銳取高清錄播系統(tǒng) 開拓遠程醫(yī)療新領域
2008/05/14
一、需求分析
遠程醫(yī)療（Telemedicine）是網(wǎng)絡科技與醫(yī)療技術結合的產(chǎn)物，在信息高速發(fā)展的今天，它已成為醫(yī)學交流中一道亮麗的風景線。遠程醫(yī)療系統(tǒng)的概念最初是由美國于1988年首次提出的，它通常包括：遠程診斷、專家會診、信息服務、在線檢查和遠程交流等幾個主要部分，它以計算機和網(wǎng)絡通信為基礎，實現(xiàn)對醫(yī)學資料 (包括數(shù)據(jù)、文本、圖片和聲像資料) 和遠程視頻、音頻信息的傳輸、存儲、查詢、比較、顯示及共享。
遠程醫(yī)療的發(fā)展現(xiàn)狀
遠程醫(yī)療（Telemedicine）是網(wǎng)絡科技與醫(yī)療技術結合的產(chǎn)物，在信息高速發(fā)展的今天，它已成為醫(yī)學交流中一道 亮麗的風景線。遠程醫(yī)療系統(tǒng)的概念最初是由美國于1988年首次提出的，它通常包括：遠程診斷、專家會診、信息 服務、在線檢查和遠程交流等幾個主要部分，它以計算機和網(wǎng)絡通信為基礎，實現(xiàn)對醫(yī)學資料 (包括數(shù)據(jù)、文本、 圖片和聲像資料) 和遠程視頻、音頻信息的傳輸、存儲、查詢、比較、顯示及共享。
遠程醫(yī)療在歐美等發(fā)達國家早已是家喻戶曉的醫(yī)療手段。目前美國的絕大多數(shù)州已經(jīng)實施了遠程醫(yī)療工程。它們的系 統(tǒng)總體框架主要是以跨全美的計算機網(wǎng)絡為基礎，通過高質(zhì)量的攝像機和處理能力較高的計算機、工作站等設施把大 型醫(yī)療中心和小型醫(yī)院、診療點及病人家庭聯(lián)系起來，形成一些各具不同規(guī)模的遠程醫(yī)療網(wǎng)絡。在歐洲，如德國、挪 威等一些國家，對遠程醫(yī)療都進行了相當程度的研究，針對一些特殊病例在不同地區(qū)開通了相應的遠程診斷項目，并 在大學、醫(yī)院建立了一些實驗性的網(wǎng)絡。
我國在這方面的研究工作起步較晚，很多的工作僅僅是在建立計算機網(wǎng)絡的基礎上開展一些應用項目，如提供醫(yī)學信 息的查詢、訪問和門診預約等，這主要是因為受到國內(nèi)醫(yī)療體制的限制，以及全面技術狀況和基礎設施水平（主要是 網(wǎng)絡傳輸速率）的欠缺，因此目前我國的遠程醫(yī)療網(wǎng)絡在有些方面尚不十分成熟，還有待逐步進行改造、完善與提高。 但隨著我國寬帶網(wǎng)絡的全面發(fā)展和迅速普及，各個醫(yī)療機構的寬帶接入也正被提到議事日程中來了，這就為各個醫(yī)療 機構之間進行大數(shù)據(jù)量的信息交流，尤其是高質(zhì)量的視音頻傳輸提供了必要的條件�？梢灶A見，未來一兩年內(nèi)，我國 的遠程醫(yī)療工程一定會得到迅速實施和快速發(fā)展。
遠程醫(yī)療系統(tǒng)的組成和實現(xiàn)
遠程醫(yī)療系統(tǒng)由網(wǎng)絡通信系統(tǒng)和遠程醫(yī)療應用系統(tǒng)兩大部分組成。網(wǎng)絡通信系統(tǒng)可以是衛(wèi)星網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡，電話網(wǎng)絡 和以光纖通信為基礎的寬帶網(wǎng)絡。遠程醫(yī)療應用系統(tǒng)包括：遠程診斷、專家會診、信息服務、在線檢查、遠程交流以及 系統(tǒng)管理等幾個子系統(tǒng)。其中系統(tǒng)管理子系統(tǒng)是遠程醫(yī)療應用系統(tǒng)的核心，由它負責對各個其它的子系統(tǒng)的流程、運作、 建庫等進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)與安排，一般采用Web技術實現(xiàn)。
遠程醫(yī)療應用系統(tǒng)的其它子系統(tǒng)的實現(xiàn)方法很多，在寬帶網(wǎng)絡的到迅速發(fā)展的今天，采用高質(zhì)量的視音頻傳輸方式實現(xiàn) 其中的部分功能是非常自然的事，這將使得遠程診斷和遠程交流變得非常直接和方便。以下是以深圳銳取的視音頻編 解碼設備及傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)遠程醫(yī)療應用系統(tǒng)中視音頻傳輸部分的實現(xiàn)方法。
