国内医院如何建设符合需求的数字化手术室

张臣舜，沈秀芬，张 涛，尹子樵，李 继，王 旭

(昆明医科大学第二附属医院：1质控部；2检验科；3设备科,云南昆明650101)

国内医院如何建设符合需求的数字化手术室

张臣舜1，沈秀芬2，张 涛3，尹子樵3，李 继3，王 旭3

(昆明医科大学第二附属医院：1质控部；2检验科；3设备科,云南昆明650101)

数字化手术室是从20世纪90年代初期开始，在洁净手术室(也称为层流手术室或层流洁净手术室)的基础上发展起来，综合运用计算机、网络、通讯、自动控制、图像信号处理、多媒体及综合布线等方面的技术，将与手术过程有关的各个系统(如设备、环境控制、HIS、PACS、远程医学等)进行有机整合和集中管理，是医院数字化建设的重要组成部分。

1 数字化手术室的主要功能

1.1 信息集成和远程医学

1.1.1 病人信息集成

与医院的信息系统(HIS、PACS)联接，整合手术麻醉和护士管理系统，将病人基本信息、影像资料、检验报告以及手术过程中的麻醉监测参数等所有与患者相关信息，提供给手术医生、麻醉医生和手术室护士实时查阅。

1.1.2 实时的远程医学

(1)实时的远程手术示范和记录。通过实时的视频、音频传送，将手术过程实时传输到手术室以外的示教室。学习人员可以在示教室里与手术室的医护人员进行实时对话。同步记录多个视频、音频流和数字信息流，完整地记录整个手术过程，可以进行编辑和远程播放，完整地再现手术过程，进行术后分析、教学和存档。

(2)实时的远程会诊。指导专家可在手术室以外的任何有会诊工作站的地方，指导手术或对手术过程中出现的复杂情况进行会诊。指导专家可以同时观看手术视频、调阅HIS、PACS资料，与手术室里的医生一起讨论。

1.2 手术室环境设备的集中监控和手术室管理

1.2.1 手术室的环境设备的监控

可集中进行手术室的环境设备的监控，包括：电源、气体、空调、灯光、开关、净化系统、对讲、广播、背景音乐等。

1.2.2 手术情况的监视和手术信息发布

可进行手术情况的集中监视和手术综合信息的及时传递，如手术进度、现场人员、手术预告和通知等。

1.2.3 手术室综合管理

通过护士工作站进行手术室的综合管理，包括：手术安排、人员排班、器材消毒、药品和耗材准备等。

1.3 医疗设备的集中控制

根据医院的需要，集成整合手术室里的各种先进的数字化手术设备(如内窥镜设备、手术导航设备、心脏外科设备、神经外科设备、手术床、无影灯、电刀等)，通过控制中心进行集中操作和观察，实现对手术室设备的集中控制，使外科医生的操作更加便捷、高效和安全。

由于数字化手术室技术是随着微创技术的发展而诞生的，因此，在设备集中控制方面发展得最先进和完善的，目前仍然是与微创手术相关的控制技术，如手术导航设备。

1.4 特殊医疗设备的应用

1.4.1 手术机器人

实现术中三维影像，用手术机器人代替医生的部分手工操作，拓展了医生的操作功能，提高了操作的准确性和灵活性，缺点是设备和耗材都十分昂贵。典型设备如达·芬奇(Da Vinci)机器人手术系统，其已被广泛应用于普外科、心外科、泌尿外科、妇科和小儿外科。

1.4.2 术中实时影像学检查和手术导航

使用术中CT(或MRI)可以进行术中实时的影像学检查，为手术医生提供实时的影像资料。与具有导航功能的手术系统连接，可进行手术导航，实现影像导航下的外科手术(Imaging Guided Surgery，IGS)。IGS被称为现代化手术室的技术核心。缺点是产品价格过高，手术室必须进行辐射防护或电磁屏蔽。

2 建设数字化手术室的基本思路

2.1 旧手术室不易改造，新建时要抓住良机

从国内医院建设的使用效果来看，要对旧手术室进行改造，其难度和工程量相当大，建成后的使用效果也不如人意。因此，新建手术室就要作好适当超前的规划，不能错失良机。

2.2 充分考虑到投入使用后的运行成本

洁净手术室的运行成本很高，主要体现在耗电量和维护支出。有些医院因不能承受高昂的运行费用而弃置不用，有些医院超期使用过滤器导致无菌效果不达标。因此医院在进行先进手术室建设时，不能只强调它的好处，还应对以后的运行成本因素进行充分的考量。

