高清录播系统　开拓远程医疗新领域

   一、需求分析

    远程医疗（Telemedicine）是网络科技与医疗技术结合的产物，在信息高速发展的今天，它已成为医学交流中一道亮丽的风景线。远程医疗系统的概念最初是由美国于1988年首次提出的，它通常包括：远程诊断、专家会诊、信息服务、在线检查和远程交流等几个主要部分，它以计算机和网络通信为基础，实现对医学资料(包括数据、文本、图片和声像资料)和远程视频、音频信息的传输、存储、查询、比较、显示及共享。

    远程医疗的发展现状

    远程医疗（Telemedicine）是网络科技与医疗技术结合的产物，在信息高速发展的今天，它已成为医学交流中一道亮丽的风景线。远程医疗系统的概念最初是由美国于1988年首次提出的，它通常包括：远程诊断、专家会诊、信息服务、在线检查和远程交流等几个主要部分，它以计算机和网络通信为基础，实现对医学资料(包括数据、文本、图片和声像资料)和远程视频、音频信息的传输、存储、查询、比较、显示及共享。

    远程医疗在欧美等发达国家早已是家喻户晓的医疗手段。目前美国的绝大多数州已经实施了远程医疗工程。它们的系统总体框架主要是以跨全美的计算机网络为基础，通过高质量的摄像机和处理能力较高的计算机、工作站等设施把大型医疗中心和小型医院、诊疗点及病人家庭联系起来，形成一些各具不同规模的远程医疗网络。在欧洲，如德国、挪威等一些国家，对远程医疗都进行了相当程度的研究，针对一些特殊病例在不同地区开通了相应的远程诊断项目，并在大学、医院建立了一些实验性的网络。

    我国在这方面的研究工作起步较晚，很多的工作仅仅是在建立计算机网络的基础上开展一些应用项目，如提供医学信息的查询、访问和门诊预约等，这主要是因为受到国内医疗体制的限制，以及全面技术状况和基础设施水平（主要是网络传输速率）的欠缺，因此目前我国的远程医疗网络在有些方面尚不十分成熟，还有待逐步进行改造、完善与提高。但随着我国宽带网络的全面发展和迅速普及，各个医疗机构的宽带接入也正被提到议事日程中来了，这就为各个医疗机构之间进行大数据量的信息交流，尤其是高质量的视音频传输提供了必要的条件。可以预见，未来一两年内，我国的远程医疗工程一定会得到迅速实施和快速发展。

    远程医疗应用系统的其它子系统的实现方法很多，在宽带网络的到迅速发展的今天，采用高质量的视音频传输方式实现其中的部分功能是非常自然的事，这将使得远程诊断和远程交流变得非常直接和方便。以下是以深圳锐取的视音频编解码设备及传输系统实现远程医疗应用系统中视音频传输部分的实现方法。

    深圳锐取软件技术有限公司自主研发的高清录播系统，开拓了远程医疗的新领域，率先提出了高清的解决方案。

    1、实现原理

    1)由于当前的大多医疗设备，如X光机、CT机均拥有网络接口并支持，由计算机通过网络即可采集医疗设备中的影像，并采用VGA编码器采集计算机中的CR或DR片、CT片、演示文件（PPT、WORD、EXCEL）；

    2)采用视音频编码器采集DVD中播放的医学类影片、培训室内图像、监护仪；

    3)采用高清编码器通过高清摄像机采集手术过程图像；

    4)将以上采集内容由录播服务器进行整合通过网络进行直播和录制；

    2、系统结构图

远程医疗及教学系统结构图

    二、功能实现

    针对用户需求，建议采用如下解决方案，系统拓朴图如下：

系统拓朴图

    方案说明

    1、手术实况直播功能：

    远程医疗方案设计中配置的锐取多媒体录播系统远程医疗系统能够满足用户对于手术过程的实时直播功能：

    通过锐取远程医疗系统，用户手术过程、培训、调度等活动的实况可以实现实时监控手术室内部情况。

    锐取多媒体录播系统远程医疗系统前端设备高清视音频编码器将从手术室内高清专业摄像机采集到的视音频信号，进行实时编码和压缩，通过网络传送给锐取DSS-R-C远程医疗系统后台服务器上

具体实现方式示意图

    锐取远程医疗系统前端视音频编码器将采集到的手术室监护仪的信号进行实时编码和压缩,通过网络传送给多媒体录播系统远程医疗系统后台服务器上。

具体实现方式示意图

    同时，锐取多媒体系统前端VGA编码器将采集到的计算机信号（包含通过网络访问的DR/CR片、CT片）进行实时编码和压缩，通过网络与高清视音频信号以及普通视音频信号同步传输到锐取多媒体录播系统远程医疗系统后台服务器上。

