數(shù)字化血管減影造影手術(shù)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

曹新志，唐永，潘永泉

(1.南京軍區(qū)南京總醫(yī)院 醫(yī)學(xué)影像科，江蘇 南京 210002；2.無(wú)錫市第四人民醫(yī)院 設(shè)備科，江蘇 無(wú)錫 214062)

數(shù)字化血管減影造影手術(shù)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

曹新志1，唐永2，潘永泉1

(1.南京軍區(qū)南京總醫(yī)院 醫(yī)學(xué)影像科，江蘇 南京 210002；2.無(wú)錫市第四人民醫(yī)院 設(shè)備科，江蘇 無(wú)錫 214062)

充分利用醫(yī)院現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，設(shè)計(jì)了一套數(shù)字化血管減影造影（DSA）手術(shù)教學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)前端采集的信號(hào)主要包括手術(shù)視音頻、心電監(jiān)護(hù)信號(hào)等。通過(guò)控制分發(fā)傳輸系統(tǒng)、終端示教系統(tǒng)展示手術(shù)過(guò)程中的所有信息，同時(shí)還設(shè)專(zhuān)門(mén)語(yǔ)音雙向傳輸系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，DSA手術(shù)中的視頻、實(shí)時(shí)透視和造影圖像、聲音等信號(hào)傳輸一切正常，該系統(tǒng)適用于DSA手術(shù)的教學(xué)。

DSA手術(shù)教學(xué)系統(tǒng)；多媒體局域網(wǎng)；手術(shù)視頻；臨床教學(xué)

本文導(dǎo)讀 >>

課題背景：針對(duì)目前使用的一體化醫(yī)學(xué)視頻數(shù)字網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)存在的價(jià)格昂貴、兼容性差、難以在各類(lèi)醫(yī)院普遍推廣等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)方便、使用靈活、能成功地進(jìn)行DSA手術(shù)視頻和DSA影像的遠(yuǎn)程傳輸和顯示系統(tǒng)，滿足DSA手術(shù)會(huì)議轉(zhuǎn)播、

遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)培訓(xùn)、技術(shù)交流等。系統(tǒng)的使用不干擾正常的手術(shù)進(jìn)程，減少了手術(shù)室交叉感染機(jī)會(huì)，擴(kuò)大了手術(shù)示教范圍，實(shí)時(shí)、直觀，且可互動(dòng)交流，擴(kuò)展了昂貴設(shè)備的用途。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)：以Siemens dTA平板DSA為基礎(chǔ)，充分利用醫(yī)院現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，不用重復(fù)布線，不用考慮信號(hào)的衰減失真等問(wèn)題。系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合實(shí)際需要，系統(tǒng)配置注重實(shí)用性、兼容性，使用方便，操作簡(jiǎn)單。系統(tǒng)前端采集的信號(hào)主要包括手術(shù)視音頻、心電監(jiān)護(hù)信號(hào)等，通過(guò)控制分發(fā)傳輸系統(tǒng)、終端示教系統(tǒng)展示手術(shù)過(guò)程中的所有信息，同時(shí)還設(shè)專(zhuān)門(mén)語(yǔ)音雙向傳輸系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，DSA手術(shù)中的視頻、實(shí)時(shí)透視和造影圖像、聲音等信號(hào)質(zhì)量高，信號(hào)傳輸性能穩(wěn)定，滿足臨床示教要求。

0 前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)的飛速發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像學(xué)也取得了令人目眩的進(jìn)步，作為醫(yī)學(xué)影像學(xué)中最重要的組成部分，X線成像也由原來(lái)的影像增強(qiáng)器發(fā)展為數(shù)字平板成像，技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了醫(yī)學(xué)圖像分辨率的大幅提高。X線透視下的視頻屬于高分辨非標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)學(xué)視頻，由于其分辨率、行場(chǎng)頻率、幅度等參數(shù)的非標(biāo)準(zhǔn)化特性，只能采用各廠家提供的專(zhuān)用醫(yī)學(xué)視頻監(jiān)視器才可以正常顯示透視圖像，同時(shí)各廠家之間的監(jiān)視器也互不兼容，并且價(jià)格昂貴，這些現(xiàn)狀嚴(yán)重制約了以放射介入治療為代表的X線透視下各種臨床醫(yī)學(xué)影像學(xué)的科研教學(xué)及會(huì)議轉(zhuǎn)播技術(shù)的開(kāi)展[1]。在Siemens dTA平板DSA（數(shù)字化血管減影造影）中，克服了以往的缺點(diǎn)，給用戶提供了可擴(kuò)展的DSA實(shí)時(shí)透視和造影等圖像信息的視頻口。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)正是在上述基礎(chǔ)上，進(jìn)行DSA手術(shù)視頻和影像臨床教學(xué)多媒體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

