馬鋒，韓珍珍，李艷，薛召，康小云，王浩華，湯博，呂毅,d

西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院 a.精準(zhǔn)外科與再生醫(yī)學(xué)國家地方聯(lián)合工程研究中心；b.陜西省再生醫(yī)學(xué)與外科工程研究中心；c.腫瘤外科；d.肝膽外科，陜西 西安 710061

引言

隨著科技的發(fā)展，帶有攝像功能的電子產(chǎn)品日益普及。其為醫(yī)務(wù)工作者手術(shù)或?qū)嶒?yàn)過程中錄制手術(shù)視頻提供前所未有的便利。手術(shù)視頻以其準(zhǔn)確、直觀的特點(diǎn)深受醫(yī)務(wù)工作者認(rèn)可，已成為醫(yī)務(wù)工作者學(xué)習(xí)、教學(xué)和學(xué)術(shù)交流的重要多媒體形式[1-3]。美國骨外科和骨創(chuàng)傷學(xué)會(huì)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到與此內(nèi)容相關(guān)的獨(dú)特教育價(jià)值，并將外科視頻納入了其年度教育會(huì)議[4]。近年我國外科相關(guān)學(xué)術(shù)會(huì)議也增加了手術(shù)視頻大賽評(píng)選版塊[5-6]。但尚未有統(tǒng)一規(guī)范的手術(shù)視頻采集設(shè)備，本文就當(dāng)前國內(nèi)外報(bào)道使用較多的手術(shù)視頻錄制設(shè)備進(jìn)行歸納總結(jié)，簡(jiǎn)要介紹現(xiàn)用手術(shù)視頻采集設(shè)備及其應(yīng)用現(xiàn)狀，為手術(shù)視頻錄制時(shí)工具選用提供參考。

1 手術(shù)視頻采集設(shè)備的分類

手術(shù)視頻采集設(shè)備的發(fā)展是和科技進(jìn)步同步的，從1839年世界上第一臺(tái)照相機(jī)出現(xiàn)，到現(xiàn)在的高清攝錄像機(jī)。手術(shù)視頻采集設(shè)備也是從最原始的膠片留影發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)碼產(chǎn)品錄像。根據(jù)攝像鏡頭和手術(shù)設(shè)備、術(shù)者之間的關(guān)系，手術(shù)視頻采集設(shè)備分為以下三類：非集成式、術(shù)者集成式、設(shè)備集成式。

1.1 非集成式手術(shù)視頻采集（攝像機(jī)外錄）

非集成式手術(shù)視頻采集設(shè)備主要以手持式視頻采集為主。手持式手術(shù)視頻采集方式是自攝像機(jī)誕生以來就有的最原始、最耗費(fèi)體力的錄制手段。為了節(jié)省體力，也可外接固定支架。早在2009年就有文獻(xiàn)報(bào)道這種視頻采集設(shè)備[7-8]，它是直接利用市面上的商用攝像機(jī)，外接固定支架將鏡頭直接對(duì)準(zhǔn)手術(shù)視野獲取手術(shù)錄像，錄制的手術(shù)視頻直接存貯在攝像機(jī)內(nèi)置存儲(chǔ)器中。為了防止手術(shù)錄像過程中污染手術(shù)臺(tái)面，攝像機(jī)不能太靠近手術(shù)部位，以至于很多手術(shù)部位無法錄制。這種視頻采集方式的主要優(yōu)點(diǎn)是畫面清晰度高，色彩還原度好。缺點(diǎn)是攝像機(jī)自帶內(nèi)存空間有限，不能支持長時(shí)間錄制；對(duì)于一些如腹部等較深部位手術(shù)，受局部解剖因素及術(shù)者體位影響，鏡頭無法看到關(guān)鍵步驟，影響視頻連貫性和可讀性[7]，僅是錄像功能。

1.2 術(shù)者集成式視頻采集設(shè)備

術(shù)者集成手術(shù)錄像方式也稱為可穿戴式移動(dòng)視頻采集，通過將攝像機(jī)綁帶固定于術(shù)者身體的某個(gè)部位，帶有高清視頻錄制功能的小型可穿戴運(yùn)動(dòng)相機(jī)使外科醫(yī)生可以在手術(shù)中輕松使用相機(jī)，無需支付高昂的成本、龐大的相機(jī)系統(tǒng)或?qū)I(yè)的視頻團(tuán)隊(duì)[9]?，F(xiàn)在市面上主流的可穿戴相機(jī)包括Google Glass[10-12]，GoPro Hero系列[13]和Panasonic HXA100移動(dòng)相機(jī)[14]，已成功在醫(yī)院中使用。

