數(shù)字化手術(shù)室設(shè)計(jì)方案

9/9數(shù)字化手術(shù)室設(shè)計(jì)方案數(shù)字化手術(shù)室

設(shè)計(jì)方案

中國(guó)航天科工集團(tuán)二院七○六所

2012.1

一、項(xiàng)目概述

(一)項(xiàng)目建設(shè)背景

數(shù)字化手術(shù)室起源于上世紀(jì)90年代初，與傳統(tǒng)的“封閉式”手術(shù)室相比，數(shù)字化手術(shù)室實(shí)現(xiàn)了信息的開放與流通。利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)和遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的結(jié)合，醫(yī)生可以實(shí)時(shí)、便捷地獲取大量與患者有關(guān)的信息，并在精確導(dǎo)航系統(tǒng)的幫助下實(shí)施更為精準(zhǔn)的手術(shù)，從而大大提高手術(shù)的效率和成功率。同時(shí)，實(shí)時(shí)的視頻傳輸也為手術(shù)室內(nèi)外的交流以及手術(shù)觀摩和遠(yuǎn)程教學(xué)提供了可靠的通道。除此之外，大量的術(shù)中資料也為科研以及循證醫(yī)學(xué)提供了寶貴的資源。

相對(duì)于傳統(tǒng)的手術(shù)室，數(shù)字化手術(shù)室的革新意義顯而易見，它使得原來(lái)的“信息孤島”變成了名副其實(shí)的信息中心，所有關(guān)于患者的信息都在這里得到了最佳的融合。一項(xiàng)美國(guó)的調(diào)查報(bào)告顯示，數(shù)字化手術(shù)室能使手術(shù)效率平均提高5％-10％；同時(shí)，在數(shù)字化手術(shù)室中醫(yī)生做出最佳決定的幾率也得到了顯著提高，因此能從整體上顯著提高醫(yī)院的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

數(shù)字化手術(shù)室的建立，不會(huì)對(duì)醫(yī)生提高要求——為了提高手術(shù)的效率和安全性，觸摸屏只需護(hù)士操作就可以。雖然其背后的技術(shù)含量很高，可是對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，只是非常簡(jiǎn)單、人性化的操作，不會(huì)增加醫(yī)生手術(shù)的難度。

數(shù)字化手術(shù)室，無(wú)論是查看PACS影像，在異地對(duì)手術(shù)醫(yī)生進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)助，還是和病理科或重癥監(jiān)護(hù)室進(jìn)行實(shí)時(shí)視訊會(huì)診，都能在正確的時(shí)刻，幫助醫(yī)生做出正確的決定，從而提高手術(shù)的效率和安全性。

(二)項(xiàng)目總體要求

1、項(xiàng)目基本情況介紹

2、項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)

數(shù)字化手術(shù)室是醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)的重要組成部分，項(xiàng)目的建設(shè)目標(biāo)是：將手術(shù)室、醫(yī)生辦公室、護(hù)士站、教室、病房以及醫(yī)院其他各個(gè)部門，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接，提供具有高度兼容性的設(shè)備以及一套手術(shù)室信息集成與控制平臺(tái)，有效存取手術(shù)病人信息數(shù)據(jù)庫(kù)和教學(xué)視頻的相關(guān)資料，方便醫(yī)生了解病人的各種信息，為手術(shù)方案制定和手術(shù)過(guò)程的進(jìn)行提供綜合、快速的參考。實(shí)現(xiàn)：?利用高清視頻和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)手術(shù)室信息采集、整合與傳輸上的突破，將與手術(shù)相關(guān)的信息安全、有效、清晰地傳輸

給手術(shù)參與者（包括手術(shù)醫(yī)生、護(hù)士、會(huì)診專家等）和手術(shù)

觀摩者。

?可與手術(shù)醫(yī)生實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)語(yǔ)音視頻交互。

?與現(xiàn)有醫(yī)療系統(tǒng)集成。

?通過(guò)海量數(shù)字化存儲(chǔ)技術(shù)，對(duì)手術(shù)進(jìn)行高清錄制、存儲(chǔ)，并提供有效的視頻點(diǎn)播、視頻后處理等功能。

