【安防知識(shí)網(wǎng)】醫(yī)院擔(dān)負(fù)著醫(yī)療、教學(xué)等多項(xiàng)醫(yī)務(wù)任務(wù)。目前的教學(xué)方法主要是通過學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)觀摩的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，即與操作醫(yī)生、病人在同一個(gè)場(chǎng)所進(jìn)行學(xué)習(xí)。由于病患人員多，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)組織學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)效果都會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。另一方面，過多的學(xué)生與病患在同一個(gè)診室，會(huì)對(duì)病患造成情緒上的不安定。因此，從教學(xué)和醫(yī)療的要求，需要建立一個(gè)能改善現(xiàn)有教學(xué)和診療狀況的、新的教學(xué)環(huán)境。這樣的教學(xué)環(huán)境有以下的需求：

　　1、建立集中的學(xué)習(xí)課室，進(jìn)行集中教學(xué)或分組教學(xué);

　　2、將診室的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景和醫(yī)療結(jié)果傳送到課室，供學(xué)習(xí)使用;

　　3、提供語音通道，讓學(xué)生與操作醫(yī)生進(jìn)行通話;

　　4、支持錄像事后回放;

　　5、同時(shí)可進(jìn)行多組現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)(相同或不同內(nèi)容);

　　6、保持診室安靜，減少對(duì)操作醫(yī)生的影響。

　　系統(tǒng)概述

　　整個(gè)系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成。也即現(xiàn)場(chǎng)前端信息采集、信息數(shù)據(jù)處理和學(xué)習(xí)環(huán)境(音視頻終端)。

　　系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)采集場(chǎng)景和語音信息，分別將語音視頻傳送給語音服務(wù)器和視頻服務(wù)器，完成數(shù)據(jù)處理和管理工作。學(xué)習(xí)環(huán)境完成現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景和語音環(huán)境的重現(xiàn)工作，并提供語音的交互功能。

　　該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，通過語音和視頻兩組服務(wù)器分別對(duì)采集的音視頻信息進(jìn)行專業(yè)化的數(shù)據(jù)處理，提高了視頻和語音質(zhì)量。兩組服務(wù)器間通過同步通訊協(xié)議，控制同步，協(xié)同工作。學(xué)習(xí)者通過網(wǎng)絡(luò)可同時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)多路(多視角)視頻圖像，并能同步地聽到現(xiàn)場(chǎng)的聲音信息，從而達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的目的。

　　系統(tǒng)組成

　　該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化組合的方法，把系統(tǒng)涉及到的各組成部分按功能分類為各種模塊，系統(tǒng)按功能需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和各種模塊組合。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：

　　·由點(diǎn)到面，全面考慮所有角色和場(chǎng)景;

　　·系統(tǒng)模塊化，使整個(gè)系統(tǒng)容易理解;

　　·優(yōu)化組合設(shè)計(jì)，可針對(duì)系統(tǒng)的特殊性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);

　　·框架穩(wěn)定，在系統(tǒng)功能和范圍擴(kuò)充的情況時(shí)，保證系統(tǒng)框架不變。

[nextpage]　　前端診室系統(tǒng)

　　診室是整個(gè)系統(tǒng)的信息源，其包括診療現(xiàn)場(chǎng)的圖像和語音信息，是教學(xué)中的主要元素。本方案在診室中安裝攝像機(jī)、視頻編碼器和IP電話設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)攝像設(shè)備將診療室中的全部場(chǎng)景，包括病患、醫(yī)生、設(shè)備等的影像全部傳送到學(xué)習(xí)終端上。網(wǎng)絡(luò)IP攝像機(jī)把現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況影像進(jìn)行實(shí)時(shí)編碼，通過網(wǎng)絡(luò)上傳。診療影像是主要的教學(xué)內(nèi)容，本方案中利用診療機(jī)(B超機(jī))上的標(biāo)準(zhǔn)視頻輸出端口，將診療影像通過視頻編碼器進(jìn)行數(shù)字化編碼壓縮，并透過網(wǎng)絡(luò)傳送到學(xué)習(xí)終端機(jī)上。