DSA是20世紀(jì)80年代興起的一項(xiàng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)。它是由計(jì)算機(jī)進(jìn)行影像處理的X線診斷技術(shù)，是繼CT之后，在X線診斷技術(shù)方面又一重大突破。由于在普通的X光圖像中，血管與其周?chē)M織的對(duì)比度非常小，血管非常難以見(jiàn)到。因此在介入手術(shù)中，通常將對(duì)比劑注入需要診斷的血管中以提高血管的對(duì)比度，再利用DSA得到清晰的血管圖像[2]。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

圖1為DSA手術(shù)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本上可以分為：音視頻信號(hào)采集部分、DSA實(shí)時(shí)透視和造影等圖像信號(hào)、心電監(jiān)護(hù)部分、控制分發(fā)傳輸部分、終端示教部分。

2 系統(tǒng)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

2.1 DSA主圖像顯示信號(hào)

Siemens dTA DSA主機(jī)自帶主圖像顯示信號(hào)VGA并行擴(kuò)展視頻口，直接從機(jī)器上引出主圖像顯示器擴(kuò)展信號(hào)VGA輸入到KTC VGA轉(zhuǎn)換器的PC1端口。

2.2 DSA參考圖像顯示信號(hào)

參考圖像顯示信號(hào)只有一個(gè)擴(kuò)展口，需要引出該VGA信號(hào)至視頻分離器（150MHz，DIPO，DP-V02，DC+5V）的PC口，從兩個(gè)輸出口monitor1、monitor2引出，一路輸至DSA參考圖像顯示屏，一路輸至KTC VGA轉(zhuǎn)換器的PC2端口。

2.3 手術(shù)間手術(shù)視頻信號(hào)

手術(shù)間放置了兩個(gè)球形攝像機(jī)，避免拍攝死角，多路傳輸，多路顯示，任意切換，完整清晰展示手術(shù)過(guò)程。整個(gè)系統(tǒng)采用安普威視公司的AOPVISION系統(tǒng)，攝像機(jī)信號(hào)經(jīng)過(guò)一臺(tái)專(zhuān)用PC機(jī)處理，輸出視頻VGA信號(hào)至KTC VGA輸出轉(zhuǎn)換器的PC3端口。視頻圖像質(zhì)量高，攝像機(jī)具有分辨率高，自動(dòng)聚焦，自動(dòng)調(diào)節(jié)白平衡，畫(huà)面清晰流暢、無(wú)馬賽克，可控云臺(tái)等功能。

2.4 心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)信號(hào)

病人監(jiān)護(hù)儀采用的是邁瑞生物醫(yī)療公司的PM-9000 Express監(jiān)護(hù)儀，它將參數(shù)測(cè)量、波形監(jiān)護(hù)、記錄等功能集成于一體，并配備了彩色高分辨率TFT液晶顯示屏，能顯示病人的各種生理參數(shù)和波形。同樣也以VGA信號(hào)輸入到KTC VGA轉(zhuǎn)換器PC4口。

2.5 信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出

采用 KTC（KE104P，DC 9V 600mA）4口 VGA輸 入 1口VGA輸出轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可以切換輸出視頻內(nèi)容，切換開(kāi)關(guān)可以控制遠(yuǎn)程顯示內(nèi)容。從KTC的console端口輸出VGA視頻信號(hào)，輸入到擴(kuò)展發(fā)送器的VGA in端口，該擴(kuò)展發(fā)送器采用的LANBE VGA Extender，直流9V供電，VGA輸入轉(zhuǎn)換成RJ45網(wǎng)絡(luò)端口輸出，同時(shí)還有一個(gè)monitor端口，用于接監(jiān)視器顯示傳輸?shù)男盘?hào)。

2.6 終端示教視頻部分

網(wǎng)絡(luò)傳輸遠(yuǎn)程點(diǎn)采用帶有VGA接口的LG47LB7RF液晶電視顯示最終遠(yuǎn)程圖像，仍然采用LANBE VGA Extender，直流9V供電，網(wǎng)絡(luò)口RJ45引入遠(yuǎn)程傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)，通過(guò)VGA monitor口輸出到液晶電視。

2.7 終端示教語(yǔ)音部分

圖1 DSA手術(shù)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖

在教學(xué)或會(huì)議期間，一定需要語(yǔ)音交流必不可少，在采用的LANBE VGA Extender擴(kuò)展發(fā)送器除了能將VGA信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)相互轉(zhuǎn)換輸入輸出，同時(shí)還有語(yǔ)音輸入輸出功能，專(zhuān)門(mén)設(shè)有Audio in和Audio out接口，專(zhuān)門(mén)用于語(yǔ)音信號(hào)的輸入輸出。音頻輸入、輸出設(shè)備除了包括話筒、揚(yáng)聲器，還包括調(diào)音設(shè)備和回聲抑制器等。調(diào)音設(shè)備用于調(diào)節(jié)話筒、揚(yáng)聲器的音色和音量，回聲抑制器應(yīng)用回波抑制原理將對(duì)端的干擾信號(hào)抑制掉，保證發(fā)送的只有本端會(huì)場(chǎng)的音頻[3]。

