导管室多媒体教学解决方案

石维结

三峡大学第一临床医学院，宜昌市中心人民医院 设备科，湖北 宜昌443000

导管室多媒体教学解决方案

石维结

三峡大学第一临床医学院，宜昌市中心人民医院 设备科，湖北 宜昌443000

为了解决我院导管室的多媒体教学，设计了一套由DSA实时造影图像、手术视频信息、病人监护信息、语音对讲系统等组成的多媒体教学系统。本文详细介绍了系统的源信号从转换到显示的全过程。实践证明该系统能达到预期的设计要求，运行稳定。

多媒体教学；信号转换；手术视频；对讲系统；DSA

0 前言

我三峡大学第一临床医学院，是一所集医疗、教学、科研、预防于一体的综合性医院。教学上主要承担医学院的临床医学、医学影像学和护理学等学科的教学任务。为了更好的促进医学影像学的教学工作，医院在新购进的平板 DSA（GE INNOVA3100）基础上建立了一套多媒体教学系统。该系统由DSA实时造影图像、手术视频信息、病人监护信息及双向语音交流系统等组成。由于该机在透视下的视频属于非标准视频。对显示终端的分辨率、行场扫描频率、对比度要求较高，使得该信号只能在专业的医用显示器上显示，但这种显示器价格昂贵，而且尺寸有限，不宜用来教学。为此，本文将介绍一种在普通终端上显示DSA实时造影图像的示教系统。

1 教学系统的基本结构

该系统的难点在于：在INNOVA3100的视频输出界面上没有提供可直接使用的扩展接口，若要使用其扩展接口必须购买GE公司提供的备件DownScan，但此备件价格较高。因此根据实际情况设计了以下方案(见图1)：

图 1 信号转换及显示框图

2 具体实施步骤

2.1 DSA实时图像信号显示

DSA主要用于血管类疾病的检查与手术治疗，由于血管与其周围组织的密度差别不大，在图像上对比度非常小，特别是细小的血管非常难以辨别，所以在介入手术中，常将造影剂注入诊断部位的血管中，再利用DSA技术得到清晰的减影图像[1]。因此在教学系统中，除了要将造影图像用大屏幕显示出来，还必须保证其清晰度，使得图像的细节能得到充分的显示，以保证教学质量。INNOVA3100为平板数字血管减影造影机，该教学系统的主要目的是将设备的实时影像信号提取，传输到位于楼下的教室并用投影仪显示，以此来达到教学目的。从DSA输出的实时影像信号是用同轴电缆传输的BNC信号，直接接入操作间的实时显示屏。该信号对监视器的要求较高：如扫描线为1024线以上，场频高于100Hz[2]，行频、分辨率和对比度均较高。因此无法直接用投影仪投影，并且由实验得知该信号同样无法直接用分频器或转接头并联显示。于是考虑将该信号转变成标准VGA信号来显示。之所以考虑到转为VGA信号是因为现在市面上绝大部分显示器、液晶电视、投影仪等终端显示设备都有VGA接口。要完成信号转换需要解决两个问题：一是用分频器将实时信号分成几组；二是将分离出来的信号转换成VGA信号，再用终端显示。在接下来的试验过程中，由VGA接口管脚定义(见表1)。

表 1 VGA接口管脚定义

要将BNC信号转换成VGA信号首先必须提取出源信号中的红、绿、蓝信号，(必要的时候还要提取行同步、场同步信号)并将这几组信号输入到信号转换器[3]。由于所选用的分频器(350MHz)为VGA接口，先将源信号的BNC接头改为VGA接头，具体方法是将芯线接VGA接头的1脚，屏蔽线接6脚。再将源信号通过分频器分成4组（普通工业用分频器无法达到要求，主要是信号衰减严重，分出的信号无法显示）。分别标号为1、2、3、4组，将4组输出信号的VGA接头也按1脚接芯线，6脚接屏蔽线的方法再转为BNC接头。将1组信号返回到操作间，供临床医师使用。其余的2、3、4组接到信号转换器的红、绿、蓝三个输入端。该转换器为深圳广百思科技有限公司提供的ED-8208 XRGB BOX，主要用于 CT、X光机、DSA等外接替换显示器时的信号转换，能支持高比特率和高线扫频率的各种影像信号输入。转换器自动提取红、绿、蓝三组信号，输出即为标准VGA视频信号。实践得知该VGA信号可以用普通投影仪显示，图像质量也能达到教学需求。

