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1、手术室教学、交流网络视频对讲解决方案目 录1.手术室场景模拟- 1 -2.系统概述- 2 -2.1.设计思路- 2 -2.2.设计依据- 3 -2.3.设计原则- 3 -3.系统架构- 5 -3.1.系统拓扑图- 5 -3.1.1.视频采集模块- 6 -3.1.2.音频对讲模块- 7 -3.2.科室存储转发工作站- 8 -3.2.1.海量存储- 9 -3.2.2.灵活存储与回放- 9 -3.2.3.录像迁移备份与智能检索- 9 -3.3.手术室工作站- 9 -3.4.学术交流、远程专家会诊中心工作站- 10 -3.5.业务场景布局- 11 -4.系统描述- 13 -4.1.系统管理- 14 -
2、4.1.1.统一管理- 14 -4.1.2.远程管理- 14 -4.2.智能侦测- 14 -4.3.良好扩展性- 15 -5.系统规划- 16 -5.1.显示规划- 16 -5.2.存储规划- 16 -5.2.1.存储容量计算- 16 -5.2.2.存储设计- 16 -5.3.网络规划- 16 -5.3.1.网络设计- 16 -5.3.2.带宽计算- 17 -6.前端设备参数和安装要求- 18 -7.硬件设备选型- 18 -7.1.前端设备选型- 18 -7.2.服务器选型- 19 -7.3.存储机柜选型- 21 -8.设备清单- 23 -9.系统应用及前景展望- 24 -1. 手术室场景模拟
3、临床医学院承担医、教、研的任务，接待实习学员，培训进修人员，教学任务繁重。手术教学过程，需现场教学，但手术室空间有限，学员多，教学效果差，而且影响手术工作。随着医学领域的不断发展,外科手术技术也在日新月异,利用高端计算机科学技术，对各种手术全程画面影像的实时记录,使之用于研究、教学和病例存档，已经得到非常的重视。有些具有争议的手术，也可以利用这些视频资料作为科学的判断依据。手术后对照这些影像资料进行学术探讨，对于提高手术的成功率能够起到很大的帮助。并可通过网络，得到异地专家手术中的远程指导。这样即可以提高各医院的手术水平，又可以提供手术的全部实时影像记录，使之成为提高手术技术水平的必要资料和依
4、据。场景模拟：场景一：手术示教是医院进行临床教学的必要手段。但为提高手术质量，降低手术感染率，医院手术室都制定了手术室观摩人数控制指标，严格控制进入手术间人数，这就造成了实习医生学习观摩手术的机会大大减少，不利于提高实习医生的学习质量。为了解决这一矛盾，以前在手术室设置观察台。观察台有2种方式，侧面观察窗和顶部观察窗。在手术室的建筑设计过程中，就预留了空间和安装结构。但以这种方式让学员现场观察学习效果非常有限，在不能看清手术细节的同时又不能进行反复观看，稍不留神就会有可能错过一个重要步骤。不能有效的领悟手术重要环节的同时还可能误导学员。场景二：医学是在不断的研究、发现中进步并逐渐完善的一个领域
5、。医生、专家们经常要在以往的经历中总结经验，写学术论文等，然后对其进行研究、讨论。每一次手术的本身就是一个经验，一个数据的收集。一个成功的手术尤其对于医生、专家们进行研究、讨论甚至是对于整个学术界来说，都有可能是非常有意义和珍贵的。因此，记录每一个手术的资料、数据显得尤其重要。但以往的资料、数据收集往往只停留在某些抽象数据及患者本身的资料。很多时候不能从中反应出当时真实情况及医生的某些应急措施等等。由此导致了一次次宝贵的经验流失。场景三：手术是个极其富有危险和经常发生意想不到的情况发生的医疗手段。在手术进行中，随时需要各方面的医生、或专家支援。但由于手术室空间有限、医疗设备有限或者各方面专家无
