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摘要：手术示教系统是新兴的系统集成技术在医院中的应用，利用此系统可能方便地实现医院学术交流需求及管理需要。手术示教系统利用视频与音频信号的传输、分配、处理和控制技术，将手术室的图像和声音信号传输到示教室等各个种医术交流需要的场所，方便学术交流。
关键词：手术示教系统; 学术交流; 视频技术; 系统集成;信息采集; 信息传输; 中央控制系统
Abstract: the operation demonstration system is emerging of system integration technology application in hospital, using this system may be realized hospital academic exchange demand and management needs. Surgery demonstration system using video and audio signal transmission, distribution, treatment and control technology, will the operating room graphics and sound signal transmission to the classroom and so on each kind of medical skill and communication need places, convenient and academic exchanges.
Keywords: surgery demonstration system; Academic exchanges; Video technology; System integration; Information collection; Information transmission; The central control system
中圖分类号：R615文献标识码：A 文章编号：
1. 引言
系统集成技术在医院中的应用近年来取得高速发展，HIS系统已成为大中型医院的主要管理工具，可以这样说，没有计算机网络系统，这类医院就会陷入瘫痪状态。一种新型的系统集成技术已成为现代医疗机构的专业管理工具，这就是医院手术示教系统，它的重要作用是提高医生的学术水平、方便学术交流，以提高医院的服务质量。
手术示教系统是这种信息共享需求的要求下产生的，能通过局域网（LAN）和广域网（WLAN）达到信息供享的目的。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。
2. 手术示教系统的组成
手术示教系统主要在三个区域构建：
（1）、手术室
手术室的主要设备为高精度摄像机，采集手术现场视频信息，还有便携式耳麦，提供双向音频传输功能。
（2）、管理控制机房
管理控制机房内主要设备为信息分配矩阵，可对手术室视频和音频信号进行处理，可通过远程传输提供给示教室观看，可对信息进行保存，可对各个手术室和各个示教室进行信息分流，也可通过网络系统进行信息共享。
（3）、示教室内的主要设备为会议系统，主要功能是显示手术室图像，也可利用会议系统设备进行示教室和手术室之间的双向对话，实现现场教学和学术研究的目的。
从系统设备上分类也可分为：前端信息采集系统、信息管理控制系统、信息显示系统、系统集成辅助设备。图1.为医院手术示教系统示意图。
图1.手术示教系统示意图
下面介绍各个子系统的主要功能：
2.1. 前端信息采集系统
前端信息采集系统主要指安装在手术室的系统设备，它的功能是采集手术室内的手术场景及医务人员的语音信息。