2.3 建设符合医院实际需求的数字化手术室

2.3.1 突出业务特点，控制投资规模

(1)选择合理的解决方案。建设数字化手术室要根据医院的手术量、业务特点等实际需要，对投资预算和收益进行客观衡量，将工程造价控制在一个能承受的范围。解决方案的设计原则：一是采用相对简单实用功能、突出医院业务特点，不一味贪大求全；二是体现医院的管理模式的特点，管理理念应在国家标准的基础上适当超前，具有一定的创新性。

(2)选择实用的功能和设备。数字化手术室由基础到高级应用，实际上由四个部分组成：信息集成和远程医学系统，包括医院HIS和PACS在手术室的应用；手术室环境设备的监测和控制；医疗设备的集中控制；特殊医疗设备的应用。要达到数字化医院的应用效果，应完成第一、二部分，以实现手术室管理和控制的信息化和人性化，提供全新的手术教学环境。需要明确的是，信息集成和环境设备的监控是针对整个手术室的，应在整体上反映数字化的管理和运行特点，但远程医学部分可只针对其中的几间，也不需要录制和保存所有的手术过程。有条件的医院应完成第三部分，实现人性化的设备控制方式，以充分发挥数字化手术室的优越性。通常情况下不需要将所有手术间都建设成完全的集中控制，可以根据自己的业务特点，建设其中的几间，供多个专业使用或专供某个专业使用。第四部分属于特殊的高级应用功能，只有少数条件很好的大型医院或专科医院能够选择一些适用功能，如手术机器人系统、术中MRI检查系统已经在国内的一些医院得到应用。

2.3.2 与医院的整体信息化建设同步

很多医院在整体信息化建设上滞后，无法提供数字化手术室的应用环境，使医院不能在新建手术室时同时完成数字化建设，建成后也不能发挥应用作用。数字化手术室是医院数字化建设的一个组成部分，因此，正确的建设方法应该是先完成医院HIS和PACS的建设，再考虑数字化手术室的建设。

2.3.3 对系统适用功能的要求

在采购产品的时候，有一些技术特点需要从医院自身的需要予以考虑：(1)与其它品牌的数字化医疗设备的兼容。(2)中文的操作界面。(3)原型化的设备控制界面。(4)系统应安全可靠性，具有良好的安全防护机制，可防止未经授权地存取、更动或恶意破坏。具有容错能力，即当系统某部分组件发生故障时，应不影响整个系统的联机操作。除拥有稳定的网络环境外，应用软件程序也应稳定正确地执行且可支持多任务操作。(5)应能与各种不同开发商开发的HIS、RIS、PACS、LIS等医疗信息系统进行无缝联接，具备足够的开放性(6)具备很好的硬件与软件两方面的可扩展能力。

3 数字化手术室建设的相关问题探讨

3.1 数据格式应采用标准协议

数字化手术室应采用DICOM3.0、HL7等标准协议进行数据存储和传输，使手术室系统能直接与医院的HIS和PACS系统进行无缝联接，在手术室可无时滞地直接调用所有病人信息资料。通过医院内部交换机，与HIS、PACS服务器共同构成一个完备的医院信息共享平台。

如果为了节省投资，手术室系统采用其它的数据格式，则中间需要专用的服务器进行数据格式转换，才能与HIS和PACS系统联接，将造成信息传输速度慢，系统工作可能不稳定。

3.2 视频传输和存储的质量保证

远程医学和手术视频的录制是一项很重要的诊断和教学功能，对手术影像的质量要求很高，需要实现视频传输和存储的整个过程的真正全高清。如使用专线光缆，以保证足够高的带宽和信号的稳定性，并综合使用ADSL/LAN等多种手段，通过远程VPN(Virtual Private Network，虚拟专用网络)安全高速地进行远程影音数字信号交换。如果远程通讯采用普通的会议视频系统，病人影像资料的质量将无法得到保证。