6、法立刻到场等原因。导致手术出错甚至失败。场景四：对患者来说，手术的成功与否主宰着自己的生命，对医生来说，手术代表着自己的责任，代表细心、严谨和专业。双方都不希望手术出现意外。但很多时候事与愿违，由于种种不可预料的原因导致手术失败。这种失败从患者或患者家属和医生的角度来看是有不同的理解的，经常会发生一些纠纷。但由于缺少对当时现场除某些抽象数据以外更为直观的资料，导致患者和医院得不到公平的判决。为此，针对手术室的特殊应用需求，为了解决以上提到的各种问题，设计了这个手术室视频对讲应用系统。2. 系统概述此系统为数模结合的视频对讲应用系统，由手术室视频采集子系统、手术室音频对讲子系统、学术交流与远程专
7、家会诊子系统以及手术过程录像存储管理子系统组成。是一个分布式存储集中管理手术室应用系统，主要特点为视频数据实时或录像资源共享、语音与视频同步进行、清晰图像、视频数据归档方便等。手术室视频对讲应用系统中的视频信号由摄像机传感器采集后即全部数字化，包括传输、存储、分配、显示等，除手术室现场对内窥镜、肛肠镜等以外模拟输出显示外，全部为数字化方式传输和显示，减少传统视频系统中的A/D、D/A转换和图像预处理等环节，大大减少了由于转换和处理引起的图像失真和延时，切实保证了图像的质量。也保证无论是用于医学教研，还是术后取证。都能提供清晰的视频或图片。数手术室视频对讲应用系统中图像存储采用分布式存储方式，即
8、每个科室负责对本科室所负责的所有手术过程进行录像并整理归档。这样更方面对数据的管理及应用，大大提高系统效率。手术室视频对讲应用系统所有视频信号走出手术室后采用全IP 方式，区别于传统视频应用系统中摄像机点对点传输方式，采用IP 方式组网，即每一台前端摄像机在网络内均有一个唯一的IP 地址，以此保证大范围组网时的正确寻址，且接线简单，无端口对应关系。系统还具有双向对讲通话功能，可使在示教中心观摩、会诊的医护人员与远方手术现场进行实时交互，达到远程医疗及教学的目的。通过工作人员操作计算机，控制手术室内环境摄像机及无影灯摄像机镜头的变焦、云台的水平、垂直方位，对手术过程进行音视频采集，在示教室内观摩
9、、会诊的医护人员可操作控制主机以高清晰监视器清晰地观看麻醉师、护士、医生手术的全过程和仪器传输的图像参数。还可以将手术室直播的内容存储在服务器上，并为用户提供手术资料查询和以流媒体方式点播的功能，以备日后教学分析用。对于存储下来的手术内容可以进行编辑，制作成课件通过光盘或网络发布。任意示教室可以对任意手术室进行的手术实时观看，并可实现全屏方式的投影观看、手术教学和手术对讲，局域网内的其他授权用户也可根据自己的需要选择正在进行的手术互动交流。各学术交流中心、专家远程会诊室、护士值班室等分别通过对应科室的视频、语音转发来实现实时的视频对讲。2.1. 设计思路1）.结构简洁，应用便捷由于手术室对环境
10、要求非常高，如果按照传统的视频采集系统模式进行设计、施工，则很难达到手术室这一特殊要求，且成本非常高。于是，我们便根据现有的网络资源，我们设计了这套将现有的网络进行联结的网络视频对讲应用系统。进行分布存储，统一管理的方案。不需要模拟监控的矩阵、视频分配器等中间设备，避免了视频图像信息经过多次转发产生的信号干扰现象。对于管理部门而言，采用计算机网络的视频对讲应用系统还不受时间、地点限制，在授权的情况下可以随时按需查看实时视频和录像，实现即插即用即看，使用方式相当便捷。2）.数字传输，无损转发网络视频对讲应用系统的视频信号，是经过前端的网络摄像机或视频服务器完成数模转换后，直接在计算机网络内进行传
