医疗行业DSA手术示教系统录播改造建设案例剖析

2018-07-06 11:39:36 来源:安防知识网 作者:刘本军
资讯频道文章B

[摘要] 医疗行业部分医院早期在DSA手术示教系统建设时,出于成本的考虑,仅仅使用NVR实现了高清的手术直播以及部分手术信号的录播,并没有解决DSA手术中相关医疗设备高清信号的录播。本文从笔者近期参与的DSA手术示教系统录播改造项目,剖析改造过程中的应注意的相关事项。

  文/刘本军 周媛媛  杨君

  湖北三峡职业技术学院互联网教研室主任

  宜昌市中心人民医院信息科科长

  中船重工七一〇研究所高级工程师

  DSA(Digital subtraction angiography)即血管造影的影像通过数字化处理,把不需要的组织影像删除掉,只保留血管影像,其特点是图像清晰,分辨率高,对观察血管病变、血管狭窄的定位测量、诊断及介入治疗提供了真实的立体图像,为各种介入治疗提供了必备条件,适用于全身血管性疾病及肿瘤的检查及治疗。应用DSA进行介入治疗,为心血管疾病的诊断和治疗开辟了一个新的领域,主要应用于冠心病、心律失常、瓣膜病和先天性心脏病的诊断和治疗。

  由于DSA手术的特殊性,在建设DSA手术示教系统时,利用医院现有网络,实时传输高清手术图像和先进医疗设备所获取的医疗影像信息,使用者可通过网络观看手术过程,观看方式多样、灵活、无地域限制,摆脱传统示教模式在时间、空间和人数上的限制。

  医疗行业部分医院早期在DSA手术示教系统建设时,出于成本的考虑,仅仅使用NVR实现了高清的手术直播以及部分手术信号的录播,并没有解决DSA相关医疗设备高清信号的录播,如图1所示。

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图1 原DSA手术示教系统拓扑图

  目前DSA手术示教系统核心设备NVR(硬盘录像机)录制的仅是DSA手术室摄像头的视频信号,DSA手术中相关医疗相关设备4路高清信号无法录制:(1)DSA血管造影设备,输出接口为DVI;(2)Carto 3三维标测设备,输出接口为DVI;(3)IVUS血管内超声设备,输出接口为DVI;(4)心电图设备,输出接口为DVI。

  医院心血管科室由于DSA手术实际教学和科研的需要,申请对DSA手术示教系统进行录播改造,要求同步录制DSA手术室摄像头和相关医疗设备的高清信号。原DSA手术示教系统承建公司提出了系统录播改造的建设方案,其系统拓扑结构如图2所示:

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  图2 DSA手术示教系统录播改造建议拓扑图V1.0

  改造方案核心是采用专业的录播主机TS-0650(一体化硬件设备),同时支持4路视频DVI信号输入,嵌入式Linux操作系统,B/S架构,设备集成内嵌高清视频采集模块、录制模块、直播模块、图像识别跟踪模块、导播切换模块、图像分割及拼接模块、本地回显输出等多个模块,实现视频直播、智能导播、高清录制、触屏操控、图像识别跟踪等功能,视频采用H.264编码方式,纯硬件 DSP 方式采集高清视频及 VGA信号,是最新一代多媒体信息记录与传播设备。

  录播主机TS-0650导播控制台有着比较强大的功能,例如支持电影任意切换组合特效,支持四画面,三画面,画中画和对话画面,并支持自定义画面组合,支持自定义添加片头和片尾功能,满足医院DSA手术示教系统的录播需求,如图3所示。

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图3 录播主机导播控制台

  该改造建设方案看起来高大上,但在医院内部技术方案讨论会上,我们发现该方案的几个缺点:

  1、方案建设成本过高:录播主机TS-0650虽然功能齐全但价格不菲,再加上配套的录播服务器、DVI分配器以及改造施工费用,成本大约是原DSA手术示教系统的75%左右,远远超出部门的预算。

