视频监护探视系统在重症监护室的应用

【作者】秦勇，龚连英，于佳慧，商萌萌

1 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，哈尔滨市，150080

2 黑龙江省高校测控技术与设备重点实验室，哈尔滨市，150080

3 哈尔滨医科大学附属第一医院，哈尔滨市，150080

视频监护探视系统在重症监护室的应用

【作者】秦勇1,2，龚连英1,2，于佳慧3，商萌萌1,2

1 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，哈尔滨市，150080

2 黑龙江省高校测控技术与设备重点实验室，哈尔滨市，150080

3 哈尔滨医科大学附属第一医院，哈尔滨市，150080

该系统使用H.264压缩编码，通过TCP/IP协议传输数据，将采集的重症患者的视频信息和心率图、血氧血压变化曲线图实时传到医护室和ICU外设有的患者家属探视点，能够将患者的信息集中提供给医护人员，并能够做好相关备份，避免潜在的医疗纠纷。

重症监护室；H.264压缩编码；TCP/IP协议

0　引言

重症监护室(ICU)是一个集中救治危重患者的特殊场所，这里收治的患者均为手术后病人和危重病人，抵抗力很低，极容易产生并发症[1]。目前ICU在大多数医院都采用半封闭式管理，对访客入内及会面时间皆有严格限制[2]。但是家属对患者在ICU的状况及是否得到了良好的照顾不了解，对患者的病情甚是担忧，加之承担较高的医疗费用，由此而产生怀疑的态度[3]。据统计，国外有1/3的监护室采用完全开放模式，在美国，己经有越来越多的ICU允许家属探视，医护人员也从中逐步认识到家属己不再是单独的探视者，而是己经成为医护人员的合作伙伴[4]。

重症监护室视频监护探视系统的研究工作对于加强医患沟通，让医护人员与家属都能够了解患者的状况，有助于医生对疑难杂症的观察与分析，加强人性化以及智能化管理，在医院提升服务理念和服务水平上有着重要的意义。

1　重症监护室视频监护探视系统总体结构设计

重症监护室视频监护探视系统主要由两部分组成，一部分是对患者的视频采集，另一部分是为患者家属提供的远程探视。

重症监护室内配置视频摄像机、视频处理器，在重症监护室里的每一个病床吊塔的塔壁上安装一个摄像头，每个摄像头负责监控一位病人的动态，将采集到的视频信息经过视频处理后再与现有的设备连接，例如心电监护、血氧测试仪、血压测试仪等设备。再将处理后的数字化视频数据、心电数据、血氧数据、血压数据利用局域网分别实时传送到重症患者家属室外探视点和医务区。其总体结构设计如图1所示。

图1　总体结构设计图Fig.1 The t°tal framew°rks and the c°mp°siti°n °f this system

在远程探视的部署上，隔离区外设立远程探视室并配置网络视频录像机、PC客户端，这些设施通过医院局域网接入监控中心管理平台。家属或朋友可在室外探视点排队等候查看室内患者的基本情况，该系统能为家属提供基本的报告单，但具有固定的探视时间。同时在医务区设立PC客户端对每个重症监护室进行实时查看，在出现有突发意外的重病患者或急需护理的患者时，医务区的医务人员可及时采取相应措施。

2　功能模块设计

利用视频监控系统进行探视是一种新型的较科学的ICU探视模式。视频监控系统主要分为四大功能模块和视频采集监控模块、视频编码模块、网络传输模块和视频客户端显示模块。重症监护室的监控对视频监控系统的要求很高，不仅要对患者进行实时监控，还需要对患者使用的监护仪器显示的数据或者图像进行实时监控。基于这种背景本文设计开发实现了最新的H.264数字视频监控系统，对其中的多项重要技术进行了研究，如视频解码技术、视频图象处理技术、视频流网络传输技术等。视频监控系统的设计如图2所示。

图2　视频监护探视系统的设计Fig.2 The design °f vide° surveillance system

2.1医护区的监控

2.1.1视频采集监控的设计

重症监护室的摄像头采集到的图像为模拟信号，为了进行视屏压缩处理进而实现网络传输，需要将模拟信号转换为数字信号。CCD摄像头通过BNC接头将NTSC /PAL/SECAM制式的模拟信号送到视频解码芯片TVP5150后，按照YCbCr 4: 2: 2的格式转化成数字信号，在本系统中以8 bit内嵌同步信号的ITU-RTB.656格式输出。

在本系统中，只使用了TMS320DM642芯片集成的三个VP口中的1个视频口VPO用于视频采集，VP1和VP2口作为预置接口，以备将来系统升级使用。DM642的视频端口VPO和视频解码芯片TVP5150AM相连接，实现视频的采集功能。DM642通过自身的I2C总线与TVP5150的I2C总线连接进而对其进行图像采集参数设置。视频解码电路如图3所示。

图3　视频解码电路Fig.3 The vide° dec°ding circuit

2.1.2网络传输的设计

监护信息网络化有利于进行动态化分析研究。由于医院的某些信息具有保密性，网络通信采用局域网传输，ICU 的监控视屏只限在医院内查看。本系统的视频处理器的核心芯片DM642提供EMAC和MDIO两个相关接口，EMAC提供MII接口，完成PHY芯片和DSP之间的数据包的通讯。EMAC控制网络模块的位、中断和存储器接口的优先权，其中通过控制存储器接口的优先权来平衡EMAC设备同DSP外围设备对存储器的操作，MDIO控制PHY芯片的配置和监视MII接口的状态。