11、输，即使将视频信号经多次转发到系统各应用层，也不会出现多层转发降低图像质量的现象，是对图像质量要求极高的应用系统的最佳解决方案！3）.标准化和开放性整个系统的网络协议都采用标准的TCPIP协议，实现在网络系统上的图像、数据传输和共享。同时，利用计算机视频处理技术，可以为手术室的其他应用系统提供了一个层接口以实现系统的异构和集成。基于网络的视频对讲应用系统能够按照对视频质量的的具体要求，将视频对讲提高到新的管理高度。实现以视频与对讲为主线，在更多、更大的范围内创建并激发全新的应用模式，提高办事及管理效率。在节省人力、物力的情况下，满足对手术室的各方面应用的要求，最大限度的保障了投资效益。4）.可
12、扩展性手术室视频对讲应用系统是完全基于计算机网络和IP视频终端设备，模块化的IP智能采集设备，可以将视频采集的触觉延伸到网络触及的各个角落，为将来扩容留下了充分的余地。手术室视频对讲应用系统是运用最新的数字视频技术、网络通信技术建立的一套软硬件相结合、崭新的、完整的视频对讲应用系统。各应用模块可依据业务需要，部署在科室及学术交流中心等其他工作场所，使网络系统上的图像、数据得到最优的利用。2.2. 设计依据l 安全防范工程技术规范（GB50348-2004）l 视频安防监控系统工程设计规范（GB50395-2007）l 民用闭路监视电视系统工程技术规范 （GB50198-1994）l 视频入侵报
13、警器（GB15207-1994）l 报警图像信号有线传输装置（GB/T16677-96）l 安全防范工程程序与要求（GA/T 75-1994） l 视频安防监控系统技术要求（GA/T 367-2001）2.3. 设计原则由于要建立一个视频与对讲综合的应用系统，对手术室其他业务及应用等进行综合管理，这就要求各子系统除了有完善的功能外，还应该提供标准的API，以便于系统的整合和应用的扩展。因此，在手术室视频对讲应用系统中，将采取完全基于IP网络视频对讲应用方案。在系统规划设计中注意了以下一些问题：1）.注重投资效益IP网络视频对讲应用方案的前端采用标准化、可扩展、可升级的硬件设备，可一次投入，反复
14、利用。由于采用了通用的TCP/IP协议进行传输，前端设备除了用于视频采集应用外，还可以为其它的应用系统提供标准的网络视频信息，实现一物多用，从而使总体系统具有很高的性能价格比。2）.管理灵活与严谨并重系统采取分布式多级远程集中管理与控制。系统提供分布式多级远程集中管理、控制管理机制，以数字中控矩阵服务器为核心，支持C/S，B/S多种运行模式，有效的进行扁平化、多层次的权限管理，彻底解决管理机构复杂，多人多层次权限控制的问题。通过网络传输，用户可以通过客户端或浏览器，可以实现对已授权的视频信息进行实时观看或回放图像，并可进行远程PTZ控制。3）.可用性和可靠性系统所选设备均是先进、成熟、可靠的产
15、品，用户操作管理简单，易学易用。产品不仅可靠，并且实现了对传输线路及自身的问题进行监测并报警通知用户。数字化的前端设备，可进行远程的配置和重启；智能化的应用模块均具有系统自愈功能，大大提高了系统的可用性和可靠性。4）.系统的标准化和开放性数字视频对讲应用系统要求实现在音视频应用系统上的图像、声音、数据传输和共享。本系统采用的硬件产品均遵循网络协议和传输标准的要求。软件系统平台也提供标准的API接口，以便于上层业务系统的资源调用和系统整合。整个系统每一个环节都十分重视系统的开放性，从手术室到各科室以及各显示终端，其网络协议都采用标准的TCPIP协议。5）.系统可扩展性从前端设备、功能模块到软件系统的规划，整个系统的各个部分都非常重视其扩容和升级能力。手术室视频对讲应用系统的视频前端设备使用模块化的IP智能采集单元，只要有网络的环境，可随处增加视频采集点，为将来扩容留下了充分的余地。在系统服务器的配置中，以实践经验为主导，以客户利益为立场，“没有最好，只有最合适”，提出了有特色的高性价比设备配置方案，以保证系统持久的生命力。系统软件规范标准，标准的API接口，使兼容各种品牌、多种压缩格式的视频采集设备成为可能
