隨著社會經濟的發展和科學技術的進步，當今社會已進入了信息化的新時代。現代醫學也隨著醫學領域的不斷發展而發展，外科手術技術也利用高端計算機科學技術，對各種手術全程畫面影像的實時記錄,使之用于研究、教學和病例存檔。有些具有爭議的手術，也可以利用這些視頻資料作為科學的判斷依據。

       傳統的手術教學的弊端也已經越來越顯現出來，場地小能夠容納的觀摩人數有限；現場觀摩也令得手術室環境吵雜；病人隱私問題也令醫患糾紛越來越多；重要的手術資料不易保存…… 

       盛大神州率先在國內推出采用全高清圖像采集、顯示、存儲的高清手術示教系統，該可全面滿足手術示教對音視頻實時同步、高畫質、高保真的要求，是提高醫院教學和管理水平的重要手段。

一、系統邏輯結構

        整個示教系統分為三部分，即手術室部分，示教室部分和控制室部分。手術室采集現場場景和語音信息，分別將語音視頻傳送給語音服務器和視頻服務器，完成數據處理和管理工作。學習環境完成現場場景和語音環境的重現工作，并提供語音的交互功能。

 

二、系統結構

系統結構圖如下：

  

        盛大神州手術示教系統由三個組成模塊：手術室部分、示教室部分和控制室部分，各模塊的組成和實現的功能如下：

1.手術室     

 手術室部署術野攝像機萬向臂、術野攝像機、全景攝像機、術野攝像機遠程控制系統、示教前端、高清液晶監視器（高清液晶電視）、高保真拾音器、吸頂音響；各自功能如下：

術野攝像機萬向臂：

       用于承載術野攝像機和遠程遙控云臺，并且可以把云臺和術野攝像機調整大概的術野位置，像無影燈一樣可以伸縮自如，并且不影響醫護人員完成手術過程，在手術結束之后可以把術野攝像機升到天花板，便于手術室消毒。

術野攝像機：

        采用3CCD廣播級攝像機，該攝像機可以具有高色彩還原度和高清晰度，把血液的顏色還原成接近本色，能夠看清細微的毛細血管，為視頻教學、遠程觀摩、在線直播點播、遠程會診等提供更真切的手術現場。

術野攝像機遠程控制系統：

        該系統是我公司綜合多家醫院的需求，特意開發的定向產品，主要是用來調節術野攝像機和鏡頭的，能夠遠程設置攝像機參數、遠程攝像機開關機、遠程攝像機調整、常用位置的預置位設定，關鍵的作用是可以遠程調節鏡頭的聚焦/變焦，最關鍵的是能夠遠程調節鏡頭的光圈，因為在手術過程中醫護人員肯定會隨時調節無影燈的位置，在無影燈強光的照射下，必須有光圈的配合才能實時達到最佳視頻的采集。

示教前端：

        用于把手術室的視頻（全景攝像機、術野攝像機、醫療儀器視頻）網絡數字化通過院內局域網把各路視頻送到錄播服務器進行在線點播、直播，實現完全數字化的網絡手術室示教系統。

高清液晶監視器：

        用于調節術野攝像機，以便給示教室最清晰的視頻，方便醫生能夠實時觀看自己做手術的過程。如果院方成本預算不是很高的話，此設備可以用高清液晶監視器來代替。

語音系統：

        高保真拾音器把手術室的聲音送到示教前端和視頻一并進行錄制，示教室的聲音可以通過示教前端給到吸頂音箱上，通過音量調節器來調節適應的音量，在不需要的情況下，可以關閉聲音，保持手術室的安靜。達到語音雙向的效果。

2.控制中心

       我們設計了兩種方案，一種室集中控制，一種是單獨控制，兩種方案的區別在于控制方式不同，單獨控制方案是：在每個手術室本地進行控制，集中控制方案是：在控制中心集中控制每個手術室。除了控制方式和控制地點不同之外，其他的功能是一樣的，一般至少要有一臺錄播服務器，這是不可或缺的。如果手術室數量比較多，還要加配一臺大容量的磁盤陣列，增加數據存儲空間，能夠更加有效長期的保存醫院珍貴數據；如果對錄制的視頻進行精細的編輯的話，還要加配一臺多媒體后期編輯服務器。

