我院數字化手術室音視頻通訊網絡及應用

韓乾

北京積水潭醫院 器械科，北京100035

我院數字化手術室音視頻通訊網絡及應用

韓乾

北京積水潭醫院 器械科，北京100035

我院數字化手術室系統于2008年初建成并投入使用，本文介紹了該系統的組成結構和音視頻通訊工作原理。這套數字化系統在手術過程中與各種數字化醫療設備配合使用完成手術，并對手術過程中的數據與圖像進行存檔，供臨床研究及遠程手術教學使用。

數字化手術室；視頻系統；音頻系統；數字化醫院

0 前言

隨著科學技術的不斷發展，數字化、信息技術不斷進步，醫院的數字化建設也得到了進一步的發展。手術室作為一個醫院的臨床核心，更是建設數字化醫院的重中之重。所以，建設一個功能強大的數字化手術室對醫院的現代化建設是至關重要的，也是必然趨勢。

我院是國內知名的以骨科學、燒傷科學為重點的三級甲等綜合性醫院。醫院的學科分類決定了我院手術量大的特點，我院年手術量達3萬多例。骨科手術種類繁多，而且有些手術難度大，相應的就會對手術室的綜合條件要求更高。為此，2008年我院籌建的功能強大的“現代化手術室”正式投入使用。

1 數字化和數字化手術室的概念

1.1 數字化的概念

數字化就是將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型，把它們轉變為一系列二進制代碼，引入計算機內部，進行統一處理，這就是數字化的基本過程。

1.2 數字化手術室

數字化手術室起源于20世紀90年代初，是在醫生手術需要的基礎上發展起來的。數字化手術室，是通過將先進的數字化技術運用到手術室的特定環境中，對實時數據監測、查詢，同時與遠程醫學影像技術相結合，使得醫生能夠實時獲得大量與患者相關的重要信息，從而便于手術操作，提高手術的安全性和手術效果。

2 我院數字化手術系統

2.1 系統組成

我院所使用的數字化系統均為美國史賽克公司提供（SwitchPoint Infinity 2.0控制系統）。該系統主要包括：Infinity2.0控制主機、SDC HD數字影音記錄裝置、SIDNE聲控系統。其他輔助設備：全景攝像頭、觸摸控制顯示屏和液晶電視等。

2.2 數字化硬件設備及手術間內音視頻通訊

（1）SwitchPoint Infinity 2.0。該系統專門用來直接控制手術間內的音頻、視頻設備的操作和設置。Infinity 2.0 控制系統也是用于手術間的音頻、視頻和數據路由器及視頻會議接口。Infinity 2.0系統主機的內部結構，見圖1。手術室工作人員只需通過一個“集中”控制設備，就可控制外科手術中所需的設備和通信。

（2）手術間內的視頻設備。包括全景攝像頭、術野攝像頭、內窺鏡、數字化顯微鏡系統、醫學影像系統等。這些視頻輸出設備一般都具有復合視頻端子、S端子、VGA接口、DVI高清接口等，而且大部分視頻設備都采用通用標準接口，這些設備與Infinity2.0主機相對應的視頻輸入連接，通過數字化系統的軟件系統就可以將所需要的視頻圖像路由至顯示設備（吊掛顯示器、液晶電視、投影儀等)。從而實現手術間內的視頻路由（圖1）。

（3）手術間內的音頻設備。手術間內配備音頻廣播系統、醫院的醫院信息系統/影像歸檔和通信系統（HIS/PACS）電腦主機，還有無線mic的音頻接收裝置。這些音頻設備都連接到Infinity2.0主機的音頻模塊，這樣就能夠實現手術間內的音頻路由。

圖1 Infinity 2.0系統主機的內部結構

2.3 SDC HD視頻影像控制系統和SIDNE聲控系統

SDC HD是一個基于電腦WINDOWS 系統的裝置，它可以用于手術過程中視頻數據的記錄、管理以及攝取高分辨率的數字圖像。SDC HD主要是通過保存的方法將文件的管理工作簡單化，或者將大量影像片子壓縮為數字媒體。SDC HD將圖像儲存于內置的硬盤驅動器中，并且在手術后可以方便醫生訪問這些圖像。通過操作該裝置前面板上的觸摸屏，存儲在硬盤驅動器上的圖像也可以方便地被分類、命名以及拷貝。

