筑医台科技有限公司

在“数字化”医疗背景的强劲激励下，各种围绕科、教、研为目的的大型医疗学术交流会议也越来越多。为满足这些以手术观摩为主导的会议交流，建立一套基于医院局域网通讯的医学视频直播系统尤显重要。

一、研究背景

医院数字手术录播系统作为医学视频系统，是一种数字手术影像示教系统，是数字化手术室的基础部分，也可以说是数字化手术室建设的第一步。所谓数字化手术室，是通过将先进的信息化技术运用到手术室，使得医生能够实时获得大量与患者相关的重要信息，从而便于操作，提高效率。

数字化手术室起源于上世纪90年代初，是在医生手术需要的基础上发展起来的。国外在数字化手术室领域的理论和实践水平较高，尤其是在手术设备控制上。我国近几年开始关注该领域，根据调研，我们发现目前绝大多数医院的情况都基本可以归结成两类：第一类均还没有建设类似的系统，整体解决方案少，与此相关的各种工作难以开展；另一类医院就是因为需求的迫切，简单的采用传统闭路监控系统的模式组建了类似的手术示教系统，但效果并不理想。在这种现实情况下，基于手术观摩教学的医学视频系统成为主要产品。医学视频是指各种医疗手术治疗或检查过程产生的动态视频信号，如手术视野及手术场景信号、各种腔镜器械下的微创手术视频、DSA 介入治疗视频等。由于医学视频必须具备高清晰度的特征要求，这些医疗视频往往在数字化处理后依然保留庞大的数据流量，需要我们合理的利用有效资源，建立稳定有效的网络直播系统。

二、医院数字手术录播系统的原理

医院数字手术录播系统的基本原理是将各手术室的医学数字影像 (三路视频，两路音频)通过网络传送到服务器和学习终端上，学习者获得多路手术影像流媒体网络数据，从而实现手术操作全过程医学影像和控制信号的监控记录，并实时转播到教学场地。通过语音设备，学生能与主刀专家交流讨论，专家也可对疑难手术进行指导，同时能对数字手术影像进行记录。数字手术影像示教系统主要由手术室子系统、网络传输子系统、服务器子系统、分组示教子系统和会议示教子系统等组成。在系统中应用了数据压缩技术、多媒体压缩技术、流媒体技术等多种信息化技术，从数据压缩、存储、到数据信号处理及网络传输技术，提供了多方位支持，以保证系统的稳定运行。

医院数字手术录播系统设计的核心部分——体系结构设计决定了系统本身是否能够适应医疗系统应用规模的变化而进行伸缩、是否能够在用户需求变化的时候快速响应并无缝集成到原有的系统中去，同时也决定了一套系统是否会在很短的时间内被淘汰，还是能够随着信息、视频、智能、安全技术的发展而不断自我完善。

三、数字手术录播系统的架构设计

针对医院的需求，结合市场情况，我们对系统做如下组网设计：

（一）全套高清产品

采用全套高清产品解决方案，全面支持1080P高清晰图像编解码直播，图像清晰度1920×1080，能够如实重现高清晰手术直播实况。在医院的网络交换中心部署高清（HD）iview高清录播系统，HD iview Server作为录播系统的核心，是手术室实况媒体的转播中心，支持实时手术存储及并行直播功能，系统支持各类网络条件，支持跨VLAN单播方式的直播，也支持组播等功能。同时系统还支持非实时VOD 点播功能和系统内置ftp server，支持存储课件的远程下载，方便宝贵的教学资源发布、共享。

（二）使用专用视频采集卡

在实践中发现视频采集端对采集卡有特殊的要求。对于摄像机捕捉到的视频信息不是所有的视频采集卡都可以正常向服务器传输视频流信号。日常所使用的视频采集卡在工作一段时间后会出现错误，如处理的视频信息流量无法满足传输的视频流信息流量时，会导致视频采集端停止工作。而采用专业的采集卡则没有此类问题。在前端手术室集成式编码器一套，将手术室的术野、手术特写等影像等上传到网络交换中心录播服务器，进行直播存储。遇到大型国际学术交流或远程会诊时，则通过双向视频会议系统来进行。

（三）系统整体方案的特点

在网络通讯功能方面，以信息技术为平台，针对系统的传输稳定性及可扩展性做出相应的设计：一个服务器多个客户端的结构，服务器端底层采用线程池模式设计。客户端之间不进行直接通讯，通过服务器作为中间方进行联络。分两模块：医疗数据传输模块和视频会议模块，分别采用不同的协议进行传输。

系统整体方案具有以下特点：

1.全高清手术室直播并行录制系统，支持VOD点播，FTP课件远程下载。

2.多频道HD高清直播方式，最高可同时直播6个高清频道。

3.双向、多流、高清音视频、数据互动系统。

4.远程音视频传输与专业扩声系统整合。

5.支持海量存储，存储容量达15T。

6.无缝接入HIS、PACS系统。

7.纯硬件设计，视频音频同步性能出色。

8.可扩展性强，接口预留充足。

四、结束语

系统实现了网络传输、数据存储、多用户模式等功能，提供了广泛的应用模式，主要可以实现：手术直播、学术交流、远程专家会诊、疫情汇报、日常行政会议等多种工作，为医院工作的顺利开展提供了保证。

[2] 冯天亮，陈力，陈海成，王龙.基于流媒体技术的多路手术直播教学平台的设计与实现[J].中国数字医学，2009，4(1)：66-69

[3] 朱成，欧阳宁，王勇.基于网络的手术直播系统的设计与实现[J].桂林工学院学报，2008，28(3)：405-410

[4] 潘新华，郭天泉，谭珂，数字手术影像示教系统的建立与应用[J].中国医学教育技术，2007，21(3)：241-243