如何克服臨床教學資源相對不足，加強臨床技能教學，提高醫(yī)學院學生操作能力和臨床思維能力是各醫(yī)學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，使臨床技能教學發(fā)生了翻天覆地的變化。

　　傳統(tǒng)手術(shù)教學以師徒相承形式進行，由于受臨床手術(shù)室場地大小、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)教學不但要使學生看整個手術(shù)的操作過程，更要看清手術(shù)部位的詳細情況，這在一般情況下是很難實現(xiàn)的，即使學生站在手術(shù)臺旁，也不可能與手術(shù)者看得同樣清楚。同時由于眾多的觀摩學生爭搶有限的手術(shù)視野，對手術(shù)者操作及手術(shù)質(zhì)量也產(chǎn)生一定的負面影響。這使得傳統(tǒng)手術(shù)教學形式在手術(shù)教學人數(shù)、教學效果方面均不理想。

　　視頻反饋教學系統(tǒng)就是利用攝像機等設(shè)備進行技能操作的記錄，然后學生對記錄的視頻進行自我反饋評估，解決了學生人數(shù)過多、視野角度等問題，不僅適用于醫(yī)學院校的學生，而且適用于住院醫(yī)師臨床技能的規(guī)范化訓練和高年資醫(yī)師新技能的訓練，在醫(yī)學教育中應(yīng)用越來越廣泛。

　　某大學醫(yī)學院臨床技能訓練中心現(xiàn)有35間臨床手術(shù)教學教室，其中四樓7間護理技能訓練教室由于教學的需要，成為此次視頻反饋教學系統(tǒng)一期建設(shè)的內(nèi)容，預算資金20萬元。筆者有幸參與了該中心視頻反饋教學系統(tǒng)設(shè)計與施工，現(xiàn)就系統(tǒng)核心設(shè)備攝像機的技術(shù)選型，以及設(shè)備安裝過程中要注意的相關(guān)事項來談?wù)勛约旱母惺堋?/p>

　　攝像機鏡頭的選擇

　　由于手術(shù)教學的對視野角度要求非常特殊，傳統(tǒng)的槍式、半球、球形攝像機在使用時都會受限，我們在設(shè)計和施工時使用了魚眼鏡頭的攝像機，可以實現(xiàn)大范圍無死角的全景攝像。

　　魚眼攝像機即是搭配了魚眼鏡頭的攝像機，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，是可以獨立實現(xiàn)大范圍無死角監(jiān)控的攝像機。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180°;具備同樣特性的魚眼攝像機通過吸頂安裝，可視范圍可達到360°，可監(jiān)控大范圍場景中的所有物體，所以也被稱為全景攝像機。

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

　　然而隨著攝像機技術(shù)的不斷發(fā)展，這個問題正在得到解決：首先系統(tǒng)在圖像的處理過程中，通過對成像特點、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確性，然后攝像機可對全景畫面進行分割，通過嵌入的畫面矯正算法，可實現(xiàn)分割畫面上圖像畸變較小。甚至有些全景攝像機還嵌入了虛擬PTZ算法，可以在單畫面時進行拖動實現(xiàn)角度調(diào)整，有的還可以實現(xiàn)電子放大甚至巡航功能，實現(xiàn)了高速球型攝像機的部分功能。

圖1　室內(nèi)魚眼畫面監(jiān)控效果

　　攝像機的選型是整個視頻反饋教學系統(tǒng)的設(shè)計難點，有集成商推薦使用高清術(shù)野攝像機，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)廣播級的攝像機，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)野攝像機每部三萬元左右的價格讓人望而卻步，僅適合有充足預算的醫(yī)療臨床部門。

　　攝像機型號的選擇

　　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)推薦上榜的某康的1200萬CMOS ICR魚眼全景日夜型網(wǎng)絡(luò)攝像機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實時圖像。

　　登錄該型號魚眼攝像機的管理界面，如圖2所示，此攝像機預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，并可進行電子放大，可提供更多畫面細節(jié)，是魚眼全景畫面的有效補充。此外魚眼+3PTZ的分割畫面可根據(jù)需求進行拖動選擇角度，紅色數(shù)字1、2、3代表三個不同的PTZ畫面，拖動魚眼畫面中紅色數(shù)字1、2、3來轉(zhuǎn)動改變角度?；蛘呖梢酝ㄟ^虛擬云臺PTZ功能進行操控，其虛擬云臺功能、預置點功能操作與高速球型攝像機一樣，操控靈活，而預置點的反應(yīng)更為快速，幾乎與調(diào)用操控同步。

