(tǒng)設(shè)計

管理系統(tǒng)總體框架圖，見圖3。系統(tǒng)中包括醫(yī)療設(shè)備管理、攝錄儀管理、保養(yǎng)計劃管理、賬號管理、權(quán)限管理、Web界面、外部接口等模塊，主要用于醫(yī)療信息錄入，保養(yǎng)計劃填寫，保養(yǎng)過程查詢和視頻查看。保養(yǎng)過程信息不僅可以提供給管理者查看，同時醫(yī)院設(shè)備管理人員和醫(yī)療科室管理者均可以在系統(tǒng)權(quán)限下查看自己的設(shè)備保養(yǎng)信息，系統(tǒng)提供手機和電腦等多種接入方式，用戶可以更方便、更便捷地查看到自己設(shè)備的保養(yǎng)信息，并對保養(yǎng)結(jié)果進行確認。

3.2 視頻采集技術(shù)

視頻攝錄儀是本系統(tǒng)的基礎(chǔ)，市面上已有的視頻攝錄儀都是獨立攝錄視頻，視頻的內(nèi)容和具體的事務(wù)沒有做到關(guān)聯(lián)，導致后期需要根據(jù)時間手動將攝錄的視頻關(guān)聯(lián)到發(fā)生的事件上。本系統(tǒng)設(shè)計的視頻采集技術(shù)是在用戶實行具體工單的時候，根據(jù)NFC采集的設(shè)備號實時綁定到巡查工單上，同時在后臺生成具體的工單信息，并通過MD5加密，保證視頻信息的不可修改性。錄像開始后，將獲得的工單信息寫到視頻文件中。上傳視頻時，上傳工具讀取并比較工單信息，系統(tǒng)中如不存在此工單信息，則說明視頻文件不是本系統(tǒng)設(shè)備生成的，則不處理此文件；如果獲取并驗證工單信息成功，系統(tǒng)將自動關(guān)聯(lián)視頻文件到工單中，并處理后上傳到云服務(wù)器中。在整個視頻工單處理過程中，通過NFC/藍牙/視頻處理技術(shù)，實現(xiàn)了視頻信息處理的全自動化。

圖3 管理系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度圖

攝錄儀系統(tǒng)中任務(wù)的調(diào)度采用基于事務(wù)的MVC模型，包含Model/View/Controller三部分，其中Model負責交互AppData，處理后更新到View模塊，而Controller模塊主要負責根據(jù)事務(wù)分別控制Model和View的行為，其中Controller模塊的核心代碼如下：

處理事務(wù)時，根據(jù)先后順序排隊執(zhí)行，先加入到隊列的先執(zhí)行，后加入的后執(zhí)行，基于可控的任務(wù)調(diào)度機制，保證多個任務(wù)執(zhí)行的一致性。

3.3 云視頻存儲技術(shù)

為了能讓監(jiān)管者和管理人員隨時查看設(shè)備的巡查情況，設(shè)備巡查產(chǎn)生的視頻保存在云平臺中，用戶可根據(jù)需要隨時隨地調(diào)取并查看，存儲方式不受地域和網(wǎng)絡(luò)的限制，用戶無需擔心本地的存儲空間問題，云平臺具有無限擴展的能力，用戶查看視頻也無須先下載后播放，可通過流媒體播放技術(shù)，在線播放。

由于視頻占用存儲空間比較大，因而保存成本也比較高。對于用戶來說，更關(guān)心最近幾次的視頻記錄，基于此，本系統(tǒng)中將視頻做了存儲優(yōu)化，默認存儲近幾次巡查保養(yǎng)記錄，設(shè)定系統(tǒng)會定時自檢查詢醫(yī)療設(shè)備的所有巡查保養(yǎng)記錄，自動刪除最早期的視頻記錄，同時將數(shù)據(jù)庫中的記錄設(shè)為disable狀態(tài)，這樣用戶可以方便地查詢到最新的一些數(shù)據(jù)記錄。

4 系統(tǒng)應(yīng)用描述

本文在上述管理系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，已完成系統(tǒng)開發(fā)，并于2017年初上線運行，以無錫市第四人民醫(yī)院運行該系統(tǒng)的采樣數(shù)據(jù)為例，其中，2016年沒有采用新系統(tǒng)，2017年為采用本文設(shè)計新的管理系統(tǒng)，分別從設(shè)備故障率、可服務(wù)率、以及醫(yī)護人員的滿意度幾個方面進行對比分析，比較結(jié)果，見表1。可以看出，采用可以提高對醫(yī)療設(shè)備保養(yǎng)和管理效率的管理系統(tǒng)，有效降低了設(shè)備的故障率，且對設(shè)備的可服務(wù)率提高到了98%。調(diào)查中顯示，醫(yī)務(wù)人員對新的管理系統(tǒng)滿意度為100%。

表1 系統(tǒng)運行的采樣數(shù)據(jù)統(tǒng)計表（%）

5 結(jié)語

本文設(shè)計的基于云視頻醫(yī)療設(shè)備巡查保養(yǎng)系統(tǒng)，可以幫助醫(yī)院設(shè)備管理人員和廠商降低監(jiān)管醫(yī)療設(shè)備的管理成本，通過有計劃的安排巡查保養(yǎng)任務(wù)，使廠商和醫(yī)院管理員可以及時動態(tài)地掌握設(shè)備運行和健康狀況，提高設(shè)備的使用生命期，并被高效利用；化被動維修為主動保養(yǎng)，通過及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的使用隱患，提高設(shè)備的使用效果，讓醫(yī)療設(shè)備管理員及時把控設(shè)備風險，給患者更好的使用體驗。此外，該系統(tǒng)不僅是為單個醫(yī)院設(shè)計，通過部署云服務(wù)器，可以同時提供給地方衛(wèi)生管理部門和設(shè)備生產(chǎn)廠商使用，促進醫(yī)療儀器設(shè)備從研發(fā)、管理、生產(chǎn)、使用、維護各個環(huán)節(jié)的良性發(fā)展。