Lee等[9]從主觀因素、規(guī)格和視頻質(zhì)量的角度對(duì)GoPro Hero 4 Silver、Google Glass和Panasonic HX-A100移動(dòng)相機(jī)進(jìn)行比較。在整個(gè)手術(shù)操作過程中，最方便佩戴和握持的設(shè)備是Google Glass。除Google Glass之外，其他設(shè)備都支持HD格式，GoPro具有獨(dú)特的2.7K或4K分辨率。GoPro視頻分辨率的質(zhì)量最高，可以根據(jù)手術(shù)調(diào)整視野，便于共享剪輯視頻。Google Glass具備成為應(yīng)用程序的潛力。諸如Wi-Fi和藍(lán)牙之類的連接功能可以為觀眾提供視頻流，但是只有Google Glass在設(shè)備中具有雙向通信功能。但最大的弊端在于術(shù)者身體移動(dòng)尤其是頭部活動(dòng)會(huì)對(duì)錄像質(zhì)量影響較大，增加剪輯工作量。

1.3 集成式手術(shù)視頻采集設(shè)備

集成手術(shù)錄制方式是指將攝像機(jī)與內(nèi)窺鏡集成攝像。攝像機(jī)和內(nèi)窺鏡集成錄像的方式在臨床上應(yīng)用較為廣泛，比如膀胱鏡、胃鏡、大腸鏡、支氣管鏡、腹腔鏡等都屬于此類錄像方式。內(nèi)窺鏡不但能提供錄像功能，同時(shí)還可兼具診斷、治療手術(shù)病變的優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)窺鏡通常有兩個(gè)玻璃纖維管，光通過其中之一進(jìn)入體內(nèi)，醫(yī)生通過另一個(gè)管或通過一個(gè)攝像機(jī)來進(jìn)行觀察，有些內(nèi)窺鏡甚至還有微型集成電路傳感器，將所觀察到的信息反饋給計(jì)算機(jī)，典型的例子就是腹腔鏡手術(shù)，醫(yī)生就是通過外置計(jì)算機(jī)顯示器來觀察手術(shù)視野并進(jìn)行手術(shù)的。

上海東方肝膽外科醫(yī)院姜小清團(tuán)隊(duì)報(bào)道了腹腔鏡鏡頭聯(lián)合普通的攝像機(jī)對(duì)膽道手術(shù)進(jìn)行錄像，手術(shù)過程中利用腹腔鏡的攝像頭獲得圖像后經(jīng)S端子將圖像傳給DVD錄像機(jī)并實(shí)現(xiàn)視頻錄像的保存[15]。并且在拍攝影像的同時(shí)可以把視頻傳送到腹腔鏡自帶的監(jiān)視器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)同步播放。腹腔鏡錄像的優(yōu)點(diǎn)是腹腔鏡手術(shù)時(shí)根據(jù)術(shù)者要求，可隨時(shí)對(duì)手術(shù)過程進(jìn)行錄像，并且整個(gè)手術(shù)過程中手術(shù)視野暴露清晰，可以錄制到所有的手術(shù)關(guān)鍵步驟，便于后期整理。學(xué)習(xí)者也能夠以第一視角觀察手術(shù)，更好的理解手術(shù)。不足之處是對(duì)于一些腹部位置較深暴露難度高的手術(shù)，無法使用腹腔鏡進(jìn)行手術(shù)，自然也就無法直接對(duì)其進(jìn)行錄像；另外，由于腹腔鏡鏡頭比較局限，主要聚焦于主刀視野，手術(shù)錄像常常難以看到助手的配合，如牽引、暴露等過程[16]。

