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行業(yè)資訊

未來數(shù)字化手術(shù)室：高清示教系統(tǒng)的新紀(jì)元

轉(zhuǎn)自【IT168資訊】1895年發(fā)現(xiàn)X射線標(biāo)志著醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域開始了一個新的紀(jì)元。醫(yī)生通過掃描識別問題，做出診斷并進(jìn)行治療，極大地提高了醫(yī)療水平?，F(xiàn)在，由于新一波的技術(shù)進(jìn)步，成像系統(tǒng)再次幫助醫(yī)療機(jī)構(gòu)將醫(yī)療服務(wù)提升到一個新水平。在這方面，沒有比如今使用最先進(jìn)技術(shù)的手術(shù)室更加明顯的了，那里的工作人員利用攝像頭、傳感器和顯示器組成的實時網(wǎng)絡(luò)，以圖像為引導(dǎo)做出外科手術(shù)決定，最大程度減少對健康組織的損傷，提高治療結(jié)果并迅速復(fù)原。

　　與此同時，在手術(shù)室之外，網(wǎng)絡(luò)化成像系統(tǒng)被用于遠(yuǎn)程專家會議，提高醫(yī)院效率以及降低成本。例如，可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)器人現(xiàn)在被用來提供醫(yī)院和居家的病人護(hù)理服務(wù)，而護(hù)士站的實時視頻正在幫助簡化手術(shù)室的安排調(diào)度。

　　隨著應(yīng)用日益增多，成像系統(tǒng)的設(shè)計師們面臨著醫(yī)學(xué)界獨有的一系列挑戰(zhàn)。首先，即使系統(tǒng)在進(jìn)行著日益復(fù)雜的分析，它們必須足夠直觀并且讓數(shù)字化手術(shù)室、護(hù)士站以及管理部門的工作人員易于操作。第二，預(yù)算壓力意味著系統(tǒng)必須具備增強(qiáng)的性能但又不會浪費在專業(yè)成像裝置和處理設(shè)備上的已有投資。最后，該系統(tǒng)必須易于維護(hù)和擴(kuò)展。

　　考慮到這些挑戰(zhàn)，系統(tǒng)設(shè)計者的一個早期關(guān)鍵決定，就是選擇視頻接口—把數(shù)據(jù)從攝像機(jī)或圖像傳感器傳輸?shù)接嬎銠C(jī)或顯示器的技術(shù)。雖然視頻接口只是整個醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的一小部分，但是它對最終產(chǎn)品的可用性、成本和可擴(kuò)展性上有很大影響。

　　最大限度降低復(fù)雜性和成本

　　傳統(tǒng)上，醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)使用攝像機(jī)或圖像傳感器和電腦之間的點對點連接。這些連接通常是以專用視頻接口或老式接口為基礎(chǔ)，如LVDS，HDMI / DVI，或Camera Link?，這種方式有許多局限性。專用接口在開發(fā)上成本高昂且曠日持久，而LVDS和Camera Link由于要求每個攝像機(jī)和顯示器都通過專用連接傳送，進(jìn)而提高了成本和系統(tǒng)復(fù)雜性。在應(yīng)用中，圖像通過多屏幕顯示時—如圖像導(dǎo)引的外科手術(shù)—這些連接所需的電纜會很昂貴、復(fù)雜并且難于管理和擴(kuò)展。不僅如此，該接口在不使用昂貴的交換機(jī)時就不支持實時視頻網(wǎng)絡(luò)，而且他們需要在每個端點使用PCI圖像采集卡捕捉數(shù)據(jù)，限制了可使用的計算機(jī)的類型，并提高了成本。