深圳銳取軟件技術有限公司自主研發(fā)的高清錄播系統(tǒng)，開拓了遠程醫(yī)療的新領域，率先提出了高清的解決方案。
1、實現(xiàn)原理
- 由于當前的大多醫(yī)療設備，如X光機、CT機均擁有網(wǎng)絡接口并支持，由計算機通過網(wǎng)絡即可采集醫(yī)療設備中的影像，并采用VGA編碼器采集計算機中的CR或DR片、CT片、演示文件（PPT、WORD、EXCEL）；
- 采用視音頻編碼器采集DVD中播放的醫(yī)學類影片、培訓室內(nèi)圖像、監(jiān)護儀；
- 采用高清編碼器通過高清攝像機采集手術過程圖像；
- 將以上采集內(nèi)容由錄播服務器進行整合通過網(wǎng)絡進行直播和錄制；
2、系統(tǒng)結構圖
圖 遠程醫(yī)療及教學系統(tǒng)結構圖
二、功能實現(xiàn)
針對用戶需求，建議采用如下解決方案，系統(tǒng)拓樸圖如下：
方案說明
1、手術實況直播功能
遠程醫(yī)療方案設計中配置的銳取多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)能夠滿足用戶對于手術過程的實時直播功能：
通過銳取遠程醫(yī)療系統(tǒng)，用戶手術過程、培訓、調(diào)度等活動的實況可以實現(xiàn)實時監(jiān)控手術室內(nèi)部情況。
具體實現(xiàn)方式：
銳取多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)前端設備高清視音頻編碼器將從手術室內(nèi)高清專業(yè)攝像機采集到的視音頻信號，進行實時編碼和壓縮，通過網(wǎng)絡傳送給銳取DSS-R-C遠程醫(yī)療系統(tǒng)后臺服務器上。
銳取遠程醫(yī)療系統(tǒng)前端視音頻編碼器將采集到的手術室監(jiān)護儀的信號進行實時編碼和壓縮,通過網(wǎng)絡傳送給多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)后臺服務器上。
同時，銳取多媒體系統(tǒng)前端VGA編碼器將采集到的計算機信號（包含通過網(wǎng)絡訪問的DR/CR片、CT片）進行實時編碼和壓縮，通過網(wǎng)絡與高清視音頻信號以及普通視音頻信號同步傳輸?shù)戒J取多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)后臺服務器上。
銳取多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)后臺服務器對前端編碼器傳來的視音頻和數(shù)據(jù)信號進行編碼和壓縮的同時通過網(wǎng)絡發(fā)送給位于網(wǎng)絡上的其它各個系統(tǒng)客戶端程序觀摩室上�？蛻舳顺绦驅⒎⻊掌鱾魉蛠淼囊曇纛l和數(shù)據(jù)信號進行解壓縮和解碼并在本地計算機上顯示出來。
2、錄制功能
方案設計中配置的遠程醫(yī)療系統(tǒng)能夠滿足客戶關于手術實況的最全面的實時錄制功能：
通過銳取多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)，手術過程及醫(yī)療器械所采集影像可以實現(xiàn)視音頻/數(shù)據(jù)信號同步采集錄制到系統(tǒng)后臺服務器上。
具體實現(xiàn)方式：
銳取多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)前端設備高清視音頻編碼器將從手術室內(nèi)高清專業(yè)攝像機采集到的視音頻信號，進行實時編碼和壓縮，通過網(wǎng)絡傳送給銳取多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)后臺服務器上。
銳取遠程醫(yī)療系統(tǒng)前端視音頻編碼器將采集到的手術室監(jiān)護儀的信號進行實時編碼和壓縮,通過網(wǎng)絡傳送給銳取多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)后臺服務器上。
