不列颠哥伦比亚未来医生培训计划

优质的视音频效果成就最佳的学习体验

在设计远程教育视音频系统时，需要考虑的因素包括：原始图像大小和可读性距离、垂直视角、颜色精度以及缩放查看功能。相对于视距和角度，像素大小决定了图像显示的质量，所以这些元素会影响到每个房间的形状、人员可以坐或站的位置以及摄像机和显示器的安装位置。

医学应用还有一个额外的要求是必须实现并保证精确的显示，以支持医学数字成像和通信（DICOM）。这项技术确保了高清晰度医学成像设备和视频系统组件之间的互操作性，而不会损失图像质量或色调。例如，支持 DICOM 的全新成像设备满足了大型研讨室对数字显示器的需求。三台 65“ 的平板显示器替代了原先的模拟投影机，采用并排安装的方式，以达到最佳的尺寸 - 距离比。系统参数精准定义了显示设备的内容通道设置，以适应医学成像的要求。

显示内容可进行排列，中心屏幕用于显示教师授课的画面，单侧显示器用于显示教学资料，另一侧显示器可以窗口形式显示不同地点的课堂画面。后期的更新包括在更大的空间安装 103" 显示器，以优化后排及两侧位置的观看清晰度。

高速切换及分配

数字系统升级的第 2 阶段要求该系统在面向未来的系统架构下，实现高分辨率信号的快速路由。McSquared 和 UBC 的 Medicine IT （MedIT） 赞同这一基于光纤技术的系统设计。他们于 2007 年开始对不同的光纤切换及分配解决方案进行评估。

在对大量的光纤解决方案进行测试之后，项目组最终选定了 Extron FOX Matrix 系统。根据项目组成员的反馈，FOX Matrix 满足了他们对系统性能、功能及可靠性的需求。“设备制造、服务支持及交货周期是非常关键的参考因素，我们在工程进展中的各方面投入亦是如此，“ Schoenenberger 提到， “我相信 Extron 在这一方面依然表现出色。他们习惯于先认真聆听用户的需求，之后据此来提供可最大化满足其需求的解决方案。”

为了进一步检验产品设计和规格，McSquared 安排了来自医学院、校方管理和 IT 部门、以及其它相关部门的代表一同前往位于加利福尼亚州阿纳海姆市的 Extron 总部，观看现场演示。该演示验证了信号源与目的端设备之间的系统互操作性，同时从技术的角度证明了矩阵切换器的性能、图像质量及可靠性能够轻松满足课程共享的需求。

最终，大家一致通过为每个校区实施全新数字化系统设计的决议。2008 年，校方决定将现有和正在建设的教学场所的系统全部升级为基于 Extron FOX Matrix 及信号延长设备的光纤视音频路由系统。

语音增强

在此类分布式的训练模式下，同样需要特别关注的是语音的清晰度。从根本上说，视频会议是面向小型团队的解决方案，在音响、灯光及房间大小等参数都经过特别设计的环境下，应用效果更佳。而在较大的空间里，如房间布局不佳，可能会导致声音的失真甚至”盲区“。为确保 DVP 空间内清晰的音响效果，集成商为其配备了 Biamp 的集中式数字信号处理系统。麦克风混音用于室内传声，使用自动混音器管理声音反馈，并同时对音频信号进行自动增益控制和数字回声消除的处理。语音增强系统也可用于音频信号均衡、信号延迟、压缩、限制及电平调整需求的管理。

数字信号处理器被集成至远程教学视音频系统，以实现与多个站点的音频共享。当某一教室的视音频回放系统被设置为信号源时，与该教室主显示器相关联的扬声器将并入语音增强系统，为多个远程课堂提供音频共享。

为不同建筑间的远程通信搭建桥梁

系统升级的内容当中包含同一校区内，不同楼宇或设施之间的信号传输。最新的设计增加了更多视频、音频及流传输等相关功能应用，例如不同教室间实时画面信号的传输。每幢大楼内的虚拟局域网络均可提供高清视频会议的链接，这样通过减少本地不同校区总体运行设备数量来简化系统安装并有效控制成本。

该设计尤其适用于 UBC，生命科学中心坐作为独立的建筑坐落在校内建筑群当中，其内部设有分布式教学点。为了支持分布式医疗培训计划，其网络建设需要大量成本，以根据应用需求来选择部署 B 级或 C 级虚拟局域网络。其它场所也需要进行大量的系统升级改造来支持这一级别的通信。

