韓乾

北京積水潭醫(yī)院 器械科，北京100035

我院數(shù)字化手術(shù)室音視頻通訊網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用

韓乾

北京積水潭醫(yī)院 器械科，北京100035

我院數(shù)字化手術(shù)室系統(tǒng)于2008年初建成并投入使用，本文介紹了該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和音視頻通訊工作原理。這套數(shù)字化系統(tǒng)在手術(shù)過程中與各種數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備配合使用完成手術(shù)，并對手術(shù)過程中的數(shù)據(jù)與圖像進(jìn)行存檔，供臨床研究及遠(yuǎn)程手術(shù)教學(xué)使用。

數(shù)字化手術(shù)室；視頻系統(tǒng)；音頻系統(tǒng)；數(shù)字化醫(yī)院

0 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化、信息技術(shù)不斷進(jìn)步，醫(yī)院的數(shù)字化建設(shè)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。手術(shù)室作為一個醫(yī)院的臨床核心，更是建設(shè)數(shù)字化醫(yī)院的重中之重。所以，建設(shè)一個功能強(qiáng)大的數(shù)字化手術(shù)室對醫(yī)院的現(xiàn)代化建設(shè)是至關(guān)重要的，也是必然趨勢。

我院是國內(nèi)知名的以骨科學(xué)、燒傷科學(xué)為重點的三級甲等綜合性醫(yī)院。醫(yī)院的學(xué)科分類決定了我院手術(shù)量大的特點，我院年手術(shù)量達(dá)3萬多例。骨科手術(shù)種類繁多，而且有些手術(shù)難度大，相應(yīng)的就會對手術(shù)室的綜合條件要求更高。為此，2008年我院籌建的功能強(qiáng)大的“現(xiàn)代化手術(shù)室”正式投入使用。

1 數(shù)字化和數(shù)字化手術(shù)室的概念

1.1 數(shù)字化的概念

數(shù)字化就是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M(jìn)制代碼，引入計算機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過程。

1.2 數(shù)字化手術(shù)室

數(shù)字化手術(shù)室起源于20世紀(jì)90年代初，是在醫(yī)生手術(shù)需要的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。數(shù)字化手術(shù)室，是通過將先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)運(yùn)用到手術(shù)室的特定環(huán)境中，對實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、查詢，同時與遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)影像技術(shù)相結(jié)合，使得醫(yī)生能夠?qū)崟r獲得大量與患者相關(guān)的重要信息，從而便于手術(shù)操作，提高手術(shù)的安全性和手術(shù)效果。

2 我院數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成

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

2.2 數(shù)字化硬件設(shè)備及手術(shù)間內(nèi)音視頻通訊

（1）SwitchPoint Infinity 2.0。該系統(tǒng)專門用來直接控制手術(shù)間內(nèi)的音頻、視頻設(shè)備的操作和設(shè)置。Infinity 2.0 控制系統(tǒng)也是用于手術(shù)間的音頻、視頻和數(shù)據(jù)路由器及視頻會議接口。Infinity 2.0系統(tǒng)主機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，見圖1。手術(shù)室工作人員只需通過一個“集中”控制設(shè)備，就可控制外科手術(shù)中所需的設(shè)備和通信。

（2）手術(shù)間內(nèi)的視頻設(shè)備。包括全景攝像頭、術(shù)野攝像頭、內(nèi)窺鏡、數(shù)字化顯微鏡系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)等。這些視頻輸出設(shè)備一般都具有復(fù)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(shè)備都采用通用標(biāo)準(zhǔn)接口，這些設(shè)備與Infinity2.0主機(jī)相對應(yīng)的視頻輸入連接，通過數(shù)字化系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)就可以將所需要的視頻圖像路由至顯示設(shè)備（吊掛顯示器、液晶電視、投影儀等)。從而實現(xiàn)手術(shù)間內(nèi)的視頻路由（圖1）。

（3）手術(shù)間內(nèi)的音頻設(shè)備。手術(shù)間內(nèi)配備音頻廣播系統(tǒng)、醫(yī)院的醫(yī)院信息系統(tǒng)/影像歸檔和通信系統(tǒng)（HIS/PACS）電腦主機(jī)，還有無線mic的音頻接收裝置。這些音頻設(shè)備都連接到Infinity2.0主機(jī)的音頻模塊，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)手術(shù)間內(nèi)的音頻路由。

圖1 Infinity 2.0系統(tǒng)主機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.3 SDC HD視頻影像控制系統(tǒng)和SIDNE聲控系統(tǒng)