具体实现方式示意图

    锐取多媒体录播系统远程医疗系统后台服务器对前端编码器传来的视音频和数据信号进行编码和压缩的同时通过网络发送给位于网络上的其它各个系统客户端程序观摩室上。客户端程序将服务器传送来的视音频和数据信号进行解压缩和解码并在本地计算机上显示出来。

 2、录制功能：

    方案设计中配置的远程医疗系统能够满足客户关于手术实况的最全面的实时录制功能：

    通过锐取多媒体录播系统远程医疗系统，手术过程及医疗器械所采集影像可以实现视音频/数据信号同步采集录制到系统后台服务器上。

    具体实现方式：

    锐取多媒体录播系统远程医疗系统前端设备高清视音频编码器将从手术室内高清专业摄像机采集到的视音频信号，进行实时编码和压缩，通过网络传送给锐取多媒体录播系统远程医疗系统后台服务器上。 

具体实现方式示意图

    锐取远程医疗系统前端视音频编码器将采集到的手术室监护仪的信号进行实时编码和压缩,通过网络传送给锐取多媒体录播系统远程医疗系统后台服务器上。

具体实现方式示意图

    同时，锐取多媒体系统前端VGA编码器将采集到的计算机信号（包含通过网络访问的DR/CR片、CT片）进行实时编码和压缩，通过网络与高清视音频信号以及普通视音频信号同步传输到锐取多媒体录播系统远程医疗系统后台服务器上。

    锐取多媒体录播系统远程医疗系统后台服务器存储的多媒体文件可以通过系统管理平台或者WEB页面进行下载和播放。

具体实现方式示意图

    3、回放功能：

    方案设计中配置的多媒体录播系统远程医疗系统能够满足客户关于手术、培训、调度等活动录制媒体文件的回放功能：

    灵活多样的录制文件回放显示方式，视频和计算机屏幕内容可同屏或分屏显示，并可单独控制窗口大小及位置；录制文件采用国际标准格式存储（AVI或ASF），支持MediaPlayer等通用播放器播放，便于与其它系统的协同工作及后期处理；支持带密码控制权限的远程医疗录播服务器客户端或WEB页面的文件点播管理功能。

    4、远程监控功能:

    方案设计中配置的多媒体录播系统远程医疗系统能够满足客户实现对医疗器械所采集的病人生理特征及手术现场的远程监控。

    在局域网中的任何计算机上通过网络采用WEB的方式对机房的情况进行远程监控。
 

远程监控

    三、方案优势和特点

    能直播最高分辨率达（1920*1080）的高清图像，更清晰再现手术实况。

    拥有多种接入端口，可配合监护仪、DR（CR）光机、CT机、超声波等医疗设备完成远程医疗及培训。

    安全：无需在用户的计算机或服务器上安装任何软件，对用户的业务系统无任何影响，确保用户计算机上的信息安全；

    简单：即插即用，无需对机房设备做预先的设置，不需要对防火墙策略进行调整；

    适用性强：可配合运行任何操作系统的机房设备进行工作，包括Windows、Linux/Unix，以及Mac等。

    实时性高：采用高性能DSP芯片，VGA信号编码效率高，时延小，可满足CR/DR、CT片播放需要。

    支持普通摄像机（CIF/4CIF）和高清摄像机（720P/1080i）的录播。图像语音清晰流畅：视频速率最高达4M，清晰度最高支持1920X1080，音频采用MP3编码方式（NearCD），编码最高可达64k，可清晰再现手术过程。

    支持软件和硬件两种计算机屏幕信号采集方式，用户可根据需要灵活选用。

    服务器平台采用专用硬件平台，嵌入式操作系统，稳定可靠，抗病毒黑客攻击。

    基于IE浏览器的系统管理和使用界面，用户管理使用更加轻松自如。

    具备液晶屏控制面板，系统管理操作更加方便。

    支持中控系统来对设备进行管理和操作。

    支持双机热备份，确保录制万无一失。

    支持标准的iSCSI标准的SAN结构的外存储服务器，可无限扩大系统存储容量。

    单台最多可支持4个机房的同步实时监控、录制。

    系统采用信号采集和信号存储的前后台分离结构方式，前台后台之间通过IP网络进行通讯，前台设备（视音频及数据编码器）可根据需要移动到需要的场所，无须受视音频线距离限制。

