于路新，劉湘鄉(xiāng)，張薇莎，胡金友，鄒煉,

1 四川省人民醫(yī)院腫瘤中心，成都市，610072

2 中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)療機(jī)器人與微創(chuàng)手術(shù)器械研究中心，深圳市，518055

0 引言

癌癥作為我國高發(fā)病率、高死亡率的疾病之一，嚴(yán)重影響著患者的生活質(zhì)量。放射治療是重要的癌癥治療手段，根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的統(tǒng)計(jì)，70%左右的腫瘤病人需要放射治療，其中50%需要接受根治性放射治療。但我國的腫瘤放射治療水平區(qū)域間差異很大，城鄉(xiāng)差異大，放射治療的資源分布不均衡[1-2]，大量病人因設(shè)備和人員的限制未能得到應(yīng)有的放射治療。為解決這一現(xiàn)狀，國家出臺(tái)了很多政策來扶持基層醫(yī)院，已經(jīng)有越來越多的縣級(jí)醫(yī)院配置了低成本的國產(chǎn)化直線加速器，具備了開展成熟放療技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施。然而，放射治療是門檻較高、多學(xué)科協(xié)同的腫瘤治療技術(shù)，是一項(xiàng)需要放療醫(yī)師、物理師、技師密切合作完成的多環(huán)節(jié)流程。放療專業(yè)人才的培養(yǎng)十分嚴(yán)格[3]，人才培養(yǎng)的周期較長，合格的放療專業(yè)人才整體比較稀缺?；鶎俞t(yī)院由于其所處地域、醫(yī)療技術(shù)水平等因素，很難招聘到或者較快培養(yǎng)出合適的放療人才。為了解決基層醫(yī)院技術(shù)人才的短板，互聯(lián)網(wǎng)+放療的遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)納入了人們的視野，成為優(yōu)勢放療人才服務(wù)基層的一個(gè)突破口[4]。

遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)，作為解決醫(yī)療服務(wù)分布不均的手段，越來越被重視，特別是發(fā)展中國家。早在1994年，ALLEN等[5]就發(fā)起了基層患者對于遠(yuǎn)程醫(yī)療的滿意度調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明遠(yuǎn)程醫(yī)療極大改善了基層患者的就醫(yī)體驗(yàn)。VASQUEZCEVALLOS等[6]為提高厄瓜多爾偏遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)療服務(wù)設(shè)計(jì)了一套遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)。DATTA等[7-8]提出了構(gòu)建一個(gè)遠(yuǎn)程放療網(wǎng)絡(luò)來滿足撒哈拉以南的中低收入非洲國家癌癥患者對放療的需求，并且給出了構(gòu)建遠(yuǎn)程放療網(wǎng)絡(luò)的實(shí)踐路徑和成本預(yù)算。BELARD等[9]利用Citrix 產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了質(zhì)子計(jì)劃系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問，使質(zhì)子治療覆蓋更多的患者。COLONIAS等[10]基于Citrix的產(chǎn)品開發(fā)了一套電子病歷系統(tǒng)，但沒提供計(jì)劃系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問功能。JAMES等[11]應(yīng)用Citrix產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了Epworth Radiation Oncology為Visiting Medical Oきcers提供技術(shù)支持。

Citrix致力于云計(jì)算虛擬化、虛擬桌面和遠(yuǎn)程接入技術(shù)領(lǐng)域，是全球領(lǐng)先的提供完整虛擬化方案供應(yīng)商。它的相關(guān)軟件產(chǎn)品非常適合作為遠(yuǎn)程醫(yī)療IT手段的基礎(chǔ)部分。董慧等[12]證明了通過Citrix相關(guān)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)異地軟件共享以提高大型軟件利用率的可行性。本文將基于Citrix相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)計(jì)一套基于瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)的遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)。系統(tǒng)可整合基層醫(yī)院已有的放療計(jì)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)、電子病歷信息系統(tǒng)、影像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)跨地域的放射治療事務(wù)處理。依托該系統(tǒng)，上級(jí)指導(dǎo)單位與基礎(chǔ)醫(yī)療系統(tǒng)形成一個(gè)有效的放療技術(shù)聯(lián)盟，共同為偏遠(yuǎn)地區(qū)患者提供省城級(jí)高水平的放射治療服務(wù)。下文將詳細(xì)介紹放療遠(yuǎn)程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)，并介紹我院與某基層醫(yī)院依托該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源服務(wù)民族地區(qū)的前期經(jīng)驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該基層醫(yī)院配置有Siemens大孔徑CT模擬機(jī)、新華醫(yī)用電子直線加速器、新華放射治療信息系統(tǒng)、奇林科技放射治療計(jì)劃系統(tǒng)、影像和放療相關(guān)質(zhì)控設(shè)備等開展放療技術(shù)的基本設(shè)施，還配有PACS、HIS等醫(yī)療軟件。在當(dāng)?shù)胤暖熑瞬哦倘钡那闆r下，放射治療信息系統(tǒng)、放療計(jì)劃系統(tǒng)、PACS和HIS等醫(yī)療軟件又是單機(jī)版的桌面應(yīng)用程序，位置相對固定，無法滿足遠(yuǎn)程放療需求，導(dǎo)致日常放療工作不能正常開展。

