CN116389353B - 一种基于手术进程的术间视频自动化路由控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于手术进程的术间视频自动化路由控制系统及方法，通过实时自动化采集手术进程状态事件，根据预设的视频路由控制规则，通过中央调度平台实时对不同术间的数字化设备进行自动路由控制，解放了巡回护士的工作负担，提升手术工作效率；本发明中将术间不同阶段视频路由控制的要求从规范指南沉淀为规则知识库，利用中央调度平台采集手术进程状态事件，结合规则知识库，实时自动化的进行术间音视频设备路由调节控制，提高了手术室内的工作效率，以及视频路由控制的准确性。

Description

一种基于手术进程的术间视频自动化路由控制系统及方法
技术领域
本发明属于数字化手术室技术领域，具体涉及一种基于手术进程的术间视频自动化路由控制系统及方法。
背景技术
数字化的手术室通常会有数字化音视频矩阵设备集成术间的不同数据源（包括监护仪、全景视频、术野视频、腔镜视频以及病人电子病历等），并根据不同的手术节点由巡回护士进行操作，将不同的数据源投屏到术间不同的屏幕上（包括中央大大屏、吊臂显示屏、环境控制显示屏以及工作站屏等）。现有的手术过程中的视频调用包括以下阶段：
1.准备阶段：手术室的中央大屏一般分割为2格：1格的数据源从工作站显示屏中路由过来，显示病人的病历信息、手术室准备工作的进度、手术器械和药品的准备情况等，另外1格是从环境控制显示屏中路由过来，显示术间的环境信息，如温度，湿度，空气洁净度等。
2.麻醉阶段：需要将监护仪中的生命体征数据（心电图，血压，呼吸等）投屏到吊臂显示屏中，供麻醉医生观察。
3.手术阶段：手术室的中央大屏需要分割为3格：1格用来投屏术野视频，即手术器械和手术操作的实时画面，1格用来投屏监护仪设备的数据，例如心电图、血压、呼吸等生命体征的监测情况，1格用来投屏术间环境监测数据，用于巡回护士进行观察；同时需要在吊臂显示屏上投屏2个数据源，1格是患者监测仪数据，1格是腔镜视频，方便手术医生观察手术部位以及患者的生命体征。
4.恢复阶段：手术室的中央大屏仍然分割为3格显示：1格用来投屏患者生命体征监测数据，1格用来投屏术间环境监测数据，还有1格需要从手术阶段的术野视频切换到工作站显示频，用来显示下一台手术的安排信息，方便医护人员进行下一台手术的准备。
总之，数字化的手术室需要根据不同的手术阶段在不同的显示屏上投屏相适应的内容，方便相关人员进行手术过程中的工作开展。当前情况下都是靠巡回护士在术中工作站上进行手动视频路由控制，在紧张的手术过程中往往不能及时的进行调整，影响了手术室的工作正常开展。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的基于手术进程的术间视频自动化路由控制系统及方法解决了现有的手术过程视频切换不及时，影响手术进程的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于手术进程的术间视频自动化路由控制系统，包括：
信息输入设备：包括若干信息采集设备，用于获取手术画面数据；
音视频矩阵：用于按路由控制规则对信息输入设备的音视频信息进行路由转发；
信息输出设备：用于显示音视频矩阵路由转发的手术画面数据；
中央调度平台：用于根据当前手术进程事件，下发对应预设路由控制规则对音视频矩阵进行路由调控，进而控制信息输出设备显示所需手术画面数据；
门禁系统：通过消息中间件与中央调度平台通信连接，用于提供中央调度平台下路由控制规则时的第一手术进程事件；
手麻系统：通过消息中间件与中央调度平台通信连接，用于提供中央调度平台下路由控制规则时的第二手术进程事件；
消息中间件：用于将所述门禁系统及手麻系统的手术进程事件传输至中央调度平台。
进一步地，所述音视频矩阵中，配置的信息输入设备的接入信息包括术间ID、音视频矩阵ip地址、端口编号、端口类型以及设备类型。
进一步地，所述中央调度平台内置术间视频路由调度模块以及基于手术进程的路由控制规则库；
所述术间视频路由调度模块用于根据各手术室当前术式下的手术阶段调用对应的路由控制规则，并下发至音视频矩阵中，进而控制当前信息输出设备显示的手术画面数据；