控制中心設備部署：錄播服務器（包含錄播軟件平臺），自功能如下：

錄像服務器：

         實現對多視頻源（全景攝像機、術野攝像機、醫療儀器視頻）的接入，單間手術室可以有9路視頻輸入，支持復合、分量、VGA、SDI等各種信號接口，只要有網絡的任何地點都可以觀看手術室示教全況，只需增加手術室設備就能擴充示教規模；直播支持1200路，點播支持1024路，單臺服務器可以支持并發100間手術室，比同類產品只有6-8間的并發能力的服務器大大降低項目建設成本。

3.示教室

示教室部署多媒體會議攝像機、攝像機遠程控制系統、示教前端、高清液晶監視器（高清液晶電視）、音響設備；各自功能如下：

多媒體會議攝像機：

        采用3CCD或3CMOS廣播級攝像機，該攝像機可以具有高色彩還原度和高清晰度，能夠拍攝示教過程的整個示教現場。

攝像機遠程控制系統：

        該系統是我公司綜合多家醫院的需求，特意開發的定向產品，主要是用來調節術野攝像機和鏡頭的，能夠遠程設置攝像機參數、遠程攝像機開關機、遠程攝像機調整、常用位置的預置位設定，關鍵的作用是可以遠程調節鏡頭的聚焦/變焦，最關鍵的是能夠遠程調節鏡頭的光圈，因為在手術過程中醫護人員肯定會隨時調節無影燈的位置，在無影燈強光的照射下，必須有光圈的配合才能實時達到最佳視頻的采集。

示教前端：

        用于把示教室的多媒體采集的視頻網絡數字化通過院內局域網把各路視頻送到錄播服務器進行在線點播、直播，實現完全數字化的網絡手術室示教系統。

高清顯示設備：

        可以選擇高清投影，高清背投，高清拼接屏甚至高清電視等顯示設備。

音響系統：

         用功放、音響、調音臺、均衡器、無線話筒等設備共同實現示教和醫療會議，并且可以和手術室達到語音雙向的效果。

 

三、系統擴展

        本方案建議的示教系統是一個開放的系統，它能夠很容易地接入到醫院主干網上，共享資源，成為整個醫院信息化建設的一部分，不再是一個獨立的系統。

        示教允許將學習功能延伸到示教終端的工作桌面上而不需要改變目前辦公網絡環境。通過這種擴展，可進一步實現多方參與學習功能，并可實現遠程的工作指導。通過系統的授權可以允許醫院其它部門的教師進入示教，觀察或訪問教學現場狀況。

示教方案設計中已包含了外部網絡的接口，當需要連接到醫院主干網絡時，只需要鏈路連接，并通過配置即可實現。配置的基本原則是：

1. 安全性：保護示教本身網絡安全

2. 服務質量：保證示教高碼流應用不影響其他網絡應用

3. 透明性：當允許外部網絡用戶使用示教時，用戶是透明地跨過網絡訪問

4.簡易性：只要具備錄播服務器訪問權限的客戶終端，均可以通過Web終端根據自己的權限進行在線直播、點播。就跟上網一樣簡單，不需要那些復雜的客戶端軟件的安裝和投資。 

四、系統功能

   

1、四多分屏顯示多路視頻信息和數據信息

在學習界面上可同時顯示指定手術室 中的場景視頻和教學圖像。根據需要可同時顯示多個視頻圖像或更多視頻圖像。

2、 全屏顯示視頻

選擇一路視頻圖像在全屏顯示，便于觀察。

3、 控制場景鏡頭

通過我公司專業針對手術示教研發的術野攝像機專業控制系統來有效控制術野攝像機，已達到學習者觀看高清晰度、高色彩還原度的視頻效果。

4、 控制錄像

對教學圖像和場景視頻同時進行錄像，用于日后學習。

5、 即時拍攝

對教學過程中的關鍵動作通過拍攝方法記錄下來。拍攝后的圖片以JPG文件保存，可轉存后進一步分析。學習者可以將這些圖片下載后學習使用。

6、 手術室列表

系統將有效的學習地點以手術室 名稱列表出來，供學習者選擇。列表采用樹型結構，列出每個手術室 的視頻點信息。

7、 預先設置場景位置

系統允許預先設定場景圖像的多個觀察位置，在學習過程中可迅速改變觀察點，如設置全景、操作臺等位置。

8、自由分組學習

每個學習終端可選擇任意一個手術室 進行學習。多個學習終端也可以同時選擇同一個手術室 進行學習。

9、教學過程回放

系統可以從錄制的錄像中選擇教學錄像回放。

10、語音通訊

現場聲音通過網絡直接傳送到學習終端。學習環境的聲音可通過終端控制，由選擇地傳送到現場/手術室 ，形成互動。