如何为内窥镜与手术室工作流程选择 4K 手术显示器

选择 4K 手术显示器 ,应从与其连接的影像系统入手。

两台显示器可能采用相同的 3840 × 2160 分辨率,却适合不同项目。摄像系统处理器可能使用不同输出格式,安装可能需要 SDI 而非 HDMI,或显示器需要继续向录像设备或第二台显示器输出视频。屏幕尺寸还应适配观看距离和安装位置。

对于内窥镜制造商、经销商或系统集成商,应将显示器作为完整视频链的一部分评估,而非孤立的产品。

以下因素为选择正确的配置提供了实用的框架。

1. 首先明确手术视频配置

从显示器将承担的用途入手。

内窥镜台车上的显示器,与位于手术室其他位置的大尺寸屏幕,具有不同连接和观看需求。主手术显示器与用于观察或视频分配的辅助显示器,用途也不同。更多应用说明请参见 SOINVISION 的 内窥镜和手术室应用。

三个因素确定了基本方向:

  • 连接到显示器的成像设备;
  • 预期的安装和观看位置;
  • 视频是否在显示器上结束或继续到其他设备。

这一点容易被忽略。简单配置可能由处理器直接连接一台显示器;更复杂的视频链则可能在下游包含录像设备、第二台显示器、图像处理平台或手术室视频基础设施。

还应考虑项目是全新设计,还是向现有设备中增加组件。新安装允许集成商更自由地选择兼容组件;升级通常需要适配已确定的接口与信号格式。

一旦设置明确,显示器规格就变得更容易评估。

快速配置决策表

下表总结了主要项目输入如何影响显示器配置。

需要确认什么为什么它很重要配置影响
信号源输出建立实际分辨率、帧速率、信号格式和可用接口确定必须支持哪些显示器输入和信号格式
主显示或辅助显示用途明确显示器的观看方式及其在视频配置中的作用影响屏幕尺寸、定位和所需的工作流程功能
观看距离和观看人数确定预期位置需要多少可用图像区域帮助缩小适当的显示尺寸类别
录像设备、第二台显示器或其他下游设备意味着视频信号需要从显示器继续传输至其他设备可能需要环通或额外的视频输出功能
额外的图像增强确定仅靠显示功能是否足够,或是否需要额外处理环节帮助区分标准显示、内置增强和外置处理配置
安装方式与安装条件确定所选显示器能否安装到台车、墙面、支臂或其他支撑结构上影响尺寸、重量、VESA、电缆接入和安装要求

该表只是一个起点,不能替代检查视频链中摄像机处理器、显示器和其他设备的实际规格。

2. 核对视频信号源的实际输出

4K 手术显示器通常提供 3840 × 2160 像素的原生分辨率,全高清则为 1920 × 1080。

当上游成像设备也提供兼容的 4K 信号时,这种差异最为重要。

从摄像机控制台或视频处理器开始,确定四件事:

  • 输出分辨率;
  • 帧率;
  • 信号格式;
  • 可用的视频输出。

这些信息说明了连接显示器之前,信号源实际发送的内容。

一个简化的链可能如下所示:

摄像机或影像信号源 → 视频处理器 → 传输接口 → 手术显示器

例如,成像平台可能通过一个连接支持 4K,而另一个输出仍仅限于全高清。输出之间的帧速率和信号格式也可能有所不同。

因此,仅凭摄像系统标注“4K”还不足以判断兼容性,应确认实际连接显示器的输出端提供什么信号。

全高清信号源仍可在 4K 面板上显示。部分显示或处理平台也能对输入图像进行升频,以输出 4K。但升频不同于原生 4K 采集:它不会生成与原生 4K 摄像系统相同的原始图像信息。

从摄像机信号源经处理器至手术显示器的视频信号链,包含可选外置处理、录像设备和辅助显示器。
图 1. 具有可选下游和外置处理路径的简化手术视频信号链。

3.使屏幕尺寸与观看条件相匹配

没有一种手术显示器尺寸适合所有内窥镜或手术室设置。

手术显示器有 27 英寸、32 英寸、43 英寸和更大尺寸等尺寸可供选择,具体取决于产品线和预期安装。

应关注显示器将如何被观看,而非只问哪种尺寸更好。

在内窥镜台车附近观看时,显示器无需特别大的面板,也可呈现较大的视觉图像。随着观看距离增加,更大的屏幕可能方便手术团队多人查看。

观看人数同样重要。主要供单个操作者近距离使用的显示器,与需要多人从不同位置观看的屏幕,承担不同用途。

多画面会改变尺寸选择。当画中画、双画面或多个视频信号源共享屏幕时,每幅图像只占用部分显示面积。因此,即使观看距离不变,更大的面板也可能有用。

SOINVISION 目前提供 NEXARA X 手术显示器的 27 英寸、 32 英寸及 43 英寸 规格。应根据实际观看条件和图像布局选择,而非仅比较屏幕尺寸。

27、32、43 英寸及更大尺寸手术显示器的屏幕尺寸选择因素。
图 2.影响手术显示器尺寸选择的示例因素。

4. 核对信号路径,而非只看接口数量

显示器可以有许多端口,但仍然不适合特定的视频链。

应确认输入和输出是否匹配周边设备。

HDMI、SDI、DisplayPort 和 DVI 都可能出现在医疗视频装置中。基于 SDI 的设置还需要适当的 SDI 标准。 3G-SDI 通常用于高清信号传输,而 12G-SDI 可以通过单个 SDI 连接传输兼容的 4K 信号,包括支持系统中的 4K/60。