?在滿足一定帶寬基礎(chǔ)上，可以與接入互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)端醫(yī)生進(jìn)行互動(dòng)和培訓(xùn)。

3、項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則

(1)、實(shí)用性

以現(xiàn)實(shí)需求為導(dǎo)向，以有效應(yīng)用為核心，以技術(shù)建設(shè)與工作機(jī)制的同步協(xié)調(diào)為保障，確保系統(tǒng)能有效服務(wù)于醫(yī)療工作，提高醫(yī)護(hù)人員的工作效率。

同時(shí)，客戶端要求操作簡(jiǎn)單，圖像清晰；整個(gè)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)

互控，充分發(fā)揮整個(gè)系統(tǒng)的綜合功能。

(2)、可靠性

本系統(tǒng)無(wú)論在網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)平臺(tái)，還是在系統(tǒng)應(yīng)用方面都具有一定規(guī)模，系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性是主要性能之一。本系統(tǒng)必須確保24小時(shí)不間斷的正常運(yùn)行。

本系統(tǒng)的可靠性主要體現(xiàn)在采用行業(yè)內(nèi)的最新技術(shù)和高品質(zhì)設(shè)備和軟件，設(shè)備和軟件選型以專業(yè)生產(chǎn)廠商為主；關(guān)鍵設(shè)備采用成熟廠家的設(shè)備；為了保證系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)性和穩(wěn)定性，必要時(shí)需考慮聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采用統(tǒng)一品牌。

系統(tǒng)以嚴(yán)格的權(quán)限控制機(jī)制，以工作角色確定每個(gè)人的工作權(quán)限，使信息和數(shù)據(jù)安全可靠。

(3)、先進(jìn)性

系統(tǒng)充分考慮到技術(shù)發(fā)展對(duì)行業(yè)帶來(lái)的變化，在系統(tǒng)的建設(shè)中，應(yīng)用較為前沿的技術(shù)，采用全數(shù)字高清、IP網(wǎng)絡(luò)、一體化集成控制等先進(jìn)技術(shù)，以保證系統(tǒng)在若干年內(nèi)的先進(jìn)性。

(4)、開放性

系統(tǒng)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)劃，能提供用于系統(tǒng)集成的軟、硬件接口，使系統(tǒng)具備良好的靈活性、兼容性、可擴(kuò)展性?？杉嫒菀汛嬖诘闹髁鳟a(chǎn)品和系統(tǒng)，保證用戶投資。

(5)、經(jīng)濟(jì)性

在保證系統(tǒng)先進(jìn)性的同時(shí)，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中還應(yīng)充分考慮設(shè)備的選型，配置參數(shù)以及性能、價(jià)格等因素，同時(shí)考慮現(xiàn)有各種資源及設(shè)備，以減少系統(tǒng)重復(fù)投資。

系統(tǒng)在同類系統(tǒng)中具有最優(yōu)的性能價(jià)格比。其費(fèi)用包括以下內(nèi)容：系統(tǒng)本身的價(jià)格；系統(tǒng)運(yùn)行、系統(tǒng)升級(jí)及維護(hù)費(fèi)用；對(duì)系統(tǒng)實(shí)

施現(xiàn)場(chǎng)的特殊要求所需的費(fèi)用。

(6)、系統(tǒng)的安全性

?網(wǎng)絡(luò)的安全性

保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，特別是手術(shù)過(guò)程中的系統(tǒng)的正常運(yùn)行，應(yīng)采取比較嚴(yán)密的安全措施，保證影響資料、醫(yī)療檔案等的安全性，防止竊密、泄密事件的發(fā)生。

?軟件系統(tǒng)的安全性

操作系統(tǒng)的安全規(guī)范必須滿足國(guó)際C2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可以保證不被黑客所攻擊。數(shù)據(jù)庫(kù)的高級(jí)用戶帳號(hào)及密碼由服務(wù)器的系統(tǒng)管理員設(shè)定，數(shù)據(jù)庫(kù)的普通用戶帳號(hào)及密碼權(quán)限由數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)用戶（數(shù)據(jù)庫(kù)管理員）設(shè)定。系統(tǒng)定時(shí)自動(dòng)將主數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)備份到備份服務(wù)器中。系統(tǒng)維護(hù)人員可隨時(shí)方便地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份和恢復(fù)。