同時，銳取多媒體系統(tǒng)前端VGA編碼器將采集到的計算機信號（包含通過網(wǎng)絡訪問的DR/CR片、CT片）進行實時編碼和壓縮，通過網(wǎng)絡與高清視音頻信號以及普通視音頻信號同步傳輸?shù)戒J取多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)后臺服務器上。
銳取多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)后臺服務器存儲的多媒體文件可以通過系統(tǒng)管理平臺或者WEB頁面進行下載和播放。
3、回放功能
方案設計中配置的多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)能夠滿足客戶關于手術、培訓、調(diào)度等活動錄制媒體文件的回放功能：
靈活多樣的錄制文件回放顯示方式，視頻和計算機屏幕內(nèi)容可同屏或分屏顯示，并可單獨控制窗口大小及位置；錄制文件采用國際標準格式存儲（AVI或ASF），支持MediaPlayer等通用播放器播放，便于與其它系統(tǒng)的協(xié)同工作及后期處理；支持帶密碼控制權限的遠程醫(yī)療錄播服務器客戶端或WEB頁面的文件點播管理功能。
4、遠程監(jiān)控功能
方案設計中配置的多媒體錄播系統(tǒng)遠程醫(yī)療系統(tǒng)能夠滿足客戶實現(xiàn)對醫(yī)療器械所采集的病人生理特征及手術現(xiàn)場的遠程監(jiān)控。
在局域網(wǎng)中的任何計算機上通過網(wǎng)絡采用WEB的方式對機房的情況進行遠程監(jiān)控。
三、方案優(yōu)勢和特點
- 能直播最高分辨率達（1920*1080）的高清圖像，更清晰再現(xiàn)手術實況。
- 擁有多種接入端口，可配合監(jiān)護儀、DR（CR）光機、CT機、超聲波等醫(yī)療設備完成遠程醫(yī)療及培訓。
- 安全：無需在用戶的計算機或服務器上安裝任何軟件，對用戶的業(yè)務系統(tǒng)無任何影響，確保用戶計算機上的信息安全；
- 簡單：即插即用，無需對機房設備做預先的設置，不需要對防火墻策略進行調(diào)整；
- 適用性強：可配合運行任何操作系統(tǒng)的機房設備進行工作，包括Windows、Linux/Unix，以及Mac等。
- 實時性高：采用高性能DSP芯片，VGA信號編碼效率高，時延小，可滿足CR/DR、CT片播放需要。
- 支持普通攝像機（CIF/4CIF）和高清攝像機（720P/1080i）的錄播。圖像語音清晰流暢：視頻速率最高達4M，清晰度最高支持1920X1080，音頻采用MP3編碼方式（Near
CD），編碼最高可達64k，可清晰再現(xiàn)手術過程。
- 支持軟件和硬件兩種計算機屏幕信號采集方式，用戶可根據(jù)需要靈活選用。
- 服務器平臺采用專用硬件平臺，嵌入式操作系統(tǒng)，穩(wěn)定可靠，抗病毒黑客攻擊。
- 基于IE瀏覽器的系統(tǒng)管理和使用界面，用戶管理使用更加輕松自如。
- 具備液晶屏控制面板，系統(tǒng)管理操作更加方便。
- 支持中控系統(tǒng)來對設備進行管理和操作。
- 支持雙機熱備份，確保錄制萬無一失。
- 支持標準的iSCSI標準的SAN結構的外存儲服務器，可無限擴大系統(tǒng)存儲容量。
- 單臺最多可支持4個機房的同步實時監(jiān)控、錄制。
- 系統(tǒng)采用信號采集和信號存儲的前后臺分離結構方式，前臺后臺之間通過IP網(wǎng)絡進行通訊，前臺設備（視音頻及數(shù)據(jù)編碼器）可根據(jù)需要移動到需要的場所，無須受視音頻線距離限制。
- 高清晰、高幀率計算機動態(tài)屏幕錄制：屏幕錄制的分辨率最高達1280x1024，幀率最高可達25幀，可清晰流暢地錄制講稿課件、鼠標操作軌跡，視頻圖像、flash文件等動態(tài)內(nèi)容。
- 錄制文件采用國際標準格式存儲（ASF），支持MediaPlayer等通用播放器，便于與其它系統(tǒng)的協(xié)同工作及后期處理。
- 靈活多樣的錄制文件回放顯示方式，視頻和計算機屏幕內(nèi)容可同屏或分屏顯示，并可單獨控制窗口大小及位置。
- 支持視頻字幕添加功能，可在視頻窗口的任意指定位置添加文字作為備注。
- 支持攝像頭遠程遙控功能，在、系統(tǒng)控制臺即可遠程控制攝像頭的動作。
- 支持外置報警裝置接入（紅外報警、移動偵測報警等）。
四、典型應用
1、手術過程錄播
