新建医院数字化手术室的规划与思考

叶栋，莫明兴，刘合超，程思民（通信作者）

1 苏州市独墅湖医院（苏州大学附属独墅湖医院信息处） （江苏苏州 215123）；2 苏州大学附属第一医院信息处 （江苏苏州 215000）

随着临床对手术设施要求的不断提高，建设数字化手术室成为医院的必然选择。特别是针对新建医院，数字化手术室不仅可优化手术流程、提高医护人员的工作效率，还可体现医院外科的综合实力[1]。本研究从我院正在规划中的数字化手术室项目着手，重点介绍项目的总体规划与架构，同时针对在规划中发现的问题提出建议，希望为相关医疗机构建设高水平的数字化手术室提供参考。

1 数字化手术室的建设范围

数字化手术室的理念起源于20世纪90年代初，且随着医疗技术的不断发展其建设的要求和目标也在不断扩充[2]。狭义上，数字化手术室包含对医疗信息、影像等数据的集成，同时也包含对手术观摩、手术示教、远程教学及远程会诊等技术的支持[3]；广义上，整个手术区域内与信息化相关的解决方案以及手术全流程的所有软件、硬件、设备均属于数字化手术室的规划范围，见图1。

2 数字化手术室的建设目标

我院为苏州大学直属附属医院，预计2020年底正式投入运营，共规划建设38间手术室，其中包含多间数字化手术室及高清无损手术示教室。根据医院全面建设“智慧医院”的总体目标，在新手术室的规划中提出了以下几点要求：（1）重点满足医师的手术需求，实现全链路视频的高清传输，在预算允许的情况下选取几间手术室建设4K数字化手术室；（2）手术室支持高可扩展性，考虑未来10年医院的发展，为未来升级预留空间；（3）充分利用手术数据，建设全院数字化手术档案；（4）实现包含中心手术室、内镜中心、数字减影血管造影（DSA）室等区域的全院级转播。

图1 数字化手术室的建设范围

3 数字化手术室的总体架构

数字化手术室通过对硬件和软件的集成，实现了对手术全过程的记录和管理，提高了医护人员的工作效率和手术成功率。数字化手术室的总体架构分为基础设施层、数据层、功能应用层和展示层4个层面，见图2。

图2 数字化手术室的总体架构

3.1 基础设施层

基础设施包括各类音视频输出设备（腔镜、术野摄像机、全景摄像机）、数字化主机、网络设备、存储服务器、应用服务器等[3]。基础设施层规划的重点是高可用性和安全性。

我院所有数字化手术室的音视频信号集中汇聚到中央控制室，以供手术示教与转播使用。在手术室区域外，医院规划了多间高清无损示教室，并通过IP方案实现了在院内、院外任意区域的手术示教功能，见图3。

图3 数字化手术室的部署

3.2 数据层

数字化手术室的核心是“数字化”。1台手术从时间维度可分为“术前”“术中”“术后”三部分。术前对患者检查、检验等产生的数据称为“术前数据”；术中各医疗设备产生的“手术音视频数据”“生命体征数据”“麻醉数据”称为“术中数据”；合理整合“术前数据”和“术中数据”即形成了“术后数据”，又可称为“数字化手术档案”，见表1。

表1 数字化手术档案数据

目前，数字化手术室重视在术中更好地使用数据，却忽略了术后对手术数据的再利用[4]。通过分析“数字化手术档案”的数据来源，我们发现除“术中音视频数据”外，“术前数据”“术中生命体征数据”“术中麻醉数据”均源于各类医院信息系统，与数字化手术室无直接关联，因此，建立“数字化手术档案”的关键是保证“术中音视频数据”的完整存储。

3.3 功能应用层

功能应用层是基于数据层的使用需求实现的，我们整理了11条数字化手术室功能（表2）。由于市场上很难找到一家能同时处理好手术音视频、转播以及数据整合的供应商[5]，所以，我们建立了“数字化手术室”“手术转播/数据处理”两个模块，并针对不同模块选择了合适的供应商，最后通过接口实现以上两个模块的完整对接，保证了手术安全性的同时，满足了医院其他的建设目标。

表2 数字化手术室功能

3.4 展示层

展示层是数字化手术室的门户入口，包括护理管理门户、麻醉门户、手术设备集成门户、手术示教管理门户及数字化手术档案门户等。

4 数字化手术室规划中的思考与建议

在数字化手术室的整体规划过程中，我们分析了我院及其他医院在数字化手术室建设中存在的问题，并总结了以下几点建议。

4.1 数字主机IP方案和硬件矩阵方案的选择

数字主机IP方案和硬件矩阵方案是目前供应商主要的技术方案。在视频处理及转播方面，使用硬件矩阵方案可以无损转播高清视频，而数字主机IP方案通常采用视频编解码技术进行网络传输，导致画面质量降低以及时延增加；在硬件架构的可扩展性方面，数字主机IP方案保证了院内任何位置均可使用手术示教，而硬件矩阵方案需要先埋光纤线路；若医院未来无较大的建设项目，则可以选择硬件矩阵方案，但若医院更关注可扩展性，则建议选择数字主机IP方案。

4.2 建设数字化手术档案库，开放手麻系统的数据接口

数据是医院的核心资产。由于麻醉工作站可连接大多数监护设备并获取相关数据，所以前文列举的“生命体征数据”“麻醉数据”均可从手麻系统中获取；若医院希望利用这些数据，则必须在采购手麻系统时要求供应商开放相应的接口，以备开发调用。

4.3 统一考虑全院级的内镜、DSA、超声、手术室转播平台

医院的内镜中心、DSA室也有相应的转播需求，若各个科室单独建设转播平台，则会造成医院的管理混乱，因此，针对新建医院可以考虑全院统一规划、统一设计转播平台，最终实现各个科室均使用同一转播平台进行院内及院外转播[6-7]。

4.4 重点考虑手术室的可扩展性

数字化手术室的可扩展性主要体现在手术室设备、手术室、示教室等手术室周边区域的扩展。随着医疗设备的增加，数字化手术室需要预留足够的冗余接口进行扩展；数字化手术室在当前规划的同时应提前预留桥架、光纤以及设备空间，以备未来升级使用；数字化手术室相关的会议室、示教室以及各类办公室均存在未来新增或位置调整的可能，规划需充分考虑示教系统架构的灵活性，在非重点区域使用数字主机IP方案，在重点区域使用光纤直连并预留接口。

总之，医院数字化手术室工程是一项涉及全院的系统工程，需要层流净化工程、智能化工程、HIS、医疗设备采购等多个专业的紧密配合。