上述手術(shù)視頻采集設(shè)備調(diào)整視野或圖像分辨率可能會(huì)改善圖像細(xì)節(jié)，但可能會(huì)因相機(jī)的廣角鏡頭而導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)膱D像曝光或失真而付出代價(jià)。許多外科手術(shù)錄像質(zhì)量差，攝像機(jī)過度移動(dòng)，外科手術(shù)部位不居中或曝光過度或缺乏足夠的解剖學(xué)細(xì)節(jié)而受阻[4]。同時(shí)，有效錄像存在不連續(xù)性，片段多，剪輯量亦大。作者團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一款智能外科手術(shù)過程視頻記錄系統(tǒng)[17]，專門用于外科手術(shù)過程的錄像系統(tǒng)，兼有拍照、照明、語音文字轉(zhuǎn)化、術(shù)中遠(yuǎn)程會(huì)診等功能。術(shù)中術(shù)者對(duì)于手術(shù)過程中關(guān)鍵通過語言描述、采集照片，術(shù)后可直接生成圖文并茂的手術(shù)記錄并將其打印[18]，如同目前電子胃鏡的報(bào)告。該系統(tǒng)主要包括硬件和軟件兩部分。硬件部分主要由醫(yī)用臺(tái)車、可活動(dòng)臂、無線路由器、圖像采集攝像頭、術(shù)中監(jiān)視器、PC 計(jì)算機(jī)、工作站單元、彩色打印機(jī)、語音收發(fā)單元；軟件系統(tǒng)即外科手術(shù)語音圖文工作系統(tǒng)[19-20]，是基于 WIN7+VS2010 開發(fā)平臺(tái)而來，利用C#語言編程來實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互界面，再結(jié)合 PC 平臺(tái)收集到的數(shù)據(jù)信息生成相應(yīng)的手術(shù)圖文報(bào)告[18,21]。圖文手術(shù)報(bào)告系統(tǒng)完美的解決了外科手術(shù)錄像和純文字描述的手術(shù)記錄缺乏客觀、準(zhǔn)確的手術(shù)資料的難題。該系統(tǒng)已經(jīng)在臨床初步使用，醫(yī)生和患者反饋良好[18]。

在當(dāng)前信息化、大數(shù)據(jù)時(shí)代，傳統(tǒng)的手寫病歷已被電子病歷所取代。電子病歷在很大程度上減輕了術(shù)者書寫手術(shù)記錄的工作量，但相似的手術(shù)，手術(shù)記錄基本上是直接復(fù)制拷貝，使手術(shù)記錄缺乏個(gè)體化，存在潛在的醫(yī)療糾紛風(fēng)險(xiǎn)。另外，很多創(chuàng)新的手術(shù)，也很難用文字直接準(zhǔn)確描述[22-23]。作者團(tuán)隊(duì)研發(fā)的智能外科手術(shù)過程視頻記錄系統(tǒng)能有效解決此問題，真正降低術(shù)者勞動(dòng)強(qiáng)度，提高醫(yī)療質(zhì)量和工作效率，對(duì)于今后臨床研究和外科學(xué)術(shù)交流、教學(xué)具有重要意義。

2 手術(shù)視頻的用途

2.1 學(xué)習(xí)與交流

利用手術(shù)視頻學(xué)習(xí)、教學(xué)，一方面是在學(xué)術(shù)會(huì)議中?？漆t(yī)生提升技能再學(xué)習(xí)或者稱繼續(xù)教育，另一方面是在醫(yī)學(xué)本科生和規(guī)培生外科教學(xué)中的應(yīng)用。這是今后手術(shù)視頻最重要的用途和發(fā)展趨勢(shì)。視頻資料中的圖片也可用于相關(guān)醫(yī)學(xué)書籍中的插圖，便于醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)[24-26]。

近年來國內(nèi)外一些雜志如中國胸心血管外科臨床雜志、Surgical Oncology等開辟了手術(shù)視頻文章專欄[27-28]；中華乳腺病雜志等舉辦中青年醫(yī)師真空輔助乳腺微創(chuàng)旋切手術(shù)視頻大賽[6]；YouTube、WebSurg等網(wǎng)站開設(shè)手術(shù)視頻在線平臺(tái)[29-31]。傳統(tǒng)外科醫(yī)師培訓(xùn)再教育模式逐漸被各學(xué)科、學(xué)會(huì)提倡的、日益廣泛應(yīng)用的手術(shù)視頻交流學(xué)習(xí)方式所取代。各學(xué)科專家利用手術(shù)視頻進(jìn)行教學(xué)探索不斷涌現(xiàn)。

但Marcel等[28]和Kartal等[30]從手術(shù)錄像、技術(shù)質(zhì)量等方面對(duì)YouTube平臺(tái)發(fā)表的六個(gè)國家32～50個(gè)腹股溝疝修補(bǔ)視頻比較獲得的較低分?jǐn)?shù)，表明它們不能提供足夠水平的可靠性和質(zhì)量信息。Ferhatoglu 等[31]對(duì)套筒胃切除術(shù)中新時(shí)代的教育平臺(tái)YouTube?和WebSurg?的比較，在線視頻平臺(tái)袖套胃切除術(shù)視頻信息的準(zhǔn)確性和質(zhì)量方面仍低于預(yù)期的質(zhì)量。這提示我們?cè)诶迷诰€平臺(tái)學(xué)習(xí)時(shí)要有高質(zhì)量的手術(shù)視頻、高質(zhì)量的手術(shù)技術(shù)。