　　圖2魚眼攝像機的管理界面

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

　　圖3　魚眼攝像機畫面監(jiān)控效果

　　如圖4所示，這是通過高清解碼器DS-6404HD-T將其中一個魚眼攝像頭碼流解碼至55寸液晶監(jiān)視器上，在會議室現(xiàn)場教學的場景。

　　圖4　視頻反饋教學系統(tǒng)現(xiàn)場教學

　　攝像機安裝位置

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

　　安裝位置的確定

　　魚眼攝像機在吸頂安裝時，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，魚眼攝像機的安裝最佳位置就是兩條對角線的交點位置;如果監(jiān)控區(qū)域是圓形，網(wǎng)絡(luò)攝像機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，采用的是魚眼式短焦距鏡頭，視角范圍是360°，攝像機成像是360°的一個圓形，為了符合人眼視覺習慣的需求，攝像機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個以上的平面畫面。若魚眼攝像機安裝位置沒有處于居中位置，其還原的圖像將會產(chǎn)生邊緣圖像不對稱，而且還會出現(xiàn)有重點監(jiān)視區(qū)域偏移的情況。

　　盡量避免燈具及強反光物體

　　為了保證魚眼攝像機的成像質(zhì)量及畫面亮度的均勻性，在安裝時應(yīng)避免強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。魚眼攝像機在前景有強光之下，容易將燈光光域擴散為一個曲體圖像，雖然魚眼攝像機具有寬動態(tài)及強光抑制功能，但在寬動態(tài)及背光動作下，經(jīng)常會使圖像邊緣明暗度不如無強光照射下的效果，而且燈具的啟動變壓器頻率，有時也會對魚眼攝像機造成一定程度的干擾，因此應(yīng)避開此情況。

　　避開冷氣機及空調(diào)通風口

　　魚眼攝像機安裝時應(yīng)避免裝設(shè)于空調(diào)通風口邊緣或前方，這樣會因為溫差而使攝像機鏡頭產(chǎn)生冷凝水滴或水霧凝結(jié)的情況，從而影響魚眼攝像機的成像。

　　采用膨脹螺絲固定

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

　　在安裝的過程中，我們曾經(jīng)設(shè)想過將魚眼攝像機安裝在萬向臂上，只需要在手術(shù)之前將魚眼攝像機對準手術(shù)者即可，手術(shù)過程中可以遠程對攝像機等進行控制，從而不影響醫(yī)生的手術(shù)工作。但在實際的安裝過程中，由于萬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向臂，這樣就可以更清晰地觀察手術(shù)細節(jié)。

　　音頻解決方案

　　魚眼攝像機DS-2CD63C2F-I本身帶有音頻輸入、輸出接口，可實現(xiàn)外部音頻輸入和語音交互音頻輸出，但由于教室內(nèi)未進行裝修，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解決音頻拾音和擴聲的問題：

　　通過無線耳麥實現(xiàn)拾音和擴聲：手術(shù)醫(yī)生佩戴耳掛式無線耳麥，無線耳麥可實現(xiàn)本地聲音的采集并通過語音交互終端接收遠端示教室的聲音，這種方式適合用于手術(shù)室術(shù)者或發(fā)言者需要移動的示教觀摩場合，如圖5所示。采用無線耳麥方式拾音穩(wěn)定、準確、清晰，但實際應(yīng)用時需確認無線頻率對醫(yī)療設(shè)備有無干擾，遵守醫(yī)院對無線設(shè)備的管理規(guī)定。

　　圖5 無線耳麥實現(xiàn)拾音和擴聲

　　通過全向麥克實現(xiàn)拾音，通過專業(yè)音響系統(tǒng)實現(xiàn)擴聲：對于大的會議室或手術(shù)室需要使用音響擴音，聲音通過調(diào)音臺到音箱播放出來，手術(shù)室或示教室的聲音采集采用全向麥克采集?？紤]到大會議室、手術(shù)室有可能聲音采集會有回聲的情況，根據(jù)實際情況可能還需要增加回聲反饋抑制器。

　　圖6 全向麥克實現(xiàn)拾音和專業(yè)音響系統(tǒng)實現(xiàn)擴聲

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