    高清晰、高帧率计算机动态屏幕录制：屏幕录制的分辨率最高达1280x1024，帧率最高可达25帧，可清晰流畅地录制讲稿课件、鼠标操作轨迹，视频图像、flash文件等动态内容。

    录制文件采用国际标准格式存储（ASF），支持MediaPlayer等通用播放器，便于与其它系统的协同工作及后期处理。

    灵活多样的录制文件回放显示方式，视频和计算机屏幕内容可同屏或分屏显示，并可单独控制窗口大小及位置。

    支持视频字幕添加功能，可在视频窗口的任意指定位置添加文字作为备注。

    支持摄像头远程遥控功能，在、系统控制台即可远程控制摄像头的动作。

    支持外置报警装置接入（红外报警、移动侦测报警等）。

 
    四、典型应用

    1、手术过程录播：

    锐取多媒体录播系统可配合普通摄像机（CIF/4CIF）、高清摄像机（720P/1080i）、计算机、DVD使用，可实现远程医疗及教学中视音频和数据（计算机内数据及医疗器械采集的相关病人生理特征数据）内容的同步一体化录制、直播和点播。录播系统最多支持两路视音频和一路计算机屏幕内容同步录制，可将视频手术中本地计算机中演示文件、远程手术图像和数据内容进行同步录制，可以轻松实现对医疗过程的全面录制，对于远程医疗、教学的录制更加有利。远程医疗录播系统适合任何医疗单位及医学院机构及企业使用，如下图：

手术过程录播

    远程医疗系统配合其他医疗器械使用的典型组网图如上图，录播服务器通常安装在医院的机房中，通过视音频编码器（或高清编码器）接入手术室或教室高清摄像机，管理员根据手术或教学进程对采集的图象的进行切换控制（包含远程摄像机控制），显示终端上会显示出相应手术或培训现场的图像及语音，视音频编码器（或高清编码器）即可该信号采集编码后发送给多媒体录播服务器。多媒体录播服务器可和其他数据服务器等设备安装在后台机房。在同步录制数据内容时，可通过视音频编码器、VGA编码器、高清编码器三种方式进行采集，用户可根据实际情况灵活选用。管理员只要通过远程医疗录播系统控制台连接上述编码器后启动录制功能即可，手术或培训进行中无需再进行任何操作。远程医疗录播以与会场切换相同的视角，“所见所录”的模式对手术或培训进程进行忠实、全面的记录，实用性强，操作维护简单，极大地降低了管理员的工作负担。同时系统具备直播功能，可弥补现有视频手术系统流媒体功能不能直播数据内容的缺陷，进行视音频和数据内容的同步直播，方便了更大范围的用户观摩手术及培训。系统内置的VOD点播服务器功能，用户无需另外投资购买VOD平台，即可轻松实现用户对录制好的手术或培训内容的事后点播。远程医疗录播极大地扩展了视频系统的功能和应用，适合任何有远程医疗需求的医院或者用于远程培训的医学院用户使用。

    2、医学院教学录播：

    随着投影机在多媒体教室的应用越来越普遍，教学或培训的内容如工作报告PPT、财务软件培训等都要放在PC机上通过投影机显示出来，传统的摄像机、DV常常不能清晰地录制投影机上投影出来的课件内容以及监护仪等医疗器械采集的病人生理特征，而且录制这些内容时就不能录制主讲人，常常顾此失彼，不能全面，清晰的录制医学教学过程。远程医疗录播系统的视音频和计算机屏幕同步一体化录制的特性可彻底解决这个问题，满足用户全面、清晰记录教学和培训的需要，非常适合安装在医院、医学院等行业机构的手术室及教室内，录制和直播手术及教学培训。

    远程医疗录播用于多媒体教室进行本地教学与培训录制直播的典型组网图如上图，视音频编码器（或高清编码器）安装在多媒体教室内，可直接或通过调音台、AV矩阵等视音频处理设备接入摄像头和麦克风采集的视音频信号，通过VGA编码器采集播放手术内容的计算机屏幕内容。多媒体录播服务器和系统控制台可根据手术室实际情况安装在手术室的控制室等位置，手术录制直播的原理与视频手术的录播相同。直播教学或培训时，其他多媒体教室可在自己的PC机上通过远程医疗录播媒体播放器通过组播或单播等方式接收直播内容，在会后也可以通过IE浏览器或远程医疗录播媒体播放器点播录制好的手术，录制好的文件也可以上传的自己的网站进行在线发布。

    五、应用领域

    l医院远程医疗系统

    l医学院教学观摩