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〔摘要〕手術(shù)轉(zhuǎn)播對醫(yī)院的外科臨床教學(xué)和會議開展有著重要作用，不同方式的手術(shù)轉(zhuǎn)播在手術(shù)圖像的處理和音視頻傳輸方式上存在原理上的差異。本研究通過對目前兩種手術(shù)轉(zhuǎn)播方式的原理分析探討解釋差異所在，希望對日益開展的手術(shù)轉(zhuǎn)播示教及數(shù)字化手術(shù)室改造提供技術(shù)參考。

〔關(guān)鍵詞〕手術(shù)轉(zhuǎn)播;傳輸方式;原理;差異

隨著互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的迅速發(fā)展，越來越多的行業(yè)受到“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的影響。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的進步給醫(yī)療設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)集成提供更加成熟的技術(shù)支持［1］。傳統(tǒng)的手術(shù)錄像示教招式固定，對手術(shù)中的難點與關(guān)鍵點缺乏實際感受，示教效果并不顯著。受制于手術(shù)室嚴格的無菌要求及場地規(guī)模，手術(shù)觀摩人員無法過多地進入手術(shù)室，因此開展現(xiàn)場手術(shù)轉(zhuǎn)播不僅能提高手術(shù)示教的生動性與互動性，更能為臨床教學(xué)及外科學(xué)術(shù)會議交流帶來較好效果及豐富體驗［2－4］。隨著手術(shù)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)在國內(nèi)手術(shù)示教的應(yīng)用日益普遍，目前流行的音視頻實時手術(shù)轉(zhuǎn)播方式可分為專用光纖設(shè)備方式及局域網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)播方式［5］。光纖設(shè)備轉(zhuǎn)播和局域網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)播方式傳輸介質(zhì)不同，但均遵循H.264標準。H.264是新一代數(shù)字視頻壓縮格式，作為高度壓縮數(shù)字視頻編解碼技術(shù)標準之一，在同等圖像質(zhì)量下比MPEG2具有更高的壓縮效率。H.264的優(yōu)點還包括低碼率、高質(zhì)量圖像、容錯能力強、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強等［6］。

1兩種轉(zhuǎn)播方式原理分析

1.1光纖設(shè)備轉(zhuǎn)播

目前，我國各地醫(yī)院的主流一體化手術(shù)室(如:Stryker/史塞克、KARLSTORZ/卡爾•史道斯、OLYMPUS/奧林巴斯)信號傳輸時多采用光纖傳輸［7］。光纖設(shè)備手術(shù)轉(zhuǎn)播方式需在前期布線時向所需傳輸信號的目的地事先布好光纖。在手術(shù)轉(zhuǎn)播過程中，手術(shù)現(xiàn)場向示教室或會議室轉(zhuǎn)播的手術(shù)術(shù)野的圖像質(zhì)量在觀摩中相對更為重要，通過實時語音互動交流可提高示教及會議效果。利用光纖傳輸音視頻信號可以提高其穩(wěn)定性及安全性。光端機的原理和作用:在手術(shù)實時轉(zhuǎn)播過程中，手術(shù)現(xiàn)場和示教室或會議室的及時互動是影響轉(zhuǎn)播效果的關(guān)鍵因素之一。主流一體化手術(shù)室廠家一般通過預(yù)埋光纖進行音視頻傳輸，在光纖線路的起止點各加光端機(光發(fā)射機和光接收機)。光發(fā)射機將音視頻信號源的信息轉(zhuǎn)化為光信號，通過耦合將信號注入光纖線路中，數(shù)字光端機通常在應(yīng)用中將多路信號聚集在一根光纖中進行傳輸，從而使多路的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一路高速信號，充分發(fā)揮光發(fā)射機在信號傳輸中的高效性。在光纖末端，光接收機負責(zé)將經(jīng)光纖傳輸后的光信號轉(zhuǎn)化還原成串行化的電信號，通過串行轉(zhuǎn)化并按照光發(fā)射機的復(fù)接方式進行分解復(fù)用，最后進行數(shù)模轉(zhuǎn)化還原出原始的音視頻等信號［8－9］。通過光纖設(shè)備遠距離傳輸音視頻信號時，無壓縮的視頻經(jīng)還原后往往能達到無損的高清晰圖像。