一致的学习体验

根据医学院教师的反馈, 面对面交流以及高质量的图像演示是缩小地域差距、保持优质的教学及实验操作效果的关键。远程教学视音频系统可支持对教师、现场学生、远程个人参与者及视频源信号在每台监视器和显示器上的窗口布局进行选择。单个屏幕可显示包括来自计算机、医疗成像设备及本地实物展台或 DVD 播放器，乃至来自远程站点的信号源内容。例如，常规的组织学课程要求学生首先学习理论知识，之后两两一组进行实验操作。本地实验室的同学在观看本地教学幻灯片的同时，亦可以看到教师在远端的操作演示。课堂上，每台显示器都可用于显示教师、学生及教学内容, 这当中也包括来自教师笔记本电脑的课件以及来自医疗设备或设施服务器的画面等。当实验操作开始，显示器内容将被切换至相关课程数据。

在常规的生物信息学实验室中，每两个座位配备有 2 台监视器和 1 个鹅颈麦克风。1 台监视器用于显示课程数据，另一台则用于主画面显示。学生只需按下麦克风底座上的按键，即可请求发言或提问。当教师开启学生的麦克风，对应的 PTZ 摄像机将自动聚焦至正在发言的同学。如教师正在与其它小组对话，本地助教也可负责解答问题。

传统生物学实验室的设置与之不同。显示器吊装在天花板，其角度便于观看，同时可避免被意外损坏。实验室技术人员负责处理细小的问题，并提供教师注意。如有小组在试验中遇到特殊情况，可将其解剖的标本置于摄像机镜头下，教师可对拍摄到的画面进行放大，供所有的同学观看并展开讨论。

无论本地还是远程演示， 该系统都可对画面及通信进行控制，并且无需考虑站点的位置及数量。

多点化控制简化系统操作

系统内任一站点均可共享课堂教学内容。在较为广阔的系统中，该视音频系统可覆盖 130 间教室，支持 4 所大学和超过 25 家医院共享这一在线课堂。教室可通过 Resource Scheduler 进行预定，这是一款由 Assure Software 的 PeopleCube 制作的房间预定程序。

每间教室标配有天花板扬声器和 PTZ 摄像机。空间的大小和预计的用途决定了其它设备的安装和数量，功能相近的房间配备类似的视音频产品及控制功能。

安装在 Diamond 医疗中心的视频会议服务台是系统监控及中心控制点。这一设在温哥华的服务台负责为各教学点之间建立并保持积极的联系，同时可远程对各个教学点进行控制。默认的音量等级和摄像角度可通过此服务台或者该教学点的中央技术办公室进行设置。“服务台可远程帮助大多数用户解决问题，无需技术人员亲临现场。在保持我们服务水平的基础上，大大优化了我们的资源配置。“ 来自 UBC 的协作技术高级经理 Anthony Knezevic 表示。

基于教学点的控制室

每所大学和临床校区都有一个中央技术办公室，用来监控和帮助管理会话中的视音频信号切换及分配 - 参见第 33 页的信号流程图。多数大型研讨室通过多模光纤电缆与该校区的控制室直连，以方便技术支持人员进行系统监控及视音频控制。控制室人员配置取决于校区的规模及通话需求。

标准的控制室布局包含 2 个以上视音频设备机柜，用以支持单个或多个 DVP 教室，具体取决于房间的邻接。将视音频机柜放置在控制室有双重优势。将设备从教室内移出，可最大化降低室内噪音，否则可能会对本地及分布式教学造成干扰。另一方面能够更好地调节机柜内安装的昂贵设备的温度。

设施的改造并不总是将中央技术办公室安排在 DVP 空间的附近。在这种情况下，控制室会被安排在楼内其它位置，通过单独的机房使视听设备保持在附近。部分没有控制室的校区可通过附近校区的控制室进行远程控制。

当需要在不同校区的教学楼内设置中央技术办公室时，通常远程教育视音频系统可实现不同架构之间的通信。然而，部分特殊的应用环境采用光纤传输，如 UVic。该大学设有备份操作系统，紧急情况下可控制所有校园网络及系统。除医疗设施内的多模布线外，IMP 大楼的中央技术办公室和 UVic 的应急操作中心之间还通过单模布线来连接。其他大学也已经开始参考这一解决方案。

房间控制面板

为方便教师对本地和远程视音频信号源，以及显示器进行控制，讲台配备有触摸屏。该控制界面可精准控制信号源的选择和显示窗口的排列布局、屏幕注释、与会者麦克风的激活，以及其它设备（如：实物展台或蓝光播放器）的操作。

