随着社会经济的发展和科学技术的进步，当今社会已进入了信息化的新时代。现代医学也随着医学领域的不断发展而发展，外科手术技术也利用高端计算机科学技术，对各种手术全程画面影像的实时记录,使之用于研究、教学和病例存档。有些具有争议的手术，也可以利用这些视频资料作为科学的判断依据。

       传统的手术教学的弊端也已经越来越显现出来，场地小能够容纳的观摩人数有限；现场观摩也令得手术室环境吵杂；病人隐私问题也令医患纠纷越来越多；重要的手术资料不易保存…… 

       盛大神州率先在国内推出采用全高清图像采集、显示、存储的高清手术示教系统，该可全面满足手术示教对音视频实时同步、高画质、高保真的要求，是提高医院教学和管理水平的重要手段。

一、系统逻辑结构

        整个示教系统分为三部分，即手术室部分，示教室部分和控制室部分。手术室采集现场场景和语音信息，分别将语音视频传送给语音服务器和视频服务器，完成数据处理和管理工作。学习环境完成现场场景和语音环境的重现工作，并提供语音的交互功能。

 

二、系统结构

系统结构图如下：

  

        盛大神州手术示教系统由三个组成模块：手术室部分、示教室部分和控制室部分，各模块的组成和实现的功能如下：

1.手术室     

 手术室部署术野摄像机万向臂、术野摄像机、全景摄像机、术野摄像机远程控制系统、示教前端、高清液晶监视器（高清液晶电视）、高保真拾音器、吸顶音响；各自功能如下：

术野摄像机万向臂：

       用于承载术野摄像机和远程遥控云台，并且可以把云台和术野摄像机调整大概的术野位置，像无影灯一样可以伸缩自如，并且不影响医护人员完成手术过程，在手术结束之后可以把术野摄像机升到天花板，便于手术室消毒。

术野摄像机：

        采用3CCD广播级摄像机，该摄像机可以具有高色彩还原度和高清晰度，把血液的颜色还原成接近本色，能够看清细微的毛细血管，为视频教学、远程观摩、在线直播点播、远程会诊等提供更真切的手术现场。

术野摄像机远程控制系统：

        该系统是我公司综合多家医院的需求，特意开发的定向产品，主要是用来调节术野摄像机和镜头的，能够远程设置摄像机参数、远程摄像机开关机、远程摄像机调整、常用位置的预置位设定，关键的作用是可以远程调节镜头的聚焦/变焦，最关键的是能够远程调节镜头的光圈，因为在手术过程中医护人员肯定会随时调节无影灯的位置，在无影灯强光的照射下，必须有光圈的配合才能实时达到最佳视频的采集。

示教前端：

        用于把手术室的视频（全景摄像机、术野摄像机、医疗仪器视频）网络数字化通过院内局域网把各路视频送到录播服务器进行在线点播、直播，实现完全数字化的网络手术室示教系统。

高清液晶监视器：

        用于调节术野摄像机，以便给示教室最清晰的视频，方便医生能够实时观看自己做手术的过程。如果院方成本预算不是很高的话，此设备可以用高清液晶监视器来代替。

语音系统：

        高保真拾音器把手术室的声音送到示教前端和视频一并进行录制，示教室的声音可以通过示教前端给到吸顶音箱上，通过音量调节器来调节适应的音量，在不需要的情况下，可以关闭声音，保持手术室的安静。达到语音双向的效果。

2.控制中心

       我们设计了两种方案，一种室集中控制，一种是单独控制，两种方案的区别在于控制方式不同，单独控制方案是：在每个手术室本地进行控制，集中控制方案是：在控制中心集中控制每个手术室。除了控制方式和控制地点不同之外，其他的功能是一样的，一般至少要有一台录播服务器，这是不可或缺的。如果手术室数量比较多，还要加配一台大容量的磁盘阵列，增加数据存储空间，能够更加有效长期的保存医院珍贵数据；如果对录制的视频进行精细的编辑的话，还要加配一台多媒体后期编辑服务器。