3 討論

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、產(chǎn)品小型化，設(shè)計(jì)方便、靈活，成功地進(jìn)行了DSA手術(shù)視頻和DSA影像的遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸和顯示，并能用于不同場(chǎng)所，擴(kuò)展了昂

貴設(shè)備的用途。手術(shù)視頻和影像等信號(hào)能穩(wěn)定、清晰地再現(xiàn)，達(dá)到實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換。近兩年，國(guó)外出現(xiàn)了以Sony為代表的一體化醫(yī)學(xué)視頻數(shù)字網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)，這種更科學(xué)合理的硬件解決方案代表著醫(yī)學(xué)視頻數(shù)字化處理的發(fā)展方向。但由于價(jià)格昂貴、兼容性差等問(wèn)題，目前難以在國(guó)內(nèi)普通醫(yī)院得到推廣[4]。

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)提供了方便，提高了臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)水平。診斷與治療影像傳送到教學(xué)場(chǎng)所，通過(guò)多媒體教學(xué)局域網(wǎng)絡(luò)，將手術(shù)示教影像呈現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)各終端機(jī)上，以滿足臨床教學(xué)的需求[5]。臨床手術(shù)示教，是廣大醫(yī)學(xué)生和臨床實(shí)習(xí)醫(yī)生獲得外科臨床經(jīng)驗(yàn)的最佳途徑之一[6]。這是借助現(xiàn)代音、視頻傳送技術(shù)對(duì)手術(shù)過(guò)程進(jìn)行異地觀摩的一種教學(xué)手段，它的優(yōu)勢(shì)在于：不干擾正常的手術(shù)進(jìn)程，減少手術(shù)室交叉感染機(jī)會(huì)，擴(kuò)大手術(shù)示教范圍，手術(shù)示教實(shí)時(shí)、直觀，且?guī)熒梢曰?dòng)交流[7]。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)充分利用醫(yī)院現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，不用重復(fù)布線，不用考慮信號(hào)的衰減失真等問(wèn)題。系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合實(shí)際需要，系統(tǒng)配置注重實(shí)用性，系統(tǒng)具有良好的靈活性、兼容性，使用方便，操作簡(jiǎn)單。注意到了系統(tǒng)配置的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到綜合平衡。能滿足DSA手術(shù)會(huì)議轉(zhuǎn)播、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)培訓(xùn)、技術(shù)交流等。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)及醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，基于影像技術(shù)的現(xiàn)代醫(yī)療正以其獨(dú)特的魅力步入數(shù)字時(shí)代，醫(yī)學(xué)視頻的存儲(chǔ)和傳輸，在醫(yī)療、教學(xué)、遠(yuǎn)程會(huì)診等各方面，都具有十分廣闊的發(fā)展前景。

[1] 霍楓,邢曉芬,王華,等.醫(yī)學(xué)X光非標(biāo)視頻自適應(yīng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2007,7(21):5549-5550.

[2] 張帆,李波.醫(yī)學(xué)影像視頻流網(wǎng)絡(luò)傳輸[J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī),2008,25(8):26-28.

[3] 張喜雨.視頻會(huì)議技術(shù)在遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].醫(yī)療設(shè)備信息,2006,21(6):28-31.

[4] 何興華,盧廣文,張延,等.嵌入式醫(yī)學(xué)視頻傳播系統(tǒng)軟件關(guān)鍵技術(shù)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2007,28(9):38-40.

[5] 郭天泉,潘新華,朱存社.手術(shù)示教系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備, 2005,26(5):61-62.

[6] 何克抗.現(xiàn)代教育技術(shù)和優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].中國(guó)電化教育,2004(6):5-11.

[7] 李春報(bào),張建中,何紅.數(shù)字化臨床手術(shù)示教系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建立[J].海南醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2008,14(5):593-594.

Teaching System Design of Digital Subtraction Angiography Operation

CAO Xin-zhi1, TANG Yong2, PAN
Yong-quan1
(1.Medical Image Department,Nanjing General Hospital of Nanjing Military Region, Nanjing Jiangsu 210002, China; 2.Equipment Department,Wuxi Fourth People's Hospital, Wuxi Jiangsu 214062,China)

DSA operation teaching system was designed, and the acquisition signal of the system included operation video, voice and electrocardio monitoring,etc.. DSA operation procedure was demonstrated through transfer control system,terminal teaching system and special voice dual direction transfer system. DSA operation video,images and voice were transferred through the system normally .This system was suitable for DSA operation teaching in practice.

DSA operation teaching system;multimedia LAN;operation video; clinical teaching

TP37

A

1674-1633(2010)01-0033-02

2009-06-19

2009-10-27

本文作者：曹新志，工學(xué)碩士。

潘永泉，副主任技師。

作者郵箱：to_cxz@163.com