为了让所有教师都能够熟练操作，不同教室均采用相似的用户操作界面。例如，教学医院阶梯教室内的操作界面可支持从讲台对视听设备及环境设施进行控制，其中包括灯光亮度、摄像机角度及扬声器音量等。通过该界面还可远程控制其它正在使用站点的设备，例如从大学的文件服务器中提取数据或激活远程参与者的麦克风。置信监视器安装在讲桌上或其内部，可监控显示器正在播放画面。教师只需熟悉此类系统功能及设备操作，就可在任一教学地点轻松授课。

负责视音频操作及教学技术的团队对教师的培训和指导，乃至持续的支持都非常重视，目的是促进在分布式环境中必要的教学改革。这是通过年度调查同学们积极反馈的一个关键成功因素。

该系统的实用性、前瞻性特点使每个空间都能得到充分利用。所有的教学都是实时的，不管远程教育视听系统设施的数量有多大。

对现有环境轻松融合

对视音频系统的数字化升级需要对现有基础设施及硬件进行改动。McSquared 为 UBC 医学院的教学设施制定了较高的规格标准，而其他教学点可继续使用现有的教室进行培训。

在对空间的全新设计中参考了大量具体的环境参数，从可能影响到师生视线的建筑元素到墙壁颜色和座椅之间的准确间距。例如，一个环境参数可解决指定空间内反射面的数量和角度的问题。相较于阶梯教室和实验室内原先安装的模拟复合视频摄像机，支持高分辨率数字信号输出的高清数字摄像机更容易受到室内光线不足的影响。在光线充足的环境下，要求显示器画面具有较高的对比度，这需要更高等级的照明系统来支持高清摄像机，且不会冲刷所显示的图像。反射面影响照明，进而直接影响屏幕图像的可视性。

医学院视音频系统升级

用于医疗环境的建筑不同于其它任一类型的建筑。McSquared 通过与系统集成商及项目相关团队展开紧密合作，以最大化减少对项目进度的影响，同时确保不同教学点的同学们都能够获得一致的学习体验。

尽管像 Kelowna 总医院 2010 年竣工的大楼这样，已配备了充足的冷却和电力系统来支持 DVP 空间，但整个医院应用系统的升级仍需要小心规划和实施，以防止服务中断。灰尘控制也是需要考虑到的重要环节，由于房间相邻，特定的空间需要密封。部分经改造的空间非常靠近急诊室或外科手术室，因此在施工期间不可出现意外断电或断水的情况。

以下是 温哥华市中心最古老的急救中心之一，St Paul’s 医院的应用案例。2011 年, 医院在地下室建立了一个完整的临床教学园区。这里包括一个经改造的 170 座的阶梯教室和一个全新的 70 座阶梯教室、两个研讨室和一个中央技术办公室。这些空间全部建造在手术室的正下方。整体施工期间，在不给外科医生带来不便或危及患者护理的前提下，项目团队尽一切努力来满足施工进度。

Schoenenberger 说：“对现有设施和运营中的医院来说，首先解决的难题是确保适当的空间，然后与建筑师或设计团队合作，对空间进行改造以满足需求。” “完成这一部分后，你还须在不影响整个楼层系统运行的情况下，将全新的技术顺利集成。”

施工相关问题及注意要点

当用光纤电缆代替现有电缆时，可能会产生繁琐的步骤。起初布线时，为方便将电缆从导管内穿过，曾在其表面涂抹各类润滑剂。然而，某些凝胶随着时间的推移已经降解成粘合剂。集成商不得不使用强力拆除先前的基础架构，偶尔会损坏导管、墙壁和水平表面。拆除旧电缆的成本很高，并导致工期延长，但这一步骤在满足加拿大的建筑规范和标准方面，是必不可少的。

在数字化升级的过程中，导致多个地点安装进度延迟的另一个因素是温度控制。从建筑的角度来看，安装在机架上的数字信号设备会产生较模拟信号设备更多的热量。数字交换机或信号处理器的功耗及产生的热负荷的平均值超过原有设备的 30%。尽管光纤通过光来传输信号，但其元件会产生与其它数字设备同样多的热量，其数值均超出原有设备。

如楼内空调系统冷却力度不够，可能导致机房与控制室温度过高。通过采用新的冷却模块或升级暖通空调基础架构可有效改善室内温度调节。即使这样会导致项目成本增加，但从长期角度可节约成本，并延长设备的使用寿命，更重要的是确保系统在未来 10 年内稳定可靠的运行。