為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程放療的目的，在Citrix的相關(guān)產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了基于瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)的遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)。在服務(wù)器端，將放療信息系統(tǒng)、放療計(jì)劃系統(tǒng)、PACS、HIS等應(yīng)用程序統(tǒng)一部署在本地的系統(tǒng)服務(wù)器上，通過Citrix的基礎(chǔ)功能將這些應(yīng)用發(fā)布為應(yīng)用服務(wù)，并將之集成在一個(gè)應(yīng)用程序門戶網(wǎng)頁上。在客戶端，通過瀏覽器輸入服務(wù)器網(wǎng)址，訪問應(yīng)用程序門戶網(wǎng)頁，然后調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)用程序完成相應(yīng)的放療業(yè)務(wù)處理。

在調(diào)用醫(yī)學(xué)應(yīng)用軟件的過程中，應(yīng)用程序依然運(yùn)行在服務(wù)器端，所有的醫(yī)療數(shù)據(jù)也保存在服務(wù)器端，保證了數(shù)據(jù)的封閉與安全。此外，客戶端和服務(wù)器端之間通過Citrix的ICA私有協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，該協(xié)議只以加密方式傳遞交互的鼠標(biāo)、鍵盤、屏幕刷新等少量的非業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，在保證數(shù)據(jù)安全的同時(shí)，又因交互的數(shù)據(jù)量很少，使得遠(yuǎn)程訪問與在本地運(yùn)行應(yīng)用程序用戶體驗(yàn)一致。

圖1和圖2分別從元件部署和邏輯分層兩方面介紹了此套放療遠(yuǎn)程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。將放療軟件經(jīng)XenAPP發(fā)布，StoreFront為外網(wǎng)訪問提供接口，外網(wǎng)的用戶只需要在終端上安裝Citrix Receiver客戶端，便可通過網(wǎng)絡(luò)訪問被推送的虛擬應(yīng)用，整個(gè)過程中系統(tǒng)所有的應(yīng)用和數(shù)據(jù)都集中于本地?cái)?shù)據(jù)中心。圖1中NetScaler Gateway是Citrix官方提供的外網(wǎng)訪問方案?；谛詢r(jià)比考慮，該遠(yuǎn)程系統(tǒng)選擇蒲公英路由器進(jìn)行外網(wǎng)訪問。在網(wǎng)絡(luò)部署中該遠(yuǎn)程系統(tǒng)提供了兩種VPN訪問方式，一種是通過專門的VPN客戶端軟件，適用于隨地辦工的用戶；一種是通過VPN硬件進(jìn)行遠(yuǎn)程連接，適用于兩個(gè)固定場所之間的連接。

圖1 遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the remote radiotherapy system

圖2 遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)邏輯分層結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Logical layered architecture of the remote radiotherapy system

1.2 網(wǎng)絡(luò)以及信息安全方案

如今，醫(yī)療行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，在此背景下患者信息安全問題備受關(guān)注。在發(fā)展健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)首先警惕數(shù)據(jù)安全，只有保護(hù)好患者隱私，才能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合共享、開放應(yīng)用。