手术室内提供医术交流的主要场景为手术场景，手术台为摄像机的主要取景地。每个手术室内一般配备两台摄像机。一台安装在手术室无影灯的摆臂上，为高清晰度彩色摄像机，一般采用医疗专用的彩色快球摄像机，采用变焦镜头，摄像机的位置移动随摆臂移动位置，主要监看医生在手术过程中手术部位的详细图像，图像资料可以保存，也可以通过控制设备进行远程传输到手术示教室供现场教学观看；另一台安装在手术室的角落，为高清晰度彩色固定摄像机，主要监看整个手术室的场景情况，图像资料可以保存，同时安装一台前置放大器连接拾音器和有线咪头。可配备领夹式话筒和耳机方便语音交流。音频部分主要目的是为了手术医生和交流室可以双向对话，也可以通过控制设备以及内部局域网进行远程传输到各个手术示教室或教学科研中心，供现场教学观看和学术研究。
考虑信号线路衰减问题，一般采用视频伴音方式进行信号的传输，类似于电视传输技术，将手术室内的音频信号和视频调制成高频信号传输到各个示教室内或其它场所。
2.2. 信息管理控制系统
信息管理控制系统的主要设备安装在管理控制机房内，部分控制设备安装在示教室内。
控制室内主要设备为AV视频分配矩阵和数字录像设备，实现音视频矩阵切换控制、调音台编组输出，高清晰度录像，音视频信号调制混合等等功能。前端信息通过控制矩阵可形成三种信息传输网络进行信息交流，各个手术室的前端信息通过示教系统机房对系统进行集中处理。
信息管理系统采用通过三种方式进行信息的处理，达到信息共享的目的：
（1）、通过数字录像设备可记录现场视音频信息，并通过LAN网络进行信息交流，甚至可通过广域网络实现超远程传输；
（2）、是通过信号调制形成电视信号，通过电视网络进行信息传输；
（3）、是通过会议系统设备与示教室等场所进行信息交流。
在示教室内采用无线触摸屏中央控制系统，为方便集中控制。
信息管理控制系统信号的主要传输方式为：
控制矩阵通过电缆直接传送到各多媒体示教室，采用模拟信号的非平衡传输的方式，信号质量相当好，但传输距离不能太远。此部分传输包括示教室的回馈的音频信号。
将各手术室的信号调制成有线电视信号，通过有线电视网络传输到各个示教室内，通过电视机收看手术过程。传输过程信号不会受到干扰，但由于信号内容的特殊性，有线电视线路的敷设不能与大楼的当地有线电视线路各并，属于单独布置，以利于保密。
将信号通过医院内部局域网络传输，在医院的网络中进行广播，在网络中的终端安装相应的收看软件就能收看手术过程，扩大了示教范围，并且能与同医院间进行学术交流。
2.3. 信息显示系统
信息显示系统作为信号未端的输出设备，为医务人员提供手术现场的图像场景和语音。本系统采用三种类别的输出设备：
（1）、会议系统设备
主要显示设备为大屏幕投影设备，控制方式采用中央控制系统，安装在示教室或科研中心，与手术室同与会者进行医术交流。
中央控制系统设备对示教室会议系统设备进行便携式集中控制，人机交流界面友好。无线触摸屏通过无线接收器，由中央控制器对相关会议设备、场景进行控制，其主要功能为：
对投影设备的开关、暂停、亮度、对比度等以及投影机信号切换等
实时控制电脑、视频、音频信号的相互切换
音响系统的音量控制
对各种演示设备进行控制，如录像机、影碟机、实物投影仪等会议系统设备进行操作控制
对环境进行控制，如灯光、电动窗帘等
对示教室内摄像机进行控制等
（2）计算机系统
主要设备为数字硬盘录像机，通过显示器和音响进行信息输出，同时信号可通过网络系统实现信息共享。
（3）、电视机
通过独立敷设的有线电视网络在电视机上收看信息。
3. 手术示教系统的应用案例
我们在省立同德医院等多个医院实施了手术示教系统，取得很好的效果。
以省立同德医院为例，介绍一下我们采用的主要系统设备。该系统有10个手术室，12间示教室和1个多媒体教学科研中心，在其中一个示教室内配备示教控制机房，作为整个示教系统的示教控制中心。
每个手术室内，我们采用一台索尼高精度变焦摄像机和一台索尼半球固定式摄像机，共有20路视频信号传输到控制机房控制矩阵内。
控制中心控制矩阵设备采用AB公司的AB-D2130VAD32×8矩阵系统，矩阵主机有32路视频信号、32路音频信号，可以将手术室内20路视频信号按照指定信号的要求送至多媒体示教中心。多媒体教学科研中心配备大屏幕投影显示系统和触摸屏中央控制系统。所有视频信号输入矩阵切换控制主机，配彩色监视器设备。矩阵切换控制主机完成对前端设备的控制及视频信号的切换显示等功能，以及显示和文字记录。
