数字化手术室手术示教系统的部署实践

摘要：文章针对数字化手术室的设计、手术示教系统的建设，结合手术室信息化管理、临床医学、综合布线、音视频编码/解码、视音频交互、视频数字传输、远程设备控制、网络传输、HIS/PACS数据对接、监控安防等学科方向的专业知识，通过各相关科室及专业负责人通力合作，并保持有效地沟通和配合，只有这样才可以在规定时间内完成施工；手术示教系统的建成，实现了手术直播和远程教学的功能，为建设数字化手术室打下基础。

关键词：数字化手术室；手术示教；手术直播

随着医院信息化发展水平的提高，数字化手术室建设已经成为一个必不可少的要素。相对其他科室来说手术室比较封闭，与外界的信息传递存在较大的障碍，因此传统手术室环境信息化水平较低；以数字化医疗影像技术为基础，建立PACS（影像归档和通信系统），完善HIS（医院信息系统），成为当前医院信息化建设的主流。能否与HIS/PACS以及医院OA/E-Learning等系统相融合，成为手术示教和医疗观摩系统能否融入医院信息化建设的关键[1]。

1  方案设计

根据我院的实际情况，采用分布式手术示教系统，该系统无需做大的改造，只需要把手术示教设备连入到现有的网络环境，便可轻松实现手术教学过程；后期也可根据实际需要扩展手术示教的数量，系统最多支持8间手术室同时进行示教。

分布式手术示教/手术转播系统共由五个部分组成：信号采集部分、信号存储和转发部分、信号接收与显示部分、控制管理及语音交互部分。

1.1 信号采集部分

主要需要的设备：各种类型的编码器、前端摄像头、麦克风等。

1.2 信号存储转发部分

信号存储与转发部分是负责对基于网络接收到的前端各种编码器发送的码流录制并存储于录播服务器内，录制的同时将直播视频流通过网络发送到接收客户端，此外，服务器还响应接收客户端的点播请求并发送视频流到相应接收端。录播服务器具有接收编码器发送的视频流后进行多路复合录制的功能，手术结束后即可全程随意点播[2]。信号存储与转发部分需要的主要设备为录播服务器和存储。

录播服务器（手术示教服务器）：录播服务器为手术示教系统的核心，负责手术录像存储、手术实时网络转播、，主要完成视频、音频、计算机屏幕信号的同步录制和直播，录制生成的文件可存储在本地服务器或网络存储设备。多媒体录播服务器可以远程登录操控也具备本地控制面板，可进行各类参数设置和开启停止等操作，操作管理便捷。多媒体录播系统服务器支持大容量硬盘扩展，具有多个硬盘位。多媒体录播服务器采用独立显卡，具有GPU算力，可满足多间手术室内手术实况的并发录制直播[3]。

1.3 信号接收与显示部分

信号接收与显示部分负责接收前端多媒体录播服务器发送的各种视频流，经解码后输出给显示终端。根据使用场景分类，具有多种接收显示方式：如录播解码系统（硬件方式）、录播多路信号独立回放系统（硬件方式）、PC（软件方式）。

录播硬件解码系统采用嵌入式架构，体积小巧，可直接连接液晶电视、大屏幕投影等显示设备，通过遥控器即可操控，非常适合会议室、观摩室使用。录播多路信号独立回放系统可实现4路1080P信号的独立输出显示，非常适合学术报告厅等大型观摩示教现场进行全面、清晰地显示手术内容。普通PC客户端可使用Recplayer软件接收手术室视频直播，只要计算机、平板等客户端能够通过网络访问录播服务器，就能观看手术直播或进行点播[4]。

信号接收显示部分主要需要的设备：录播硬件解码系统、录播多路信号独立回放系统、普通PC（Recplayer软件）以及各种显示设备（液晶电视、大屏幕投影）等。

1.4 控制管理部分

控制管理部分可以提供给用户直观、便捷的系统管理方式，通过IP网络对各种设备进行管理控制或者系统的功能扩展等。

手术间可视信号管理平台：可实时观看多个手术间内的视频信号，包括手术室全景摄像头、手术视野特写镜头、内镜、腔镜、生命监护仪等，在观看的同时可对前端的摄像头进行管理控制（云台远程操控）。