本文設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)所采用的網(wǎng)絡(luò)是通用寬帶網(wǎng)絡(luò)，為確保整個(gè)系統(tǒng)的信息安全性采取了以下策略：① Citrix的核心是ICA協(xié)議，它連接了運(yùn)行在服務(wù)器端的應(yīng)用程序運(yùn)行環(huán)境和客戶端設(shè)備。通過ICA協(xié)議，使應(yīng)用和數(shù)據(jù)都集中于數(shù)據(jù)中心，網(wǎng)絡(luò)只以加密方式傳輸很少量的非業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；②采用SSL加密的VPN專用通道安全接入遠(yuǎn)程平臺(tái)；③在服務(wù)端配置防火墻，對進(jìn)出站數(shù)據(jù)流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；④對Citrix服務(wù)器操作系統(tǒng)登錄賬號(hào)配置了組策略，用于控制訪問發(fā)布資源的權(quán)限，防止非法操作；⑤創(chuàng)建一個(gè)特定的用戶組，只有此用戶組有權(quán)限訪問遠(yuǎn)程計(jì)劃系統(tǒng)，并為每個(gè)組內(nèi)用戶分配了特定的賬戶和密碼，遠(yuǎn)程用戶需要賬戶認(rèn)證后才能登陸。通過這些措施可有效保證數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)傳輸中的安全與完整性。

1.3 技術(shù)聯(lián)盟模式放射治療中心

以上述遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)為載體，省級(jí)三甲醫(yī)院的醫(yī)務(wù)人員與基層醫(yī)務(wù)人員形成技術(shù)服務(wù)聯(lián)盟，為基層提供優(yōu)質(zhì)的放射治療服務(wù)。技術(shù)聯(lián)盟的工作模式具體來說分為以下兩個(gè)階段：

放療體系構(gòu)建階段：上級(jí)指導(dǎo)單位的資深醫(yī)學(xué)物理師團(tuán)隊(duì)進(jìn)駐基層單位。帶領(lǐng)基層單位的相關(guān)人員完成所有放療相關(guān)設(shè)備（包括CT模擬機(jī)、直線加速器、放療計(jì)劃系統(tǒng)等）的驗(yàn)收調(diào)試工作，確保所有設(shè)備處于滿足臨床開展要求的最佳狀態(tài)。根據(jù)基層單位的實(shí)際情況，制定各類設(shè)備的質(zhì)量控制規(guī)范，科學(xué)設(shè)計(jì)流程和劃分崗位并制定各崗位的標(biāo)準(zhǔn)操作指南。這個(gè)階段也是培養(yǎng)基層人員的階段，確?；鶎尤藛T能夠按照標(biāo)準(zhǔn)操作指南提供良好的臨床服務(wù)。

日常運(yùn)營階段：基層放療人員參照前期確定的標(biāo)準(zhǔn)操作完成相應(yīng)臨床工作。部分對人員能力要求較高的工作（比如靶區(qū)的勾畫或?qū)徍耍委熡?jì)劃的設(shè)計(jì)等），由上級(jí)醫(yī)院和基層醫(yī)院的專業(yè)人員共同完成。上級(jí)醫(yī)院專業(yè)人員通過遠(yuǎn)程放療平臺(tái)完成相應(yīng)的臨床事務(wù)處理，基層的專業(yè)人員再次學(xué)習(xí)吸收和確認(rèn)，最終保證患者接受高質(zhì)量的放療服務(wù)。

基于遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)的技術(shù)聯(lián)盟模式可有效地解決基層醫(yī)院放療技術(shù)人才短缺的難題，讓基層患者在“家門口”就能享受到大醫(yī)院的腫瘤放療治療方案，在節(jié)約醫(yī)療成本的基礎(chǔ)上又提高了治療效率。

1.4 遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)的驗(yàn)證方法

為了驗(yàn)證該套遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)是否能應(yīng)用于臨床，基于該基層醫(yī)院的放療計(jì)劃系統(tǒng)對之進(jìn)行驗(yàn)證。首先將Magical Phantom產(chǎn)生的虛擬CT[13]通過遠(yuǎn)程和本地兩種操作分別導(dǎo)入到放療系統(tǒng)中，測試遠(yuǎn)程系統(tǒng)的功能是否正常，對比兩套參數(shù)是否一致；然后測試遠(yuǎn)程賬戶功能，證明通過遠(yuǎn)程可以正常使用放療軟件，可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地辦工。最后對放療軟件群進(jìn)行詳盡的驗(yàn)收，具體方法是隨機(jī)挑選兩組病人，分別命名為A組和B組，每組病人由5個(gè)頭頸部病例，3個(gè)胸部病例以及3個(gè)腹部病例組成。在遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)記錄A組病例的操作結(jié)果，再通過本地系統(tǒng)查看操作的結(jié)果。在本地系統(tǒng)上訪問放療軟件，記錄B組病人的操作結(jié)果，再在遠(yuǎn)程系統(tǒng)查看操作的結(jié)果。將遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)和本地機(jī)軟件的操作進(jìn)行兩兩對比，如果結(jié)果一致，則證明遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)與本地機(jī)軟件是等效的。