所述路由控制规则库包括若干路由控制规则表，每条所述路由控制规则表中的信息包括术式、手术阶段以及视频路由规则；其中，视频路由规则中的信息包括输入端口、信息输入设备端口编号、输出端口以及信息输出设备端口编号。
进一步地，所述第一手术进程事件为手术准备阶段；
第二手术进程事件根据手术进程依次为麻醉开始阶段、手术操作阶段以及麻醉恢复阶段。
一种术间视频自动化路由控制方法，包括以下步骤：
S1、构建基于手术进程的路由控制规则库；
S2、通过消息中间件接收门禁系统和手麻系统的手术进程事件；
S3、根据当前手术进程事件，通过术间视频路由调度模块匹配对应的视频路由规则，并下发至音视频矩阵中接入对应信息采集设备的手术画面数据在信息输出设备中显示，实现术间视频自动化路由控制。
进一步地，所述步骤S1具体为：
S11、配置术式类型及手术阶段；
S12、配置各术式类型下各手术阶段中，接入信息输出设备中手术画面数据的视频路由规则；
S13、以数据字典的形式，构建包含术式、手术阶段、视频路由规则在内的路由控制规则表；
其中，信息输入设备的接入信息作为视频路由规则属性的子节点。
进一步地，所述步骤S2中的手术进程事件根据手术进程依次为手术准备阶段、麻醉开始阶段、手术操作阶段以及麻醉恢复阶段；
手术准备阶段的确定方法为：根据医护人员从门禁系统到手术室的进入信息确定当前手术班次、术式、术间，并触发手术进程更新的消息事件，进而向中央调度平台传输包含手术排班、术式以及术间信息在内的手术准备阶段事件；其中，以医护人员进入手术室的时间为手术准备阶段的开始时间；
麻醉开始阶段的确定方法为：以手麻系统开始麻醉的信号触发手术进程更新的消息事件，进而向中央调度平台传输包含手术排班、术式以及术间信息在内的麻醉开始阶段事件；其中，以手麻系统麻醉开始的时间为麻醉开始阶段的开始时间；
手术操作阶段的确定方法为：以手麻系统开始手术的信号触发手术进程更新的消息事件，进而向中央调度平台传输包含手术排班、术式以及术间信息在内的手术操作阶段事件；其中，以手麻系统中手术划皮的时间作为手术操作阶段的开始时间；
麻醉恢复阶段的确定方法为：以手麻系统中麻醉结束的信号触发手术进程更新的消息事件，进而向中央调度平台传输包含手术排班、术式以及术间信息在内的麻醉恢复阶段事件；其中，以手麻系统中麻醉结束的时间作为麻醉恢复阶段的开始时间。
进一步地，所述步骤S3具体为：
S31、根据手术进程事件，获取当前手术的术间ID；
S32、根据术间ID查询与其匹配的音视频矩阵ip地址；
S33、根据当前手术进程事件匹配对应的视频路由规则；
S34、根据术间ID和音视频矩阵ip地址的对应关系，将匹配得到的音视频路由规则下发至对应音视频矩阵中；
S35、基于音视频路由规则，自动调取对应信息采集设备的手术画面数据在信息输出设备中显示，实现术间视频自动化路由控制。
进一步地，所述步骤S33中，匹配视频路由规则的方法具体为：
以当前手术进程事件中的术式及手术阶段为关键词，在路由控制规则库中匹配对应的路由控制规则表，进而匹配得到对应的视频路由规则。
进一步地，所述步骤S3中，当多个手术室同时进行手术时，按照手术进程事件类型生成各手术进程事件的消息队列，使术间视频路由调度模块依次对各消息队列处理，匹配得到各消息的视频路由规则调取对应的手术画面数据在信息输出设备中显示。
本发明的有益效果为：
（1）现有的数字化手术室视频路由控制通常是人工进行操作，无法在手术的不同阶段精细化的自动控制；本发明通过实时自动化采集手术进程状态事件，根据预设的视频路由控制规则，通过中央调度平台实时对不同术间的数字化设备进行自动路由控制，解放了巡回护士的工作负担，提升手术工作效率。
（2）本发明中将术间不同阶段视频路由控制的要求从规范指南沉淀为规则知识库，利用中央调度平台采集手术进程状态事件，结合规则知识库，实时自动化的进行术间音视频设备路由调节控制，提高了手术室内的工作效率，以及视频路由控制的准确性。
附图说明
图1为本发明提供的基于手术进程的术间视频自动化路由控制系统结构框图。
图2为本发明提供的术间视频自动化路由控制方法流程图。
