醫院手術室數字化轉播系統的設計與完善方案

黃鑫，胡艷波

中國人民解放軍總醫院 器械處，北京100853

醫院手術室數字化轉播系統的設計與完善方案

黃鑫，胡艷波

中國人民解放軍總醫院 器械處，北京100853

目的 總結數字化轉播系統在手術室的具體應用與管理經驗，為科學合理的搭建數字化手術室提供設計方案。方法 采用一體化的管理理念，針對設備必須具備兼容性和擴展性的特點進行設備選型。結果 系統依托已有的網絡環境，可實現點對多點的網絡傳輸需求。結論 數字化手術室的應用，實現了手術監管，增強了手術的安全性，并且提高了醫生手術效率，還可以在手術的同時，實現網絡教學、手術直播、遠程會診、醫學交流、醫學信息數據庫建立等。

HIS；PACS；手術室；多媒體技術；數字轉播；遠程教學

計算機技術、網絡通信技術的迅速發展，使計算機多媒體技術和網絡建設在教育領域中顯示出了強大的生命力，多媒體技術與網絡技術的結合從根本上改變了信息的傳播方式。現代醫學的方法、手段、觀念的形式與改革步調都將發生顯著的變化，院內病例會診、醫學教育甚至醫療本身的傳統行為模式必將受到來自這一新生事物的沖擊。多媒體視頻系統、網絡教學系統、醫學影像存檔與通訊系統（PACS）、醫院信息系統（HIS）、遠程醫療等新事物層出不窮。其中，建立數字化多媒體監控系統已成為醫院現代化的一項重要內容。

數字化手術室是指將現代化數字技術應用在手術室工作環境中，并利用一些軟硬件設施，在潔凈手術室內建立完整的手術室信息管理系統。它不僅能讓醫護人員獲取查詢并記錄患者的相關信息，也能實現醫學影像與手術過程影像雙向傳輸以及醫療遠程實時視訊會診，同時還通過與醫院信息系統相集成，實現手術科室全面數字化管理[1]。與傳統的手術室相比，它改變了傳統手術室護士長的工作模式，提高了工作效率，也節省了人力和時間，使手術人員更加容易觀察術野，使護理人員更好的配合手術，使教學更加真實、生動。

1 數字化轉播系統的設計

就技術而言，醫院的遠程教學、遠程醫療、視頻會議等網絡多媒體信息化應用都得力于計算機網絡技術和網絡視頻技術的發展，而早期的模擬技術由于設備安裝維護復雜，信息化程度低而逐漸被基于TCP/IP模式的網絡視頻技術所取代。這也符合電視監控技術的發展趨勢，即：視頻信號數字化、系統應用信息化、控制管理智能化。另一方面，隨著數字化手術室數量的增多，手術觀摩教學應用的不斷發展，高效的系統維護管理，標準化和可擴充技術的要求又是一個不可忽視的問題，這就需要建立一個穩定的網絡平臺和可靠的數據庫。因此，科學地系統規劃和精心地系統設計都是保證數字化醫院投資價值的前提。

1.1 系統框架

手術室監控與教學系統包括視頻監控部分和多媒體演示部分。其中視頻監控系統是通過對視頻和音頻的監視捕捉來達到對監控目標的觀察，同時被監控系統也可以與監控人發生交流，達到互動，促進工作和學習的效率提高；而多媒體會議系統部分則是把信號在會議室通過多媒體投影設備、音響設備等表現出來，以利于大量的醫生和學生共同觀察、交流和學習。它是一種監控能力較強的綜合管理系統。

視頻監控以其直觀、方便、信息內容豐富而廣泛應用于許多場合。隨著計算機、網絡以及圖象處理、通信傳輸、自動化技術的發展，視頻監控技術也有了質的飛躍。手術室監控與教學系統在醫院中有著廣闊的應用前景，門診、住院大樓的安防監控，病房、監護室的患者的24h監護，手術室的手術觀摩學習，醫生的共同會診等都是其用武之地。

