医院不同手术转播方式的原理及应用范文

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〔摘要〕手术转播对医院的外科临床教学和会议开展有着重要作用，不同方式的手术转播在手术图像的处理和音视频传输方式上存在原理上的差异。本研究通过对目前两种手术转播方式的原理分析探讨解释差异所在，希望对日益开展的手术转播示教及数字化手术室改造提供技术参考。

〔关键词〕手术转播;传输方式;原理;差异

随着互联网行业的迅速发展，越来越多的行业受到“互联网+”模式的影响。网络通信技术的进步给医疗设备的网络集成提供更加成熟的技术支持［1］。传统的手术录像示教招式固定，对手术中的难点与关键点缺乏实际感受，示教效果并不显著。受制于手术室严格的无菌要求及场地规模，手术观摩人员无法过多地进入手术室，因此开展现场手术转播不仅能提高手术示教的生动性与互动性，更能为临床教学及外科学术会议交流带来较好效果及丰富体验［2－4］。随着手术转播系统在国内手术示教的应用日益普遍，目前流行的音视频实时手术转播方式可分为专用光纤设备方式及局域网络转播方式［5］。光纤设备转播和局域网络转播方式传输介质不同，但均遵循H.264标准。H.264是新一代数字视频压缩格式，作为高度压缩数字视频编解码技术标准之一，在同等图像质量下比MPEG2具有更高的压缩效率。H.264的优点还包括低码率、高质量图像、容错能力强、网络适应性强等［6］。

1两种转播方式原理分析

1.1光纤设备转播

目前，我国各地医院的主流一体化手术室(如:Stryker/史塞克、KARLSTORZ/卡尔•史道斯、OLYMPUS/奥林巴斯)信号传输时多采用光纤传输［7］。光纤设备手术转播方式需在前期布线时向所需传输信号的目的地事先布好光纤。在手术转播过程中，手术现场向示教室或会议室转播的手术术野的图像质量在观摩中相对更为重要，通过实时语音互动交流可提高示教及会议效果。利用光纤传输音视频信号可以提高其稳定性及安全性。光端机的原理和作用:在手术实时转播过程中，手术现场和示教室或会议室的及时互动是影响转播效果的关键因素之一。主流一体化手术室厂家一般通过预埋光纤进行音视频传输，在光纤线路的起止点各加光端机(光发射机和光接收机)。光发射机将音视频信号源的信息转化为光信号，通过耦合将信号注入光纤线路中，数字光端机通常在应用中将多路信号聚集在一根光纤中进行传输，从而使多路的数字信号转换成一路高速信号，充分发挥光发射机在信号传输中的高效性。在光纤末端，光接收机负责将经光纤传输后的光信号转化还原成串行化的电信号，通过串行转化并按照光发射机的复接方式进行分解复用，最后进行数模转化还原出原始的音视频等信号［8－9］。通过光纤设备远距离传输音视频信号时，无压缩的视频经还原后往往能达到无损的高清晰图像。

1.2医院局域网转播

基于TCP/IP协议的手术实时网络转播系统只需将手术室内各信号进行整合编码，通过院内网服务器的动态或静态IP设置即可将需转播的信号在院内网覆盖到的区域进行接收。手术录制转播车系统将手术室内全景、术野及腔镜信号进行音视频信号整合转化，利用开放的院内局域网端口将信号传输到内网服务器，终端编解码器通过会议室或示教室的网络端口将相应的音视频信号获取转化后输出。为保证音视频信号的稳定性，最低的带宽要求为384kbps［10］。编解码器的原理与作用:前端编解码器通过将采集到的模拟音视频信号进行A/D转换，编码后以H.264协议标准将数据流封装成视频文件格式(如上海艾康以mp4格式进行封装)，此时一般会在音频和视频的数据流中加入元数据。终端编解码器通过IP设置从院内网服务器中获取相应数据流，将经压缩的数据流信号解码，还原成原视频与音频，输出显示。在整个信号传输过程中，编解码器主要起到编码、压缩、解码的作用，局域网作为音视频信号的传输媒介与途径［11］。

2两种转播方式的效果

光纤设备转播通过视频矩阵的信号切换与光端机的信号转换，利用光纤的频带宽、保真度高、损耗低、工作性能稳定实现对高质量手术图像的清晰显示。局域网转播通过编解码器的音视频压缩转换，利用开放的网络端口将所需手术图像传输到网络覆盖的区域内。网络转播方式得益于其便捷的实现方式，通过光纤设备方式点对点手术转播的信号显示更稳定且清晰度较高。光纤及光纤设备技术的不断进步使其造价也随之降低，随着互联网通信技术的快速发展，医院手术转播通过局域网传输音视频信号将会受益于整体网络环境及技术的提升。医院信息化建设为越来越多的旧手术室改造提出了要求，手术示教转播作为数字化手术室的重要组成部分必不可少。利用局域网转播的手术转播系统简单的系统架构可以利用医院现有的局域网，通过相应网络端口的IP设置能够较为方便地实现手术转播功能。总之，网络转播系统可以减少整体造价，通过接口与医院信息管理系统(HIS)、医学影像信息系统(PACS)、电子病历系统(EMR)等进行无缝对接，能够为手术及转播示教提供方便［12－14］。

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作者：张茫茫(通信作者)；何林祥 单位：浙江大学医学院附属儿童医院医疗设备科