2.2 手术操作间视频信号的显示

手术间的视频采用普通安防使用的球型摄像仪。将摄像仪自带的视频采集卡安装在电脑工作站的主机上，装上自带的软件即可正常使用。系统采用北京东西仪科技有限公司的智能高速球型摄像仪，可以实现水平0～360°、垂直0～90°范围内的旋转，足以将整个手术间视野范围全部呈现，完整清晰展现手术过程。还具备一定的图像处理和录像功能，这样就可以将某些经典的手术案例录像刻盘保存供以后教学使用。操作简单实用，在PC工作站上安装双屏显卡即可将视频信号输入到投影仪2中[4]，视频图像质量高，画面清晰流畅。

2.3 心电监护信号显示

该系统还包括手术时患者的心电信号显示，心电信号在手术过程中具有重要的临床意义，因此有必要在教学时一并展现给学生。该系统中心电信号来源于四川锦江电子的LEAD-2000型多道生理记录仪，该机主要用于射频消融，具有标准的12导联，抗干扰力强。将设备输出的信号通过一普通分频器，取其中的一组到示教室，用42"高清液晶电视显示即可。

2.4 示教语音系统

在示教过程中语音交流尤为重要。该语音对讲系统由两部分组成：一是手术间内；二是示教室内。手术时，主刀医师悬挂无线笔试话筒，通过现场接收机传至楼下的音频处理器，再经过调音台（四川湖山ME1202B型）后到功放及扩音设备，楼下示教室也采用无线话筒教学。整个系统由调音台来控制音响音频来源及音量大小，这样便能实现双向语音交流[5]。

3 讨论

该教学系统为我院自行设计的第一个医学影像实时视频教学系统，由于设备（DSA）自身并未提供开放的扩展接口，需从源信号上分离，加之源信号的非标准性，使得前期的工作基本上是试验性质的。特别是在信号转换上，使用现成的BNC转VGA转换器根本达不到要求，普通的转换器只需输入一组BNC信号便可得到VGA信号，但该信号失真严重，无法投影显示，而且对源信号的干扰极大，影响临床使用，所以采取上述方案。该系统的优点在于：① 解决了非标准的X光透视视频源转为标准VGA信号，并且该系统稍加改进还可以移植到其它影像教学设备上，如腔镜手术的示教系统。② 整个系统中，DSA的实时造影图像的显示、手术间操作医师的视频显示、心电监护信息的显示和双向语音对讲系统均单独布线，同时工作互不影响。③ 系统设计成本低、工艺流程简单、可复制性强。

此系统为临床教学提供了大量鲜活的病案，提高了临床教学水平，学生可以不进入手术间而看到整个手术过程，不干扰正常手术进程，大大降低了手术室交叉感染的几率。通过语音对讲系统师生可以互动交流。但本系统也有其局限性：由于源信号是经过分频器分频后再重新组合用于教学的，而且使用的是VGA线路传输，如果布线过长会使信号有衰减，影响图像质量，所以示教室不宜离手术间过远，需预先整体设计好。

随着医院的不断发展，越来越多的各式各样的示教室都会出现，该系统也会为以后这些示教室提供一些经验。[参考文献]

[1] 曹新志,唐永,潘永泉.数字化血管减影造影手术教学系统的设计[J].中国医疗设备,2010,25(1):33-34.

[2] 韩丰谈,朱险峰.医学影像设备学[M].北京:人民卫生出版社,2006.

[3] 张帆,李波.医学影像视频流网络传输[J].微电子学与计算机,2006,25(8):26-28.

[4] 李春报,张建中,何红.数字化临床手术示教系统的设计与建立[J].海南医学院院报,2008,14(15):593-594.

[5] 张斌,赵彩晶,张环.手术室教学方法的探讨[J].吉林医学, 2010(1):143-144.

[6] 刘峰,曾凡,黄昊.基于局域网的临床手术室示教系统的构建[J].重庆医学,2009(2):14.

[7] 穆杰,刘玉华.医院手术转播的三种方式[J].中国数字医学, 2008(4):71-72.

[8] 孙碧海,张晓祥,胡彬,等.医院手术数字转播的设计与实现[J].中国数字医学,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

作者邮箱：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