数字化血管减影造影手术教学系统的设计

曹新志，唐永，潘永泉

(1.南京军区南京总医院 医学影像科，江苏 南京 210002；2.无锡市第四人民医院 设备科，江苏 无锡 214062)

数字化血管减影造影手术教学系统的设计

曹新志1，唐永2，潘永泉1

(1.南京军区南京总医院 医学影像科，江苏 南京 210002；2.无锡市第四人民医院 设备科，江苏 无锡 214062)

充分利用医院现有网络资源，设计了一套数字化血管减影造影（DSA）手术教学系统，系统前端采集的信号主要包括手术视音频、心电监护信号等。通过控制分发传输系统、终端示教系统展示手术过程中的所有信息，同时还设专门语音双向传输系统。通过实际应用，DSA手术中的视频、实时透视和造影图像、声音等信号传输一切正常，该系统适用于DSA手术的教学。

DSA手术教学系统；多媒体局域网；手术视频；临床教学

本文导读 >>

课题背景：针对目前使用的一体化医学视频数字网络转播系统存在的价格昂贵、兼容性差、难以在各类医院普遍推广等问题，设计了一套结构紧凑、设计方便、使用灵活、能成功地进行DSA手术视频和DSA影像的远程传输和显示系统，满足DSA手术会议转播、

远程学习培训、技术交流等。系统的使用不干扰正常的手术进程，减少了手术室交叉感染机会，扩大了手术示教范围，实时、直观，且可互动交流，扩展了昂贵设备的用途。

系统设计：以Siemens dTA平板DSA为基础，充分利用医院现有的网络资源，不用重复布线，不用考虑信号的衰减失真等问题。系统设计符合实际需要，系统配置注重实用性、兼容性，使用方便，操作简单。系统前端采集的信号主要包括手术视音频、心电监护信号等，通过控制分发传输系统、终端示教系统展示手术过程中的所有信息，同时还设专门语音双向传输系统。通过实际应用，DSA手术中的视频、实时透视和造影图像、声音等信号质量高，信号传输性能稳定，满足临床示教要求。

0 前言

随着计算机技术与信息技术的飞速发展，医学影像学也取得了令人目眩的进步，作为医学影像学中最重要的组成部分，X线成像也由原来的影像增强器发展为数字平板成像，技术的发展带来了医学图像分辨率的大幅提高。X线透视下的视频属于高分辨非标准医学视频，由于其分辨率、行场频率、幅度等参数的非标准化特性，只能采用各厂家提供的专用医学视频监视器才可以正常显示透视图像，同时各厂家之间的监视器也互不兼容，并且价格昂贵，这些现状严重制约了以放射介入治疗为代表的X线透视下各种临床医学影像学的科研教学及会议转播技术的开展[1]。在Siemens dTA平板DSA（数字化血管减影造影）中，克服了以往的缺点，给用户提供了可扩展的DSA实时透视和造影等图像信息的视频口。本文设计的系统正是在上述基础上，进行DSA手术视频和影像临床教学多媒体系统的设计。

DSA是20世纪80年代兴起的一项医学影像技术。它是由计算机进行影像处理的X线诊断技术，是继CT之后，在X线诊断技术方面又一重大突破。由于在普通的X光图像中，血管与其周围组织的对比度非常小，血管非常难以见到。因此在介入手术中，通常将对比剂注入需要诊断的血管中以提高血管的对比度，再利用DSA得到清晰的血管图像[2]。

1 系统设计的基本结构

图1为DSA手术教学系统的设计框图。该系统结构基本上可以分为：音视频信号采集部分、DSA实时透视和造影等图像信号、心电监护部分、控制分发传输部分、终端示教部分。

2 系统的细节设计

2.1 DSA主图像显示信号

Siemens dTA DSA主机自带主图像显示信号VGA并行扩展视频口，直接从机器上引出主图像显示器扩展信号VGA输入到KTC VGA转换器的PC1端口。

2.2 DSA参考图像显示信号

参考图像显示信号只有一个扩展口，需要引出该VGA信号至视频分离器（150MHz，DIPO，DP-V02，DC+5V）的PC口，从两个输出口monitor1、monitor2引出，一路输至DSA参考图像显示屏，一路输至KTC VGA转换器的PC2端口。

2.3 手术间手术视频信号

手术间放置了两个球形摄像机，避免拍摄死角，多路传输，多路显示，任意切换，完整清晰展示手术过程。整个系统采用安普威视公司的AOPVISION系统，摄像机信号经过一台专用PC机处理，输出视频VGA信号至KTC VGA输出转换器的PC3端口。视频图像质量高，摄像机具有分辨率高，自动聚焦，自动调节白平衡，画面清晰流畅、无马赛克，可控云台等功能。

2.4 心电监护系统信号

病人监护仪采用的是迈瑞生物医疗公司的PM-9000 Express监护仪，它将参数测量、波形监护、记录等功能集成于一体，并配备了彩色高分辨率TFT液晶显示屏，能显示病人的各种生理参数和波形。同样也以VGA信号输入到KTC VGA转换器PC4口。

