如何克服臨床教學(xué)資源相對(duì)不足，加強(qiáng)臨床技能教學(xué)，提高醫(yī)學(xué)院學(xué)生操作能力和臨床思維能力是各醫(yī)學(xué)院校面臨的共同課題。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用，尤其是數(shù)字視頻技術(shù)的高速發(fā)展，使臨床技能教學(xué)發(fā)生了翻天覆地的變化。

　　傳統(tǒng)手術(shù)教學(xué)以師徒相承形式進(jìn)行，由于受臨床手術(shù)室場(chǎng)地大小、手術(shù)部位視野的限制，只能由手術(shù)者和助手2-3人觀察操作，而手術(shù)教學(xué)不但要使學(xué)生看整個(gè)手術(shù)的操作過(guò)程，更要看清手術(shù)部位的詳細(xì)情況，這在一般情況下是很難實(shí)現(xiàn)的，即使學(xué)生站在手術(shù)臺(tái)旁，也不可能與手術(shù)者看得同樣清楚。同時(shí)由于眾多的觀摩學(xué)生爭(zhēng)搶有限的手術(shù)視野，對(duì)手術(shù)者操作及手術(shù)質(zhì)量也產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。這使得傳統(tǒng)手術(shù)教學(xué)形式在手術(shù)教學(xué)人數(shù)、教學(xué)效果方面均不理想。

　　視頻反饋教學(xué)系統(tǒng)就是利用攝像機(jī)等設(shè)備進(jìn)行技能操作的記錄，然后學(xué)生對(duì)記錄的視頻進(jìn)行自我反饋評(píng)估，解決了學(xué)生人數(shù)過(guò)多、視野角度等問(wèn)題，不僅適用于醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生，而且適用于住院醫(yī)師臨床技能的規(guī)范化訓(xùn)練和高年資醫(yī)師新技能的訓(xùn)練，在醫(yī)學(xué)教育中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

　　某大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床技能訓(xùn)練中心現(xiàn)有35間臨床手術(shù)教學(xué)教室，其中四樓7間護(hù)理技能訓(xùn)練教室由于教學(xué)的需要，成為此次視頻反饋教學(xué)系統(tǒng)一期建設(shè)的內(nèi)容，預(yù)算資金20萬(wàn)元。筆者有幸參與了該中心視頻反饋教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工，現(xiàn)就系統(tǒng)核心設(shè)備攝像機(jī)的技術(shù)選型，以及設(shè)備安裝過(guò)程中要注意的相關(guān)事項(xiàng)來(lái)談?wù)勛约旱母惺堋?/p>

　　攝像機(jī)鏡頭的選擇

　　由于手術(shù)教學(xué)的對(duì)視野角度要求非常特殊，傳統(tǒng)的槍式、半球、球形攝像機(jī)在使用時(shí)都會(huì)受限，我們?cè)谠O(shè)計(jì)和施工時(shí)使用了魚眼鏡頭的攝像機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)大范圍無(wú)死角的全景攝像。

　　魚眼攝像機(jī)即是搭配了魚眼鏡頭的攝像機(jī)，魚眼鏡頭是一種超廣角的特殊鏡頭，其構(gòu)造仿照魚類眼睛成像，是可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)大范圍無(wú)死角監(jiān)控的攝像機(jī)。我們知道魚類眼睛與人眼構(gòu)造類似，但是其水晶體為圓球形，人眼為扁圓形，魚類雖然只能看到較近處的物體，但是卻擁有了更廣闊的視角，其視角甚至可達(dá)180°;具備同樣特性的魚眼攝像機(jī)通過(guò)吸頂安裝，可視范圍可達(dá)到360°，可監(jiān)控大范圍場(chǎng)景中的所有物體，所以也被稱為全景攝像機(jī)。

　　由于全景攝像機(jī)本身的特點(diǎn)，在很多環(huán)境和場(chǎng)合具有不可替代的作用。相對(duì)于槍型攝像機(jī)，雖然全景攝像機(jī)寬闊的觀測(cè)視角使其具有無(wú)可比擬的成本優(yōu)勢(shì)，但它的畫面畸變問(wèn)題讓使用者總感覺(jué)畫面有些怪怪的，如圖1所示，為室內(nèi)魚眼畫面監(jiān)控效果。

　　然而隨著攝像機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，這個(gè)問(wèn)題正在得到解決：首先系統(tǒng)在圖像的處理過(guò)程中，通過(guò)對(duì)成像特點(diǎn)、光線攝入以及透光量等環(huán)節(jié)的分析，調(diào)整不同區(qū)域的圖像均衡，從而最大化保持成像的清晰和準(zhǔn)確性，然后攝像機(jī)可對(duì)全景畫面進(jìn)行分割，通過(guò)嵌入的畫面矯正算法，可實(shí)現(xiàn)分割畫面上圖像畸變較小。甚至有些全景攝像機(jī)還嵌入了虛擬PTZ算法，可以在單畫面時(shí)進(jìn)行拖動(dòng)實(shí)現(xiàn)角度調(diào)整，有的還可以實(shí)現(xiàn)電子放大甚至巡航功能，實(shí)現(xiàn)了高速球型攝像機(jī)的部分功能。