图3为本发明提供的路由控制规则表的操作界面示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1：
本发明实施例提供了一种基于手术进程的术间视频自动化路由控制系统，如图1所示，包括：
信息输入设备：包括若干信息采集设备，用于获取手术画面数据；
音视频矩阵：用于按路由控制规则对信息输入设备的音视频信息进行路由转发；
信息输出设备：用于显示音视频矩阵路由转发的手术画面数据；
中央调度平台：用于根据当前手术进程事件，下发对应预设路由控制规则对音视频矩阵进行路由调控，进而控制信息输出设备显示所需手术画面数据；
门禁系统：通过消息中间件与中央调度平台通信连接，用于提供中央调度平台下路由控制规则时的第一手术进程事件；
手麻系统：通过消息中间件与中央调度平台通信连接，用于提供中央调度平台下路由控制规则时的第二手术进程事件；
消息中间件：用于将所述门禁系统及手麻系统的手术进程事件传输至中央调度平台。
在本发明实施例中，如图1所示，本实施例中的信息输入设备包括术野摄像头、腔镜摄像头、全景摄像头、监护仪、环境监控设备以及工作站屏幕等；信息输出设备包括中央大屏以及吊臂大屏等。
在本发明实施例中，音视频矩阵中，配置的信息输入设备的接入信息包括术间ID、音视频矩阵ip地址、端口编号、端口类型以及设备类型；
具体地，音视频矩阵的配置内容具体如下表1所示；
表1
其对应的具体示例如表2所示；
表2
在本发明实施例中，中央调度平台内置术间视频路由调度模块以及基于手术进程的路由控制规则库；
所述术间视频路由调度模块用于根据各手术室当前术式下的手术阶段调用对应的路由控制规则，并下发至音视频矩阵中，进而控制当前信息输出设备显示的手术画面数据；
所述路由控制规则库包括若干路由控制规则表，每条所述路由控制规则表中的信息包括术式、手术阶段以及视频路由规则；其中，视频路由规则中的信息包括输入端口、信息输入设备端口编号、输出端口以及信息输出设备端口编号。
具体地，本实施例中的路由规则控制表由手术室管理人员提前录入库，规则表结构定义如表3所示；
表3
在本发明实施例中，根据手术流程进行手术进程事件划分；其中，第一手术进程事件为手术准备阶段；第二手术进程事件根据手术进程依次为麻醉开始阶段、手术操作阶段以及麻醉恢复阶段。
实施例2：
本发明实施例提供了实施例1中的术间视频自动化路由控制系统的对应的术间视频自动化路由控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1、构建基于手术进程的路由控制规则库；
S2、通过消息中间件接收门禁系统和手麻系统的手术进程事件；
S3、根据当前手术进程事件，通过术间视频路由调度模块匹配对应的视频路由规则，并下发至音视频矩阵中接入对应信息采集设备的手术画面数据在信息输出设备中显示，实现术间视频自动化路由控制。
本发明实施例的步骤S1具体为：
S11、配置术式类型及手术阶段；
S12、配置各术式类型下各手术阶段中，接入信息输出设备中手术画面数据的视频路由规则；
S13、以数据字典的形式，构建包含术式、手术阶段、视频路由规则在内的路由控制规则表；
其中，信息输入设备的接入信息作为视频路由规则属性的子节点。
在本实施例中，以数据字典的形式配置环境规则控制表，其操作界面如图3所示，其中：
1）术式可根据医学指南提前初始化为术式数据字典，通过下拉菜单可选择。
2）手术阶段通过提前初始化为数据字典，通过下拉菜单可选择。
3）路由规则的输入源与输出设备通过下拉菜单可选择。
通过数据字典选择配置后的视频控制规则如表4所示；
表4
在本发明实施例的步骤S2中的手术进程事件根据手术进程依次为手术准备阶段、麻醉开始阶段、手术操作阶段以及麻醉恢复阶段；
手术准备阶段的确定方法为：根据医护人员从门禁系统到手术室的进入信息确定当前手术班次（op_id）、术式(op_type)、术间id(op_room_id)，并触发手术进程更新的消息事件，进而向中央调度平台传输包含手术排班（op_id）、术式(op_type)以及术间信息id(op_room_id)在内的手术准备阶段事件；其中，以医护人员进入手术室的时间为手术准备阶段的开始时间；