　　醫(yī)生診療過程中與病患的交流語境也是真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)再現(xiàn)的重要因素，同時(shí)作為教學(xué)作用，必須允許學(xué)生與教師之間可進(jìn)行交流。本方案在診室中設(shè)置IP電話終端，用于現(xiàn)場(chǎng)語音傳送以及教學(xué)過程的交互。語音終端功能和特性如下：在診室中安裝的硬件設(shè)備，不需要改變醫(yī)生操作規(guī)程，透明實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)功能。

　　網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

　　網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的樞紐，所有視頻、語音、數(shù)據(jù)均通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)端到端的傳送。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括兩個(gè)部分，即線纜和交換機(jī)。交換機(jī)完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和管理工作。線纜完成傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，連接終端設(shè)備與交換機(jī)。本方案中傳輸線纜采用標(biāo)準(zhǔn)UTP-5雙絞線。網(wǎng)絡(luò)交換采用開放的系統(tǒng)設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的器材，以保證系統(tǒng)的可維護(hù)性和更好的性能價(jià)格比。

　　服務(wù)器管理系統(tǒng)

　　服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，其功能是完成整個(gè)系統(tǒng)的管理、數(shù)據(jù)交換、信息轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等工作。\r\n服務(wù)器部分由兩個(gè)部分組成，即語音服務(wù)器和教學(xué)(視頻)服務(wù)器。\r\n語音服務(wù)器完成所有語音管理、服務(wù)，實(shí)現(xiàn)診室的語音終端和學(xué)習(xí)終端的話音雙向通訊。其功能和性能如下：

　　1、自動(dòng)建立教師和學(xué)習(xí)終端的連接，可完成一個(gè)教師多組學(xué)習(xí)者之間的共同學(xué)習(xí)過程。

　　2、控制語音的流動(dòng)方向，如單向流動(dòng)，保證在學(xué)生討論過程中，不會(huì)把學(xué)生的聲音傳送到診室，影響醫(yī)生工作。

　　3、通話質(zhì)量保證，控制話路上的語音質(zhì)量。

　　4、傳送文字信息，在學(xué)習(xí)終端和教師終端間傳送文字信息。

　　教學(xué)服務(wù)器完成所有視頻流的管理、分發(fā)、存儲(chǔ)以及教學(xué)終端支持功能。所有視頻流均通過它來接收(診室視頻)或發(fā)送(學(xué)習(xí)終端)。其功能如下：

　　1、接收和管理視頻流，每臺(tái)服務(wù)器可同時(shí)接收64路視頻流輸入。

　　2、視頻流分發(fā)，將一個(gè)視頻流分發(fā)到一個(gè)或多個(gè)學(xué)習(xí)終端上，或?qū)⒍鄠€(gè)視頻流轉(zhuǎn)發(fā)到同一個(gè)終端上，分發(fā)流數(shù)量受到網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制。

　　3、視頻錄像，根據(jù)要求完成視頻錄像，可同時(shí)對(duì)多路視頻進(jìn)行錄像。

　　4、用戶管理，只有授權(quán)的終端用戶能夠進(jìn)入學(xué)習(xí)系統(tǒng)，進(jìn)行操作。

　　5、學(xué)習(xí)終端支持B/S結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序，應(yīng)用程序存儲(chǔ)在教學(xué)服務(wù)器中，終端用戶可利用瀏覽器進(jìn)行學(xué)習(xí)。

　　服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)間的連接，可根據(jù)帶寬需求、課室或診室數(shù)量，選擇接入方式，以提供最好的服務(wù)質(zhì)量。

[nextpage]　　后端學(xué)習(xí)系統(tǒng)

　　后端學(xué)習(xí)系統(tǒng)包括分組學(xué)習(xí)系統(tǒng)和會(huì)議教學(xué)系統(tǒng)二種：

　　1、后端分組學(xué)習(xí)系統(tǒng)。分組學(xué)習(xí)系統(tǒng)用于小組學(xué)習(xí)。分組學(xué)習(xí)系統(tǒng)的主要關(guān)注點(diǎn)是顯示圖像要清晰、雙向語音通訊，以及學(xué)習(xí)系統(tǒng)軟件。