1.2 系統硬件實施和設計布局

系統的硬件構建如圖1所示。大部分數字化設備均放置于手術間內，手術間的組建根據前期手術間功能不同，所需硬件設施也略有不同。電視監控系統前端視頻采集部分主要包括：全景攝像機、場景鏡頭、云臺、防護罩、支架、控制解碼器等。每個手術室根據不同的使用要求，可以安裝不同數量的全景攝像機以滿足多畫面觀摩的要求，一般為2～3個。配置的全方位彩色攝像機用于監視手術室全貌和手術的全過程。該攝像機采用變焦全方位高分辨率攝像機，鏡頭和角度均可以遠程控制調節。該攝像機具有自動光補償的優點，支持360°任意旋轉和無極變焦，使拍攝無死角，全景細節可以任意把握。配置的高清晰彩色場景攝像機通過吊臂安裝在手術室無影燈擺臂旁，用于手術場景的拍攝和觀察手術細節的局部圖像。該設備應具有自動逆光補償，遠程調控，可拆卸消毒、可接入PACS系統等優勢。另外，自身集成有云臺控制解碼模塊，支持標準控制協議的遠程控制。此外，在手術室內除了攝像系統外，還根據不同的手術環境要求安裝了話筒、音箱等設備。通過話筒可以實現手術人員對手術過程的講解，這樣可以很好地滿足手術示教和手術視頻會議的需求。由于手術室內還安裝了音箱，可以很方便地實現監控室與手術室的交流。

醫療影像切換控制系統是一種易于使用的多功能平臺，為數字化手術室提供了一個完整的視頻流交換和圖像解決方案。該裝置通過使用光纖技術，提供醫療專業人員之間的信息實時交換，使在外科和介入病房實現簡單的視頻和影像信號控制成為現實。集中式的直流電源和光纖的支持，使手術室安裝變得尤為簡便，完全符合外科醫療應用，低成本的控制系統可適用于各種外科手術環境中。并且它具有以下特性：① 可轉換任何手術室視頻源至光纖DVI接口，并將影像傳送到顯示器上。② 通過互聯網能將手術視頻流和音頻傳送到任何地方。③ 保證高質量的圖像和信號的完整性，無需使用多條視頻電纜即可進行長距離顯示影像。④ 通過RS-232接口與遠程觸摸屏連接，就能完全控制所有設備的運作。

視頻信號的輸出主要通過液晶顯示器或投影，每個手術間壁掛一個大尺寸液晶顯示器，用于顯示接收手術無影燈下攝像頭傳輸的信號。示教室內安裝大屏幕液晶電視或投影儀，手術間的全景攝像頭和手術無影燈下的攝像頭的視頻（音頻）信號均可通過傳輸系統傳到示教室內，顯示在投影儀或液晶電視上。

圖1 系統設備構建框架

2 數字化轉播系統的應用

系統依托已有的網絡環境，滿足點對多點的網絡傳輸需求，采用成熟設備的集成控制模式，使用方便，操作簡單，具有前端一體化、傳輸網絡化、處理數字化、系統集成化的特點，能夠實現手術過程的實時觀看，高清顯示，靈活控制，雙向語音交互和視頻圖像高質量長時間存儲。可以在外科手術、微創手術、眼科手術、婦科、耳鼻喉科手術等手術現場廣泛應用，實現網絡視頻教學、手術直播、遠程專家會診、醫學會議交流、手術過程監控、醫學信息數據庫建立等[1,2]。

2.1 示教

將手術室內實況傳輸到示教室內，供人員參觀和學習，這樣可以保證手術室里安靜清潔，減少對手術醫生的影響。同時，也可將示教室里的狀況傳輸到手術室里，實現音視頻的交互功能。另外，也可實現手術監管，減少手術室醫療事故的發生，降低由于現場觀摩而引起的手術感染率。

手術室監控與教學系統包括視頻監控和多媒體演示兩部分。其中視頻監控系統是通過對視頻和音頻的監視捕捉來達到對監控目標的觀察、學習和交流。同時被監控系統也可以與監控人發生交流，達到互動，促進工作和學習效率的提高。而多媒體會議系統部分則是把信號在會議室通過多媒體投影設備、音響設備等表現出來，以利于大量醫生和學習者共同觀察、交流和學習。它是一種監控能力較強的綜合管理系統。這樣可以保證手術室里安靜清潔，減少對手術醫生的影響。另外，也可實現手術監管，減少手術室醫療事故的發生，降低由于現場觀摩而引起的手術感染率[3,5-7]。

手術室監控與教學系統的主要應用是醫學教學和院內病例會診。隨著程序設計的標準化，網絡帶寬的改善及瀏覽器插件種類的豐富等新技術的應用，為醫學多媒體應用提供了充分的條件。醫學教學或院內病例會診的過程中有些人體的結構往往難以直接展示，而且對手術室而言，由于受室內面積、顯示條件和手術規程要求，不可能容納很多人員。此時通過教學系統，將可以對手術細節一覽無余，并可根據需要對手術進行技術處理，這對于培養醫學院學生和醫護人員的技能提高均是非常有利的[4,8-10]。