　　為了解決這些問題，許多醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)設(shè)計師轉(zhuǎn)向基于以千兆以太網(wǎng)(GigE)視頻接口的網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)。GigE 是醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)中視頻傳輸?shù)淖匀贿x擇。它允許設(shè)計者充分支持所需的點對點連接，同時獲得了視頻網(wǎng)絡(luò)的靈活性，與一系列計算平臺交互工作的能力，以及輕重量、低成本的電纜的優(yōu)勢。此外，機(jī)械自動化領(lǐng)域的用戶為了使用GigE平臺，已經(jīng)實現(xiàn)了視頻傳送和視頻應(yīng)用開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化。GigE Vision?和GenICam?標(biāo)準(zhǔn)為系統(tǒng)設(shè)計者提供了一個為醫(yī)院管理方解決可擴(kuò)展性和互操作性問題的“可選項”。

　　有了GigE接口，圖像數(shù)據(jù)通過利用多數(shù)計算機(jī)中已有的以太網(wǎng)端口來接收。由于不再需要PCI圖像采集卡來連接攝像機(jī)和計算機(jī)，設(shè)計師可以降低系統(tǒng)成本。通過向小機(jī)型、低功耗計算平臺的過渡，例如嵌入式PC、單板電腦、筆記本電腦和平板電腦，他們還能將系統(tǒng)尺寸減到最小并降低系統(tǒng)復(fù)雜程度。

　　更加靈活、可現(xiàn)場端接的以太網(wǎng)電纜成本更低，更加易于安裝和維護(hù)，同時比笨重的電纜和老式接口連接器支持更遠(yuǎn)的距離。視頻、控制數(shù)據(jù)和電源都可以在一條電纜上傳輸。這樣就降低了組件成本，簡化了安裝和維修，并減少了“電纜凌亂”。

　　利用現(xiàn)有設(shè)備
威視愛普數(shù)字化手術(shù)室示意圖
 
　　GigE 圖像標(biāo)準(zhǔn)的一個優(yōu)勢就是符合標(biāo)準(zhǔn)的視頻和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品在商業(yè)上可廣泛獲得。對于醫(yī)療系統(tǒng)設(shè)計者來說，這使得創(chuàng)建一個實時聯(lián)網(wǎng)的手術(shù)室相對簡便，并且不會浪費在基于專用接口、Camera Link或LVDS接口的成像設(shè)備上的已有投資。GenICam?標(biāo)準(zhǔn)，被并入了包括GigE Vision標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的一系列高速視頻標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，提供了一個通用的程序接口，能確保成像產(chǎn)品間的互操作性，并簡化了可在多個醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)中使用的軟件應(yīng)用程序的設(shè)計。

　　在圖1所示的示例中，源自X射線探測器的圖像，通過現(xiàn)有Camera Link或LVDS接口，被發(fā)送到外部圖像采集卡，在這里圖像被轉(zhuǎn)換成符合GigE Vision標(biāo)準(zhǔn)的視頻流。第二個外部圖像采集卡將圖像從安裝在燈頭的索尼攝像機(jī)中轉(zhuǎn)換到同樣符合GigE標(biāo)準(zhǔn)的格式。這些圖像在一個簡單的交換機(jī)中匯總，并且多點傳送到處理、分析、顯示和記錄設(shè)備。

　　以太網(wǎng)的長距離—在Cat 5/6電纜上達(dá)到點對點100米—意味著處理和分析設(shè)備可安放在無菌環(huán)境的外面。這就減少了消毒設(shè)備的成本，降低了病人感染的風(fēng)險，并使數(shù)據(jù)在多部門間輕松共享。

　　在計算機(jī)方面，視頻流從以太網(wǎng)端口流入，這就允許使用低成本、低功耗、更小型的計算平臺，包括筆記本電腦和平板電腦。視頻處理器突出了關(guān)鍵部分，包括手術(shù)前的圖像，并且包含了生命體征信息。然后，復(fù)合圖像通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)多點播送到各個顯示器，讓終端用戶能夠輕松變更像源或終點而不必重新設(shè)置硬件或軟件。在手術(shù)室內(nèi)，一個外部圖像采集卡將GigE Vision圖像流轉(zhuǎn)換成HDMI/DVI 信號，用來在高清晰度監(jiān)視器上觀看，外科醫(yī)生用該監(jiān)視器跟蹤來自不同的成像設(shè)備和系統(tǒng)的實時患者數(shù)據(jù)。