　　分組學(xué)習(xí)系統(tǒng)包括視頻終端和語音終端兩個(gè)部分。視頻終端由一臺(tái)高性能PC機(jī)和一個(gè)顯示終端構(gòu)成，其運(yùn)行學(xué)習(xí)軟件，并解碼視頻圖像并通過顯示設(shè)備顯示出來。視頻終端主要功能和設(shè)備要求：

　　·可同時(shí)解碼16路視頻圖像，允許學(xué)習(xí)者同時(shí)觀看多個(gè)診室的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景和診療影像(根據(jù)有效顯示效果而定);

　　·通過軟件界面自由選擇診室，控制場(chǎng)景放大或縮小;

　　·回放教學(xué)錄像內(nèi)容;

　　·高清晰顯示視頻圖像，采用顯示設(shè)備分辨率大于1024X768，對(duì)比度大于3000：1，亮度大于1200 cd/m2;

　　·采用大屏幕顯示，5-8人采用25-35英寸LCD顯示屏，8-10人采用42-55英寸等離子電視;

　　·視頻終端主機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)PC，CPU: Pentium V 2.0GHz以上，1GBM，獨(dú)立內(nèi)存顯示卡。

　　語音終端采用IP 電話終端，完成醫(yī)療場(chǎng)景聲音播放和交互教學(xué)。其主要功能如下：

　　·與視頻終端同步，當(dāng)學(xué)習(xí)者改變觀看診室時(shí)，語音終端自動(dòng)接通診室中的語音終端，不需要人工操作;

　　·具有靜音功能，當(dāng)學(xué)習(xí)者要向現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)生提問時(shí)，才發(fā)送學(xué)習(xí)環(huán)境語音;

　　·話音質(zhì)量高，維護(hù)簡(jiǎn)單，操作方便;

　　·采用網(wǎng)絡(luò)供電，電話終端連接方便;

　　·允許多方同時(shí)加入學(xué)習(xí)小組。

　　2、后端會(huì)議教學(xué)系統(tǒng)。會(huì)議教學(xué)用于集體學(xué)習(xí)，其功能與分組學(xué)習(xí)系統(tǒng)類似。其組成部分包括語音終端、視頻終端和顯示系統(tǒng)。視頻終端運(yùn)行學(xué)習(xí)軟件，解碼視頻圖像，由教師操作，功能與分組學(xué)習(xí)系統(tǒng)相同。語音終端用于診室現(xiàn)場(chǎng)語音環(huán)境再現(xiàn)和與診室醫(yī)生交互，功能與分組學(xué)習(xí)系統(tǒng)相同。根據(jù)集體教學(xué)人員多少，可以將語音通過擴(kuò)音機(jī)進(jìn)行放大。其顯示可選用投影儀將視頻終端的視頻信號(hào)顯示到超大面積屏幕上，以適應(yīng)于多人學(xué)習(xí)的情況。

　　系統(tǒng)擴(kuò)展

　　本方案采用的系統(tǒng)是一個(gè)模塊結(jié)構(gòu)的、開放的系統(tǒng)，它能夠很容易地接入到醫(yī)院主干網(wǎng)上，共享資源，成為整個(gè)醫(yī)院信息化建設(shè)的一部分，不再是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。

　　該系統(tǒng)允許將學(xué)習(xí)功能延伸到診療室醫(yī)生的工作桌面上而不需要改變目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。通過這種擴(kuò)展，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多方參與學(xué)習(xí)功能，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的工作指導(dǎo)。通過系統(tǒng)的授權(quán)可以允許醫(yī)院其他部門的醫(yī)生進(jìn)入到該系統(tǒng)，觀察或訪問診療現(xiàn)場(chǎng)狀況。

　　該系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中已包含了外部網(wǎng)絡(luò)的接口，當(dāng)需要連接到醫(yī)院主干網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只需要鏈路連接，并通過配置即可實(shí)現(xiàn)。配置的基本原則是：