?應(yīng)用程序的安全性

所有的操作人員進(jìn)入系統(tǒng)前應(yīng)通過(guò)工號(hào)和密碼進(jìn)行登錄，并通過(guò)認(rèn)證，核對(duì)準(zhǔn)確后方可進(jìn)入系統(tǒng)。

所有的操作人員均授予相應(yīng)的級(jí)別及權(quán)限，任何越權(quán)的操作必須被拒絕。所有的操作與登陸信息均應(yīng)有記錄，并可以根據(jù)工號(hào)或密碼進(jìn)行查詢。除基本資料外，工作人員不得對(duì)用戶的其它資料或數(shù)據(jù)進(jìn)行篡改，除非是系統(tǒng)的授權(quán)人員。

(7)、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性

隨著系統(tǒng)的擴(kuò)容，用戶數(shù)量會(huì)不斷擴(kuò)大，對(duì)新功能的要求也將不斷增加。這要求系統(tǒng)具備良好的可擴(kuò)性，因而在建設(shè)初期，除了滿足現(xiàn)有要求之外，還必須考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)容性，以保證今后發(fā)展的需求。

系統(tǒng)的各個(gè)組成部件選用標(biāo)準(zhǔn)的硬件和軟件，采用模塊化設(shè)

計(jì)，使系統(tǒng)可以通過(guò)增加模塊的方式進(jìn)行擴(kuò)容；系統(tǒng)的接口要求規(guī)范化，從而使軟、硬件能夠平滑升級(jí)或更新，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增減對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能沒(méi)有影響。

4、項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

可靠性和準(zhǔn)確性是系統(tǒng)建設(shè)中永遠(yuǎn)追求的目標(biāo)。因此本系統(tǒng)建設(shè)涉及的所有設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備、材料和工藝均符合相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和信息產(chǎn)業(yè)部的規(guī)定。特別是本系統(tǒng)將直接應(yīng)用到醫(yī)療、會(huì)診、遠(yuǎn)程教學(xué)等場(chǎng)合，它也同樣應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定。具體來(lái)講，整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)中的所有工作均滿足如下規(guī)范：

《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求》（GA/T367－2001）；

《民用建筑閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50198－96）；

《中國(guó)電器安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GBJZ32－90－92）；

《信息技術(shù)客戶通用電纜鋪設(shè)要求》（ISO/IEC11801）；

《工業(yè)電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GBJ115－87）；

《視音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)——視聽對(duì)象的編碼（6部分）》（ISO/IEC14496）；

《工業(yè)企業(yè)擴(kuò)音通信系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS62－94）；

《工業(yè)企業(yè)通信工程設(shè)計(jì)圖形及文字符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)》（ECS37－91）；

《廣播傳音電纜線路工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（GY5053－94）；

《音頻、視頻及類似電子設(shè)備安全要求》（GB8898－2001）；

《測(cè)量、控制和試驗(yàn)室用電氣設(shè)備的安全要求》（GB4793－2001）；

《信息技術(shù)設(shè)備的安全》（GB4943－2001）。

另外，所有的設(shè)計(jì)、施工和設(shè)備均應(yīng)滿足數(shù)字化手術(shù)室系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)際需求。

(三)項(xiàng)目需求分析

1、應(yīng)用需求

通過(guò)本系統(tǒng)，可以對(duì)手術(shù)室進(jìn)行全方位監(jiān)控和全過(guò)程記錄，使用者可以在多個(gè)圖像采集點(diǎn)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的語(yǔ)音和圖像交互，可通過(guò)觸摸屏對(duì)手術(shù)室內(nèi)的設(shè)備如手術(shù)臺(tái)、無(wú)影燈、環(huán)境燈帶、攝像機(jī)等的控制，為手術(shù)室的工作提供了便利，并可進(jìn)行大范圍的手術(shù)示范、教學(xué)以及遠(yuǎn)程會(huì)診。

