5G可视云平台技术在功能神经外科继续教育中的应用_崔志强.pdf

第 卷第期 年月中国医学教育技术 基金项目：国家重点研发计划（）收稿日期：作者简介：崔志强（），男，河北滦县人，主任医师，博士，研究方向为功能神经外科。可视云平台技术在功能神经外科继续教育中的应用崔志强解放军总医院第一医学中心神经外科医学部功能神经外科，北京 【摘要】随着先进技术的应用和脑功能探索的快速发展，功能神经外科已经成为研究最活跃、发展最迅速、创新成果最多的临床学科之一。中国功能神经外科整体水平不高，地域发展也极不平衡，功能神经外科专科医师诊疗水平有待提高。与常规神经外科相比，功能神经外科疾病有其特征性临床表现，治疗模式相对固定。利用这些特点，笔者通过 可视云平台技术建设了 远程教学诊室、教学课堂和教学手术间，实施了门诊实践教学、脑电图判读指导与教学、手术规划指导与教学、远程手术指导教学和手术操作、手术现场演示教学等，实现了对学员进行长期的、周期性的、专业化的培养，开辟了功能神经外科继续教育的一种新模式，在疫情防控期间人员流动不便的情况下，切实提高了学员的功能神经外科专业技能和地方医院的技术水平。【关键词】继续教育；可视云平台；功能神经外科；新冠肺炎疫情【中图分类号】；【文献标志码】【文章编号】（）【】，【】，【】；第 卷第期崔志强 可视云平台技术在功能神经外科继续教育中的应用功能神经外科学（）是神经外科的一个重要组成部分，是采用手术的方法修正神经系统功能异常的医学分支，手术针对特定的神经根、神经通路或神经元群，旨在有意识地改变其病理过程，重建神经组织的正常功能。其治疗的病种包括运动障碍性疾病（如帕金森病、特发性震颤、肌张力障碍等）、癫痫、精神类疾病（如强迫症、抽动症、抑郁症、厌食症等）、颅神经疾病（如面肌痉挛、三叉神经痛、舌咽神经痛等）、顽固性疼痛、植物状态等。随着先进技术的应用和脑功能探索的快速发展，功能神经外科已经成为研究最活跃、发展最迅速、创新成果最多的临床学科之一。当前，功能神经外科在全国各地的发展如雨后春笋般增长，但飞速发展的同时也面临着众多问题。中国功能神经外科发展路程与常规神经外科（如肿瘤、血管病、外伤、脊髓脊柱等）有明显的不同，如普遍起步晚、功能神经外科疾病的自身特点、手术往往借助高精尖仪器设备等，决定了中国功能神经外科整体水平不高，各地诊疗水平参差不齐，治疗效果不尽人意，地域发展也极不平衡，专业的功能神经外科医师严重缺乏，需对功能神经外科医师进行长期的、周期性的、专业化的培养，以规范诊断治疗。解放军总医院承担着多项国家级继续教育项目，每年培养功能神经外科研究生、进修生、规培生、专培生等 余人。但是，短暂的进修学习是远远不够的，这些专科医师的技术水平仍需不断提高，他们在地方医院工作中仍会面临诸多临床实际问题。如何持续不断地学习、循序渐进地提高技术水平，保证对疾病的精准诊断和规范的手术操作，是快速发展的功能神经外科人才培养亟待解决的问题。（）是指第五代移动通信网络。按传输速率、可靠性以及大规模连接三个方向划分为增强型移动宽带（，）、超高可靠低时延通信（，）、海量机器类通信（，）三大应用场景。下行理论峰值速率可达 ，上行峰值速率达 ，用户速率可达 ，能够支持虚拟现实等极致业务体验。另外，传输时延可降低到毫秒量级，可满足远程医疗等对时延和可靠性要求极高的业务需求（如远程手术指导、远程手术操作等）。当前，普遍应用的“互联网”互动式教学模式优势突出，能有效提高医学教学效率及效果，在智慧校园建设方面前景广阔。因此，技术用于医疗领域未来可能会为医学带来新的变革。医疗需要 通讯技术的支持，更需要医务人员从医学实践中提出具体的应用场景和环境要求，寻找与工科交叉融合的最佳结合点。已经有教师将 技术逐渐应用于医学教学、远程会诊、远程手术操作等方面 。