1.2醫(yī)院局域網(wǎng)轉(zhuǎn)播

基于TCP/IP協(xié)議的手術(shù)實時網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)只需將手術(shù)室內(nèi)各信號進行整合編碼，通過院內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器的動態(tài)或靜態(tài)IP設(shè)置即可將需轉(zhuǎn)播的信號在院內(nèi)網(wǎng)覆蓋到的區(qū)域進行接收。手術(shù)錄制轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)將手術(shù)室內(nèi)全景、術(shù)野及腔鏡信號進行音視頻信號整合轉(zhuǎn)化，利用開放的院內(nèi)局域網(wǎng)端口將信號傳輸?shù)絻?nèi)網(wǎng)服務(wù)器，終端編解碼器通過會議室或示教室的網(wǎng)絡(luò)端口將相應(yīng)的音視頻信號獲取轉(zhuǎn)化后輸出。為保證音視頻信號的穩(wěn)定性，最低的帶寬要求為384kbps［10］。編解碼器的原理與作用:前端編解碼器通過將采集到的模擬音視頻信號進行A/D轉(zhuǎn)換，編碼后以H.264協(xié)議標準將數(shù)據(jù)流封裝成視頻文件格式(如上海艾康以mp4格式進行封裝)，此時一般會在音頻和視頻的數(shù)據(jù)流中加入元數(shù)據(jù)。終端編解碼器通過IP設(shè)置從院內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器中獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)流，將經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)流信號解碼，還原成原視頻與音頻，輸出顯示。在整個信號傳輸過程中，編解碼器主要起到編碼、壓縮、解碼的作用，局域網(wǎng)作為音視頻信號的傳輸媒介與途徑［11］。

2兩種轉(zhuǎn)播方式的效果

光纖設(shè)備轉(zhuǎn)播通過視頻矩陣的信號切換與光端機的信號轉(zhuǎn)換，利用光纖的頻帶寬、保真度高、損耗低、工作性能穩(wěn)定實現(xiàn)對高質(zhì)量手術(shù)圖像的清晰顯示。局域網(wǎng)轉(zhuǎn)播通過編解碼器的音視頻壓縮轉(zhuǎn)換，利用開放的網(wǎng)絡(luò)端口將所需手術(shù)圖像傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)播方式得益于其便捷的實現(xiàn)方式，通過光纖設(shè)備方式點對點手術(shù)轉(zhuǎn)播的信號顯示更穩(wěn)定且清晰度較高。光纖及光纖設(shè)備技術(shù)的不斷進步使其造價也隨之降低，隨著互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，醫(yī)院手術(shù)轉(zhuǎn)播通過局域網(wǎng)傳輸音視頻信號將會受益于整體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及技術(shù)的提升。醫(yī)院信息化建設(shè)為越來越多的舊手術(shù)室改造提出了要求，手術(shù)示教轉(zhuǎn)播作為數(shù)字化手術(shù)室的重要組成部分必不可少。利用局域網(wǎng)轉(zhuǎn)播的手術(shù)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)簡單的系統(tǒng)架構(gòu)可以利用醫(yī)院現(xiàn)有的局域網(wǎng)，通過相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)端口的IP設(shè)置能夠較為方便地實現(xiàn)手術(shù)轉(zhuǎn)播功能。總之，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)可以減少整體造價，通過接口與醫(yī)院信息管理系統(tǒng)(HIS)、醫(yī)學(xué)影像信息系統(tǒng)(PACS)、電子病歷系統(tǒng)(EMR)等進行無縫對接，能夠為手術(shù)及轉(zhuǎn)播示教提供方便［12－14］。

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作者：張茫茫(通信作者)；何林祥 單位：浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備科