1、提供顯示手術(shù)必須的醫(yī)療信息，如病人信息，相關(guān)視頻信息等。

2、對(duì)燈光、影像、手術(shù)信息等進(jìn)行集中控制和管理。

3、手術(shù)排班信息管理。

4、無(wú)論監(jiān)控儀器的視頻，還是攝像頭輸出信號(hào)，都可以靈活在任何一個(gè)顯示器上顯示，使影像脫離了機(jī)器的束縛。

5、手術(shù)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)影像、靜態(tài)的照片及語(yǔ)音信息均可以完整的保存，從而有效、方便地對(duì)所有病人相關(guān)文本和圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔。亦可在院內(nèi)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)此部分的調(diào)用。

6、遠(yuǎn)程教學(xué)，遠(yuǎn)程交流。術(shù)中學(xué)術(shù)交流系統(tǒng)具有真實(shí)、高效、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)，實(shí)時(shí)傳輸視頻與音頻信息，使與會(huì)者可以遠(yuǎn)距離進(jìn)行直觀、真實(shí)的視音頻交流，是一種便捷而有效的醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)形式，遠(yuǎn)程學(xué)術(shù)會(huì)議使各方與會(huì)人員身臨其境，并進(jìn)行“面對(duì)面”的對(duì)話。

7、全觸摸屏操作，方便快捷：無(wú)菌區(qū)里語(yǔ)音或觸摸屏遙控手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備、音響等外圍設(shè)備。

2、功能及性能需求

(1)、一體化控制功能需求

?通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)影燈、手術(shù)床及環(huán)境燈帶的集中控制。

?無(wú)影燈、手術(shù)床均要求通過(guò)RS485連接控制。

?實(shí)現(xiàn)控制無(wú)影燈的一、二次聚焦及電源開關(guān)。

?實(shí)現(xiàn)控制手術(shù)床的多位移（升降、平移、左右傾、前后傾、背板升降、一鍵復(fù)位、剎車及解鎖等）動(dòng)作。

?實(shí)現(xiàn)手術(shù)室內(nèi)周圍環(huán)境燈帶的分組開啟及關(guān)閉控制操作。

(2)、音視頻管理功能需求

攝像機(jī)可根據(jù)實(shí)際需要選配，系統(tǒng)支持的模擬攝像機(jī)應(yīng)達(dá)到720×576（D1）的廣播級(jí)要求，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)應(yīng)達(dá)到1280×720（720p）高清標(biāo)準(zhǔn)。圖像的網(wǎng)絡(luò)延遲不大于0.5秒，能夠滿足交流的要求。

?通過(guò)手術(shù)室內(nèi)懸掛的高清液晶電視墻將手術(shù)中患者的術(shù)野高清影像進(jìn)行放大呈現(xiàn)。術(shù)野影像的拍攝采用高清IP攝像機(jī)，

攝像機(jī)分辨率應(yīng)達(dá)到720p。

?手術(shù)室內(nèi)的觸摸屏工作站，可以完成中心授權(quán)和控制、本地授權(quán)、本地請(qǐng)求、本地推送等影像操作，實(shí)現(xiàn)手術(shù)室與醫(yī)生

辦公室、其他手術(shù)室、護(hù)士站等場(chǎng)所基于H.264、G.711的音

視頻通訊。

?實(shí)現(xiàn)集圖像、影像、文本數(shù)據(jù)的混合編輯和顯示?？蓪⒕庉嫼蟮木C合圖文、視頻影像信息推送至高清液晶電視墻上，輔

助醫(yī)生進(jìn)行術(shù)中導(dǎo)航操作。

?預(yù)留HIS、PACS、LIS、RIS等系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)與醫(yī)院其他醫(yī)療系統(tǒng)的信息集成。

?護(hù)士站可實(shí)現(xiàn)各手術(shù)室全景視頻影像的集中監(jiān)控。

?醫(yī)院內(nèi)的視教會(huì)議中心可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)及觀摩。

?通過(guò)WEB實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上影音傳送與交互，用于遠(yuǎn)程專家會(huì)診建議、教學(xué)觀摩應(yīng)用及醫(yī)療研討等需求。