2 結(jié)果與討論

2.1 臨床應(yīng)用前的測試

該套遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)應(yīng)用于臨床之前，用Magical Phantom產(chǎn)生的一套虛擬胸部CT對之進(jìn)行了測試。這套虛擬CT的組織結(jié)構(gòu)有肺、腫瘤、胸廓和脊柱，通過遠(yuǎn)程導(dǎo)入到基層醫(yī)院計(jì)劃系統(tǒng)中，成功完成正常組織和靶區(qū)的勾畫以及計(jì)劃的設(shè)計(jì)，期間系統(tǒng)操作流暢，所有軟件功能無異常。在本地系統(tǒng)上重復(fù)這一過程，通過對比發(fā)現(xiàn)兩套組織結(jié)構(gòu)在體積上差別甚微，在計(jì)劃參數(shù)一致的前提下，劑量分布也幾乎一致。

2.2 遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)的驗(yàn)收

遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)的驗(yàn)收主要包括兩方面，分別是遠(yuǎn)程賬號(hào)的驗(yàn)收和放療計(jì)劃系統(tǒng)軟件群的驗(yàn)收。

遠(yuǎn)程賬號(hào)包含8個(gè)驗(yàn)收項(xiàng)目：①在各種終端設(shè)備上，包括普通電腦、平板電腦、4G手機(jī)，測試操作的流暢性；②在不同電腦上登陸同一遠(yuǎn)程賬戶；③多用戶在同一臺(tái)電腦上使用同一遠(yuǎn)程賬號(hào)登錄放療軟件；④同一用戶在同一電腦上使用同一遠(yuǎn)程賬號(hào)多窗口登錄放療軟件；⑤同一用戶在不同電腦上使用不同遠(yuǎn)程賬號(hào)登錄放療軟件；⑥未退出遠(yuǎn)程賬號(hào)，云端電腦關(guān)機(jī)或停電后開機(jī)重新登錄遠(yuǎn)程賬號(hào)能繼續(xù)辦公；⑦網(wǎng)絡(luò)中斷后，Citrix可以自動(dòng)續(xù)連，連接后能繼續(xù)辦公；⑧未注銷軟件賬號(hào)直接退出遠(yuǎn)程賬號(hào)，在其他機(jī)器登錄遠(yuǎn)程賬號(hào)能繼續(xù)辦公。以上測試均順利通過，且測試期間操作流暢，圖像顯示清晰。其中，第⑥～⑧項(xiàng)中的繼續(xù)辦公指的是重新登錄云端后彈出的放療軟件和退出前的操作界面保持一致，這表明云端放療軟件可以讓客戶隨時(shí)隨地辦公。

放療軟件群的驗(yàn)收包括三個(gè)部分：信息系統(tǒng)客戶端、醫(yī)生工作站、物理師工作站。驗(yàn)證的具體方法如下：在遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)上新建A組病人，導(dǎo)入相應(yīng)的CT，完成靶區(qū)勾畫、計(jì)劃設(shè)計(jì)、預(yù)約排程等各項(xiàng)操作。信息系統(tǒng)客戶端的操作有3項(xiàng)：①新建/編輯病人；②預(yù)約排程；③治療日報(bào)。醫(yī)生工作站的操作有7項(xiàng)：①解剖結(jié)構(gòu)操作工具；②二/三維圖像顯示及相關(guān)工具；③自動(dòng)提取體表輪廓；④結(jié)構(gòu)模板導(dǎo)入和導(dǎo)出；⑤相對劑量和絕對劑量比較；⑥劑量體積直方圖；⑦圖像配準(zhǔn)功能。物理師工作站的操作有7項(xiàng)：①設(shè)置定位中心；②添加新計(jì)劃；③設(shè)置計(jì)劃中心；④編輯射野；⑤設(shè)置優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化計(jì)劃；⑥計(jì)算劑量；⑦打印計(jì)劃報(bào)告。這些操作在遠(yuǎn)程系統(tǒng)上均能順利完成。在本地系統(tǒng)上查看A組病人的操作信息，并與遠(yuǎn)程系統(tǒng)上的操作信息兩兩對比。信息系統(tǒng)客戶端的數(shù)據(jù)對比驗(yàn)證有4項(xiàng)：①病人ID、病人姓名、性別、年齡；②主管醫(yī)生；③計(jì)劃類型；④家庭/工作/手機(jī)電話、郵件地址、家庭住址。醫(yī)生工作站的數(shù)據(jù)對比驗(yàn)證有4項(xiàng)：①同一CT層面的坐標(biāo)值；②CT方向的設(shè)置；③結(jié)構(gòu)的命名、類型、顏色；④相同結(jié)構(gòu)的劑量和體積統(tǒng)計(jì)。物理師工作站的對比數(shù)據(jù)量大，這部分的數(shù)據(jù)對比兩套系統(tǒng)的計(jì)劃參數(shù)報(bào)告。經(jīng)過對比驗(yàn)證，遠(yuǎn)程和本地系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全部一致。

