周雄

浅谈高清数字化手术室系统的设计与实现

周雄

在医院网络和硬件建设基础上，利用高清视频的存储和传输技术，创建高清数字化手术室系统，实现手术过程中的语音和视频的实时传播、交互、录制、回放和点播，支持教学、远程会诊和手术观摩等医学临床教学和医院管理需求。

数字化手术室；系统集成；高清视频信号；示教中心

1　引言

数字化手术室是近些年来出现的一种全新理念，它是信息技术和网络技术高速发展的产物，数字化手术室能将各类设备所获得的图像和视频送至手术现场，指导手术过程的进行，并提供手术观摩和远程会诊。我院是一所集医、教、研为一体的大型综合医院。现有数字化手术室9间，7间常规数字化和2 间DSA数字化手术室，现就我院数字化手术室的建设过程进行总结。

2　数字化手术室简介

数字化手术室，是通过将先进的信息化技术运用到手术室，从医院信息系统（HIS）中调取数据或影像信息，使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。

3　数字化手术室的关键技术

3.1医院信息系统集成

我院系统平台在设计中充分注重信息集成，在手术室管理终端软件设计中利用Ensemble集成平台整合了先进的医院信息系统（HIS）、医学影像存储与传输系统（PACS/RIS）、医院实验室系统（LIS）、电子病历、医院综合管理系统、办公自动化系统和远程会诊等系统［1］，有效地存取手术患者信息和教学视频的相关资料，手术医生全面掌握患者信息，帮助其做出正确决定，减少手术时间；而且可以与示教终端进行病情探讨，实现真正的远程会议与远程手术指导。

3.2高清视频信号的处理

在高清数字化系统的设计中，最为关键的是视频和音频信号的采集与编码、传输与存储的处理。手术室内设备类型繁多，包括术野摄像机、全景摄像机等。各种信号的处理以及物理接口不统一，同时存在多种视频分辨率。设计高清的手术视频示教系统，需满足摄像主机的全高清、图像记录系统的全高清、手术室内视频的全高清、手术室与示教室的视频传送的全高清，才能实现高清的视频手术示教。

3.3数据压缩及传输

我们需要处理的数据量极大，而且多媒体的声音、图像、数据等有大量的冗余信息，所以必须进行数据压缩，数据以压缩形式存储、传输，既节约了存储空间，又提高了通信线路的传递效率。目前我院在视频流压缩及传输中采用的MPEG系列标准。

4　系统设计及功能描述

我院的数字化手术室系统采取一个主控机房和多个手术室及示教室的物理布置。每个手术室的图像及视频全部传输到主控机房，再由总控中心集中控制，把手术室的图像接入到视频直播服务器，通过医院的局域网传输到各示教终端。该系统有以下几个部分［2-3］组成，见图1。

4.1手术工作站

每个手术室都会配置一台电脑作为手术工作站。还有一个设备控制平台，用以控制手术室内的各种设备，包括手术灯、手术床、医疗设备，摄像机等。所有设备的操作都在触摸控制屏上完成。手术工作站将接入多个设备的影像视频，而且可以任意切换与调阅；它还可以进行信息系统的查询和实时数据监控任务。

4.2手术示教中心

示教室可以观看到高清视频信号，并与手术室之间的音视频进行互动。每个示教室配置一台主机作为手术观摩系统，手术直播期间，示教医生可以对手术过程进行详解，也可以听到示教室提出的疑问并做解答，达到教学互动的功能；其他医疗机构经过授权可以通过本系统观摩手术室实时画面，各会诊室，各示教中心可以就手术情况经行远程实时讨论，并可与手术室医护人员进行对话，了解手术情况。

4.3手术总控室（中控中心）

总控室是整个系统的中心，主要完成整个系统的管理、配置等任务。总控室主要完成以下功能：完成各种监看功能，对音频和视频进行录像和传输；通过网络进行示范教学、实现院内广播；随时查看各个通道的工作情况［4］。

4.4软件系统设计

整个数字化手术系统的软件部分采用JAVA进行开发。JAVA作为目前被广泛使用的开发平台，可移植性强，跨平台及网络功能强大，能提供完善的数据库与通讯控制库，实现手术工作站和观摩系统的功能。

5　结论

通过硬件设备的配置以及完美的软件设计，基本完成了我院数字化手术室信息系统的搭建，目前整个系统运行良好，数据传输与存储无异常。在手术端，通过一体化手术室系统，手术过程、手术录像、截图等信息通过触摸屏可以显示到手术室内任意显示屏上；示教室端，观摩学员可与手术医生进行实时交流互动；通过手术室终端，在手术过程中可随时控制数字录像并存储于录播一体机中。

总之，数字化手术室打破了传统观念，建立了医院的新模式，它是广大医院发展的重要方向。我们相信随着数字技术、网络技术的不断发展，数字化手术室必将普及。数字化手术室建设促使医院提高效率，整合资源，创造出更大的经济效益。

［1］于京杰，马锡坤，杨霜英，等. 论数字化手术室建设［J］. 中国医院建筑与装备，2012，13（4）：84-87.

［2］陈妍妍，笪泓，张晓祥. 数字化手术室的开发和建设［J］. 中国数字医学，2008，3（4）：36-38.

［3］张益钊. 浅谈数字化手术室示教管理系统设计和建设［J］. 中国医院建筑与装备，2008，9（7）：20-27.

［4］李春报，张建中，何红. 数字化临床手术示教系统的设计与建立［J］. 海南医学院学报，2008，14（5）：593-594，597.

The Design and Implementation of High Definition Digital Operation Room System

ZHOU Xiong， Computer Centre， Tongji Hospital of Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430030， China

In the hospital network and hardware infrastructure， using highdefinition video storage and transmission technology， create HD digital operating room system， realize the operation in the process of voice and video real-time communication， interactive， recording， playback and ondemand support teaching observations， remote consultation and surgical clinical teaching and the requirement of hospital management.

Digital operating room， System integration， High definition video signal， Teaching center

TP311

A

1674-9308（2015）33-0020-02

10.3969/j.issn.1674-9308.2015.33.013

430030武汉，华中科技大学同济医院计算机中心