(3)、觸摸屏客戶端軟件功能需求

?集成一體化控制系統(tǒng)和音視頻管理系統(tǒng)，并支持熱鍵快速切換功能。

?用戶操作界面具有最佳的可視化效果，如界面布局、字體及文字描述、色彩及對(duì)比度、快捷功能鍵定義等。

?觸摸屏點(diǎn)選操作功能要求操作簡(jiǎn)捷、響應(yīng)迅速。

?界面突出顯示手術(shù)時(shí)間、進(jìn)度，并定義工作狀態(tài)。

?實(shí)現(xiàn)對(duì)所有攝像裝置定義名稱并加權(quán)控制，允許改變配置、增加設(shè)備、定義訪問(wèn)權(quán)限。

表1客戶端軟件功能需求表

3、數(shù)據(jù)需求

醫(yī)院信息系統(tǒng)的建立，在為醫(yī)院提供大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的同時(shí)，也會(huì)逐漸積累大量的醫(yī)療信息，比如患者的就診信息、治療方案、生命體征記錄、檢驗(yàn)記錄、影像診斷記錄等構(gòu)成患者的病案信息，而這些病案信息是為患者以后再進(jìn)入醫(yī)院的參考信息。大量病案和典型病歷的積累也是醫(yī)生從事醫(yī)學(xué)研究和對(duì)其他患者進(jìn)行診斷參考的依據(jù)。

與手術(shù)相關(guān)的信息源包括：病人基本信息、圖像（X光、超聲、MRI、病理等）、檢驗(yàn)參數(shù)、生理監(jiān)控參數(shù)、麻醉參數(shù)、手術(shù)視頻、手術(shù)環(huán)境、手術(shù)器械等，這些信息存在形式包括文本、信號(hào)、圖形、圖像、視頻等，其特點(diǎn)是信息量大、信息源多、價(jià)值高。

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于上述信息的采集、傳輸、顯示、管理與控制。

二、總體方案設(shè)計(jì)

(一)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)模擬攝像機(jī)網(wǎng)線DVI/VGA視頻線485控制線模擬音頻線模擬視頻線IP攝像機(jī)觸摸屏工作站揚(yáng)聲器麥克風(fēng)觸摸屏

工作站麥克風(fēng)揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器圖1數(shù)字化手術(shù)室集成與控制平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)字化手術(shù)室集成與控制平臺(tái)包括一系列的硬件設(shè)備：?醫(yī)療設(shè)備

包括手術(shù)臺(tái)、無(wú)影燈、環(huán)境燈帶等固定安裝在手術(shù)室中的醫(yī)療設(shè)備，以及其他移動(dòng)式的醫(yī)療設(shè)備。醫(yī)療設(shè)備通過(guò)485控制線連接到安裝在手術(shù)室內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備集控器上。

?醫(yī)療設(shè)備集控器（EIC：EquipmentIntegrateController）用于對(duì)醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行一體化集成控制，例如控制手術(shù)臺(tái)移動(dòng)、傾斜，控制無(wú)影燈聚焦、以及環(huán)境燈帶的分組開關(guān)等。?影音設(shè)備

包括數(shù)字或模擬攝像機(jī)、語(yǔ)音對(duì)講設(shè)備（麥克風(fēng)/拾音器、揚(yáng)聲器/音箱）、液晶顯示大屏等。這些設(shè)備或者直接入網(wǎng)（如IP數(shù)字?jǐn)z像機(jī)），或者通過(guò)音視頻線、485控制線連接到影音控制設(shè)備（如DVS、顯控終端、觸摸屏工作站），實(shí)現(xiàn)手術(shù)室監(jiān)控、影音交互等各

項(xiàng)功能。

?視頻服務(wù)器DVS

若手術(shù)室內(nèi)安裝有模擬攝像機(jī)，需同時(shí)選配視頻服務(wù)器DVS，DVS的功能是對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行采集編碼，將處理過(guò)的數(shù)字視頻流傳送到網(wǎng)絡(luò)中，供媒體服務(wù)器進(jìn)行處理；同時(shí)，DVS還承擔(dān)了對(duì)模擬球機(jī)或云臺(tái)的控制任務(wù)，負(fù)責(zé)控制模擬攝像機(jī)變換監(jiān)控角度，調(diào)整攝像機(jī)的參數(shù)等等。