　　擴(kuò)展手術(shù)室

　　將以前孤立的圖像源和患者數(shù)據(jù)整合到一個共同網(wǎng)絡(luò)，并在單一的控制面板上匯總信息，可以提高手術(shù)室工作人員的態(tài)勢認(rèn)知能力，決策更迅速以及手術(shù)團(tuán)隊內(nèi)部溝通的改善，有助于提升病人的安全和治療的質(zhì)量。將來自不同圖像源的實時視頻多點播送到各類終端而又不必重新設(shè)置硬件或軟件的能力，還能使流程加快并獲得提高治療水平的其他機(jī)會。例如，可以更容易地將手術(shù)室的實時視頻與其他部門、護(hù)理人員或遠(yuǎn)程專家共享，他們可以在手術(shù)過程中現(xiàn)場提供專業(yè)意見。

　　基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，在恰當(dāng)?shù)膶嵤┖竽茌p松滿足實時醫(yī)療成像系統(tǒng)的“鏡對鏡”延遲要求。研究表明，當(dāng)鏡對鏡視頻延遲超過300到500毫秒(ms)區(qū)間時，完成手術(shù)任務(wù)的能力開始下降。有了基于GigE的網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的設(shè)計者能容易地實現(xiàn)200毫秒或更少的端對端延遲。此外，通過以以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，新成像源、顯示板和攝像機(jī)能輕松地加到系統(tǒng)中，而且通常具備“即插即用”的便捷性。

　　以GigE Vision為基礎(chǔ)的接口還能加快設(shè)計進(jìn)程，并提高先進(jìn)應(yīng)用程序的性能，例如全動態(tài)視頻、便攜式X射線面板，以及在診所、醫(yī)院及居家護(hù)理模式中廣泛使用的機(jī)器人。

　　在全動態(tài)視頻應(yīng)用中，例如，使用多個移動X射線源獲得患者實時圖像的射線透視，老實的臍接口既不經(jīng)濟(jì)又復(fù)雜。用10個GigE接口—支持GigE十倍的帶寬—通過交互式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，多圖像源能被同時傳輸?shù)?D圖像生成處理器。對于行動不便的患者，使用802.11的無線連接上發(fā)送的GigE Vision方式，允許便攜式X射線面板輕松到位，而不必?fù)?dān)心電纜纏繞的煩惱。

　　未來的手術(shù)室

 
　　成像技術(shù)正在日益成為一個外科醫(yī)生的電子眼，有了實時視頻網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了更高的準(zhǔn)確性、內(nèi)部觀察能力和診斷水平，改善了病患的愈后效果。在手術(shù)室內(nèi)外，完全網(wǎng)絡(luò)化成像系統(tǒng)賦予的許多性能優(yōu)勢，可以追溯到非常早期的設(shè)計選擇。用現(xiàn)成的GigE Vision接口設(shè)計或升級醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，能夠使制造商縮短投放市場的時間，減少風(fēng)險，并降低系統(tǒng)成本和復(fù)雜性，同時具備了互操作性和性能上的優(yōu)勢，提升了其解決方案的價值。
 
威視愛普是一家供應(yīng)數(shù)字化手術(shù)室，手術(shù)室示教系統(tǒng)，手術(shù)室集中控制系統(tǒng)等數(shù)字化產(chǎn)品的廠家，是專注于多媒體系統(tǒng)及工控系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)與生產(chǎn)的高科技公司， 擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的音視頻系列和智能控制領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)品及解決方案。產(chǎn)品技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。公司擁有一支經(jīng)驗豐富，高效運作的科研團(tuán)隊，致力于技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新，為客戶量體裁衣，快速提供最適合的一體化解決方案和最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。