在本地系統(tǒng)上新建B組病人，完成如上的一系列操作，結(jié)果顯示遠(yuǎn)程和本地的數(shù)據(jù)也全部一致。

通過以上各項(xiàng)測試表明，遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)具有和本地放療系統(tǒng)同樣的功能，操作效果與本地系統(tǒng)完全等效，并且支持移動(dòng)辦公。證明遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)能夠安全可靠地應(yīng)用于臨床工作中。

依托該套遠(yuǎn)程系統(tǒng)，從2017年9月起已有223名患者在該基層醫(yī)院接受了放射治療，其中148例IMRT，75例3D-CRT，為當(dāng)?shù)鼗颊邘ナ〖?jí)專家的治療方案，提高了患者就醫(yī)體驗(yàn)。而且該套系統(tǒng)允許客戶在任意位置使用各種終端，來接入基層醫(yī)院的醫(yī)療軟件。這個(gè)特點(diǎn)允許醫(yī)生和物理師利用閑散時(shí)間勾畫靶區(qū)、設(shè)計(jì)計(jì)劃和評估計(jì)劃，比如上下班路上、酒店或者機(jī)場候機(jī)室，即便應(yīng)用4G網(wǎng)絡(luò)，也能在智能電話上流暢操作，真正實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公，提高了工作效率。

2.3 討論

本文設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理均在本地?cái)?shù)據(jù)中心服務(wù)器上完成，平臺(tái)上只將完整的界面展現(xiàn)給客戶端設(shè)備，既保證了數(shù)據(jù)服務(wù)器的安全性，又因?yàn)榻换サ臄?shù)據(jù)大大減少而提高了訪問速度，使得用戶獲得與在本地運(yùn)行放療系統(tǒng)一樣的體驗(yàn)感受。

雖然該套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程勾畫靶區(qū)和設(shè)計(jì)放療計(jì)劃等功能，但在遠(yuǎn)程獲取加速器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、放療過程中的操作流程數(shù)據(jù)、病人信息管理以及放療流程的管理等方面存在缺失，這也是后續(xù)的努力方向。最終探索一套功能完善、信息安全的遠(yuǎn)程放療協(xié)作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)有效的流程管理和信息交流與追蹤。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)院信息系統(tǒng)越來越多，如何管理維護(hù)和高效使用這些系統(tǒng)成為一大難題。此外醫(yī)院還面臨擴(kuò)建后的數(shù)據(jù)共享、提高醫(yī)務(wù)人員工作效率、與兄弟單位交流等問題，基于Citrix實(shí)現(xiàn)醫(yī)療軟件的虛擬化可以提供一個(gè)解決方案。

3 結(jié)論

本文基于Citrix二次開發(fā)設(shè)計(jì)了一套遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)，通過這套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)異地訪問放療計(jì)劃系統(tǒng)，并采取了一系列措施保證患者的信息安全。目前這套遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)已在某基層醫(yī)院通過了實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證，證明該遠(yuǎn)程放療系統(tǒng)是一個(gè)非常有效的遠(yuǎn)程放療方案，可有效解決偏遠(yuǎn)地區(qū)放療資源人才不足的需求，為基層患者的腫瘤放射治療提供更好更專業(yè)的治療方案。