?觸摸屏工作站

安裝集成控制與影音管理客戶端，是用戶向系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備發(fā)出控制和交互指令的主要工具。完成設(shè)備管理和控制，音視頻的播放、編排和推送等工作。

?顯控終端（DCC：DisplayControlClient）

提供H.264解碼和圖文混排功能，與觸摸屏工作站通訊，實(shí)現(xiàn)推送內(nèi)容在高清液晶顯示器上的顯示。在視教會(huì)議中心，顯控終端還具有播放聲音的功能。

?媒體服務(wù)器（MediaServer）

用于控制授權(quán)其管理的監(jiān)控設(shè)備，完成數(shù)字視頻流的接入、轉(zhuǎn)發(fā)、和存儲(chǔ)，并集成了數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的控制功能。

?其他設(shè)備

包括控制機(jī)柜、千兆網(wǎng)主交換機(jī)、WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、集中存儲(chǔ)設(shè)備等用于支持系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施。

?其他客戶端

應(yīng)用于不同場(chǎng)所的集成控制與音視頻管理客戶端，需要參與交互的可以配置為C/S模式，本地示教采用C/S模式，遠(yuǎn)程示教、遠(yuǎn)程觀摩配置為B/S模式。

(二)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

圖2從另應(yīng)用功能角度說(shuō)明了數(shù)字化手術(shù)室各組成部分之間的關(guān)系以及功能模塊構(gòu)成。

圖2數(shù)字化手術(shù)室系統(tǒng)組成框圖

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)可概括如下：

1、集成控制與影音管理

是系統(tǒng)與用戶進(jìn)行交互的主要途徑，可以安裝在觸摸屏工作站、普通PC機(jī)、筆記本電腦等具有處理能力的設(shè)備上，部署在手術(shù)室、護(hù)士站、醫(yī)生辦公室等需要進(jìn)行交互的場(chǎng)所，主要包括如下功能模塊：

?影音管理：控制視頻監(jiān)控設(shè)備、語(yǔ)音對(duì)講設(shè)備（揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)）實(shí)現(xiàn)各場(chǎng)所內(nèi)醫(yī)護(hù)人員的實(shí)時(shí)影音交互；還支持視教

會(huì)議觀摩、影像記錄存儲(chǔ)等功能；

?導(dǎo)航編輯：將從各種渠道獲取的圖像和文字資料混合編排，

即在屏幕上指定位置、指定大小的區(qū)域內(nèi)顯示指定的內(nèi)容，這些內(nèi)容可以是來(lái)源于其他醫(yī)療系統(tǒng)的文字、影像信息，也可以是來(lái)源于本系統(tǒng)的實(shí)時(shí)或歷史影像資料，以及用戶輸入的文本信息等；

?實(shí)時(shí)監(jiān)控：基于手術(shù)室分布平面圖查看手術(shù)室的基本信息、狀態(tài)信息、手術(shù)信息、全景視頻；可是同時(shí)對(duì)多個(gè)手術(shù)室的全景畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)視頻播放畫面進(jìn)行布局管理，支持對(duì)視頻播放窗口的位置、大小隨意調(diào)整，對(duì)齊調(diào)整；

?信息查詢：支持按時(shí)間、按設(shè)備、按手術(shù)室、按手術(shù)、按類型等多種歷史資料查詢方式，查詢結(jié)果先列表顯示，用戶可以通過(guò)點(diǎn)選結(jié)果列表中的某項(xiàng)來(lái)觀看歷史視頻，對(duì)歷史視頻的播放同樣支持快進(jìn)、慢放、暫停、轉(zhuǎn)存等功能。支持最多4路歷史視頻同時(shí)播放；

