一、概述
隨著醫(yī)學領域的科學技術不斷發(fā)展,外科手術技術也日新月異。對各種手術全程畫面影像進行實時記錄，用于研究、教學和病例存檔，已經(jīng)受到高度重視。有些具有爭議的手術，也可以利用這些視頻資料作為科學的判斷依據(jù)。手術后對照這些影像資料開展學術探討，對于提高手術的成功率能夠有很大幫助。并可通過網(wǎng)絡，得到異地專家手術中的遠程指導。這樣即可以提高各醫(yī)院的手術水平，又可以提供手術的全部實時影像記錄，使之成為提高手術技術水平的必要資料和依據(jù)。
以V-TECH 錄播系統(tǒng)為核心的高清手術示教解決方案采用純硬件方式進行高清視音頻及VGA數(shù)據(jù)信息的采集、存儲及直播。在手術過程中通過高清攝像機對手術創(chuàng)口、手術室全景畫面進行視頻的采集，同時把多參數(shù)監(jiān)護儀的畫面通過硬件VGA接口進行數(shù)據(jù)采集，多流合并后進行實時存儲和網(wǎng)絡直播，滿足高清手術音像資料存檔、遠程觀摩和專家指導的需要。
二、用戶需求
系統(tǒng)支持手術教學的數(shù)字全高清錄制、實時直播、后期編輯、發(fā)布等。系統(tǒng)能真實再現(xiàn)現(xiàn)場情景，把多個攝像機和外部媒體設備的音視頻信息準確記錄并合成，實時生成高清流媒體文件，自動上傳匯聚到指定服務器，同步實現(xiàn)在學院網(wǎng)和互動教室直播教學。錄成的視頻文件要求畫面高清、連續(xù)穩(wěn)定；語音流暢，音質(zhì)清晰、優(yōu)美。視頻、音頻同步良好。錄播系統(tǒng)能夠接入專業(yè)標清和高清采集設備。
三、方案拓撲圖
在本項目中有1個重癥救護室的手術信號需要直播，同時也向遠程的合作醫(yī)院提供實時手術實況觀摩，學生點播學習等功能，且可通過網(wǎng)絡遠程訪問，實時收看手術實況或點播手術錄像，實現(xiàn)遠程醫(yī)療和培訓。具體組網(wǎng)圖如下：
V-TECH 醫(yī)療示教解決方案如下圖所示，由五部分組成：
如上圖：重癥救護室在進行手術的時候，通過流媒體服務器的直播或點播功能，任意醫(yī)院辦公室也可同時收看，信息包括：手術攝像機拍攝實況，醫(yī)療影像實時信息等，達到學術交流、培訓的功能。
四、方案描述
如上圖所示，此次系統(tǒng)主要分為中心機房、手術室、局域網(wǎng)、示教室、醫(yī)務室，具體說明如下：
1) 中心機房： 中心機房主要放置流媒體錄播服務器，流媒體錄播服務器通常放置在機房，7*24小時不間斷運行，以便學員隨時觀看示教資料。主要把手術室中的編碼器采集來的信號進行整合，整合后記錄存儲，同時可把所有信息內(nèi)容傳播到網(wǎng)絡內(nèi)。保存下來的文件可提供給用戶進行點播回放觀看。管理員通過WEB方式進行服務器的管理，實現(xiàn)手術錄制、直播、點播，用戶權限設置、文件刪除與下載等功能。
2) 手術室：
手術室主要是將全景高清攝像機、內(nèi)窺鏡攝像機、全向拾音器輸入到編碼器，編碼后通過網(wǎng)絡傳輸?shù)綑C房的流媒體服務器進行整合處理，以便客戶端訪問錄播服務器觀看手術的直播和點播。編碼器可配置硬盤，編碼后的視音頻數(shù)據(jù)在上傳到流媒體服務器的時候，同時可以存儲在前端的硬盤中。
3) 示教室
示教室中放置解碼器，解碼器可以接收、解碼顯示手術室的編碼器發(fā)送出來的實時視音頻流數(shù)據(jù)，也可以從流媒體服務器獲取錄像文件進行解碼顯示。每臺解碼器可以同時解碼兩路1080P60的視頻信號，這兩路信號可以以畫中畫的方式進行顯示。
1) 醫(yī)務室
在任何一個可連接局域網(wǎng)的醫(yī)務室，可以通過電腦上的web瀏覽器瀏覽手術室中的編碼器發(fā)送出來的實時視音頻流數(shù)據(jù)，也可以瀏覽流媒體服務器上的錄像文件。
2) 局域網(wǎng)
局域網(wǎng)由交換機、路由器組成，負責傳輸網(wǎng)絡流數(shù)據(jù)，將各個部分聯(lián)通起來。
五、實現(xiàn)功能
1）同步錄制