  2、改造后网络拓扑复杂:由于要将DVI信号输入至录播主机TS-0650,原先设备DVI信号是是直接从DVI光端机进入视频矩阵,现在要用DVI分配器对DVI信号重新分配成二路DVI信号,一路进入视频矩阵,另外一路进入录播主机,信号会有一定的衰减和延时,同时网络拓扑结构比以前复杂多了,不利于系统后期稳定地运行和维护。

  3、新增设备需要占用一定的机柜空间:由于DSA手术室本身空间并不大,再加上DSA手术示教系统前期建设时使用的是2米的图腾机柜,机柜空间所剩无已,改造项目新增设备需要占用较多的机柜空间,再增加一个机柜已不太现实。

  经过医院和公司技术人员以及相关厂商技术人员充分沟通,我们提出了新的改造建设方案,系统拓扑结构如图4所示:

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图4 DSA手术示教系统录播改造建议拓扑图V2.0

  新的建设方案和以前的思路完全不同:使用视频编码转换器HDV-264E,视频采用H.264编码方式,支持分辨率高达1080P,支持ONVIF、UDP、HTTP、RTSP、RTMP协议,支持NVR、网络机顶盒、智能手机对高清视频的解码,兼容HDMI、DVI视频信号的传输,所以可以将DSA相关医疗设备的DVI信号转换成IP信号,基于TCP/IP网络传输,这样就方便多了,可以直接将设备的数据存储于原系统IP存储设备NVR(硬盘录像机)设备中。

  经过系统实际的测试,我们发现该方案稳定可靠、视频清晰、码流小、延时低,可广泛应用于各种需要对HDMI、DVI高清视频信号基于TCP/IP网络传输、采集的场合,具体测试的效果如图5所示。

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图5 使用浏览器预览DSA设备视频信号

  采用视频编码转换器HDV-264E改造方案的优点:

  1、方案建设成本低:虽然每一路DVI信号需要一个视频编码转换器转码,但该设备价格并不高,整个系统建设成本大约是原DSA手术示教系统的15%左右,为客户节省了大量的改造建设经费。

  2、改造后网络拓扑简单:由于DSA医疗相关设备高清视频信号基于TCP/IP网络进行传输,使得原网络的拓扑结构改变并不大,更利于系统后期稳定地运行和维护。

  3、信号录播、数据存储方便简单高效:由于系统采用NVR进行信号录播、数据存储,可以和DSA手术室摄像头的视频信号一起存储,通过NVR可以很方便调用相关设备的视频信号,同时NVR扩容十分方便,只要NVR盘位足够,通过加装相同硬盘就可以实现存储扩容。

  采用视频编码转换器HDV-264E改造方案的也有缺点:

  1、视频编码转换器HDV-264E解码能力有限:录播主机TS-0650同时支持4路视频DVI信号输入,而视频编码转换器HDV-264E只能支持一路视频解码,所以需要4台视频编码转换器HDV-264E来分别转换4路DVI视频信号,一定程度上增加了系统的复杂性。

  2、NVR录播功能有限:录播主机TS-0650录制的文件格式支持标准 MP4,同时支持 AVI、MOV、FLV 和 MKV 等多种格式,无缝对接其它厂家非线编工具;而NVR仅仅是将设备视频信号录制下来,支持的格式为MP4,需要第三方工具才能转码为其它格式的视频文件,同时有些录播功能在使用时并不方便:例如使用电脑不能直接浏览网络录像机NVR的录像文件,只能使用显示器接NVR,这样才能查看录相视频文件,同时如果需要复制录像视频文件还要使用U盘才行,所以后期视频文件制作的工作量较大。

  总结:不管是针对医疗行业DSA手术示教系统进行录播改造时,还是在做其它系统集成视频项目改造时,除了考虑系统先进性、实用性之外,还应注意认真梳理用户的需求、现场的施工环境、视频现有需求及未来可预见性的需求,根据用户的需求和预算提出合理化的建设方案,这才是技术人员应该做到的,而不是把厂家的解决方案复制过来然后交给用户。


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