?信息維護(hù)：維護(hù)手術(shù)室基本信息、狀態(tài)信息、手術(shù)信息、手術(shù)人員信息、患者信息；

?系統(tǒng)維護(hù)。包括用戶管理、日志管理、系統(tǒng)配置管理等功能。

?設(shè)備管理。包括監(jiān)控設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備管理兩部分，支持對(duì)兩類設(shè)備的增加和刪除，以及對(duì)設(shè)備信息的更改；支持基于電子地圖的設(shè)備部署；

?設(shè)備控制：實(shí)現(xiàn)手術(shù)臺(tái)、無(wú)影燈、環(huán)境燈帶等手術(shù)時(shí)醫(yī)療設(shè)備的控制，主要指發(fā)出控制指令，與設(shè)備集控PLC交換信令，完成用戶指定的控制操作；

?音視頻解碼：完成向流媒體轉(zhuǎn)發(fā)功能模塊申請(qǐng)媒體流，并對(duì)獲取的媒體流進(jìn)行解碼輸出的功能。支持H.264視頻解碼，

G.711音頻解碼；

2、通訊模塊

為了保證數(shù)字化手術(shù)室各子系統(tǒng)之間的獨(dú)立性，在集成控制與音視頻管理客戶端與系統(tǒng)其它組成單元之間設(shè)計(jì)了通訊模塊。通訊模塊總是成對(duì)出現(xiàn)，分別運(yùn)行在需要進(jìn)行信息交互的單元之間，承擔(dān)起在系統(tǒng)間傳遞信令和數(shù)據(jù)的工作。

根據(jù)承擔(dān)的通訊任務(wù)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)3類通訊模塊：

?監(jiān)控通訊模塊。運(yùn)行于媒體服務(wù)器MediaServer上，完成監(jiān)控指令的傳遞，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)的收集工作；

?集控通訊模塊。運(yùn)行于客戶端與各醫(yī)療設(shè)備集控單元EICU上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制指令的傳遞、解析和轉(zhuǎn)發(fā)功能；

?顯控通訊模塊。運(yùn)行于客戶端與顯控終端DCC上，承擔(dān)顯示數(shù)據(jù)的推送和接收處理任務(wù)。

3、醫(yī)療設(shè)備集成控制單元

接受客戶端指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)室內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備的自動(dòng)控制。設(shè)備集控單元主要實(shí)現(xiàn)如下控制功能：

?無(wú)影燈的一、二次聚焦及電源開關(guān)；

?手術(shù)臺(tái)的升降、平移、傾斜、背板升降、一鍵復(fù)位、剎車及解鎖等；

?手術(shù)外圍環(huán)境燈帶的分組開啟和關(guān)閉；

?集控通訊模塊預(yù)留與其它醫(yī)療信息系統(tǒng)（如PACS的）的通訊接口，用于與其他醫(yī)療信息系統(tǒng)交換醫(yī)患信息、影像資料

等。

4、媒體服務(wù)

接受客戶端指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)室內(nèi)的監(jiān)控設(shè)備，包括數(shù)字?jǐn)z像

機(jī)、DVS的控制。監(jiān)控設(shè)備代理單元主要實(shí)現(xiàn)如下控制功能：?攝像機(jī)監(jiān)控角度調(diào)整；

?攝像機(jī)鏡頭縮放倍率調(diào)整；

?攝像機(jī)鏡頭聚焦；

?攝像機(jī)參數(shù)（如對(duì)比度、照度、快門、光圈等）調(diào)整。

5、顯控終端

接受客戶端指令，將圖文混排的結(jié)果顯示到液晶大屏上。包括：

?音視頻解碼；

?顯控信令的解析和處理；

?結(jié)果的輸出顯示——影音播放。

6、示教終端

安裝在示教室，實(shí)現(xiàn)對(duì)本地手術(shù)室和遠(yuǎn)程手術(shù)室的實(shí)時(shí)手術(shù)示教、手術(shù)觀摩，對(duì)歷史錄播視頻實(shí)現(xiàn)示教功能。