圖1　室內(nèi)魚眼畫面監(jiān)控效果

　　攝像機(jī)的選型是整個(gè)視頻反饋教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，有集成商推薦使用高清術(shù)野攝像機(jī)，可以采用松下的AG-HMC43MC+KX-EX308C2或者是日立的HV-D30P-S4+KX-EX308C設(shè)備，這是3CCD的專業(yè)廣播級(jí)的攝像機(jī)，其色彩還原度和清晰度都非常清楚，在教室的顯示屏幕上可以很清楚的將病變部分和正常部分的顏色分清楚，但高清術(shù)野攝像機(jī)每部三萬(wàn)元左右的價(jià)格讓人望而卻步，僅適合有充足預(yù)算的醫(yī)療臨床部門。

　　攝像機(jī)型號(hào)的選擇

　　綜合各方面的需求我們選擇了a&s 2015年度TOP 10安防產(chǎn)品(全景/半球攝像機(jī))推薦上榜的某康的1200萬(wàn)CMOS ICR魚眼全景日夜型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)DS-2CD63C2F-I，采用的是1/1.7英寸逐行掃描CMOS，最大可輸出4000×3072@20fps圖像，并支持3072×3072@25fps實(shí)時(shí)圖像。

　　登錄該型號(hào)魚眼攝像機(jī)的管理界面，如圖2所示，此攝像機(jī)預(yù)覽模式可選魚眼全景、魚眼+3PTZ和自定義模式等。魚眼全景模式視角寬闊，而PTZ分割畫面畸變較小，并可進(jìn)行電子放大，可提供更多畫面細(xì)節(jié)，是魚眼全景畫面的有效補(bǔ)充。此外魚眼+3PTZ的分割畫面可根據(jù)需求進(jìn)行拖動(dòng)選擇角度，紅色數(shù)字1、2、3代表三個(gè)不同的PTZ畫面，拖動(dòng)魚眼畫面中紅色數(shù)字1、2、3來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)改變角度?；蛘呖梢酝ㄟ^(guò)虛擬云臺(tái)PTZ功能進(jìn)行操控，其虛擬云臺(tái)功能、預(yù)置點(diǎn)功能操作與高速球型攝像機(jī)一樣，操控靈活，而預(yù)置點(diǎn)的反應(yīng)更為快速，幾乎與調(diào)用操控同步。

　　圖2魚眼攝像機(jī)的管理界面

　　該型號(hào)攝像頭分辨率高，全景畫面視角寬闊，分割畫面細(xì)節(jié)豐富，畫面清晰銳利。如圖3所示，這是通過(guò)手機(jī)拍攝的系統(tǒng)通過(guò)NVR( DS-8664N-I8)的管理，在其連接的22寸液晶監(jiān)視器上預(yù)覽攝像頭畫面的效果。

　　圖3　魚眼攝像機(jī)畫面監(jiān)控效果

　　如圖4所示，這是通過(guò)高清解碼器DS-6404HD-T將其中一個(gè)魚眼攝像頭碼流解碼至55寸液晶監(jiān)視器上，在會(huì)議室現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的場(chǎng)景。

　　圖4　視頻反饋教學(xué)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)

　　攝像機(jī)安裝位置

　　魚眼攝像機(jī)安裝方式有吸頂式安裝和壁裝兩種，在壁裝條件下可實(shí)現(xiàn)180°的攝像范圍，吸頂安裝則可實(shí)現(xiàn)360°攝像范圍。由于視野角度限制等問(wèn)題，在安裝魚眼攝像機(jī)要特別注意以下幾點(diǎn)。

　　安裝位置的確定

　　魚眼攝像機(jī)在吸頂安裝時(shí)，位置要盡量位居監(jiān)控區(qū)域的中心位置。如果監(jiān)控區(qū)域是四邊形，魚眼攝像機(jī)的安裝最佳位置就是兩條對(duì)角線的交點(diǎn)位置;如果監(jiān)控區(qū)域是圓形，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的最佳安裝位置自然就是圓心位置。之所以選擇中心位置，主要是由于魚眼攝像機(jī)，采用的是魚眼式短焦距鏡頭，視角范圍是360°，攝像機(jī)成像是360°的一個(gè)圓形，為了符合人眼視覺(jué)習(xí)慣的需求，攝像機(jī)成像后往往將圓形圖像矯正還原為正常的矩形畫面或是2-4個(gè)以上的平面畫面。若魚眼攝像機(jī)安裝位置沒(méi)有處于居中位置，其還原的圖像將會(huì)產(chǎn)生邊緣圖像不對(duì)稱，而且還會(huì)出現(xiàn)有重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)域偏移的情況。