根据来自 McSquared 的 Schoenenberger 反馈，电源通常不构成问题。设计可支持各种医疗设备的数字系统，需要预留足够的电源来满足未知的用电量。但是，特定位置的电源问题可能会影响整个系统的可靠性。例如, UNBC 的电网很容易受影响发生断电。该大学的系统包括大量的浪涌保护、在线 UPS 模块、UPS 电池扩展器等，这些全部用于在规定的时间内提供备用电源。

成果展示

当每个支持 DVP 的空间同时在线，所有系统及连接都在本地及所链接点之间进行测试。单个系统和企业级架构的调试，以及服务台的持续系统监控有助于实现 99% 的系统正常运行时间。

升级为面向未来的光纤设计可提供更多优势，例如它仅需要一个被隔离开的更小的电源架构。光纤可实现视音频及控制信号的无辐射传输，避免对精密医疗设备造成电源噪音，这也是 MPAACT 所强调的要求之一。

电磁干扰 （EMI） 是所有医疗培训机构普遍担心的问题, 本地医院及远程地点的 DVP 空间尤其容易受到地面噪音及电气辐射的影响。DMP 教室通常与研究中心、血液和大体解剖实验室、手术室、模拟室以及急诊和门诊部共享同一座大楼，其设备会释放不同程度的电气干扰。医学院的设施也容易受到其它信号源的电磁干扰，包括用于数据流、门锁、环境设置和其它各种系统内部网和控制网络。在不断受到电磁干扰噪声冲击的环境中，光纤技术提供了必要的传输隔离和性能，而不会影响其他系统或网络操作。

分布式医疗培训项目的投资回报率

该项目当前乃至未来都将保持可观的投资回报率。目前, 医学博士课程每年可招收 288 名新生，已是自 2003/2004 年以来，年度入学总人数的两倍多。每年有多达 192 名申请者在 UBC 注册温哥 Fraser 的医学课程，区域课程为每个校区增加32名学生。学生可选择在以下四所大学中的一所来完成前两年课程的学习：温哥华的 UBC、北部的 UNBC、维多利亚的 UVic 或位于东南部的不列颠哥伦比亚大学奥卡纳干分校（UBCO）。

第三年和第四年的临床教学内容包含在医院及诊所的轮岗和查房，紧接着在毕业后，有 2 - 7 年的住院医师实习期。与传统的需要在指定学校完成所有科目学习的模式不同，分布式学习模式使得通过远程学习的学生和当地居民同样能够收获应对各类疾病的经验及最新的治疗方案。例如，来自 17 个��同地区的居民、医生和其他健康专业人员最近参加了在温哥华总医院举行的学术盛会，这些地区当中也包括一些乡村实习点。这是作为研究生培训课程和持续职业发展的一部分而举办的一轮会议。远程教育视音频系统确保每个人都有平等的接受专业培训的机会。

分布式培训模式带来的一个意想不到的好处是，它为教师提供了更多的自由。远程教育视音频系统允许教师在温哥华以外的地方进行在线授课。最早开始利用这一灵活教学特性的是大体解剖学的教师。在 UBC 任教 30 年的他，渴望在维多利亚定居，但岛上那里没有 FoM 实验室。在 UVic 建立了可支持 DVP 的大体解剖学实验室后，他能够在位于维多利亚的全新实验室继续为同学们教授大体解剖学的课程。

信息共享不仅仅局限于教师与学生之间的交流；通过远程教育视音频系统，从事同一专业但位于不同地区的教师可同时在线授课。在单门课程中，来自温哥华和基洛纳的专家可在线合作授课。他们教授同一门专业课，但侧重点不同。身处不同教学地点的他们，在每节课上就两个相关的主题来分析讲解，从而帮助同学们更好的理解课程内容。视音频系统是成功推进这一教学及沟通方式的有利平台。

将双视频会议解决方案与光纤视音频切换和分配系统所固有的功能及支持未来扩展的特性相结合有两大优势。远程教育视音频系统使全省学生都能够加入到知名的 FoM 培训计划当中，这样通过为同学们所在的不同地区提供医疗指导，可鼓励广大新医生留在就为偏远或医疗服务不足的地区开展实习工作。同样重要的是，专业及学科领域之间的信息共享增进了人们对医学的理解，也为不列颠哥伦比亚省的居民带来了新的治疗方案。

“事实证明，该系统存在的意义已远超过本科医学教育。 UBC 的 Knezevic 说：“我们看到越来越多的医疗卫生从业人员希望通过这一系统使他们能够与省内所有同行连线”。 “我们很自豪，因为我们已经消除了为医疗欠发达地区留住优秀的医学从业人员的诸多障碍之一。”