銳取多媒體錄播系統(tǒng)可配合普通攝像機（CIF/4CIF）、高清攝像機（720P/1080i）、計算機、DVD使用，可實現(xiàn)遠程醫(yī)療及教學中視音頻和數(shù)據(jù)（計算機內(nèi)數(shù)據(jù)及醫(yī)療器械采集的相關病人生理特征數(shù)據(jù)）內(nèi)容的同步一體化錄制、直播和點播。錄播系統(tǒng)最多支持兩路視音頻和一路計算機屏幕內(nèi)容同步錄制，可將視頻手術中本地計算機中演示文件、遠程手術圖像和數(shù)據(jù)內(nèi)容進行同步錄制，可以輕松實現(xiàn)對醫(yī)療過程的全面錄制，對于遠程醫(yī)療、教學的錄制更加有利。遠程醫(yī)療錄播系統(tǒng)適合任何醫(yī)療單位及醫(yī)學院機構及企業(yè)使用，如下圖：
遠程醫(yī)療系統(tǒng)配合其他醫(yī)療器械使用的典型組網(wǎng)圖如上圖，錄播服務器通常安裝在醫(yī)院的機房中，通過視音頻編碼器（或高清編碼器）接入手術室或教室高清攝像機，管理員根據(jù)手術或教學進程對采集的圖象的進行切換控制（包含遠程攝像機控制），顯示終端上會顯示出相應手術或培訓現(xiàn)場的圖像及語音，視音頻編碼器（或高清編碼器）即可該信號采集編碼后發(fā)送給多媒體錄播服務器。多媒體錄播服務器可和其他數(shù)據(jù)服務器等設備安裝在后臺機房。在同步錄制數(shù)據(jù)內(nèi)容時，可通過視音頻編碼器、VGA編碼器、高清編碼器三種方式進行采集，用戶可根據(jù)實際情況靈活選用。管理員只要通過遠程醫(yī)療錄播系統(tǒng)控制臺連接上述編碼器后啟動錄制功能即可，手術或培訓進行中無需再進行任何操作。遠程醫(yī)療錄播以與會場切換相同的視角，“所見所錄”的模式對手術或培訓進程進行忠實、全面的記錄，實用性強，操作維護簡單，極大地降低了管理員的工作負擔。同時系統(tǒng)具備直播功能，可彌補現(xiàn)有視頻手術系統(tǒng)流媒體功能不能直播數(shù)據(jù)內(nèi)容的缺陷，進行視音頻和數(shù)據(jù)內(nèi)容的同步直播，方便了更大范圍的用戶觀摩手術及培訓。系統(tǒng)內(nèi)置的VOD點播服務器功能，用戶無需另外投資購買VOD平臺，即可輕松實現(xiàn)用戶對錄制好的手術或培訓內(nèi)容的事后點播。遠程醫(yī)療錄播極大地擴展了視頻系統(tǒng)的功能和應用，適合任何有遠程醫(yī)療需求的醫(yī)院或者用于遠程培訓的醫(yī)學院用戶使用。
2、醫(yī)學院教學錄播
隨著投影機在多媒體教室的應用越來越普遍，教學或培訓的內(nèi)容如工作報告PPT、財務軟件培訓等都要放在PC機上通過投影機顯示出來，傳統(tǒng)的攝像機、DV常常不能清晰地錄制投影機上投影出來的課件內(nèi)容以及監(jiān)護儀等醫(yī)療器械采集的病人生理特征，而且錄制這些內(nèi)容時就不能錄制主講人，常常顧此失彼，不能全面，清晰的錄制醫(yī)學教學過程。遠程醫(yī)療錄播系統(tǒng)的視音頻和計算機屏幕同步一體化錄制的特性可徹底解決這個問題，滿足用戶全面、清晰記錄教學和培訓的需要，非常適合安裝在醫(yī)院、醫(yī)學院等行業(yè)機構的手術室及教室內(nèi)，錄制和直播手術及教學培訓。
遠程醫(yī)療錄播用于多媒體教室進行本地教學與培訓錄制直播的典型組網(wǎng)圖如上圖，視音頻編碼器（或高清編碼器）安裝在多媒體教室內(nèi)，可直接或通過調(diào)音臺、AV矩陣等視音頻處理設備接入攝像頭和麥克風采集的視音頻信號，通過VGA編碼器采集播放手術內(nèi)容的計算機屏幕內(nèi)容。多媒體錄播服務器和系統(tǒng)控制臺可根據(jù)手術室實際情況安裝在手術室的控制室等位置，手術錄制直播的原理與視頻手術的錄播相同。直播教學或培訓時，其他多媒體教室可在自己的PC機上通過遠程醫(yī)療錄播媒體播放器通過組播或單播等方式接收直播內(nèi)容，在會后也可以通過IE瀏覽器或遠程醫(yī)療錄播媒體播放器點播錄制好的手術，錄制好的文件也可以上傳的自己的網(wǎng)站進行在線發(fā)布。
五、應用領域
- 醫(yī)院遠程醫(yī)療系統(tǒng)
- 醫(yī)學院教學觀摩
CTI論壇編輯
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