麻醉开始阶段的确定方法为：以手麻系统开始麻醉的信号触发手术进程更新的消息事件，进而向中央调度平台传输包含手术排班id(op_id)、术式(op_type)以及术间信息id(op_room_id)在内的麻醉开始阶段事件；其中，以手麻系统麻醉开始的时间为麻醉开始阶段的开始时间；
手术操作阶段的确定方法为：以手麻系统开始手术的信号触发手术进程更新的消息事件，进而向中央调度平台传输包含手术排班id(op_id)、术式(op_type)以及术间信息id(op_room_id)在内的手术操作阶段事件；其中，以手麻系统中手术划皮的时间作为手术操作阶段的开始时间；
麻醉恢复阶段的确定方法为：以手麻系统中麻醉结束的信号触发手术进程更新的消息事件，进而向中央调度平台传输包含手术排班id(op_id)、术式(op_type以及术间信息id(op_room_id)在内的麻醉恢复阶段事件；其中，以手麻系统中麻醉结束的时间作为麻醉恢复阶段的开始时间。
本发明实施例的步骤S3具体为：
S31、根据手术进程事件，获取当前手术的术间ID；
S32、根据术间ID查询与其匹配的音视频矩阵ip地址；
S33、根据当前手术进程事件匹配对应的视频路由规则；
S34、根据术间ID和音视频矩阵ip地址的对应关系，将匹配得到的音视频路由规则下发至对应音视频矩阵中；
S35、基于音视频路由规则，自动调取对应信息采集设备的手术画面数据在信息输出设备中显示，实现术间视频自动化路由控制。
在本实施例的步骤S33中，匹配视频路由规则的方法具体为：
以当前手术进程事件中的术式及手术阶段为关键词，在路由控制规则库中匹配对应的路由控制规则表，进而匹配得到对应的视频路由规则。
具体地，中央调度平台从门禁系统或手麻系统订阅与手术进程状态相关的事件，与术间视频路由控制规则库的规则进行匹配，获取对应的路由规则。比如订阅手麻系统的麻醉开始阶段事件，事件消息体如下示例：
{
“Op_id”:”100001”，
“op_type”:”腹腔镜除术”，
“op_phase”：“麻醉开始阶段”，
“op_room_id”:”101”
}
该事件按术式（op_type）,手术阶段（op_phase）匹配到规则库中的第2条规则。
具体地，中央调度平台首先根据订阅事件中的术间id(op_id)查询表1定义的配置信息，该获取到需要下发规则的术间音视频矩阵ip地址。然后根据匹配的规则下发路由控制指令。其发送的指令如下表5所示；
表5
在本发明实施例的步骤S3中，当多个手术室同时进行手术时，按照手术进程事件类型生成各手术进程事件的消息队列，使术间视频路由调度模块依次对各消息队列处理，匹配得到各消息的视频路由规则调取对应的手术画面数据在信息输出设备中显示。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于手术进程的术间视频自动化路由控制系统，其特征在于，包括：
信息输入设备：包括若干信息采集设备，用于获取手术画面数据；
音视频矩阵：用于按路由控制规则对信息输入设备的音视频信息进行路由转发；
信息输出设备：用于显示音视频矩阵路由转发的手术画面数据；
中央调度平台：用于根据当前手术进程事件，下发对应预设路由控制规则对音视频矩阵进行路由调控，进而控制信息输出设备显示所需手术画面数据；
门禁系统：通过消息中间件与中央调度平台通信连接，用于提供中央调度平台下路由控制规则时的第一手术进程事件；
手麻系统：通过消息中间件与中央调度平台通信连接，用于提供中央调度平台下路由控制规则时的第二手术进程事件；
消息中间件：用于将所述门禁系统及手麻系统的手术进程事件传输至中央调度平台；
所述音视频矩阵中，配置的信息输入设备的接入信息包括术间ID、音视频矩阵ip地址、端口编号、端口类型以及设备类型；
所述中央调度平台内置术间视频路由调度模块以及基于手术进程的路由控制规则库；
所述术间视频路由调度模块用于根据各手术室当前术式下的手术阶段调用对应的路由控制规则，并下发至音视频矩阵中，进而控制当前信息输出设备显示的手术画面数据；
所述路由控制规则库包括若干路由控制规则表，每条所述路由控制规则表中的信息包括术式、手术阶段以及视频路由规则；其中，视频路由规则中的信息包括输入端口、信息输入设备端口编号、输出端口以及信息输出设备端口编号。
