導管室多媒體教學解決方案

石維結

三峽大學第一臨床醫學院，宜昌市中心人民醫院 設備科，湖北 宜昌443000

導管室多媒體教學解決方案

石維結

三峽大學第一臨床醫學院，宜昌市中心人民醫院 設備科，湖北 宜昌443000

為了解決我院導管室的多媒體教學，設計了一套由DSA實時造影圖像、手術視頻信息、病人監護信息、語音對講系統等組成的多媒體教學系統。本文詳細介紹了系統的源信號從轉換到顯示的全過程。實踐證明該系統能達到預期的設計要求，運行穩定。

多媒體教學；信號轉換；手術視頻；對講系統；DSA

0 前言

我三峽大學第一臨床醫學院，是一所集醫療、教學、科研、預防于一體的綜合性醫院。教學上主要承擔醫學院的臨床醫學、醫學影像學和護理學等學科的教學任務。為了更好的促進醫學影像學的教學工作，醫院在新購進的平板 DSA（GE INNOVA3100）基礎上建立了一套多媒體教學系統。該系統由DSA實時造影圖像、手術視頻信息、病人監護信息及雙向語音交流系統等組成。由于該機在透視下的視頻屬于非標準視頻。對顯示終端的分辨率、行場掃描頻率、對比度要求較高，使得該信號只能在專業的醫用顯示器上顯示，但這種顯示器價格昂貴，而且尺寸有限，不宜用來教學。為此，本文將介紹一種在普通終端上顯示DSA實時造影圖像的示教系統。

1 教學系統的基本結構

該系統的難點在于：在INNOVA3100的視頻輸出界面上沒有提供可直接使用的擴展接口，若要使用其擴展接口必須購買GE公司提供的備件DownScan，但此備件價格較高。因此根據實際情況設計了以下方案(見圖1)：

圖 1 信號轉換及顯示框圖

2 具體實施步驟

2.1 DSA實時圖像信號顯示

DSA主要用于血管類疾病的檢查與手術治療，由于血管與其周圍組織的密度差別不大，在圖像上對比度非常小，特別是細小的血管非常難以辨別，所以在介入手術中，常將造影劑注入診斷部位的血管中，再利用DSA技術得到清晰的減影圖像[1]。因此在教學系統中，除了要將造影圖像用大屏幕顯示出來，還必須保證其清晰度，使得圖像的細節能得到充分的顯示，以保證教學質量。INNOVA3100為平板數字血管減影造影機，該教學系統的主要目的是將設備的實時影像信號提取，傳輸到位于樓下的教室并用投影儀顯示，以此來達到教學目的。從DSA輸出的實時影像信號是用同軸電纜傳輸的BNC信號，直接接入操作間的實時顯示屏。該信號對監視器的要求較高：如掃描線為1024線以上，場頻高于100Hz[2]，行頻、分辨率和對比度均較高。因此無法直接用投影儀投影，并且由實驗得知該信號同樣無法直接用分頻器或轉接頭并聯顯示。于是考慮將該信號轉變成標準VGA信號來顯示。之所以考慮到轉為VGA信號是因為現在市面上絕大部分顯示器、液晶電視、投影儀等終端顯示設備都有VGA接口。要完成信號轉換需要解決兩個問題：一是用分頻器將實時信號分成幾組；二是將分離出來的信號轉換成VGA信號，再用終端顯示。在接下來的試驗過程中，由VGA接口管腳定義(見表1)。

表 1 VGA接口管腳定義

要將BNC信號轉換成VGA信號首先必須提取出源信號中的紅、綠、藍信號，(必要的時候還要提取行同步、場同步信號)并將這幾組信號輸入到信號轉換器[3]。由于所選用的分頻器(350MHz)為VGA接口，先將源信號的BNC接頭改為VGA接頭，具體方法是將芯線接VGA接頭的1腳，屏蔽線接6腳。再將源信號通過分頻器分成4組（普通工業用分頻器無法達到要求，主要是信號衰減嚴重，分出的信號無法顯示）。分別標號為1、2、3、4組，將4組輸出信號的VGA接頭也按1腳接芯線，6腳接屏蔽線的方法再轉為BNC接頭。將1組信號返回到操作間，供臨床醫師使用。其余的2、3、4組接到信號轉換器的紅、綠、藍三個輸入端。該轉換器為深圳廣百思科技有限公司提供的ED-8208 XRGB BOX，主要用于 CT、X光機、DSA等外接替換顯示器時的信號轉換，能支持高比特率和高線掃頻率的各種影像信號輸入。轉換器自動提取紅、綠、藍三組信號，輸出即為標準VGA視頻信號。實踐得知該VGA信號可以用普通投影儀顯示，圖像質量也能達到教學需求。