同步錄制手術室中的各種醫(yī)療儀器的信號，攝像頭的視頻、音頻（AV信號）和計算機動態(tài)屏幕內(nèi)容（VGA信號），即可將手術現(xiàn)場的圖像、聲音和各種醫(yī)療儀器的信號、計算機上所顯示的病人信息等內(nèi)容同步錄制到一個文件中，每個編碼器最多支持2路可視信號及1路聲音的任意組合錄制，可滿足拼接大屏錄制等更多應用的需求。
2）實時直播
可通過單播或組播方式將手術現(xiàn)場的醫(yī)療儀器的信號、術野信號、音頻、計算機動態(tài)屏幕在網(wǎng)絡上進行實時直播，接收直播可以通過二種方式：一是通過PC機接收現(xiàn)場的直播信號；另外一種是通過解碼器終端接收直播信號。
3）VOD點播
系統(tǒng)內(nèi)置VOD點播功能，用戶可通過IE瀏覽器或媒體播放器兩種方式點播已錄制好的存儲在多媒體錄播服務器上的文件。本地解碼器也可以通過接入鼠標鍵盤，通過GUI界面選擇需要解碼的視頻流。點播時可觀看到的內(nèi)容包括視頻、音頻和計算機屏幕內(nèi)容。支持多級用戶權限控制。
4）用戶管理
支持多級用戶權限及用戶組功能，用戶可靈活進行權限分配。
支持在線用戶管理功能，可進行在線用戶統(tǒng)計、點名及掛斷等操作，方便用戶對遠程培訓過程的管理。
5）文件管理
硬盤上的錄像文件，可以通過FTP服務器訪問，對錄制好的文件進行管理，可進行更名、刪除、下載、歸檔等操作。下載后可將錄制文件刻成光盤以便保存。
6）編輯功能
通過后期媒體編輯軟件對錄制好的文件進行編輯剪輯，剪切合并，多軌道媒體流編輯等功能。編輯過程不會影響視頻、音頻和計算機動態(tài)屏幕的同步播放。
系統(tǒng)支持批量轉(zhuǎn)碼功能，可將前期錄制的會議文件批量轉(zhuǎn)換成其他通用格式的文件（如MP4、MKV、FLV、TS等格式的媒體文件），便于其他通用的播放器播放。
六、方案特點
1) 全面記錄、同步存儲、同步回放
每個編碼器支持2路1080P60的可視信號的同步組合錄播，可滿足復雜手術及診治環(huán)境下（如心臟介入治療手術）醫(yī)療影像信號的全面完整記錄，錄制信號存儲在指定的文件中，方便傳播及事后同步回放。
2) 高清影音記錄
視頻清晰度采用最先進H.264算法，支持720P/1080P，向下支持CIF/4CIF/576p，最高可達1920×1080@60，音頻采用AAC-LC算法，44.1k及以上采樣，可高清晰記錄和傳播手術全程影音信息，充分展示手術示教和手術轉(zhuǎn)播成果。
3) 接口豐富，支持各種專業(yè)醫(yī)療影像設備信號采集
支持VGA、DVI、HDMI、SDI/HD-SDI等各種信號接口，可滿足全景攝像機、術野攝像機、內(nèi)鏡、病人監(jiān)護儀等現(xiàn)場視頻與各種醫(yī)療影像設備信號的同步采集、錄制、傳輸?shù)男枰?/span>
4) 靈活多樣的示教觀摩接收顯示方式，方便各種示教觀摩場所靈活選用
V-TECH 手術示教和手術轉(zhuǎn)播系統(tǒng)提供兩種接收顯示方式：解碼器（硬件方式）、PC（軟件方式），用戶可根據(jù)示教觀摩場所的功能及用途進行靈活選擇。
5) 分布式架構，模塊化布局，充分滿足系統(tǒng)彈性擴展需要
系統(tǒng)采用分布式架構，模塊化布局，編碼器和流媒體服務器可根據(jù)手術室的類型和數(shù)量進行靈活組合，可視信號管理平臺等功能模塊可根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模及管理需要進行配置部署。
系統(tǒng)的分布式、模塊化的特點可充分滿足系統(tǒng)隨醫(yī)院整體信息化建設的彈性擴展需要，彈性擴展體現(xiàn)在兩個維度：
應用擴展：從基礎的手術示教、手術轉(zhuǎn)播應用擴展到到遠程醫(yī)療、遠程探視，進而到醫(yī)學課件制作、醫(yī)學培訓資源共享平臺等深入應用，可彈性滿足醫(yī)療機構各類信息化應用的需要；
機構擴展：從院內(nèi)各機構、科室擴展到院外醫(yī)院、院校、醫(yī)療主管部門等各相關機構，可充分在全社會利用和共享醫(yī)療資源。
6) 靈活多樣的交互方式，方便各種應用開展的需要；
系統(tǒng)支持雙向語音交互，可方便各級醫(yī)療機構，尤其是教學醫(yī)院開展遠程醫(yī)療教學等應用的需要。