SDC HD是一個基于電腦WINDOWS 系統(tǒng)的裝置，它可以用于手術(shù)過程中視頻數(shù)據(jù)的記錄、管理以及攝取高分辨率的數(shù)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(shù)字媒體。SDC HD將圖像儲存于內(nèi)置的硬盤驅(qū)動器中，并且在手術(shù)后可以方便醫(yī)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(qū)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(tǒng)是通過集中控制手術(shù)室中使用的各種電子設(shè)備來促進(jìn)手術(shù)室的管理。術(shù)野攝像機(jī)，史塞克視頻影像控制系統(tǒng)，史塞克動力系統(tǒng)以及其他兼容手術(shù)室設(shè)備連接到SIDNE系統(tǒng)后，可以通過SIDNE控制臺發(fā)出的指令來控制。

3 我院數(shù)字化通訊網(wǎng)絡(luò)

3.1 通訊網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成部分

我院數(shù)字化手術(shù)室通訊網(wǎng)絡(luò)主要由4大部分構(gòu)成（圖2）： 數(shù)字化手術(shù)間、數(shù)字化中央控制室、數(shù)字化示教室、數(shù)字化遠(yuǎn)程交流中心。在日常使用中，這幾個區(qū)域之間的音頻、視頻、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊構(gòu)成了現(xiàn)有的數(shù)字化通訊網(wǎng)絡(luò)。

圖2 數(shù)字化通訊的構(gòu)成部分

3.2 手術(shù)間互訪流程（圖3）

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

圖3 手術(shù)間互訪流程圖

（2）手術(shù)間與數(shù)字化示教室、數(shù)字化遠(yuǎn)程交流中心的通訊，見圖4。手術(shù)間與示教室、交流中心之間的互訪略微復(fù)雜一些，因為示教室與交流中心都不在手術(shù)室內(nèi)部，與中控室的距離很遠(yuǎn)，所以視頻、音頻、控制信號都通過光纜連接到手術(shù)室的中控室。如果手術(shù)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(jìn)行通訊，需要通過一個多功能光電轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)多種信號的遠(yuǎn)程通訊。

圖4 手術(shù)間與示教室、交流中心通訊流程圖

4 通訊網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

4.1 實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的采集與反饋

數(shù)字化手術(shù)間內(nèi)的Infinity2.0主機(jī)將視頻、音頻與網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)合在一起，這樣就能實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)采集與反饋。數(shù)字化手術(shù)間的優(yōu)勢之一在于手術(shù)間內(nèi)可以整合幾乎所有的數(shù)字化設(shè)備：數(shù)字內(nèi)窺鏡腔鏡系統(tǒng)、數(shù)字顯微鏡、數(shù)字X線機(jī)、數(shù)字導(dǎo)航、動力系統(tǒng)、醫(yī)院的信息管理系統(tǒng)、PACS網(wǎng)絡(luò)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(shù)中的實時數(shù)據(jù)，如麻醉數(shù)據(jù)，也會通過手術(shù)間內(nèi)的電腦傳送到HIS系統(tǒng)中。這種高效的數(shù)據(jù)采集與反饋，極大地提高了手術(shù)的安全性，使得手術(shù)效率也大幅提高。

4.2 實現(xiàn)手術(shù)的直播教學(xué)

我院有繁重的臨床帶教任務(wù)，有進(jìn)修醫(yī)生、實習(xí)或進(jìn)修護(hù)士，要滿足臨床教學(xué)需要的同時還要保證手術(shù)室空氣潔凈度，減少觀摩手術(shù)者對無菌區(qū)的污染，這顯然是一對難以解決的矛盾。

通過數(shù)字化手術(shù)室的直播，使得觀摩學(xué)習(xí)的人員在數(shù)字化教學(xué)單元內(nèi)就能觀看到手術(shù)的實況，同時能夠?qū)κ中g(shù)過程進(jìn)行錄制、存儲。在手術(shù)期間，通過音頻處理單元，醫(yī)生還可以對手術(shù)過程進(jìn)行講解，同時也可以聽到教學(xué)單元觀摩者所提出的問題與疑問，進(jìn)行及時的回答，真正實現(xiàn)了教學(xué)互動。

5 小結(jié)

在科技高速發(fā)展的今天，手術(shù)室的數(shù)字化程度已經(jīng)成為一個醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)水平的標(biāo)志。數(shù)字化手術(shù)室的優(yōu)勢我們已經(jīng)有目共睹，即能夠提高手術(shù)的效率與安全性，也能夠提高醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備資源的利用率。所以說，醫(yī)院在建設(shè)手術(shù)室數(shù)字化進(jìn)程中資金高投入的同時也會帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，更能夠為社會提供更高質(zhì)量的醫(yī)療服務(wù)。

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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