采用海康威视高清晰数字硬盘录像机，对视音频进行数字压缩，并存储在硬盘中或光盘中，同时也可通过内部局域网进行广播，让在网络上的人员可通过网络就能观看到手术过程。数字硬盘录像机应选用当今MPEG4压缩技术，来保证音视频信号压缩质量。信号显示通过19寸彩色显示器来进行显示，并配置3台彩色监视器，监视送出信号。
大屏幕投影设备安装在多媒体教学科研示教中心。配备一台三洋公司PLC-XP408液晶数据投影机和150＂正投电动幕布。液晶数据投影机具有3500ANSI流明*的亮度结合高对比度使XP408能胜任各种环境和光线条件，配备3D 伽码校正及3D数字梳滤器，加上用于RGB和DDE信号的RGB增强器，保证了最佳画面效果。
系统还配备菲力普数字会议系统作为教学交流的附助设备，音频系统可以手术室进行双向音频交流。会议系统共配备6个数字会议单元，其中1个主席单元，5个代表单元，作为示教学术研讨使用。会议系统发言方式分为自由发言、讨论发言、申请发言、顺序发言、指定发言等多种方式，采用数字技术、具有较高的音质效果。
为方便多媒体示教中心的集中控制管理，该系统采用了中央控制系统。系统采用先进和美国CRESTRON全自动智能化集中控制系统，将会议环境中各个系统和设备的操作集中至一个全图标控制界面的触摸屏上进行控制。
本系统通过系统集成技术，将前端系统、控制矩阵及信息显示系统有机结合在一起，有效地达到医院内信息共享的目的。此系统还配备信息互联接口，提供医院之间学术交流的扩展接口。
4. 总结
手术示教系统是系统集成的结果，因此，设备的选用要根据系统功能的需要和客户的要求进行配置，采用什么品牌的设备不是很重要，这也是系统集成的特点。在医院手术示教系统中采用的各种设备系统的设备是成熟的，问题是如何将医用需求和管理模式体现在控制系统中，使信息交流达到便捷，真正体现出系统集成的优势。
作为系统集成的项目经理，应带领技术团队与客户进行广泛的设计前沟通。首先要告诉客户我们能为他们提供什么样的系统，系统有哪些功能；其次与客户沟通，客户需要什么，哪些系统功能是客户需要的。通过双向沟通达成一致后才能进行有效的系统设计。
本文对医院手术示教系统的经验总结，供医院和系统集成设计者参考。
作者简历：
操锡园，男，1996年毕业郑州大学，工程师，就职于霍尼韦尔（天津）有限公司，现任实施部项目经理，从事智能建筑工程施工工作，曾主持过大型弱电工程项目的设计和實施，对安防、会议、网络及系统集成技术有丰富的理论知识和实践经验。
关键词：手术示教系统; 学术交流; 视频技术; 系统集成;信息采集; 信息传输; 中央控制系统
Abstract: the operation demonstration system is emerging of system integration technology application in hospital, using this system may be realized hospital academic exchange demand and management needs. Surgery demonstration system using video and audio signal transmission, distribution, treatment and control technology, will the operating room graphics and sound signal transmission to the classroom and so on each kind of medical skill and communication need places, convenient and academic exchanges.
Keywords: surgery demonstration system; Academic exchanges; Video technology; System integration; Information collection; Information transmission; The central control system
中圖分类号：R615文献标识码：A 文章编号：
1. 引言
