视频系统在医院手术转播、网络示教中的应用

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【中国集群通信网】医院担负着医疗、教学等多项医务任务。目前的教学方法主要是通过学生现场观摩的方法进行学习，即与操作医生、病人在同一个场所进行学习。由于病患人员多，现场环境对组织学习和学习效果都会产生一定的负面影响。另一方面，过多的学生与病患在同一个诊室，会对病患造成情绪上的不安定。因此，从教学和医疗的要求，需要建立一个能改善现有教学和诊疗状况的、新的教学环境。这样的教学环境有以下的需求：

　　1、建立集中的学习课室，进行集中教学或分组教学;

　　2、将诊室的现场场景和医疗结果传送到课室，供学习使用;

　　3、提供语音通道，让学生与操作医生进行通话;

　　4、支持录像事后回放;

　　5、同时可进行多组现场教学(相同或不同内容);

　　6、保持诊室安静，减少对操作医生的影响。

　　系统概述

　　整个系统主要由三个部分组成。也即现场前端信息采集、信息数据处理和学习环境(音视频终端)。

　　系统在现场采集场景和语音信息，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。

　　该系统结构清晰，通过语音和视频两组服务器分别对采集的音视频信息进行专业化的数据处理，提高了视频和语音质量。两组服务器间通过同步通讯协议，控制同步，协同工作。学习者通过网络可同时监视现场多路(多视角)视频图像，并能同步地听到现场的声音信息，从而达到现场教学的目的。

　　系统组成

　　该系统设计采用模块化组合的方法，把系统涉及到的各组成部分按功能分类为各种模块，系统按功能需求进行设计和各种模块组合。这样设计的优点是：

　　·由点到面，全面考虑所有角色和场景;

　　·系统模块化，使整个系统容易理解;

　　·优化组合设计，可针对系统的特殊性进行优化设计;

　　·框架稳定，在系统功能和范围扩充的情况时，保证系统框架不变。

　　前端诊室系统

　　诊室是整个系统的信息源，其包括诊疗现场的图像和语音信息，是教学中的主要元素。本方案在诊室中安装摄像机、视频编码器和IP电话设备。现场摄像设备将诊疗室中的全部场景，包括病患、医生、设备等的影像全部传送到学习终端上。网络IP摄像机把现场实况影像进行实时编码，通过网络上传。诊疗影像是主要的教学内容，本方案中利用诊疗机(B超机)上的标准视频输出端口，将诊疗影像通过视频编码器进行数字化编码压缩，并透过网络传送到学习终端机上。

　　医生诊疗过程中与病患的交流语境也是真实现场再现的重要因素，同时作为教学作用，必须允许学生与教师之间可进行交流。本方案在诊室中设置IP电话终端，用于现场语音传送以及教学过程的交互。语音终端功能和特性如下：在诊室中安装的硬件设备，不需要改变医生操作规程，透明实现现场学习功能。

　　网络传输系统

　　网络系统是整个系统的枢纽，所有视频、语音、数据均通过网络设备实现端到端的传送。网络系统包括两个部分，即线缆和交换机。交换机完成数据的转发和管理工作。线缆完成传送数据信号，连接终端设备与交换机。本方案中传输线缆采用标准UTP-5双绞线。网络交换采用开放的系统设备和标准的器材，以保证系统的可维护性和更好的性能价格比。

　　服务器管理系统

　　服务器是整个系统的核心部分，其功能是完成整个系统的管理、数据交换、信息转发、数据存储等工作。
服务器部分由两个部分组成，即语音服务器和教学(视频)服务器。
语音服务器完成所有语音管理、服务，实现诊室的语音终端和学习终端的话音双向通讯。其功能和性能如下：

　　1、自动建立教师和学习终端的连接，可完成一个教师多组学习者之间的共同学习过程。

　　2、控制语音的流动方向，如单向流动，保证在学生讨论过程中，不会把学生的声音传送到诊室，影响医生工作。

　　3、通话质量保证，控制话路上的语音质量。

　　4、传送文字信息，在学习终端和教师终端间传送文字信息。

　　教学服务器完成所有视频流的管理、分发、存储以及教学终端支持功能。所有视频流均通过它来接收(诊室视频)或发送(学习终端)。其功能如下：

　　1、接收和管理视频流，每台服务器可同时接收64路视频流输入。

　　2、视频流分发，将一个视频流分发到一个或多个学习终端上，或将多个视频流转发到同一个终端上，分发流数量受到网络带宽的限制。

　　3、视频录像，根据要求完成视频录像，可同时对多路视频进行录像。

　　4、用户管理，只有授权的终端用户能够进入学习系统，进行操作。

　　5、学习终端支持B/S结构应用程序，应用程序存储在教学服务器中，终端用户可利用浏览器进行学习。

　　服务器与网络交换机间的连接，可根据带宽需求、课室或诊室数量，选择接入方式，以提供最好的服务质量。

　　后端学习系统

　　后端学习系统包括分组学习系统和会议教学系统二种：

　　1、后端分组学习系统。分组学习系统用于小组学习。分组学习系统的主要关注点是显示图像要清晰、双向语音通讯，以及学习系统软件。

　　分组学习系统包括视频终端和语音终端两个部分。视频终端由一台高性能PC机和一个显示终端构成，其运行学习软件，并解码视频图像并通过显示设备显示出来。视频终端主要功能和设备要求：

　　·可同时解码16路视频图像，允许学习者同时观看多个诊室的现场场景和诊疗影像(根据有效显示效果而定);

　　·通过软件界面自由选择诊室，控制场景放大或缩小;

　　·回放教学录像内容;

　　·高清晰显示视频图像，采用显示设备分辨率大于1024X768，对比度大于3000：1，亮度大于1200 cd/m2;

　　·采用大屏幕显示，5-8人采用25-35英寸LCD显示屏，8-10人采用42-55英寸等离子电视;

　　·视频终端主机采用标准PC，CPU: Pentium V 2.0GHz以上，1GBM，独立内存显示卡。

　　语音终端采用IP 电话终端，完成医疗场景声音播放和交互教学。其主要功能如下：

　　·与视频终端同步，当学习者改变观看诊室时，语音终端自动接通诊室中的语音终端，不需要人工操作;
(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮)