醫(yī)院手術(shù)示教直播系統(tǒng)的建立與效果評(píng)價(jià)

羅 娟，唐曉東，符峰釗

近年來(lái)，手術(shù)示教系統(tǒng)的成熟發(fā)展，不再限于教學(xué)醫(yī)院使用，已經(jīng)延伸致中小醫(yī)院，其示教功能也拓展為臨床教學(xué)觀摩、疑難手術(shù)分析和學(xué)術(shù)會(huì)議交流。筆者所在醫(yī)院引進(jìn)手術(shù)示教直播系統(tǒng)2年來(lái)，為培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生，指導(dǎo)手術(shù)操作培訓(xùn)，開展新技術(shù)，自制醫(yī)學(xué)教學(xué)片等方面，取得了較好的效果。本文就手術(shù)直播示教系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以及運(yùn)用效果作以論述。

1 基本結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)手術(shù)視頻直播系統(tǒng)構(gòu)架基本分為三個(gè)部分：音視頻信號(hào)采集、控制轉(zhuǎn)錄、終端示教部分，每部分根據(jù)具體要求在次基礎(chǔ)上逐一擴(kuò)展[1]。

1.1 音視頻采集 多媒體設(shè)備包括攝像機(jī)、視頻編碼設(shè)備和語(yǔ)音設(shè)備，其產(chǎn)生的影像信息傳輸?shù)椒?wù)器。視頻編碼設(shè)備的功能是通過(guò)目前常用的H.264視頻壓縮技術(shù)將攝像手術(shù)視頻信號(hào)、腔鏡視頻信號(hào)等編碼成視頻流媒體信號(hào)，傳輸?shù)浇虒W(xué)視頻服務(wù)器，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到工作站終端。語(yǔ)音設(shè)備是對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)編碼成音頻流媒體信號(hào)，傳輸?shù)秸Z(yǔ)音服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的雙向交互傳送。

1.2 控制與傳輸 控制是對(duì)音視頻信號(hào)的采集、分發(fā)、錄制等進(jìn)行控制。傳輸包括線纜和交換機(jī)兩部分。交換機(jī)具有千兆端口傳輸、遠(yuǎn)程供電和易擴(kuò)充性等特點(diǎn)，能完成大流量多媒體數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和管理。線纜采用標(biāo)準(zhǔn)雙絞線，連接終端設(shè)備與交換機(jī)，構(gòu)造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等多媒體數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

1.3 終端示教 包括視頻終端和語(yǔ)音終端兩個(gè)部分。視頻終端由高性能PC和顯示終端構(gòu)成，將視頻圖像進(jìn)行解碼，通過(guò)具有視頻圖像高清晰度的大屏幕和分屏顯示。語(yǔ)音終端采用IP電話終端，具有靜音選擇、音視頻同步、網(wǎng)絡(luò)供電和多方交互等特點(diǎn)，與語(yǔ)音服務(wù)器連接，滿足聲音雙向傳輸?shù)慕虒W(xué)需求。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 固定手術(shù)間 中等醫(yī)院一般不具有頻繁的教學(xué)任務(wù)，所以，安裝一套手術(shù)示教系統(tǒng)即可，以避免設(shè)備閑置和經(jīng)費(fèi)浪費(fèi)。安裝前，一定要選擇有網(wǎng)絡(luò)接口的手術(shù)間為固定錄制場(chǎng)地。在手術(shù)間內(nèi)設(shè)置2臺(tái)攝像機(jī)，頂端安裝1臺(tái)帶廣角鏡頭的彩色半球攝像機(jī)，作為手術(shù)室全景攝像；主攝像機(jī)安裝在手術(shù)床專用無(wú)影燈上，機(jī)座為搖臂式，作為手術(shù)特寫攝像，搖臂根據(jù)手術(shù)部位隨機(jī)調(diào)整，云臺(tái)可隨手術(shù)需求變焦，推拉鏡頭。如果是錄制醫(yī)學(xué)教學(xué)片，還需備用1臺(tái)可移動(dòng)的數(shù)字高清攝像機(jī)，由專業(yè)攝像人員操作，專門錄制搖臂無(wú)法切入到深部位置的手術(shù)。

2.2 醫(yī)院學(xué)術(shù)廳 在醫(yī)院學(xué)術(shù)廳安裝控制器，視頻信號(hào)、雙向?qū)χv音頻信號(hào)并通過(guò)控制盒接入。學(xué)術(shù)廳內(nèi)設(shè)大屏幕投影機(jī)，以展示手術(shù)全景和局部特寫所拍的畫面；控制器隨機(jī)對(duì)視頻圖像的角度及聲音進(jìn)行調(diào)控和切換。同時(shí)，通過(guò)雙向?qū)χv系統(tǒng)，聽課人員可實(shí)時(shí)與手術(shù)操作者互動(dòng)提問(wèn)、解答和討論[2]。

2.3 遠(yuǎn)程學(xué)術(shù)廳 遠(yuǎn)程學(xué)術(shù)廳具有不確定性，一般設(shè)在醫(yī)院以外的賓館大型學(xué)術(shù)交流現(xiàn)場(chǎng)。大型賓館會(huì)議廳不具備手術(shù)視頻直播設(shè)備，但備有相應(yīng)接口和音頻設(shè)備。所以，會(huì)前要提前與網(wǎng)通合作，專線寬帶（Qos等）接入學(xué)術(shù)交流現(xiàn)場(chǎng)。

2.4 工作站終端 手術(shù)間全景和搖臂攝像機(jī)的視頻信號(hào)及雙向?qū)χv音頻信號(hào)通過(guò)編碼器等接入醫(yī)院局域網(wǎng)，工作站即可現(xiàn)場(chǎng)觀摩。工作站終端包括所有局域網(wǎng)用戶，可選擇性的瀏覽視頻，進(jìn)行設(shè)備的控制、與術(shù)者雙向語(yǔ)音對(duì)講以及視頻點(diǎn)播。一般而言，為了病區(qū)工作秩序，臨床科室只配置主任辦公室或1臺(tái)公共視頻電腦，便于教學(xué)、培訓(xùn)和觀摩。

2.5 管理員終端 數(shù)據(jù)管理員終端設(shè)在信息中心，除直播觀摩手術(shù)全程外，重要的是為管理員提供了維護(hù)和管理界面。管理員隨時(shí)通過(guò)管理端對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)行手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)、工作站終端的管理和設(shè)備維護(hù)和錄像資料的管理。

3 效果評(píng)價(jià)

筆者所在醫(yī)院是多家醫(yī)學(xué)院校的教學(xué)醫(yī)院，具有13個(gè)博碩研究生點(diǎn)，同時(shí)，醫(yī)院注重技術(shù)創(chuàng)新和崗位練兵，手術(shù)示教直播系統(tǒng)的建立，深受學(xué)生和臨床醫(yī)師的關(guān)注。運(yùn)行近2年，取得較好的應(yīng)用效果。

3.1 突出了教學(xué)培訓(xùn)的直觀性 傳統(tǒng)的外科臨床教學(xué)，實(shí)習(xí)、進(jìn)修生均涌進(jìn)手術(shù)間圍觀手術(shù)。這樣，對(duì)操作者施展手術(shù)不利，學(xué)生也未必能全面了解手術(shù)，尤其是深度解剖位置的處理，很難觀摩到。此外，眾人圍觀容易造成手術(shù)污染。通過(guò)手術(shù)示教直播系統(tǒng)的靈活、便捷、直觀的觀摩，使學(xué)生在有效時(shí)間內(nèi)充分了解手術(shù)的全過(guò)程，并能現(xiàn)場(chǎng)向操作者提問(wèn)，不但激發(fā)了學(xué)生的興趣和積極性，提高其理解能力和記憶能力，也是提高手術(shù)帶教和技能培訓(xùn)工作效率的有效途徑[3]。

3.2 增強(qiáng)了手術(shù)醫(yī)師的責(zé)任感 當(dāng)手術(shù)醫(yī)師知道有現(xiàn)場(chǎng)手術(shù)觀摩課時(shí)，一般都會(huì)引起高度重視，提前備課。在手術(shù)示教過(guò)程中，將口頭難以表述清楚的手術(shù)操作內(nèi)容輕松地按照解剖步驟，適應(yīng)證，禁忌證，手術(shù)技巧，注意事項(xiàng)等逐一解釋。對(duì)于學(xué)生、同行在現(xiàn)場(chǎng)觀摩中所提出的問(wèn)題，一一解答，改變了個(gè)別手術(shù)醫(yī)師手術(shù)過(guò)程強(qiáng)調(diào)結(jié)果而忽視步驟的習(xí)慣。