后期编辑软件：对已录制好的手术视频进行编辑，可添加片头、片尾，剪辑、替换、格式转换、单独抽取视频流等。

1.5 语音交互部分

语音交互部分需要的主要设备：IP语音终端、功放、调音台、音箱等。

语音采集：医生通话采用头戴式无线耳机麦克风，方便随时走动，采用了降低噪音技术，即使是在有背景杂音干扰的环境中也能提供非常清晰的语音，这是手术操作时的理想之选；轻便的后戴式设计不仅外观精致，而且具有超强的舒适感，可以全天佩戴。

2  方案优势及特点

2.1 接入信号简单方便

信号采集设备带有与医疗影像设备（内镜、腔镜等）兼容的各种接口，接入这些医疗影像设备即可实现转播。

2.2 录像清晰、全面

视频信号采用H.264编码算法，支持720P/1080i/1080P，向下兼容CIF//480i/576i等，音频采用AAC编码算法，44.1KHz及以上采样，因此可以清晰的记录和转播手术全程影音信息，充分展现手术示教效果，提供医疗观摩成果，且观看地点不受限制。

2.3 与医院信息系统（HIS//EMR/PACS等）对接：手术示教系统采用B/S架构，支持各种接口协议或集成平台。

3  系统建设内容

（1）数字化开放手术室2间：手术室内手术床顶部位置安装术野摄像头，角落安装1个全景摄像头，以显示术中远程场景、电子病历等各种信号；2个手术室采用同一机柜，以存放数字化手术室相关设备。

（2）手术录像的点播：手术过程可随时点播，方便科研教学。

（3）信息集成与管理：建立手术转播与点播观看授权系统，并与HIS、LIS、PACS、EMR等系统进行接口交互，方便医务人员了解患者的各种信息，可调阅PACS影像资料。

以此搭建的手术室信息化平台，集成手术示教功能，将医疗信息技术与手段运用到手术室的特定环境中，集成各业务系统的医疗数据信息，进行集中展现和实时转播，使参与手术或者观摩的医务人员能够及时获得患者有关的重要医疗信息。通过先进的信息和通讯技术，实现空间和技术的整合，更加合理地使用手术室的有限空间，把文本表现的病人基本信息、图形表现的各项波形图进行数据整合，系统具有权限管理模块、使用人员可灵活申请许可并授权[5]。

4  系统应用效果

软件基本功能：

1、实现了手术室集成控制与应用、手术直播与转播、超媒体记录服务；

2、手术教学与观摩、远程手术会诊、远程手术指导；

3、视频的点播回放、教学科研。

软件特点：

全息记录手术过程：通过手术麻醉、手术护理等系统采集到结果，综合其他患者数据，自动生成手术麻醉、手术护理、重症监护相关的医疗文书，能够全面支持相关科室的工作流管理，并满足各环节特定的功能要求。

5  总结

手术示教系统在实现对手术室内各种音频影像设备进行统一的调度和管理的同时，真正实现了教学培训、手术直播、远程会诊、学术交流、麻醉及护理的整合。数字化手术室还通过在手术室内设立数字化中央监控，医护患协同及院领导工作站，使院领导及科室主任能及时掌握各手术间人员、设备及系统工作情况，最大程度优化工作流程、降低医疗差错、改善医疗服务质量，提高病人及其家属的满意度。

参考文献

[1]梁宗强，兰欣，施秉银，等.一种杂交手术室数字化手术示教系统的构建模式[J].中国医学教育技术， 2012， 36（003）：321-324.

[2]张益钊.浅谈大型手术室高清示教系统的设计建设[J].中国数字医学， 2014， 000（009）：72-75.