2.2 手術操作間視頻信號的顯示

手術間的視頻采用普通安防使用的球型攝像儀。將攝像儀自帶的視頻采集卡安裝在電腦工作站的主機上，裝上自帶的軟件即可正常使用。系統采用北京東西儀科技有限公司的智能高速球型攝像儀，可以實現水平0～360°、垂直0～90°范圍內的旋轉，足以將整個手術間視野范圍全部呈現，完整清晰展現手術過程。還具備一定的圖像處理和錄像功能，這樣就可以將某些經典的手術案例錄像刻盤保存供以后教學使用。操作簡單實用，在PC工作站上安裝雙屏顯卡即可將視頻信號輸入到投影儀2中[4]，視頻圖像質量高，畫面清晰流暢。

2.3 心電監護信號顯示

該系統還包括手術時患者的心電信號顯示，心電信號在手術過程中具有重要的臨床意義，因此有必要在教學時一并展現給學生。該系統中心電信號來源于四川錦江電子的LEAD-2000型多道生理記錄儀，該機主要用于射頻消融，具有標準的12導聯，抗干擾力強。將設備輸出的信號通過一普通分頻器，取其中的一組到示教室，用42"高清液晶電視顯示即可。

2.4 示教語音系統

在示教過程中語音交流尤為重要。該語音對講系統由兩部分組成：一是手術間內；二是示教室內。手術時，主刀醫師懸掛無線筆試話筒，通過現場接收機傳至樓下的音頻處理器，再經過調音臺（四川湖山ME1202B型）后到功放及擴音設備，樓下示教室也采用無線話筒教學。整個系統由調音臺來控制音響音頻來源及音量大小，這樣便能實現雙向語音交流[5]。

3 討論

該教學系統為我院自行設計的第一個醫學影像實時視頻教學系統，由于設備（DSA）自身并未提供開放的擴展接口，需從源信號上分離，加之源信號的非標準性，使得前期的工作基本上是試驗性質的。特別是在信號轉換上，使用現成的BNC轉VGA轉換器根本達不到要求，普通的轉換器只需輸入一組BNC信號便可得到VGA信號，但該信號失真嚴重，無法投影顯示，而且對源信號的干擾極大，影響臨床使用，所以采取上述方案。該系統的優點在于：① 解決了非標準的X光透視視頻源轉為標準VGA信號，并且該系統稍加改進還可以移植到其它影像教學設備上，如腔鏡手術的示教系統。② 整個系統中，DSA的實時造影圖像的顯示、手術間操作醫師的視頻顯示、心電監護信息的顯示和雙向語音對講系統均單獨布線，同時工作互不影響。③ 系統設計成本低、工藝流程簡單、可復制性強。

此系統為臨床教學提供了大量鮮活的病案，提高了臨床教學水平，學生可以不進入手術間而看到整個手術過程，不干擾正常手術進程，大大降低了手術室交叉感染的幾率。通過語音對講系統師生可以互動交流。但本系統也有其局限性：由于源信號是經過分頻器分頻后再重新組合用于教學的，而且使用的是VGA線路傳輸，如果布線過長會使信號有衰減，影響圖像質量，所以示教室不宜離手術間過遠，需預先整體設計好。

隨著醫院的不斷發展，越來越多的各式各樣的示教室都會出現，該系統也會為以后這些示教室提供一些經驗。[參考文獻]

[1] 曹新志,唐永,潘永泉.數字化血管減影造影手術教學系統的設計[J].中國醫療設備,2010,25(1):33-34.

[2] 韓豐談,朱險峰.醫學影像設備學[M].北京:人民衛生出版社,2006.

[3] 張帆,李波.醫學影像視頻流網絡傳輸[J].微電子學與計算機,2006,25(8):26-28.

[4] 李春報,張建中,何紅.數字化臨床手術示教系統的設計與建立[J].海南醫學院院報,2008,14(15):593-594.

[5] 張斌,趙彩晶,張環.手術室教學方法的探討[J].吉林醫學, 2010(1):143-144.

[6] 劉峰,曾凡,黃昊.基于局域網的臨床手術室示教系統的構建[J].重慶醫學,2009(2):14.

[7] 穆杰,劉玉華.醫院手術轉播的三種方式[J].中國數字醫學, 2008(4):71-72.

[8] 孫碧海,張曉祥,胡彬,等.醫院手術數字轉播的設計與實現[J].中國數字醫學,2007(9):15-17.

Solutions of Multimedia Teaching in Interventional Radiography Room

SHI Wei-jie
Equipment Department,First Clinical College of Three Gorges University, Yichang Central Hospital, Yichang Hubei 443000,China

G642.4；TP37

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.11.010

1674-1633(2010)11-0027-02

2010-05-02

作者郵箱：shiyunshiyun123456@163.com

Abstract:In order to realize the DSA multimedia teaching, we have designed a live teaching system which formed by the signal conversion and display, video of the operation room ,information of patient monitor and intercom system. This paper describes the process from original signal transformation to display.It is proved that the system can reach the demand of anticipative design and is stable.

Key words:multimedia teaching; signal conversion; operation video; intercom system;DSA