3.3 可对各主流品牌的医疗设备进行集中控制

(1)与医院现有设备的兼容。非数字化的医疗设备不能与新建的数字化手术室系统联接使用，除此之外，有些品牌的数字化手术室产品，只能与部分其它品牌的数字化医疗设备相兼容，能兼容的品牌的数量不同。选购数字化手术室产品时，应考虑兼容问题。有的医院不得不将原有的设备淘汰，更新为同品牌产品。

(2)对以后设备采购的限制。以后采购的手术室设备必须考虑其兼容性，可选择的品牌范围将受到一定的限制，因此在选购数字化手术室产品时，就应首先考虑这个问题。

3.4 吊塔系统设计

吊塔通常采用积塔式设计，旋转控制装置、升降控制装置与设备放置平台依次紧固连接，有效利用空间，合理分布转接口，使医疗设备连接顺畅，并预留一定的扩展空间。每间数字化手术室一般要安装2～3个吊塔，腔镜手术室甚至需提供4个吊塔(麻醉塔、外科设备塔、腔镜设备塔、以及辅助塔)，通常采用1个麻醉塔、外科设备塔、1个腔镜设备塔的方式。腔镜手术室还需要安装3～4根悬臂，用于安装手术用的液晶监视器。如果除了内置于灯头的手术摄像机以外，还需要独立悬挂的术野摄像机，则需要再加1根悬臂，一般配备通用的术野摄像机悬臂。考虑到各种装置之间的安装配合，以及投入使用后外观的整齐有序，手术无影灯、吊塔、吊臂最好采用同一品牌设备。

3.5 智能控制系统

手术室的功能智能化，主要体现在弱电控制系统上。使手术室的各个弱电控制系统的功能智能化、操作一体化，应该是设计目标。将功能繁多的各个子系统集成整合，是手术室数字化建设的关键。因此，应总体考虑各子系统的可集成性，合理设置中央系统的主机及控制设备，手术室内外的配套管线布局应合理，并充分预留以后的扩展空间。

3.6 实时手术示教系统

(1)手术示教系统的统一配置。建议在采购手术灯时，一起采购由生产厂家提供的摄像机和多路控制器，以及对讲通讯装置，并由供应商统一进行示教系统的设计和安装，这样便于示教系统的总设计和总调试，施工时也便于预埋管线。多路控制器可以同时控制多台摄像机工作，可以在各摄像机之间随时切换。对讲系统也要能够随着进行多路之间切换。

(2)摄像机的信号输出。为了实现手术的实时无迟滞转播，每个摄像机的输出信号都要分成两路，一路输入PACS系统进行录制，另一路直接用于手术转播。示教室离手术室的距离一般都在摄像机要求的距离之内(数百米)，通常不需要考虑信号衰减的问题。

(3)示教室和手术间之间的对应分配。医院通常要在数间手术室安装摄像机，示教室也往往有数间，还常常相互分开，但示教室的数量通常少于手术间。因此，示教室和手术间之间如何对应分配，如何与手术间和示教室进行实时的对讲和通讯，都是必须充分考虑的问题。

(4)投入使用后如何管理是系统设计时应考虑的主要因素。与示教系统的使用相关的科室有教学部门、手术室、信息科(设备科)，只有将以后负责操作和管理的科室确定下来，才能进一步确定将系统的总控制器放在何处，以及示教室和手术间之间的对应分配方案。如果系统设计不合理，以后示教系统的使用将极其不便，导致中看不中用。

上文讨论了国内各级医院在数字化手术室建设实践中经常碰到的一些问题，总结了医院在实际建设中得到的经验和教训，提出了自己相应的建议，希望对正在计划进行和已经开始建设的医院起到参考作用。

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The Research for Construction of Modern Digital Operating Room in Different Hospital

ZHANG Chen-shun1, SHEN Xiu-fen2，ZHANG Tao3，YIN Zi-qiao3，LI Ji3, WANG Xu3

(1.Quality Control Department；2.Laboratory Department；3.Equipment Department Second Affiliated Hospital of Kunming Medical University,Kunming Yunnan, 650101)

This paper researches for three matters of construction on digital operating room, for peer reference：function and specialty of marketable products of digital operating room；the development feasibility and method of digital operating room of internal hospital；some important related matters of construction practice.

digital operating room；construction； related matter

2014-04-21

R197.324

B

1002-2376(2014)09-0025-04