示教系统.doc

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示教系统

一、概述

手术监控室布置进行手术现场音视频信号切换和录像，并将视频信号传输到手术示教室进行实时手术教学图像视频显示，也可以通过硬盘录像机来实现手术现场的回放供教学研究使用。

手术示教室室布置1高清晰投影机和120寸投影幕。

可实况播放现场手术和播放手术录像。

本期建设只完成多媒体示教系统布线。

在ICU区域设置单独的监控系统，方便病人家属探视。

二、设计依据

1、国标GB115《工业电视系统工程设计规范》

2、国标GB4064《电气设备安全设计导则》

3、国标GB4889《电气设备抗干扰特性》

4、国标GB450《电气设备雷击保护导则》

5、公安部安全行业标准GB／T74－94安全防范系统通用图形符号

6、公安部安全行业标准GB／T75－94安全防范工程程序与要求

7、公安部安全行业标准GB／T70－94安全防范工程费用预算编制办法

8、全国统一工程建设预算定额（电子设备、电子工程专用设备）第三册“工业电缆设备安装工程”。

三、设计思路

医院手术示教系统主要的传输信息是手术视频信号和音频信息。

通过集成技术，对信息进行控制和分流，通过视频和音频输入和输出设备进行信息互传，达到信息共享的目的。

医院手术示教系统的主体应用是医院内部间的信息共享，同时，通过外部网络可完成医院之间的信息交流。

设计整个大楼包含4间手术室、1个手术观摩室。

四、系统详细设计

由于现代化的综合医院除了正常医疗需要，还承担了教学任务，手术室示教系统作为一种教学方式在医院教学中起着重要的作用。

大楼设手术室4间，1间手术室全部作为示教手术室。

手术示教系统分为录像教学与手术实况转播，通过示教系统可以调看以前的手术现场过程，听过教学教授在示教室讲解，另外通过示教系统可以实时的播放现场手术情况，在第一时间获得新的教学资料，通过示教系统，可以实时的手术现场的视频信号及音频信号传输到指定的示教室内，让学生或进修人员观摩学习。

1、示教前端信息采集

根据教学需要，医院教研室可以指定需要进行的教学的手术室为示教手术室，根据手术种类不同，示教系统的音视频频信号可以适当的进行调整。

设计示教用手术室现场设计2路视频信号和1路音频信号。

其中1路视频取手术室全景信号，安装在手术室一角吸顶安装，另1路视频信号取手术切面图像，安装在手术室无影灯摆臂上，根据特殊手术需要，可考虑在无影灯上增设1路视频信号，从多个角度完全，清晰的展现手术微部细节。

同时在每间手术室医用吊塔内预留2个数据信号点，作为生命监护仪、内窥镜、手术病理切片等图像信号传输接口。

在手术监控室预留1光纤点到综合楼六楼信息中心机房。

2、示教信息管理控制

手术室内1路音频信号，2路或3路视频信号集中在手术监控室，手术监控室作为手术示教系统的控制室，控制室设1台16路D1数字硬盘录像机和1台音视频矩阵，它负责将手术现场手术信号进行存储，以及将示教手术室内音视频信号实时切换到指定示教室，完成信号的切换输出。