这并不意味着 12G-SDI 成为 4K 的普遍要求。源设备、帧速率、输出格式、电缆路径和显示器输入必须一起考虑。

如果处理器直接将视频发送到显示器,则其输出必须与支持的显示器输入匹配。

如果图像需要从显示器继续传输至录像设备、辅助显示器或其他视频设备,输出或环出功能也应纳入规格要求。

考虑这样的设置:

内窥镜处理器 → 手术显示器 → 录像设备

此时显示器在信号路径中承担两项任务:正确接收信号源,并向下游录像设备提供兼容信号。

同样的原理适用于较长的视频链。兼容性由完整路径决定,而不是由后面板上的连接器数量决定。

5. 确保显示屏适合安装

建立信号路径后,显示器仍必须适合物理安装。

对于台车配置,应检查显示器尺寸、重量、安装规格、支臂承载能力、线缆布置和可用空间。即使电气连接兼容,如果台车或支臂无法正确支撑显示器,也不适合安装。

较大的显示器需要符合其尺寸和重量的安装结构,无论它们是安装在固定位置、墙壁上还是合适的重型支架上。

还应考虑接口的可接近性。后部接口布局应为线缆预留足够空间,避免过度弯折或干扰附近设备。

其他物理考虑因素包括:

  • VESA 安装兼容性;
  • 前表面保护和清洁;
  • 控件与接口是否方便操作和连接;
  • 房间周围不同位置的可见度;
  • 来自周围环境的反射。

将安装与屏幕尺寸选择分开使决策更加容易:首先确定显示图像需要多大,然后验证所选显示器是否可以正确安装。

6. 关注实际配置需要使用的显示功能

手术显示器通常包括一长串图像控件和工作流程功能。并非所有这些在每种应用中都具有相同的权重。

对于图像呈现,伽马、色温、色彩空间和宽视角等设置可能会影响传入视频的显示方式。

根据视频信号源和显示器,可能需要考虑 BT.709 或 BT.2020 色度,以及 HLG、PQ 等 HDR 传递函数。是否相关取决于所提供的信号及所选显示器能力。

工作流程功能解决不同问题。当需要显示多个信号源,或显示器处于较大的手术室视频系统中时,画中画、双画面、多画面布局、图像翻转及信号输出可能有用。

单一信号源的内窥镜台车可能不需要多画面;接收多路视频信号的集成式手术室则可能依赖这项功能。

部分医用显示器还提供 DICOM 显示模式。DICOM 灰阶显示功能与灰阶医疗影像呈现相关,因此仅有 DICOM 模式,不代表符合诊断显示要求,也不意味着它是实时内窥镜视频的必需功能。

该模式是否相关取决于成像应用和项目要求。

内窥镜检查和手术室显示器的选择应始终以实际成像源和用例为中心。

7. 决定图像处理是否是需求的一部分

并非每个项目都需要额外的图像增强。

许多内窥镜系统已经从摄像机控制台传送经过处理的视频信号。在这种情况下,主要要求可能只是使用适当的输入、颜色设置和安装格式显示传入的 4K 信号。

当项目需要特定影像增强能力时,其他配置可能需要附加处理环节,例如:

  • 去雾;
  • 景深增强;
  • 血管/组织增强;
  • 更广泛的图像优化。

这些应被视为图像处理和影像显示功能,而不是诊断功能。

图像处理也可以位于视频链内的不同位置。

它可以内置到显示平台中:

处理器 → 带附加处理功能的显示器

或者可以通过外部设备引入:

处理器 → 外置图像处理平台 → 显示器

当处理需要与显示器保持分离或添加到现有视频链时,第二种方法可能很有用。

SOINVISION 通过不同的产品平台解决这些配置。 NEXARA 支持标准 4K 手术显示应用,同时 NEXARA X 添加 基于 S-VIXTA 的图像增强功能 ,例如去雾、景深及血管/组织增强。 Milestone 提供外置处理选项,用于需要在视频链中独立增加图像增强的场景。

NEXARA 和 NEXARA X 配置均提供 1080p 至 4K 升频,应将其与 NEXARA X 平台的附加增强功能分别考虑。

配置应遵循定义的图像处理需求,而不是假设更多的处理会自动使设置更好。

手术视频链中的标准显示、内置增强及外置增强路径。
图 3. 在视频链中定位附加图像处理的三种方式。

8. 采购前验证配置

项目进入报价或样品评估阶段时,供应商应获得足够信息,以审查建议配置。

实用的预购清单可以相对较短:

  • 应用及安装: 内窥镜台车、手术室集成、主显示器、辅助显示器、墙壁或台车安装。
  • 视频信号源: 摄像系统、处理器或其他上游设备。
  • 信号: 全高清或 4K、所需的帧速率和相关格式。
  • 连接: 所需的输入、输出、SDI 标准、环通和下游设备。
  • 显示功能: 屏幕尺寸、多画面、图像模式以及是否需要额外处理。
  • 项目详情: 文档, OEM定制、预期数量、样品需求和时间表。

然后可以根据此信息检查技术文档。根据项目的不同,这些可能包括产品数据表、接口配置、尺寸图、安装信息、用户手册和相关合规性文档。

对于 OEM 或集成项目,批量采购前的样品或配置审查也可以帮助发现仅从规格表中难以识别的不匹配情况。

总结

有用的 4K 手术显示器选择从信号源和信号路径开始。屏幕尺寸、连接性、安装、显示功能和图像处理应遵循设备的实际构建和使用方式。

这种方法比选择最大的面板或具有最长功能列表的模型更可靠。

SOINVISION 为内窥镜、手术室影像显示及医疗设备集成项目提供 4K 手术显示器配置。请向 SOINVISION 团队提供视频信号源、信号接口、预期屏幕尺寸、安装方式和处理需求,以 讨论您的显示配置 。

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