　　1、安全性，保護(hù)本身系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全。

　　2、服務(wù)質(zhì)量，保證本系統(tǒng)高碼流應(yīng)用不影響其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

　　3、透明性，當(dāng)允許外部網(wǎng)絡(luò)用戶使用本系統(tǒng)時(shí)，用戶是透明地跨過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問。

　　該系統(tǒng)在應(yīng)用方面具有開放的接口，可與醫(yī)院HIS系統(tǒng)或PACS系統(tǒng)聯(lián)接。聯(lián)接接口包括數(shù)據(jù)庫(kù)或過程調(diào)用或Web Service。利用該系統(tǒng)到桌面的擴(kuò)展性，可以方面地實(shí)現(xiàn)院內(nèi)協(xié)同會(huì)診功能。

[nextpage]　　系統(tǒng)功能

　　學(xué)習(xí)者在視頻終端上進(jìn)行學(xué)習(xí)操作，能夠完成以下功能：

　　1、四分屏分割顯示多路視頻信息和數(shù)據(jù)信息。在學(xué)習(xí)界面上可同時(shí)顯示指定診室中的場(chǎng)景視頻和診療影像。同時(shí)可以調(diào)出顯示病患病歷(來自HIS系統(tǒng))和相關(guān)的靜態(tài)圖片，便于教學(xué)。根據(jù)需要可同時(shí)顯示兩個(gè)診室的四組視頻影像。

　　2、全屏顯示視頻?？蛇x擇切換一路視頻影像在全屏顯示，便于觀察。

　　3、控制場(chǎng)景鏡頭。通過鼠標(biāo)移動(dòng)放大局部影像，便于仔細(xì)觀察醫(yī)生操作手勢(shì)或控制臺(tái)操作方法。

　　4、控制錄像。對(duì)診療影像和場(chǎng)景視頻同時(shí)進(jìn)行錄像，用于日后學(xué)習(xí)。

　　5、即時(shí)拍攝。對(duì)教學(xué)過程中的關(guān)鍵動(dòng)作通過拍攝方法記錄下來。拍攝后的圖片以JPG文件保存，可轉(zhuǎn)存后進(jìn)一步分析。學(xué)習(xí)者可以將這些圖片下載后學(xué)習(xí)使用。

　　6、診室列表。系統(tǒng)將有效的學(xué)習(xí)地點(diǎn)以診室名稱列表出來，供學(xué)習(xí)者選擇。列表采用樹型結(jié)構(gòu)，列出每個(gè)診室的視頻點(diǎn)信息。

　　7、錄像存儲(chǔ)\r\n該遠(yuǎn)程診療學(xué)習(xí)系統(tǒng)支持錄像功能。錄像以長(zhǎng)文件形式存儲(chǔ)在磁盤系統(tǒng)中。這樣存儲(chǔ)方式的優(yōu)點(diǎn)是：長(zhǎng)度沒有限制(僅磁盤總?cè)萘康南拗?;檢索方便;備份或轉(zhuǎn)存容易。

　　錄像數(shù)據(jù)量約為每分鐘30MB，每小時(shí)約為2GB(包括診療影像和現(xiàn)場(chǎng)影像兩部分)。建議根據(jù)所需要的錄像時(shí)長(zhǎng)，選擇獨(dú)立存儲(chǔ)設(shè)備NAS或磁盤組保存錄像數(shù)據(jù)。

　　結(jié)語

　　在醫(yī)療行業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)不僅僅局限于安裝傳統(tǒng)的安防監(jiān)控，正如本文所介紹的網(wǎng)絡(luò)視頻及語音處理系統(tǒng)已經(jīng)深入到醫(yī)療業(yè)務(wù)的各領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)醫(yī)院遠(yuǎn)程手術(shù)直播、醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)示教、醫(yī)院影像數(shù)據(jù)庫(kù)等多種類的應(yīng)用。

　　通過本案例可以看到基于網(wǎng)絡(luò)的集視頻、音頻、數(shù)據(jù)多媒體流的通信已被應(yīng)用于各行各業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域，本文僅以醫(yī)療應(yīng)用為實(shí)例，供業(yè)內(nèi)同行參考。