基于5G技术及4K/3D手术系统的显微外科远程手术会诊平台的设计及实践

摘要

目的搭建基于4K/3D手术系统的远程手术会诊平台,评价5G通信技术支撑下4K分辨率3D样式画面在显微外科远程手术会诊中的应用效果。方法设计基于“端云端”的系统软硬件架构,依托国产4K/3D显微手术成像系统,实现术野的双视点光场采集、智能图像处理、硬件3D交织、低延时网络传输和超高清立体显示。将该系统应用于侧颅底疑难病例的远程手术会诊,从4K/3D视频传输延时、峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,PSNR)、结构相似性(Structural Similarity Index Measure,SSIM)、画质及舒适度等方面评价该平台的效能。结果在非专用5G组网方案下,手术会诊平台的4K/3D视频传输延时1.18 s;评价视频传输质量的客观指标PSNR和SSIM显示4K/3D视频传输前后的视觉差异和结构差异小。27名医生针对8段手术视频片段的问卷调查结果显示,视频传输后画质无改变或改变轻微不影响观看的样本占比为89.35%,96.30%的医生认为远程传输后的4K/3D视频足以支撑显微外科远程手术指导。结论4K/3D显微手术成像系统产出的超高清立体视频经5G传输后足以支撑远程手术指导,这为远程医疗及教学、灾难及战场手术救治提供了新方案。