2.2 遠程醫療會診

利用轉播系統，使得不同區域的醫生對患者進行共同會診成為現實。通過足夠流量的帶寬，使得醫生能夠通過高速互聯網傳輸，不受地域和時間的限制，瀏覽患者的手術視頻或圖像信息，為患者手術提供診療指導意見，為其爭取了寶貴的時間，避免延誤病情。另外，在某些特殊感染患者手術會診時，會診醫生不用進入手術間，可通過監控系統對患者的情況進行分析，提出應急措施，減少感染機會。

2.3 數據管理與保存

對各類臨床手術視頻結合我院的媒體資料管理系統對其進行分類、編目、編輯及入庫。應用數據庫管理搜索，用戶可根據手術醫生、患者姓名、手術時間、編號等相關信息進行視頻數據的查找與管理。同時，在院內服務器上實現手術視頻集中共享和觀摩。另外，利用數字轉播系統可以客觀真實的記錄手術的全過程，在發生醫療糾紛時可回放顯示每個手術細節，提供原始、真實的證據。可維護醫護患三方權益，減少醫院的經濟損失，也能夠有效合理地利用醫療資源。

3 討論

數字化手術室自提出至今已經歷了十幾年的發展，在提高工作效率、改善手術流程、感染控制方面都起到了非常重要的作用。而手術室數字轉播系統的實現只是建設數字化手術室的第一步。目前，國際上流行的一體化手術室設計與建設方案，該方案為用戶提供了集手術視頻轉播、手術檔案管理和手術室內設備控制為一體的集成控制服務，既能滿足教學、視頻會議等多種手術交流需求，又方便了手術醫生更加快捷地獲取病人的信息和控制手術室內環境

在國內，數字化手術室也同樣開始得到了各個醫院的關注，但推廣數字化手術室存在成本問題。數字化手術室可能初始階段投資比較高，除個別醫院直接將所有手術室建成數字化手術室外，大部分醫院則采用了分布實施的方案。各醫院根據實際需求首先分別建成不同功能的數字化手術室，再逐步推進、整合。但這就需要管理者具備一體化的管理思路，同時兼顧設備本身技術的一體化統籌考慮和具體設計規劃的一體化需要。手術室內設備的配置不可能完全采用一個廠家的設備，因此一體化必須具備兼容性，必須是真正意義上的開放式體統。同時，隨著醫療水平的發展，會不斷增添新的設備，系統應需具有可擴展性。目前大多數數字化手術室系統不能與其它廠家設備完全兼容，致使數字化手術系統的部分功能無法實現，這是數字化手術室建設的瓶頸。這就需要設備采購部門仔細組織相關人員進行設備技術論證，充分考慮到數字化設備本身的兼容性、可擴展性，否則采用分布建設時可能會造成資源上的浪費。

數字化手術室帶給我們的是一種一體化的集成控制服務環境，是一種人性化的手術室建設概念和方案。就是將病人更多的信息，包括HIS信息、PACS影像信息、臨床檢驗信息（LIS系統）和手術麻醉監護信息等與手術室數字轉播系統進行集成，最終實現病案管理與手術視頻轉播為一體的數字化手術室信息系統。隨著醫療技術的不斷創新，數字技術、網絡技術的不斷發展，數字化手術室建設必將成為廣大醫院發展的重要方向，促使醫院提高效率，整合資源，創造出更大的社會效益和經濟效益。

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Design and Improvement Scheme of Digital Broadcasting in Hospital Operation Room

HUANG Xin,HU Yan-bo
Equipment Department,PLA General Hospital,Beijing 100853,China

Objective To summarize concrete application and management experience of operation room digital broadcasting system. Methods The instruments selection that had extensive and expandable characteristic was carried out by the management concept of integration.Results&Conclusion Operation guard was realized by the establishment of digital operation room. It was available to advance operation efficiency, help expert in telediagnosis and telebroadcast and create medical information database.

HIS;PACS;operation room;multimedia technology;digital broadcasting;remote education

TP37；R197.39

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.08.012

1674-1633(2010)08-0036-03

2010-03-06

作者郵箱：hindley007@163.com