SIDNE聲控系統是通過集中控制手術室中使用的各種電子設備來促進手術室的管理。術野攝像機，史塞克視頻影像控制系統，史塞克動力系統以及其他兼容手術室設備連接到SIDNE系統后，可以通過SIDNE控制臺發出的指令來控制。

3 我院數字化通訊網絡

3.1 通訊網絡的構成部分

我院數字化手術室通訊網絡主要由4大部分構成（圖2）： 數字化手術間、數字化中央控制室、數字化示教室、數字化遠程交流中心。在日常使用中，這幾個區域之間的音頻、視頻、網絡數據通訊構成了現有的數字化通訊網絡。

圖2 數字化通訊的構成部分

3.2 手術間互訪流程（圖3）

（1）手術間的互訪。手術間的互訪實現相對來說要容易一些，因為每個手術間的視頻、音頻、控制信號都是在當初設計手術室布線時直接通過光纜、電纜連接到手術室的中控室。手術間A、B之間互訪時，A控制信號到達中控室電腦主機，中控電腦對視頻、音頻矩陣發出指令，從而實現A、B兩個手術間的視頻音頻傳輸。

圖3 手術間互訪流程圖

（2）手術間與數字化示教室、數字化遠程交流中心的通訊，見圖4。手術間與示教室、交流中心之間的互訪略微復雜一些，因為示教室與交流中心都不在手術室內部，與中控室的距離很遠，所以視頻、音頻、控制信號都通過光纜連接到手術室的中控室。如果手術間A與示教室或交流中心之間互訪，即控制信號、音視頻信號與示教室或者交流中心進行通訊，需要通過一個多功能光電轉換器來實現多種信號的遠程通訊。

圖4 手術間與示教室、交流中心通訊流程圖

4 通訊網絡的應用

4.1 實現實時數據的采集與反饋

數字化手術間內的Infinity2.0主機將視頻、音頻與網絡控制結合在一起，這樣就能實現實時的數據采集與反饋。數字化手術間的優勢之一在于手術間內可以整合幾乎所有的數字化設備：數字內窺鏡腔鏡系統、數字顯微鏡、數字X線機、數字導航、動力系統、醫院的信息管理系統、PACS網絡等。這種整合的意義在于，幾乎不用出房間就可以獲取并保存病人所有的有效信息。病人術中的實時數據，如麻醉數據，也會通過手術間內的電腦傳送到HIS系統中。這種高效的數據采集與反饋，極大地提高了手術的安全性，使得手術效率也大幅提高。

4.2 實現手術的直播教學

我院有繁重的臨床帶教任務，有進修醫生、實習或進修護士，要滿足臨床教學需要的同時還要保證手術室空氣潔凈度，減少觀摩手術者對無菌區的污染，這顯然是一對難以解決的矛盾。

通過數字化手術室的直播，使得觀摩學習的人員在數字化教學單元內就能觀看到手術的實況，同時能夠對手術過程進行錄制、存儲。在手術期間，通過音頻處理單元，醫生還可以對手術過程進行講解，同時也可以聽到教學單元觀摩者所提出的問題與疑問，進行及時的回答，真正實現了教學互動。

5 小結

在科技高速發展的今天，手術室的數字化程度已經成為一個醫院數字化建設水平的標志。數字化手術室的優勢我們已經有目共睹，即能夠提高手術的效率與安全性，也能夠提高醫院醫療設備資源的利用率。所以說，醫院在建設手術室數字化進程中資金高投入的同時也會帶來更好的經濟效益，更能夠為社會提供更高質量的醫療服務。

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Introduction and Application of the Audio and Video Communication Network of Our Digital Operating Room

HAN Qian
Equipment Department, Beijing Jishuitan hospital, Beijing 100035, China

Early of 2008, the digital operating room was founded in our hospital. This paper introduces the construction and the principle of the system. The system plays an important role in our daily operation:cooperating with other digital equipment to finish the operation, collecting the important image or video data for the doctor to save or research after the operation、providing distance education.

digital operating room; video system; audio system; digitalized hospital

TP37

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.01.010

1674-1633(2012)01-0033-03

2010-08-15

2011-11-09

作者郵箱：jerryhan2001@live.cn