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。

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：

　　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。

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：

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。

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。