3.3 擴(kuò)大了醫(yī)院技術(shù)的影響力 有了手術(shù)示教直播系統(tǒng)，醫(yī)院完全有能力承擔(dān)大型學(xué)術(shù)會(huì)議。2009年，筆者所在醫(yī)院承辦的全國(guó)胃腸肛腸外科新技術(shù)新進(jìn)展研討會(huì)暨全軍第十屆肛腸外科學(xué)術(shù)會(huì)議。手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)在醫(yī)院手術(shù)室，學(xué)術(shù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)在賓館會(huì)議廳，會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了4個(gè)大屏，數(shù)百名代表在不同的位置實(shí)時(shí)觀摩了腹腔鏡直腸癌切除的全過(guò)程。代表們親身體驗(yàn)與手術(shù)專家的學(xué)術(shù)互動(dòng)。2個(gè)現(xiàn)場(chǎng)相距10余里，但整個(gè)手術(shù)視頻畫面清晰，語(yǔ)音略有延遲并不影響現(xiàn)場(chǎng)對(duì)話交流。手術(shù)直播的成功，不但體現(xiàn)了操作者的技術(shù)水平，也證明了醫(yī)院駕馭高科技的技術(shù)能力，擴(kuò)大了醫(yī)院的影響力。

3.4 目睹了專家演示的新技術(shù) 多年來(lái)，筆者所在醫(yī)院十分重視?？萍夹g(shù)的提高，與國(guó)內(nèi)外多名院士、專家建立幫帶關(guān)系，設(shè)有“專家課堂”。尤其是能通過(guò)手術(shù)示教直播系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)觀摩專家的操作表演，同步講解和同聲翻譯，為聽課人員提供了絕佳的視覺(jué)聽覺(jué)條件。每場(chǎng)專家的手術(shù)示教現(xiàn)場(chǎng)講座，達(dá)到場(chǎng)場(chǎng)座無(wú)虛席，聽課人員受益匪淺。

3.5 提高了自制教學(xué)片的能力 隨著流媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，醫(yī)院制作手術(shù)教學(xué)片已不是什么難題。制作手術(shù)教學(xué)片具有以下優(yōu)點(diǎn)，一是幫助實(shí)習(xí)進(jìn)修生因值班不能現(xiàn)場(chǎng)觀摩直播手術(shù)，通過(guò)醫(yī)院局域網(wǎng)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)收看；二是為教學(xué)手術(shù)、疑難手術(shù)、創(chuàng)新手術(shù)保留資料；三是作為學(xué)術(shù)交流讓更多的同行借鑒和指導(dǎo)。手術(shù)教學(xué)片具有科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、教學(xué)、學(xué)術(shù)等特點(diǎn)。因此，制作手術(shù)教學(xué)片不但在腳本結(jié)構(gòu)上要求高，而且在設(shè)計(jì)制作上運(yùn)用視頻圖像、文字、色彩、音樂(lè)等多種元素，用三維的表現(xiàn)方法，通過(guò)編輯、后期軟件，將這些材料和元素進(jìn)行合成，最終形成一部完整的教學(xué)片。目前，筆者所在醫(yī)院已經(jīng)為解放軍音像出版社制作多部高水準(zhǔn)教學(xué)片。

總之，筆者所在醫(yī)院建立的手術(shù)示教直播系統(tǒng)為手術(shù)操作技能培訓(xùn)、專家現(xiàn)場(chǎng)示教、臨床技能考核、廣泛學(xué)術(shù)交流提供了先進(jìn)的教學(xué)手段。該系統(tǒng)為醫(yī)院在技能培訓(xùn)、手術(shù)演示、網(wǎng)絡(luò)直播中得到廣泛應(yīng)用，深受臨床醫(yī)師、實(shí)習(xí)進(jìn)修生的好評(píng)，達(dá)到了當(dāng)初構(gòu)建手術(shù)示教系統(tǒng)、提高教學(xué)檔次、產(chǎn)生廣泛交流以及保存技術(shù)資料的最終目的。

[1]張 博.手術(shù)示教系統(tǒng)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2009，24（3）：61-62.

[2]王 軍，徐新智，呂 榮，等.骨科手術(shù)多媒體實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)的建立與應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2003，17(6)：382-386.

[3]潘新華，郭天泉，譚 珂.數(shù)字手術(shù)影像示教系統(tǒng)的建立與應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2007，21（3）：241-244.