2.5 信号转换输出

采用 KTC（KE104P，DC 9V 600mA）4口 VGA输 入 1口VGA输出转换器，该转换器可以切换输出视频内容，切换开关可以控制远程显示内容。从KTC的console端口输出VGA视频信号，输入到扩展发送器的VGA in端口，该扩展发送器采用的LANBE VGA Extender，直流9V供电，VGA输入转换成RJ45网络端口输出，同时还有一个monitor端口，用于接监视器显示传输的信号。

2.6 终端示教视频部分

网络传输远程点采用带有VGA接口的LG47LB7RF液晶电视显示最终远程图像，仍然采用LANBE VGA Extender，直流9V供电，网络口RJ45引入远程传输过来的信号，通过VGA monitor口输出到液晶电视。

2.7 终端示教语音部分

图1 DSA手术教学系统的设计框图

在教学或会议期间，一定需要语音交流必不可少，在采用的LANBE VGA Extender扩展发送器除了能将VGA信号和网络信号相互转换输入输出，同时还有语音输入输出功能，专门设有Audio in和Audio out接口，专门用于语音信号的输入输出。音频输入、输出设备除了包括话筒、扬声器，还包括调音设备和回声抑制器等。调音设备用于调节话筒、扬声器的音色和音量，回声抑制器应用回波抑制原理将对端的干扰信号抑制掉，保证发送的只有本端会场的音频[3]。

3 讨论

该系统结构紧凑、产品小型化，设计方便、灵活，成功地进行了DSA手术视频和DSA影像的远程信号传输和显示，并能用于不同场所，扩展了昂

贵设备的用途。手术视频和影像等信号能稳定、清晰地再现，达到实时转换。近两年，国外出现了以Sony为代表的一体化医学视频数字网络转播系统，这种更科学合理的硬件解决方案代表着医学视频数字化处理的发展方向。但由于价格昂贵、兼容性差等问题，目前难以在国内普通医院得到推广[4]。

本文设计的系统利用网络技术为临床医学教学提供了方便，提高了临床医学教学水平。诊断与治疗影像传送到教学场所，通过多媒体教学局域网络，将手术示教影像呈现在网络各终端机上，以满足临床教学的需求[5]。临床手术示教，是广大医学生和临床实习医生获得外科临床经验的最佳途径之一[6]。这是借助现代音、视频传送技术对手术过程进行异地观摩的一种教学手段，它的优势在于：不干扰正常的手术进程，减少手术室交叉感染机会，扩大手术示教范围，手术示教实时、直观，且师生可以互动交流[7]。本文设计的系统充分利用医院现有的网络资源，不用重复布线，不用考虑信号的衰减失真等问题。系统设计符合实际需要，系统配置注重实用性，系统具有良好的灵活性、兼容性，使用方便，操作简单。注意到了系统配置的经济效益，达到综合平衡。能满足DSA手术会议转播、远程学习培训、技术交流等。随着计算机网络信息化技术及医学影像学技术的飞速发展，基于影像技术的现代医疗正以其独特的魅力步入数字时代，医学视频的存储和传输，在医疗、教学、远程会诊等各方面，都具有十分广阔的发展前景。

[1] 霍枫,邢晓芬,王华,等.医学X光非标视频自适应转换系统的研究与实现[J].科学技术与工程,2007,7(21):5549-5550.

[2] 张帆,李波.医学影像视频流网络传输[J].微电子学与计算机,2008,25(8):26-28.

[3] 张喜雨.视频会议技术在远程医学中的应用[J].医疗设备信息,2006,21(6):28-31.

[4] 何兴华,卢广文,张延,等.嵌入式医学视频传播系统软件关键技术[J].医疗卫生装备,2007,28(9):38-40.

[5] 郭天泉,潘新华,朱存社.手术示教系统无线网络的设计与实现[J].医疗卫生装备, 2005,26(5):61-62.

[6] 何克抗.现代教育技术和优质网络课程的设计与开发[J].中国电化教育,2004(6):5-11.

[7] 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].海南医学院学报,2008,14(5):593-594.

Teaching System Design of Digital Subtraction Angiography Operation

CAO Xin-zhi1, TANG Yong2, PAN
Yong-quan1
(1.Medical Image Department,Nanjing General Hospital of Nanjing Military Region, Nanjing Jiangsu 210002, China; 2.Equipment Department,Wuxi Fourth People's Hospital, Wuxi Jiangsu 214062,China)

DSA operation teaching system was designed, and the acquisition signal of the system included operation video, voice and electrocardio monitoring,etc.. DSA operation procedure was demonstrated through transfer control system,terminal teaching system and special voice dual direction transfer system. DSA operation video,images and voice were transferred through the system normally .This system was suitable for DSA operation teaching in practice.

DSA operation teaching system;multimedia LAN;operation video; clinical teaching

TP37

A

1674-1633(2010)01-0033-02

2009-06-19

2009-10-27

本文作者：曹新志，工学硕士。

潘永泉，副主任技师。

作者邮箱：to_cxz@163.com