与常规神经外科相比，功能神经外科疾病临床表现有其自身特点，多种疾病的诊断主要依靠疾病的特征性表现（如帕金森病、特发性震颤、痉挛性斜颈、梅杰氏综合征、面肌痉挛、三叉神经痛、抽动症等），可以应用 可视云平台技术实现指导教师、进修医师、患者分别在不同地点的教学诊疗活动；功能神经外科的大部分手术治疗方式相对固定（如脑深部电刺激手术、立体定向活检手术、微血管减压手术等），可以实现远程手术指导教学或部分手术步骤的远程操控。在疫情防控时期学员与患者交通受限的情况下，能够提升在线教育质量，笔者也应用 远程技术实现了功能神经外科理论授课与临床实践相结合的教学模式，包括疾病诊治教学、手术指导教学，探索出一条新的功能神经外科继续教育模式，切实提高了学员的功能神经外科专业水平。可视云平台建设技术支持与保障以自组织智能网络专利技术为核心构建实时通讯网络医疗可视云。医疗可视云由核心网及接入网组成，核心网通过路径规划算法动态计算点对点及多点通讯路径，完成点对点以及多点数据实时交互。与公司联合开发，建立与完善支持培训教学的远程诊断、手术计划、手术操作等多场景，基于 通讯的远程医疗服务体系，要求通过可视云同时覆盖手机移动端、诊室固定端等多种通讯平台，达到高清、低时延、多点多向、随时随地的高质量视频服务效果。在平台架构中，尝试进行基于 的智能质控技术、智能影像传输等研究。远程医疗业务系统符合公安部等级保障标准二级规范。终端硬件以及后端服务器通过第三方权威 机构签发的可信证书标识自己的身份；在业务数据流转过程中，采用对称以及非对称加密技术做到防篡改、防窃听、防重放等安全技术要求。中国医学教育技术第 卷第期平台技术优势超高清影像多路采集提供手术间设备、病房床旁设备、抢救间设备、异构病历数据工作站、病房手术间特写及全景影像等 、全景路影像超高清采集。覆盖多类型医学设备多参数心电监护、多导电生理仪、电生理、超声、皮肤显微镜、腹腔镜、胸腔镜、鼻内镜、显微镜、三维导航 、手术机器人等多类型医学设备高清医学影像接入，支持心内科、心外科、神经外科、耳鼻喉科、泌尿外科、普外科等多学科手术场景。远程医学设备智能操控采用终端仿真智能操控专利技术，受控医学设备无需安装软件、无需接入网络，远端安全操控，实现手术过程中 、机器人、机器人、机器人等多类型手术设备、手术机器人的远程操控。传送高清特写音视频编解码支持 ，视频编码，分辨率支持、等；帧率支持 ，码率动态支持 ；支持 、音频编码；采样支持 ；支持 、等音频处理方式。大数据量图像画面传输支持长程视频脑电图大数据量传输，脑电图原始分辨率为 ，图像位深度为，每秒 帧，秒压缩前原始数据量为 。利用 网络大、带宽低时延的特点，保证数据可以通过 网络利用原车给平台顺利传输。平台建设解放军总医院搭建的 可视云平台，利用 技术和对称以及非对称加密技术与音视频信息，与授权的地方医院进行音视频交流和远程设备仿真操控指导。解放军总医院第一医学中心采用 终端接入互联网，终端由当地运营商提供，教学诊室、教学课堂和教学手术间终端通过有线接入 终端，然后访问互联网。同理，地方医院完成上述网络平台建设，与解放军总医院终端互通（如图所示）。图 可视云平台架构图 远程教学诊室、教学课堂和教学手术间部署远程医疗主机，并外接全景摄像、高倍特写高清摄像、全向麦、双显示器输出。高清特写云台摄像机采用电动可伸缩支架，吊顶悬挂方式安装，全面定位教学诊室所需的多场景呈现：患者查体特写、患者行动区域全景、阅片灯全景、阅片灯特写、纸质病历特写等，可达到比现场更清楚的效果；会议主机双屏显示器输出，左侧屏幕输出教学患者视频画面，右侧屏幕输出教学专家画面；采用全向麦统一处理声音输入以及输出。远程教学手术室部署远程医疗主机，并外接高倍特写高清云台摄像机、全向麦、可外接采集术中微电极记录（）手术机器人设备（如帕金森病 手术）、手术计划设备、脑电图设备、连接吊塔显示器以及壁挂显示器。高倍特写高清云台摄像机采用吊塔悬挂方式安装，全面定位手术过程中的多场景呈现：手术机器人马达设备特写、患者头部第 卷第期崔志强 可视云平台技术在功能神经外科继续教育中的应用查体特写、患者手臂部特写、患者腿部动作特写、患者全景特写、手术过程全景特写。