?實(shí)時(shí)示教：示教申請(qǐng)，直播視頻回放，音頻交互，音量調(diào)節(jié)，云鏡控制，視頻抓拍。

?錄播示教：手術(shù)相關(guān)信息查詢，視頻信息查詢，視頻播放、暫停、回放、停止。

?視頻顯示：視頻多種分屏模式顯示，視頻關(guān)閉，視頻比例調(diào)整。

?視頻下載：可將歷史視頻下載到本地。

?視頻上傳：對(duì)本地視頻上傳到示教系統(tǒng)中，并可以在系統(tǒng)中進(jìn)行播放等控制。

三、系統(tǒng)應(yīng)用軟件介紹

(一)手術(shù)室集中控制系統(tǒng)

安裝在手術(shù)室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)室的監(jiān)控，醫(yī)療設(shè)備的集中控制，手術(shù)信息的記錄，信息查詢，具有視頻錄像和圖像抓拍功能，另外可以實(shí)現(xiàn)影音交互，遠(yuǎn)程視教，視頻推送，視頻切換，音量控制等功能。

(二)示教系統(tǒng)

安裝在示教室，實(shí)現(xiàn)對(duì)本地手術(shù)室和遠(yuǎn)程手術(shù)室的實(shí)時(shí)手術(shù)示教、手術(shù)觀摩，對(duì)歷史錄播視頻實(shí)現(xiàn)示教功能。具體包括示教申請(qǐng)，獲取手術(shù)視頻，多種分屏模式顯示，關(guān)閉視頻，視頻比例調(diào)整，直播視頻回放、暫停、恢復(fù)直播，攝像機(jī)云鏡控制，實(shí)時(shí)視頻抓拍，語(yǔ)音對(duì)講，音量調(diào)節(jié)。錄播示教提供手術(shù)相關(guān)歷史視頻的查詢和瀏覽，并提供對(duì)歷史視頻進(jìn)行播放、暫停、回放、抓拍、下載功能，多屏模式顯示視頻。

播放面板

分屏模式視頻控制

系統(tǒng)工具欄

(三)集中監(jiān)控系統(tǒng)

安裝在護(hù)士站集中監(jiān)控站，顯示各在線手術(shù)室的狀態(tài)信息，向在線手術(shù)室進(jìn)行視頻申請(qǐng)和語(yǔ)音交互申請(qǐng)，同時(shí)可以進(jìn)行視頻切換、音量大小控制，視頻播放模式切換；可在手術(shù)室外對(duì)手術(shù)室視頻進(jìn)行錄像，監(jiān)控各手術(shù)室與示教室的交互狀態(tài)；手術(shù)安排。

四、安全體系設(shè)計(jì)

(一)安全性設(shè)計(jì)要求

從體系結(jié)構(gòu)來(lái)看，安全體系應(yīng)該是一個(gè)多層次、多方面的結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)公安系統(tǒng)業(yè)務(wù)所面臨的安全狀況的分析，可將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全性在總體結(jié)構(gòu)上分為四個(gè)層次：網(wǎng)絡(luò)層安全、應(yīng)用層安全、系統(tǒng)層安全和管理層安全。

網(wǎng)絡(luò)層安全是指在網(wǎng)絡(luò)的下三層(物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層)采取各種安全措施來(lái)保障網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的安全；

應(yīng)用層安全是指通過(guò)利用各應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)自身的安全機(jī)制，在應(yīng)用層保證對(duì)網(wǎng)絡(luò)上所承載的各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的信息訪問(wèn)合法性；

系統(tǒng)層安全主要是通過(guò)對(duì)操作系統(tǒng)的安全設(shè)置，防止不法分子利用操作系統(tǒng)的安全漏洞對(duì)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成安全威脅；

管理層安全主要是從網(wǎng)絡(luò)所涉及的各分局和各派出所各級(jí)網(wǎng)絡(luò)用戶內(nèi)部安全管理和計(jì)算機(jī)病毒防范兩方面來(lái)保障網(wǎng)絡(luò)的安全。(二)數(shù)據(jù)訪問(wèn)的安全性

登錄驗(yàn)證機(jī)制：用戶登錄時(shí)，需要輸入系統(tǒng)分配的用戶名和密碼。

授權(quán)機(jī)制：系統(tǒng)提供完善的授權(quán)機(jī)制，可以靈活地分配用戶可以查看的攝像機(jī)、可執(zhí)行的