系统集成技术在医院中的应用近年来取得高速发展，HIS系统已成为大中型医院的主要管理工具，可以这样说，没有计算机网络系统，这类医院就会陷入瘫痪状态。一种新型的系统集成技术已成为现代医疗机构的专业管理工具，这就是医院手术示教系统，它的重要作用是提高医生的学术水平、方便学术交流，以提高医院的服务质量。
手术示教系统是这种信息共享需求的要求下产生的，能通过局域网（LAN）和广域网（WLAN）达到信息供享的目的。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。
2. 手术示教系统的组成
手术示教系统主要在三个区域构建：
（1）、手术室
手术室的主要设备为高精度摄像机，采集手术现场视频信息，还有便携式耳麦，提供双向音频传输功能。
（2）、管理控制机房
管理控制机房内主要设备为信息分配矩阵，可对手术室视频和音频信号进行处理，可通过远程传输提供给示教室观看，可对信息进行保存，可对各个手术室和各个示教室进行信息分流，也可通过网络系统进行信息共享。
（3）、示教室内的主要设备为会议系统，主要功能是显示手术室图像，也可利用会议系统设备进行示教室和手术室之间的双向对话，实现现场教学和学术研究的目的。
从系统设备上分类也可分为：前端信息采集系统、信息管理控制系统、信息显示系统、系统集成辅助设备。图1.为医院手术示教系统示意图。
图1.手术示教系统示意图
下面介绍各个子系统的主要功能：
2.1. 前端信息采集系统
前端信息采集系统主要指安装在手术室的系统设备，它的功能是采集手术室内的手术场景及医务人员的语音信息。
手术室内提供医术交流的主要场景为手术场景，手术台为摄像机的主要取景地。每个手术室内一般配备两台摄像机。一台安装在手术室无影灯的摆臂上，为高清晰度彩色摄像机，一般采用医疗专用的彩色快球摄像机，采用变焦镜头，摄像机的位置移动随摆臂移动位置，主要监看医生在手术过程中手术部位的详细图像，图像资料可以保存，也可以通过控制设备进行远程传输到手术示教室供现场教学观看；另一台安装在手术室的角落，为高清晰度彩色固定摄像机，主要监看整个手术室的场景情况，图像资料可以保存，同时安装一台前置放大器连接拾音器和有线咪头。可配备领夹式话筒和耳机方便语音交流。音频部分主要目的是为了手术医生和交流室可以双向对话，也可以通过控制设备以及内部局域网进行远程传输到各个手术示教室或教学科研中心，供现场教学观看和学术研究。
考虑信号线路衰减问题，一般采用视频伴音方式进行信号的传输，类似于电视传输技术，将手术室内的音频信号和视频调制成高频信号传输到各个示教室内或其它场所。
2.2. 信息管理控制系统
信息管理控制系统的主要设备安装在管理控制机房内，部分控制设备安装在示教室内。
控制室内主要设备为AV视频分配矩阵和数字录像设备，实现音视频矩阵切换控制、调音台编组输出，高清晰度录像，音视频信号调制混合等等功能。前端信息通过控制矩阵可形成三种信息传输网络进行信息交流，各个手术室的前端信息通过示教系统机房对系统进行集中处理。
信息管理系统采用通过三种方式进行信息的处理，达到信息共享的目的：
（1）、通过数字录像设备可记录现场视音频信息，并通过LAN网络进行信息交流，甚至可通过广域网络实现超远程传输；
（2）、是通过信号调制形成电视信号，通过电视网络进行信息传输；
（3）、是通过会议系统设备与示教室等场所进行信息交流。
在示教室内采用无线触摸屏中央控制系统，为方便集中控制。
信息管理控制系统信号的主要传输方式为：
控制矩阵通过电缆直接传送到各多媒体示教室，采用模拟信号的非平衡传输的方式，信号质量相当好，但传输距离不能太远。此部分传输包括示教室的回馈的音频信号。
将各手术室的信号调制成有线电视信号，通过有线电视网络传输到各个示教室内，通过电视机收看手术过程。传输过程信号不会受到干扰，但由于信号内容的特殊性，有线电视线路的敷设不能与大楼的当地有线电视线路各并，属于单独布置，以利于保密。
将信号通过医院内部局域网络传输，在医院的网络中进行广播，在网络中的终端安装相应的收看软件就能收看手术过程，扩大了示教范围，并且能与同医院间进行学术交流。
2.3. 信息显示系统
信息显示系统作为信号未端的输出设备，为医务人员提供手术现场的图像场景和语音。本系统采用三种类别的输出设备：
（1）、会议系统设备