分布式教学模式被全球广泛认可及采用

远程教育视音频系统的成功触发了分布式教学模式在其它领域的应用。物理治疗、牙科和药物科学的专业院校纷纷开始利用已有的支持 DVP 的空间，或重新开发适用于自身的分布式培训课程。

从视频会议的角度，医学院作为主持人将相关课程与远程教育视音频系统相连。物理治疗是隶属于医学院的一门学科，其教学地点位于 UBC 校区一幢单独的建筑内，通过远程教育视音频系统连接。由于申请参加 UBC 和 UNBC 课程的人数不断增加，物理治疗这一学科于 2013 年启动了自己的分布式教学课程。

牙科作为与医学院合作另一医学科目，共享与生命科学中心提供的两个学位相似的课程。DVP 空间允许牙科和 MD 之间的课程共享。

制药学科使用独立于医学院的教学楼。该学科采用分布式教学模式，目的是为乡村地区培养更多的药剂师。UBC 全新的支持 DVP 的制药科技大楼于 2012 年秋季正式应用于线上教学。这里的远程教育视音频系统使该学科的讲师能够连线到其他大学和实习医院的同专业的同学。与以上系统类似，UBC 商学院也在为自己学院安装远程教育视音频系统，不久之后会正式启用。

正如 UBC 各学院所认识到的分布式教学模式的价值所在，该模式在不列颠哥伦比亚省的成功应用也使得更多的公立和私立学校来参考和仿效。许多国家都面临着类似的问题，医疗资源集中在大城市及其周边地区，而乡村地区的居民则享受不到充足的医疗服务。来自世界各地，包括加拿大其他省份、美国、澳大利亚和欧洲各国大学的代表团，纷纷前往 UBC 进行参观访问，考察其远程教育视音频系统。

德国同样对其国内乡村地区医疗服务不足的问题表示担忧。杜塞尔多夫毕业的医学生多数选择留在在周边地区工作。城市以外的地区，医生严重紧缺。不列颠哥伦比亚的远程教学视音频系统向德国代表团证明了，为医生资源紧缺的地区提供远程教学，当地的医学生无需远离家乡也能够享受到同等的教育是解决此类问题的最佳方式。

系统回顾

根据 Schoenenberger 的反馈，在将模拟系统升级为数字解决方案时，必须考虑以下三点要素。由于热负荷较之前增加了 30%, 需格外关注空间内的冷却及 HVAC （暖通空调）系统。其次是灯光， 数字化摄像机和其它高分辨率的画面采集设备依靠大幅提高照明等级来生成高质量的视频信号。第三个要素是基础架构，其中也包含信号切换及分配的网络及硬件部署。从本质上看，系统的设计既要满足当前的需求，还要能够应对未来技术的升级。他谦虚地将系统的成功大部分归功于在 UBC 项目中合作的视音频设备制造商。

“Extron 及其它视音频设备制造商总是能够最大程度的满足我们提出的各类要求，这体现在它们产品设计的特点和功能上,” Schoenenberger 说到， “这种积极响应能力，在我们和我们的客户（如 UBC）做出相关决策的过程中，发挥着重要作用。因此与他们合作是令人感到非常愉快的。”

成果反馈

Joanna Bates 和 David Snadden 医生就分布式教学课程对省内的影响分享了他们的看法。该项目早在 2002 年由 Bates 医生牵头启动，现任领导是 UBC 医学院教育高级执行院长 Snadden 医生，他常住在乔治王子市的 UNBC。两位医生都与视音频集成商 McSquared 紧密配合，力求实现其愿景。在选用光纤布线之前，McSquared 对所有可采用的技术进行了评估，以及广泛的研究，包括详细的成本/效益分析。多年来，通过对设备和系统逐个阶段的升级和扩展，以及医学工作者与集成商的通力合作，共同成就了这一获奖的经典项目，它为全球教育项目树立了标杆。该计划能够持续成功实施，归功于项目组所有成员对最初的理想和承诺的不懈追求。

利用来自业界领先制造商的视音频设备、UBC 联合多所大学、地区实习医院、远程诊所和省级卫生当局，成功创建了一个对社会发展有积极影响的系统。随着医患比例不断提高，省内的乡村地区每年都有更多的医生挂牌成立诊所。这一独特的远程教育系统，使得视音频系统成为推动不列颠哥伦比亚省内未来医生教学体验的重要动力。