手术和医学成像应用中的超低延迟串流器

实时通信和数据传输已成为医疗保健领域不可或缺的一部分，尤其是在手术和医学成像应用中。在内窥镜等手术过程中捕捉、共享和分析高分辨率实时图像的能力，改变了医疗专业人员诊断疾病、规划手术和培训未来专家的方式。最近的技术突破让超低延迟串流成为可能，实现了高质量、交互式和身临其境的实时数据交换，具有无与伦比的即时性，在病人护理方面取得了重大进展。

为了与这些进步保持一致，iWave 推出了超低延迟 (ULL) 串流器和记录器，这是一种集成了实时通信和数据传输的尖端解决方案，可将延迟降至最低。ULL 串流器专为满足对即时数据流日益增长的需求而设计，它允许以极低的“玻璃到玻璃”延迟进行视频流传输，使得医疗服务提供者能够在整个复杂的医疗过程中以无缝同步的方式进行监控、评估和协作。

（图片来源：iWave）

传统的成像方法，包括 X 射线、计算机断层扫描 (CT)、正电子发射断层扫描 (PET) 和磁共振成像 (MRI)，在视频流传输过程中通常会出现几百毫秒的延迟。在需要瞬间做出决策的程序中，这种延迟可能是一个关键障碍。相比之下，iWave 的 ULL 串流器通过 Wi-Fi 5 将端到端延迟降低到仅 66 毫秒，非常适合交互式应用。高清 (HD) 视频现在可以实时传输，使本地和远程地点的专家都能进行监控并立即做出决策。在可视化和分析方面，ULL 串流器与 Apple Vision Pro 集成，这是一款混合现实头显，结合了增强现实 (AR) 和虚拟现实 (VR) 功能，为用户提供了完全沉浸式的体验，并加强了多个医疗团队之间的协作。

ULL 串流器和记录器的主要功能

• 超高分辨率视频：支持 60 Hz 的 4K UHD 视频，可同时进行压缩和解压缩以保持高质量
• 多功能输入和输出：配备 12G-SDI 和 HDMI 2.0 输入/输出，可与各种成像设备灵活集成
• 高效实时编码：对来自 12G-SDI/HDMI 2.0 输入的视频进行编码，用于实时串流器或直接录制到 M.2 SSD 或 USB 存储器，确保实时观看和高效存储
• Wi-Fi 5 串流器功能：允许通过 Wi-Fi 网络进行可靠、低延迟的串流器传输，减少对有线连接的依赖，提高移动性
• 安全数据传输：采用 AES 加密技术保护敏感医疗数据，为视频串流提供安全管道
• 零延迟直通：支持零延迟的循环模式，适合在本地设备上进行串流传输和实时显示

ULL 串流器由高性能 FPGA 驱动，包括 HDMI 接收 (RX) 和发送 (TX) 功能以及 Wi-Fi 5 功能，因此非常适合同时处理数据接收和发送。ULL 串流器的核心是 Zynq UltraScale+ MPSoC，其中包括一个集成的 H.264/H.265 视频编解码器单元。该功能可确保硬件加速视频编码和解码，优化高清视频流应用的性能，并最大限度地减少对系统资源的影响。

医疗环境中高级视频编解码器的集成

ULL 串流器先进的编解码器集成能够直接从成像设备着手，实现更高效、更有效的视频处理流水线，从而为医疗环境带来显著优势。原始视频一经从内窥镜之类设备采集，就会在 FPGA 中进行可编程逻辑处理，而其中会应用必要的图像增强。如降噪之类增强功能可确保图像清晰、高分辨率，而色彩校正和图像稳定功能则可提供更准确、更一致的视图。这些优化非常重要，因为它们提高了实时流的清晰度，能够让外科医生和医疗专业人员查看到对手术至关重要的精确实时图像。集成的 H.264/H.265 编解码器可有效压缩这些高质量视频流，在保持视觉保真度的同时降低带宽要求，从而在复杂的医疗保健网络中实现无缝数据传输。

ULL 串流器经过优化，能够以极低的延迟保持视频质量，确保实时处理视频并将其传输到显示器、远程系统或存储设备，而不会出现延迟。这种简化的工作流程不仅能提高医疗机构的运行效率，还能让医疗保健专业人员同时查看、分析多个来源的实时视频馈送并采取相应行动。此外，压缩视频可无延迟地传输给远程专家或顾问，在高风险的医疗场景中提供无缝协作和决策支持。这种实时功能与低延迟和高质量成像技术相结合，确保 ULL 串流器能够满足现代医学成像和程序支持的严格要求，因为在这些领域，精确性和时间性至关重要。

医疗应用中的 ULL 串流器工作流程

ULL 串流器的编码过程从捕捉 12G-SDI 或 HDMI 2.0 信号源的高质量视频开始，分辨率高达 4K，每秒 60 帧 (fps)。在手术过程中，视频馈送被编码成更小的高效数据包，并通过 Wi-Fi 5 进行流式传输。支持的协议包括 UDP、SRP、RTMP 和 RTSP，便于与各种串流平台兼容。编码数据由解码器接收，并在高速显示器和设备（如 Apple Vision Pro）上显示。为了提高灵活性，还可以将视频流传输到 YouTube 和 Wowza 等网络平台，并根据最终用户的具体需求进行定制。为确保数据安全，ULL 串流器可对从 12G-SDI 或 HDMI 2.0 信号源采集的视频和音频数据进行加密和解密，从而在医疗串流传输过程中保护病人的隐私。

ULL 串流器在医疗保健领域的用例

1. 手术中的实时数据集成：ULL 串流器可实现无缝实时数据集成，能够让外科医生立即获得重要信息，提高形势感知，并为决策提供支持。
2. 远程医疗和远程手术：远程专家可通过超低延迟流加入手术，实现现场和远程团队之间的同步通信，这对复杂和专业的手术至关重要。
3. 医学培训和模拟：向学生或学员实时传输手术过程或医学模拟，提供身临其境的互动学习环境，实现即时反馈并提高对技术的洞察力。
4. 重症监护室监控：ULL 串流器可将重症监护室 (ICU) 的实时视频和重要数据传输到远程监控中心，从而支持就患者护理做出快速、明智的决策。
5. 实时诊断：实时传输诊断图像（如超声波或内窥镜镜头），可与专家进行快速会诊，专家可即时解读结果并提供指导，从而缩短诊断时间。
6. 应急协调：在危急情况下，ULL 串流器可以向应急小组或医院提供来自急救现场的实时视频画面，从而促使即时医疗干预以协调良好方式得以实现。

随着通过 Wi-Fi 传输超低延迟串流器的成功部署，ULL 串流器有可能在全球范围内显著改善手术效果、提升培训效率并扩大救生程序的使用范围。

iWave：嵌入式系统的创新

凭借数十年的丰富经验，iWave 的工程团队精于设计符合最严格机械、环境和法规要求的解决方案，打造出了诸多经过认证、可扩展的产品，通过量身定制帮助客户提升了产品性能和可靠性并实现长期部署。通过与 iWave 合作，企业可以从灵活的定制解决方案中获益，抢先利用上最新的 i.MX 技术，并获得能力通过下一代产品在市场中拔得头筹。

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