3、示教信息显示

手术示教室内配置1台50寸等离子电视或高清晰投影机，进行实时手术教学视频图像显示。

同时配置1台会议室桌面型对讲话机，用来与手术控制室实现双向对讲功能。

4、ICU探视系统

设计一个ICU监护中心，为了ICU的集中管理和方便病人家属探视病人，防止感染，特设计ICU探视系统。

根据图纸布局，ICU探视监控系统在11楼共12个ICU病床，共设6个彩色半球摄像机，一个恒速球摄像机。

所有探视监控摄像机的信号线、电源线、控制线均敷设到探视室，（图纸无探视室位置，具体位置施工时由甲方确认）。

探视系统在探视室设一个对讲主机，12个ICU床位分设一个对讲分机。

学习者在视频终端上进行学习操作，能够完成以下功能。

1）多分屏显示多路视频信息和数据信息

在学习界面上可同时显示指定手术室中的场景视频和手术情况。

便于教学。

根据需要可同时显示多个手术室的多组视频影像。

2）全屏显示视频

选择一路视频影像在全屏显示，便于观察。

3）控制录像

对手术影像和场景视频同时进行录像，用于日后学习。

4）即时拍摄

对教学过程中的关键动作通过拍摄方法记录下来。

拍摄后的图片以BMP文件保存，可转存后进一步分析。

学习者可以将这些图片下载后学习使用。

5）手术室列表

系统将有效的学习地点以手术室名称列表出来，供学习者选择。

列表采用树型结构，列出每个手术室的视频点信息。

6）预先设置场景位置

系统允许预先设定场景影像的观察位置，在学习过程中可迅速改变观察点。

7）自由分组学习

每个学习终端可选择任意一个手术室进行学习。

多个学习终端也可以同时选择同一个手术室进行学习。

8）诊疗过程回放

系统可以从录制的录像中选择诊疗录像回放。

9）语音通讯

现场声音通过网络直接传送到学习终端。

学习环境的声音可通过终端控制，由选择地传送到现场/手术室，形成互动。

五、手术示教系统组成

1、手术室系统

手术室是学习系统的信息源。

手术现场情景、手术结果和医生现场的语言是教学中的主要元素。

本方案在手术室中选择简单有效的设备，将上述三种主要信息传送给学习者。

手术室设备包括：

·术野摄像机 SONY高清晰度摄像机

·现场影像设备 摄像机

·手术影像传送设备视频编码器

·现场双向语音设备IP电话

现场影像设备将手术室中的全部场景，包括病患、医生、设备等景象全部传送到学习终端上。

手术影像是主要的教学内容。

本方案利用手术机上标准的视频输出端口，将手术影像通过视频编码器编制成数码图像，通过网络传送到学习终端上。

视频服务器达到以下特性或功能：

Ø视频编码，视频服务器接收标准的视频信号并实时将视频信号编码成数字图像，再通过网络端口传送到学习终端

Ø高清晰度，视频服务器可完成720X576分辨率的图像编码工作，采用JPEG图像格式，并在网络上以25帧/秒速率传送动态图像

Ø低延时，手术影像传送到学习终端并回放出来总延时低于200毫秒

Ø维护简单，通电即可使用，不需要特别维护

医生诊疗过程中与病患的交流语境是真实现场的再现的重要因素，同时作为教学作用，必须允许学生与教师之间的交流。

本方案在手术室中设置IP电话终端，用于现场语音传送以及教学过程交互。

语音终端功能和特性如下：

Ø自动传送语音，进入教学模式时，语音终端自动打开，不需要按键操作，自动将语音传送到学习终端上

Ø高话质，采用G.711编码方式传送语音，话质失真低

Ø高可靠，硬件终端，维护简单，操作容易

Ø扩展容易，可实现任意呼叫或信息输入/输出终端

2、示教服务器系统

服务器是整个示教系统的核心部分，完成了整个学习系统的管理、数据交换、信息转发、数据存储等工作。

服务器主要分成两个部分，即语音服务器（CM，与会议系统共用）和示教服务器（SkyVioAM）。

语音服务器完成所有语音管理、服务，实现手术室的语音终端和学习终端的话音双向通讯。

其功能和性能如下：

Ø自动建立教师和学习终端连接，可完成一个教师多组学习者之间的共同学习过程