控制中心设备部署：录播服务器（包含录播软件平台），自功能如下：

录像服务器：

         实现对多视频源（全景摄像机、术野摄像机、医疗仪器视频）的接入，单间手术室可以有9路视频输入，支持复合、分量、VGA、SDI等各种信号接口，只要有网络的任何地点都可以观看手术室示教全况，只需增加手术室设备就能扩充示教规模；直播支持1200路，点播支持1024路，单台服务器可以支持并发100间手术室，比同类产品只有6-8间的并发能力的服务器大大降低项目建设成本。

3.示教室

示教室部署多媒体会议摄像机、摄像机远程控制系统、示教前端、高清液晶监视器（高清液晶电视）、音响设备；各自功能如下：

多媒体会议摄像机：

        采用3CCD或3CMOS广播级摄像机，该摄像机可以具有高色彩还原度和高清晰度，能够拍摄示教过程的整个示教现场。

摄像机远程控制系统：

        该系统是我公司综合多家医院的需求，特意开发的定向产品，主要是用来调节术野摄像机和镜头的，能够远程设置摄像机参数、远程摄像机开关机、远程摄像机调整、常用位置的预置位设定，关键的作用是可以远程调节镜头的聚焦/变焦，最关键的是能够远程调节镜头的光圈，因为在手术过程中医护人员肯定会随时调节无影灯的位置，在无影灯强光的照射下，必须有光圈的配合才能实时达到最佳视频的采集。

示教前端：

        用于把示教室的多媒体采集的视频网络数字化通过院内局域网把各路视频送到录播服务器进行在线点播、直播，实现完全数字化的网络手术室示教系统。

高清显示设备：

        可以选择高清投影，高清背投，高清拼接屏甚至高清电视等显示设备。

音响系统：

         用功放、音响、调音台、均衡器、无线话筒等设备共同实现示教和医疗会议，并且可以和手术室达到语音双向的效果。

 

三、系统扩展

        本方案建议的示教系统是一个开放的系统，它能够很容易地接入到医院主干网上，共享资源，成为整个医院信息化建设的一部分，不再是一个独立的系统。

        示教允许将学习功能延伸到示教终端的工作桌面上而不需要改变目前办公网络环境。通过这种扩展，可进一步实现多方参与学习功能，并可实现远程的工作指导。通过系统的授权可以允许医院其它部门的教师进入示教，观察或访问教学现场状况。

示教方案设计中已包含了外部网络的接口，当需要连接到医院主干网络时，只需要链路连接，并通过配置即可实现。配置的基本原则是：

1. 安全性：保护示教本身网络安全

2. 服务质量：保证示教高码流应用不影响其他网络应用

3. 透明性：当允许外部网络用户使用示教时，用户是透明地跨过网络访问

4.简易性：只要具备录播服务器访问权限的客户终端，均可以通过Web终端根据自己的权限进行在线直播、点播。就跟上网一样简单，不需要那些复杂的客户端软件的安装和投资。 

四、系统功能

   

1、四多分屏显示多路视频信息和数据信息

在学习界面上可同时显示指定手术室 中的场景视频和教学图像。根据需要可同时显示多个视频图像或更多视频图像。

2、 全屏显示视频

选择一路视频图像在全屏显示，便于观察。

3、 控制场景镜头

通过我公司专业针对手术示教研发的术野摄像机专业控制系统来有效控制术野摄像机，已达到学习者观看高清晰度、高色彩还原度的视频效果。

4、 控制录像

对教学图像和场景视频同时进行录像，用于日后学习。

5、 即时拍摄

对教学过程中的关键动作通过拍摄方法记录下来。拍摄后的图片以JPG文件保存，可转存后进一步分析。学习者可以将这些图片下载后学习使用。

6、 手术室列表

系统将有效的学习地点以手术室 名称列表出来，供学习者选择。列表采用树型结构，列出每个手术室 的视频点信息。

7、 预先设置场景位置

系统允许预先设定场景图像的多个观察位置，在学习过程中可迅速改变观察点，如设置全景、操作台等位置。

8、自由分组学习

每个学习终端可选择任意一个手术室 进行学习。多个学习终端也可以同时选择同一个手术室 进行学习。

9、教学过程回放

系统可以从录制的录像中选择教学录像回放。

10、语音通讯

现场声音通过网络直接传送到学习终端。学习环境的声音可通过终端控制，由选择地传送到现场/手术室 ，形成互动。