2.2 提高醫(yī)療質(zhì)量

高質(zhì)量手術(shù)視頻對(duì)于外科醫(yī)生和醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)、交流至關(guān)重要，與提高醫(yī)療質(zhì)量相輔相成，互相促進(jìn)。Omahoney等[25]提出手術(shù)視頻必將是提高手術(shù)質(zhì)量的下一個(gè)推動(dòng)者。手術(shù)視頻有助于住院醫(yī)師和研究人員了解有關(guān)手術(shù)的細(xì)節(jié)，并強(qiáng)調(diào)器械的人體工程學(xué)。對(duì)于外科醫(yī)生來說，不斷評(píng)估和改進(jìn)其手術(shù)技術(shù)確保更好的手術(shù)效果也是至關(guān)重要的[32]。許多外科手術(shù)技能培訓(xùn)將手術(shù)視頻納入培訓(xùn)計(jì)劃中[33]。另外，國外文獻(xiàn)報(bào)道患者可以訪問或使用醫(yī)療數(shù)據(jù)生成的視頻和數(shù)據(jù)記錄[34]。由此可見，要想通過手術(shù)視頻進(jìn)行學(xué)術(shù)交流、外科教學(xué)與再教育，必須提高手術(shù)視頻質(zhì)量。要提高手術(shù)視頻質(zhì)量，除視頻錄制工具因素外，必然要求術(shù)者圍術(shù)期各項(xiàng)操作更精細(xì)，無形之中醫(yī)療質(zhì)量得以提高。

另外，手術(shù)視頻提供客觀、真實(shí)、立體的手術(shù)操作細(xì)節(jié)和過程[7-8]，手術(shù)記錄也是重要的醫(yī)療文書內(nèi)容，隨著電子病歷系統(tǒng)的不斷升級(jí)，有可能作為電子病歷的一部分內(nèi)容而被記錄，進(jìn)一步促進(jìn)手術(shù)患者醫(yī)療質(zhì)量的提高。同時(shí)對(duì)于因手術(shù)發(fā)生的醫(yī)患糾紛，其將為保護(hù)醫(yī)務(wù)工作者提供有力證據(jù)。這也是作者團(tuán)隊(duì)2015年提出“倡用圖文外科手術(shù)記錄專家共識(shí)（2015·西安）”目的所在。

3 討論與展望

理想的手術(shù)視頻記錄設(shè)備應(yīng)具有高度的便攜性、非干擾性、舒適性，并能夠獲得高質(zhì)量視頻以進(jìn)行手術(shù)學(xué)習(xí)及手術(shù)過程的視頻庫中。該類設(shè)備的未來目標(biāo)不僅是提供高質(zhì)量的視頻，應(yīng)當(dāng)將真實(shí)的圖像傳遞給醫(yī)務(wù)工作者甚至患者家屬，可以實(shí)現(xiàn)與手術(shù)室的外部空間進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。顯然非集成式、術(shù)者集成式、設(shè)備集成式三種手術(shù)視頻采集設(shè)備雖都能錄制手術(shù)視頻，但不足之處更為突出。作者團(tuán)隊(duì)研發(fā)的智能外科手術(shù)過程視頻記錄系統(tǒng)克服上述手術(shù)視頻采集設(shè)備不足之處的同時(shí)，兼有自動(dòng)對(duì)焦、暫停、照明、攝像與照相、遠(yuǎn)程傳輸、語音文字轉(zhuǎn)化等功能，可實(shí)現(xiàn)術(shù)中直播演示、交流或會(huì)診，甚至外科教學(xué)。術(shù)后可生成圖文手術(shù)記錄。目前主要存在兩大問題：一是語音庫不夠完善，需要建大量的專業(yè)術(shù)語庫，以保證后續(xù)語音文字轉(zhuǎn)化的精準(zhǔn)程度；二是尚不能與現(xiàn)行醫(yī)院軟件兼用。

作者團(tuán)隊(duì)提出“倡用圖文外科手術(shù)記錄專家共識(shí)（2015·西安）”已被中華醫(yī)學(xué)會(huì)外科學(xué)分會(huì)外科手術(shù)學(xué)組采納并以學(xué)組名義發(fā)布。研發(fā)的語音圖文手術(shù)記錄系統(tǒng)的成功研制具有一定的前瞻性、智能性。目前該成果已實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，相信不斷優(yōu)化后有望成為一款智能化專用手術(shù)視頻錄制設(shè)備而被推廣、普及；可與醫(yī)院系統(tǒng)結(jié)合將手術(shù)視頻作為醫(yī)療文件的一部分。將切實(shí)提高醫(yī)療質(zhì)量、降低醫(yī)生工作強(qiáng)度，同時(shí)也將在外科手術(shù)視頻交流及人才培養(yǎng)等方面發(fā)揮其重要意義，促進(jìn)外科學(xué)的發(fā)展。