手术室外接采集 手术机器人设备、手术计划、脑电等设备，均支持网络隔离、设备原始状态下进行远程操控，使专家可以进行远程手术指导和部分手术步骤的操作。根据手术室情况，选择单屏双屏显示器输出，吊塔显示器输出专家视频画面，壁挂显示器输出数据分享画面；采用全向麦统一处理声音的输入输出。移动端支持教学专家使用 笔记本、移动手机等设备远程参与 讨论和远程会诊。在地方医院与解放军总医院门诊部诊室之间建立通讯链接，实施远程门诊会诊及医学教学活动。门诊患者远程门诊就医的流程设计包括预约、现场诊室内人员秩序维持、远程视频高清通话、影像资料的高清传输与自动化随动放大、远程医学助理的辅助体格检查、本地医师登录门诊工作站按照专家医嘱开具处方，在远程门诊会诊过程中对这些具体环节进行完善；同时安排教学计划，告知患者使之知情，确保教师、学员、患者之间的充分交流，以顺利完成诊疗及教学任务。可视云平台教学门诊实践教学针对功能神经外科疾病临床症状突出的特点，对远程学员进行疾病诊断技能培训及示教。患者与指导教师位于解放军总医院远程教学门诊诊室，学员位于不同的地方医院，指导教师对学员进行疾病讲解，同时对患者进行疾病诊断；另一种方式，指导教师位于解放军总医院远程教学诊室，患者与学员位于地方医院教学诊室，学员先根据自己的经验观察患者、阅片，给出初步诊断，指导教师给出最终诊断，同时讲解疾病特征进行教学。教师和学员可以随时提出问题，随时讨论；患者也可以提出问题，教师及学员同时给予解答。功能神经外科疾病一般无脑器质性改变，多为功能性改变，单纯依靠影像学检查往往不能诊断疾病，疾病诊断更多地依赖于病史发展及临床症状体征，这些特点非常适合使用可视云平台进行诊疗。患者的症状表现可以给学员留下很深的印象，如果教师利用 高清摄像抓到关键诊断因素给学员讲解，就能起到面对面教学的作用。目前，医院应用 远程教学门诊完成 余病例诊断，教授学员 余人。脑电图教学及手术规划教学脑电图判读指导与教学长程视频脑电图（）是功能神经外科癫痫灶定位必需的检查手段，记录数据信息量大、解读耗时耗力，且需要经验丰富的脑电图医师才能正确定位癫痫放电起源。即使学员完成了进修学习，短期内也没有独立出报告的能力，仍需指导。这种情况下，可以将 设备接脑电图设备，解放军总医院脑电图医师在北京可以操作地方医院脑电图设备，实现阅图、标图、截图，同时与地方医院低年资脑电图医师进行共同讨论，给出脑电图报告。目前，已经完成脑电图技术指导近百次，指导学员 余人。手术规划指导与教学功能神经外科的立体定向或机器人操作手术离不开术前手术计划，如立体定向脑深部电极植入术、立体定向活检手术、立体定向导航、立体定向癫痫灶定位电极植入等，术前需要利用计算机处理原始 数据，制定手术靶点与手术路径。对于没有熟练开展该项业务的医院而言，因手术计划医师经验不足，手术计划操作有误或没有精确定位靶点与最佳手术路径，势必给患者带来无法挽回的后果。解放军总医院通过 远程技术，实现了在该院操作地方医院计算机（如外科手术计划系统），指导或教授地方学员，实现手术帮扶与教学指导的双重任务。以帕金森病 手术为例，将术前影像的原始 数据导入瑞士医科达公司开发的立体定向手术计划软件 后，通过可视云平台，在双方可视通话情景下，远程进行色饱和度及反差调整、基准点配准、自动检验误差、影像学三维重建和 与 图像融合操作。在最佳靶点和路径选择定位的过程中，保持双方视频通话，共同协商完成手术计划。目前，通过该方法教授学员 余人，已经完成立体定向 手术外科计划 余例，手术均顺利完成，无并发症。手术实践指导与教学远程手术指导教学和手术操作当前，远程手术操作已经在肝胆外科、胃肠外科、妇产科、骨科等多个学科得到一定的开展 ；但在常规神经外科疾病的手术治疗中，由于手术操作空间狭小，远程手术操作及机器人操作尚未实现。而中国医学教育技术第 卷第期针对功能神经外科中的 手术操作，该中心已经实现了 远程部分控制手术过程的先例。目前，已经在海南医院、安徽蚌埠三院、解放军 医院等安装了 终端，实现了 技术