本系统物理层的网络器件采用的是RTL8201CP芯片，通过网络隔离变压器和一个RJ-45接口与以太网相连。该网络传输模块有8个独立的发送和接收通道，支持同步的10/100 Mbit 数据通讯。网络传输电路如图4如示。

图4　网络传输电路Fig.4 The netw°rk transmissi°n circuit

2.2远程探视功能

视频和心电、血氧、血压的数据信息经过本地网络分别传入医务区和家属等候区，因为医护人员和家属的要求不一样，医护室要求监护病房所有的病人，而家属所期望看到的是自己的家属，所以医护区和家属等候区的客户端的功能是有差异的。

医护人员可在监护显示系统接受和解除病人信息，可对所有患者的图像信息整体控制，根据不同患者的年龄和病情设定心率的报警阈值，可对单独患者的视频信息进行回顾和暂停监护。病人图像信息存储在视频录像机内，一周自动更新一次，以便于医生对患者病情趋势的预测以及对不常见病情的总结。客户端设计的监护显示系统如图5所示。

图5　监护显示系统Fig.5 Guardianship display interface

患者家属可在探视显示系统清晰地查看患者在当前时刻的精神状态，以及医护人员对其家属的悉心照料。既能缓解焦虑的心情，又能增加对医护人员的信任度。视频客户端探视的时间为15 min，当探视时间到达15 min后系统会自动退出该患者的视频显示界面，如果想继续查看的话可以等下一时间段登入，系统设定每个床位号每天可以查看3次。客户端设计的探视显示系统如图6所示。

图6　探视显示系统Fig.6 Visitati°n display interface

客户端的视频显示均采用触屏屏幕，其设计是一个床位号对应一个IP地址，一个IP地址对应一个摄像头，通过IP地址找到并显示对应患者的视频和心率、血压、血氧的图像。对于监护系统，只要输入账号和密码即可登入视频显示的主界面，可观看所有患者的动态数据。对于探视系统，进入视频显示系统后输入患者的姓名和床位号可查看ICU里的相应重病患者的状态和医疗器械显示的动态数据。

3　系统测试

在系统的开发过程中，每个功能模块设计结束后，都进行了模块项目测试。所有系统程序设计完成后，对全部模块进行了系统整合，整合后的系统进行了网络连接测试，其部分测试和运行结果如图7、图8所示。

图7　网络连接界面Fig.7 Netw°rk interface

图8　客户端视频显示Fig.8 The vide° display °f client

目前得到的测试结果可以看出，本系统具有良好的性能，能够完成视频采集、视频处理和本地传输工作。

4　结论

本文针对重症监护室中的监护要求，系统应用了视频处理与TCP/IP网络传输技术，以DM642为处理核心，设计完成了用于重症监护室的监护探视系统。系统将视频采集系统和监护室中的心率测试仪、血氧测试仪、血压测试仪等相关监护设备相连接，将采集的重症患者的视频信息和心率图、血氧血压变化等信息实时传输给监护室中的医生和ICU外设有的患者家属探视点，为医护人员的监护工作带来便利，并能够让患者信息及时反馈给家属，提高医院的服务质量。

[1] 闫雅凤, 唐晟.重症监护病房实行探视制度的效果观察[J]. 护理学报, 2007, 14(25): 43-44.

[2] 刘媛媛, 李明, 童玲. 探视对讲系统在医院ICU病房中的应用[J].西南军医, 2013, 11(6): 705-707.

[3] 张茂. 高清网络视频监控系统在智能医疗领域的应用[J]. 中国公共安全: 学术版, 2012, (17): 116-119

[4] 武佩佩, 李秋洁, 孔繁莹, 等. 家庭系统理论视角下监护室探视制度的研究[J]. 护理研究, 2012, 26(6A): 1450-1452.

Application of Video Monitoring System in Intensive Care Unit

【 Writers 】QIN Yong1,2, GONG Lianying1,2, YU Jiahui3, SHANG Mengmeng1,2
1 College of Measurement and Control Technology and Communications Engineering, Harbin University of Science and Technology, Harbin, 150080
2 The Higher Educational Key Laboratory for Measuring & Control Technology and Instrumentations of Heilongjiang Province, Harbin, 150080
3 The First Hospital Affiliated of Harbin Medical University, Harbin, 150080

【 Abstract 】The system applies H.264 compression coding technology and uses TCP/IP protocol to transmit data. It transfers the video information, cardio-spectrograms, blood oxygen and blood pressure spectrum to the medical area and the visiting area for families that outside of ICU intensively. The patients’ information is transmitted to the medical staffs intensively, then making the relevant backups, so people can avoid many potential medical disputes.

ICU, H.264 compression coding, TCP/IP protocol

R197.324

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2015.06.003

1671-7104(2015)06-0400-03

2015-07-09

秦勇，E-mail: l°ngmenmail@163.c°m