2.根据权利要求1所述的基于手术进程的术间视频自动化路由控制系统，其特征在于，所述第一手术进程事件为手术准备阶段；
第二手术进程事件根据手术进程依次为麻醉开始阶段、手术操作阶段以及麻醉恢复阶段。
3.一种基于权利要求1-2任一权利要求所述的基于手术进程的术间视频自动化路由控制系统的术间视频自动化路由控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建基于手术进程的路由控制规则库；
S2、通过消息中间件接收门禁系统和手麻系统的手术进程事件；
S3、根据当前手术进程事件，通过术间视频路由调度模块匹配对应的视频路由规则，并下发至音视频矩阵中接入对应信息采集设备的手术画面数据在信息输出设备中显示，实现术间视频自动化路由控制。
4.根据权利要求3所述的术间视频自动化路由控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
S11、配置术式类型及手术阶段；
S12、配置各术式类型下各手术阶段中，接入信息输出设备中手术画面数据的视频路由规则；
S13、以数据字典的形式，构建包含术式、手术阶段、视频路由规则在内的路由控制规则表；
其中，信息输入设备的接入信息作为视频路由规则属性的子节点。
5.根据权利要求3所述的术间视频自动化路由控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的手术进程事件根据手术进程依次为手术准备阶段、麻醉开始阶段、手术操作阶段以及麻醉恢复阶段；
手术准备阶段的确定方法为：根据医护人员从门禁系统到手术室的进入信息确定当前手术班次、术式、术间，并触发手术进程更新的消息事件，进而向中央调度平台传输包含手术排班、术式以及术间信息在内的手术准备阶段事件；其中，以医护人员进入手术室的时间为手术准备阶段的开始时间；
麻醉开始阶段的确定方法为：以手麻系统开始麻醉的信号触发手术进程更新的消息事件，进而向中央调度平台传输包含手术排班、术式以及术间信息在内的麻醉开始阶段事件；其中，以手麻系统麻醉开始的时间为麻醉开始阶段的开始时间；
手术操作阶段的确定方法为：以手麻系统开始手术的信号触发手术进程更新的消息事件，进而向中央调度平台传输包含手术排班、术式以及术间信息在内的手术操作阶段事件；其中，以手麻系统中手术划皮的时间作为手术操作阶段的开始时间；
麻醉恢复阶段的确定方法为：以手麻系统中麻醉结束的信号触发手术进程更新的消息事件，进而向中央调度平台传输包含手术排班、术式以及术间信息在内的麻醉恢复阶段事件；其中，以手麻系统中麻醉结束的时间作为麻醉恢复阶段的开始时间。
6.根据权利要求5所述的术间视频自动化路由控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：
S31、根据手术进程事件，获取当前手术的术间ID；
S32、根据术间ID查询与其匹配的音视频矩阵ip地址；
S33、根据当前手术进程事件匹配对应的视频路由规则；
S34、根据术间ID和音视频矩阵ip地址的对应关系，将匹配得到的音视频路由规则下发至对应音视频矩阵中；
S35、基于音视频路由规则，自动调取对应信息采集设备的手术画面数据在信息输出设备中显示，实现术间视频自动化路由控制。
7.根据权利要求6所述的术间视频自动化路由控制方法，其特征在于，所述步骤S33中，匹配视频路由规则的方法具体为：
以当前手术进程事件中的术式及手术阶段为关键词，在路由控制规则库中匹配对应的路由控制规则表，进而匹配得到对应的视频路由规则。
8.根据权利要求6所述的术间视频自动化路由控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，当多个手术室同时进行手术时，按照手术进程事件类型生成各手术进程事件的消息队列，使术间视频路由调度模块依次对各消息队列处理，匹配得到各消息的视频路由规则调取对应的手术画面数据在信息输出设备中显示。
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