主要显示设备为大屏幕投影设备，控制方式采用中央控制系统，安装在示教室或科研中心，与手术室同与会者进行医术交流。
中央控制系统设备对示教室会议系统设备进行便携式集中控制，人机交流界面友好。无线触摸屏通过无线接收器，由中央控制器对相关会议设备、场景进行控制，其主要功能为：
对投影设备的开关、暂停、亮度、对比度等以及投影机信号切换等
实时控制电脑、视频、音频信号的相互切换
音响系统的音量控制
对各种演示设备进行控制，如录像机、影碟机、实物投影仪等会议系统设备进行操作控制
对环境进行控制，如灯光、电动窗帘等
对示教室内摄像机进行控制等
（2）计算机系统
主要设备为数字硬盘录像机，通过显示器和音响进行信息输出，同时信号可通过网络系统实现信息共享。
（3）、电视机
通过独立敷设的有线电视网络在电视机上收看信息。
3. 手术示教系统的应用案例
我们在省立同德医院等多个医院实施了手术示教系统，取得很好的效果。
以省立同德医院为例，介绍一下我们采用的主要系统设备。该系统有10个手术室，12间示教室和1个多媒体教学科研中心，在其中一个示教室内配备示教控制机房，作为整个示教系统的示教控制中心。
每个手术室内，我们采用一台索尼高精度变焦摄像机和一台索尼半球固定式摄像机，共有20路视频信号传输到控制机房控制矩阵内。
控制中心控制矩阵设备采用AB公司的AB-D2130VAD32×8矩阵系统，矩阵主机有32路视频信号、32路音频信号，可以将手术室内20路视频信号按照指定信号的要求送至多媒体示教中心。多媒体教学科研中心配备大屏幕投影显示系统和触摸屏中央控制系统。所有视频信号输入矩阵切换控制主机，配彩色监视器设备。矩阵切换控制主机完成对前端设备的控制及视频信号的切换显示等功能，以及显示和文字记录。
采用海康威视高清晰数字硬盘录像机，对视音频进行数字压缩，并存储在硬盘中或光盘中，同时也可通过内部局域网进行广播，让在网络上的人员可通过网络就能观看到手术过程。数字硬盘录像机应选用当今MPEG4压缩技术，来保证音视频信号压缩质量。信号显示通过19寸彩色显示器来进行显示，并配置3台彩色监视器，监视送出信号。
大屏幕投影设备安装在多媒体教学科研示教中心。配备一台三洋公司PLC-XP408液晶数据投影机和150＂正投电动幕布。液晶数据投影机具有3500ANSI流明*的亮度结合高对比度使XP408能胜任各种环境和光线条件，配备3D 伽码校正及3D数字梳滤器，加上用于RGB和DDE信号的RGB增强器，保证了最佳画面效果。
系统还配备菲力普数字会议系统作为教学交流的附助设备，音频系统可以手术室进行双向音频交流。会议系统共配备6个数字会议单元，其中1个主席单元，5个代表单元，作为示教学术研讨使用。会议系统发言方式分为自由发言、讨论发言、申请发言、顺序发言、指定发言等多种方式，采用数字技术、具有较高的音质效果。
为方便多媒体示教中心的集中控制管理，该系统采用了中央控制系统。系统采用先进和美国CRESTRON全自动智能化集中控制系统，将会议环境中各个系统和设备的操作集中至一个全图标控制界面的触摸屏上进行控制。
本系统通过系统集成技术，将前端系统、控制矩阵及信息显示系统有机结合在一起，有效地达到医院内信息共享的目的。此系统还配备信息互联接口，提供医院之间学术交流的扩展接口。
4. 总结
手术示教系统是系统集成的结果，因此，设备的选用要根据系统功能的需要和客户的要求进行配置，采用什么品牌的设备不是很重要，这也是系统集成的特点。在医院手术示教系统中采用的各种设备系统的设备是成熟的，问题是如何将医用需求和管理模式体现在控制系统中，使信息交流达到便捷，真正体现出系统集成的优势。
作为系统集成的项目经理，应带领技术团队与客户进行广泛的设计前沟通。首先要告诉客户我们能为他们提供什么样的系统，系统有哪些功能；其次与客户沟通，客户需要什么，哪些系统功能是客户需要的。通过双向沟通达成一致后才能进行有效的系统设计。
本文对医院手术示教系统的经验总结，供医院和系统集成设计者参考。
作者简历：
操锡园，男，1996年毕业郑州大学，工程师，就职于霍尼韦尔（天津）有限公司，现任实施部项目经理，从事智能建筑工程施工工作，曾主持过大型弱电工程项目的设计和實施，对安防、会议、网络及系统集成技术有丰富的理论知识和实践经验。