　　盡量避免燈具及強(qiáng)反光物體

　　為了保證魚眼攝像機(jī)的成像質(zhì)量及畫面亮度的均勻性，在安裝時(shí)應(yīng)避免強(qiáng)光物體及高反射物體反光，應(yīng)避開緊靠天花板燈具或吊燈上方。魚眼攝像機(jī)在前景有強(qiáng)光之下，容易將燈光光域擴(kuò)散為一個(gè)曲體圖像，雖然魚眼攝像機(jī)具有寬動(dòng)態(tài)及強(qiáng)光抑制功能，但在寬動(dòng)態(tài)及背光動(dòng)作下，經(jīng)常會(huì)使圖像邊緣明暗度不如無(wú)強(qiáng)光照射下的效果，而且燈具的啟動(dòng)變壓器頻率，有時(shí)也會(huì)對(duì)魚眼攝像機(jī)造成一定程度的干擾，因此應(yīng)避開此情況。

　　避開冷氣機(jī)及空調(diào)通風(fēng)口

　　魚眼攝像機(jī)安裝時(shí)應(yīng)避免裝設(shè)于空調(diào)通風(fēng)口邊緣或前方，這樣會(huì)因?yàn)闇夭疃箶z像機(jī)鏡頭產(chǎn)生冷凝水滴或水霧凝結(jié)的情況，從而影響魚眼攝像機(jī)的成像。

　　采用膨脹螺絲固定

　　魚眼攝像機(jī)在安裝于屋頂天花板時(shí)，必須要采用膨脹螺絲固定，不可以簡(jiǎn)單用一般的螺絲固定。全景攝像機(jī)為了隔離天花板內(nèi)電磁干擾，結(jié)構(gòu)都有相當(dāng)?shù)闹亓?，如果在天花板吸頂固定上沒(méi)有采用膨脹螺絲固定，又沒(méi)有預(yù)置安全鋼索，工程完工一段時(shí)間后，就會(huì)發(fā)生魚眼攝像機(jī)墜落問(wèn)題。

　　在安裝的過(guò)程中，我們?cè)?jīng)設(shè)想過(guò)將魚眼攝像機(jī)安裝在萬(wàn)向臂上，只需要在手術(shù)之前將魚眼攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)手術(shù)者即可，手術(shù)過(guò)程中可以遠(yuǎn)程對(duì)攝像機(jī)等進(jìn)行控制，從而不影響醫(yī)生的手術(shù)工作。但在實(shí)際的安裝過(guò)程中，由于萬(wàn)向臂和魚眼攝像頭不配套不好固定，所以我們打算在二期工程中定制一部分萬(wàn)向臂，這樣就可以更清晰地觀察手術(shù)細(xì)節(jié)。

　　音頻解決方案

　　魚眼攝像機(jī)DS-2CD63C2F-I本身帶有音頻輸入、輸出接口，可實(shí)現(xiàn)外部音頻輸入和語(yǔ)音交互音頻輸出，但由于教室內(nèi)未進(jìn)行裝修，拾音效果較差，回聲和雜音特別大，建議不使用自帶的拾音功能，可以使用其它方式來(lái)解決音頻拾音和擴(kuò)聲的問(wèn)題：

　　通過(guò)無(wú)線耳麥實(shí)現(xiàn)拾音和擴(kuò)聲：手術(shù)醫(yī)生佩戴耳掛式無(wú)線耳麥，無(wú)線耳麥可實(shí)現(xiàn)本地聲音的采集并通過(guò)語(yǔ)音交互終端接收遠(yuǎn)端示教室的聲音，這種方式適合用于手術(shù)室術(shù)者或發(fā)言者需要移動(dòng)的示教觀摩場(chǎng)合，如圖5所示。采用無(wú)線耳麥方式拾音穩(wěn)定、準(zhǔn)確、清晰，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)需確認(rèn)無(wú)線頻率對(duì)醫(yī)療設(shè)備有無(wú)干擾，遵守醫(yī)院對(duì)無(wú)線設(shè)備的管理規(guī)定。

　　圖5 無(wú)線耳麥實(shí)現(xiàn)拾音和擴(kuò)聲

　　通過(guò)全向麥克實(shí)現(xiàn)拾音，通過(guò)專業(yè)音響系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)聲：對(duì)于大的會(huì)議室或手術(shù)室需要使用音響擴(kuò)音，聲音通過(guò)調(diào)音臺(tái)到音箱播放出來(lái)，手術(shù)室或示教室的聲音采集采用全向麥克采集。考慮到大會(huì)議室、手術(shù)室有可能聲音采集會(huì)有回聲的情況，根據(jù)實(shí)際情況可能還需要增加回聲反饋抑制器。

　　圖6 全向麥克實(shí)現(xiàn)拾音和專業(yè)音響系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)聲

　　在醫(yī)學(xué)院臨床技能訓(xùn)練中心視頻反饋教學(xué)系統(tǒng)項(xiàng)目中，系統(tǒng)核心設(shè)備7個(gè)攝像頭均采用了某康公司的1200萬(wàn) CMOS ICR魚眼全景日夜型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)DS-2CD63C2F-I，項(xiàng)目在完工的第一周就投入使用，多門護(hù)理技能課程的教學(xué)在視頻反饋教學(xué)系統(tǒng)的配合下開展的有聲有色，本項(xiàng)目也順利地通過(guò)校方的驗(yàn)收!