Ø控制语音的流动方向，如单向流动，保证在学生讨论过程中，不会把学生的声音传送到手术室，影响医生工作

Ø通话质量保证，控制话路上的语音质量

Ø传送文字信息，在学习终端和教师终端间传送文字信息

示教服务器完成所有视频流的管理、分发、存储以及教学终端支持功能。

所有视频流均通过他来接收（手术室视频）或发送（学习终端）。

其功能和性能如下：

Ø接收和管理视频流，所配示教服务器可同时接收8个视频流输入

Ø视频流分发，将一个视频流分发到一个或多个学习终端上，或将多个视频流转发到同一个终端上，分发流数量受到带宽限制

Ø视频录像，根据要求完成视频录像，可同时对多路视频进行录像。

Ø用户管理，只有授权的用户能够进入学习系统，进行操作

Ø学习终端支持，B/S结构应用程序，应用程序存储在教学服务器中，客户端利用浏览器进行学习。

减少系统维护工作量

Ø硬件设备，减少服务器维护工作，降低维护成本

服务器与网络交换机连接，根据带宽需求、课室或手术室数量，选择接入方式，提供最好的服务质量。

SkyVioAMx可与SkyVioVCS共享视频资源，会议终端可直接通过VCS服务器的授权获得AMx服务器上的视频数据。

3、桌面学习系统

桌面学习系统用于个人学习。

桌面学习系统的主要关注点是显示图像清晰，双向语音通讯以及学习系统软件。

分组学习系统包括视频终端和语音终端两个部分。

学习软件见学习软件章节。

视频终端由一台高性能PC和一个显示终端构成，用于运行学习软件，解码视频图像并通过显示设备显示出来。

视频终端是学习者的交互终端，其功能或特性如下：

Ø同时解码多达16路视频图像，允许学习者同时观看多个手术室的现场场景和手术影像（根据有效显示效果而定）

Ø通过软件界面自由选择手术室，控制场景放大或缩小

Ø回放教学录像内容

Ø高清晰显示视频图像，采用显示设备分辨率大于1024X768，对比度大于3000：

1，亮度大于1200cd/m2

Ø采用大屏幕显示，5~8人采用25~35英寸LCD显示屏，8~10人采用42~55英寸等离子电视

Ø视频终端主机采用标准PC，CPU:

PentiumV2.0GHz以上，1GBM，独立内存显示卡

语音终端采用IP电话终端，完成医疗场景声音播放和交互教学。

其功能和特性如下：

Ø与视频终端同步，当学习者改变观看手术室时，语音终端自动接通手术室中的语音终端，不需要人工操作

Ø具有静音功能，当学习者要向现场医生提问时，才发送学习环境语音

Ø硬件终端，话音质量高，维护简单，操作方便

Ø采用网络供电，电话终端连接方便

Ø允许多方同时加入学习小组

4、会议教学系统（示教室）

系统设计1个示教室做为专用教学示教室，用于集体学习，其功能与分组学习系统类似。

其组成部分包括语音终端，视频终端和显示系统。

视频终端用于运行学习软件，解码视频图像，由教师操作，功能与分组学习系统相同。

语音终端用于手术室现场语音环境再现和与手术室医生交互，功能与分组学习系统相同。

根据集体教学人员多少，可以将语音通过扩音机进行放大。

配置投影机等显示设备,可观看手术室的手术直播或医学录像。

还需配备音响设备用于现场讲解或播放录像里的解说。

显示系统用于大面积视频输出。

它通过接收视频终端的视频信号显示到超大面积屏幕上，适应于多人学习的情况。

其功能和特性如下：

Ø转换视频信号，适应于大面积视频显示

Ø适应自然光环境，分辨率大于1024X768，对比度大于800：

1，亮度大于3500ANSI

Ø根据教学现场面积，可选择投影机或DLP设备

5、桌面教学与科室会诊扩展

本建议书建议的系统可以直接扩展到与医院网络连接的任何一台计算机上，并通过授权控制每个人所能看到的手术范围及操作功能，而不需要增加其它硬件。

本系统设计除1个示教室和2个院长终端外还可以同时另外支持多个终端同时进行远程观摩与学习。

通过扩展出来的示教终端，通过网络连接起来的各科室主任，可以在网络上进行手术会诊。

科室主任或专家教授在自己的工作终端就可以完成会诊工作。

6、院际之间的医学交流扩展

7、专家会诊

8、学术/学习评估