醫(yī)院數字化手術室建設的發(fā)展趨勢

張臣舜 張 濤 李 明 陳建秋 楊衛(wèi)明 馬曉艷 李建國 李 楊

20世紀90年代初期，數字化手術室這項新醫(yī)療工程項目隨著醫(yī)學微創(chuàng)技術的發(fā)展而誕生，是繼“潔凈手術室”之后醫(yī)院數字化建設的重要組成部分。

1 數字化手術室

數字化手術室是在潔凈手術室(層流手術室或層流潔凈手術室)的基礎上，綜合運用計算機、網絡、通訊、自動控制、圖像信號處理、多媒體及綜合布線等技術與手術過程有關的各個系統(tǒng)，如醫(yī)療設備、環(huán)境控制、醫(yī)院的信息系統(tǒng)(hospital information system, HIS)和影像數據傳輸及儲存系統(tǒng)(picture archiving and communication systems，PACS)遠程醫(yī)學等進行有機整合，采用智能化綜合控制系統(tǒng)進行集中管理，為醫(yī)院外科手術提供了更加高效、舒適、安全、便利的操作環(huán)境的一套完整的解決方案[1]。

1.1 數字化手術室的功能

1.1.1 設備的集中控制

根據醫(yī)院的需要，集成整合手術室中各種先進的數字化手術設備，如內窺鏡設備、手術導航儀、手術床、無影燈、電刀等。通過控制中心進行集中操作和觀察，實現對手術室設備的集中控制，使外科醫(yī)生的操作更加便捷、高效和安全。還可以植入手術模板和導航系統(tǒng)，依靠導航系統(tǒng)，醫(yī)生可以自如地精確完成復雜手術[2]。

1.1.2 信息集成化

數字化手術室與手術相關的信息源有患者基本信息、影像(X射線、CT、MRI、超聲、病理等)、檢驗參數、生理監(jiān)測參數、麻醉參數、手術視頻及環(huán)境視頻等，這些信息的存在形式包括文本、信號、曲線、圖像、視頻等，其特點是量大、來源多。通過與醫(yī)院的HIS、PACS聯接，外科醫(yī)生能夠實時便捷地調閱患者的相關信息，避免膠片等物品在手術室內傳遞所造成的感染風險[3-4]。

1.1.3 環(huán)境設備的集中監(jiān)控

數字化手術室可集中進行手術室環(huán)境設備的監(jiān)控、手術情況的監(jiān)視和手術信息傳遞。環(huán)境設備監(jiān)控內容有電源、氣體、空調、燈光、開關、凈化系統(tǒng)、對講、廣播和背景音樂等。同時，可對手術安排、人員排班、器材消毒、藥品和耗材準備、手術信息發(fā)布等進行手術室綜合信息監(jiān)測和管理[4]。

1.1.4 實現實時遠程手術示范和教學

通過實時手術的視頻、音頻傳送，將手術過程實時傳輸至手術室外的教室。觀摩和學習人員可在演示教室里觀看高清手術實況轉播，并可與手術室的醫(yī)護人員進行實時對話[5]。

1.1.5 實現實時遠程會診

在手術室以外的任何有會診工作站的地方，指導專家可指導手術或對手術過程中出現的復雜情況進行會診。指導專家可以同時觀看手術視頻、調閱HIS、PACS資料，與手術室里的醫(yī)生一起討論[5]。

1.1.6 手術模板、手術導航及術中快速病理分析

數字化手術室可以植入手術模板和手術導航系統(tǒng)。依靠導航系統(tǒng)，外科醫(yī)生可以精確地完成復雜的手術，適用于骨科、神經外科、脊柱外科、創(chuàng)傷外科、耳鼻喉科等?？芠6]。同時，可在手術室集中安裝病理切片制備設備和全自動顯微鏡，病理科醫(yī)生和遠程專家醫(yī)生可以隨時遙控操作顯微鏡，對切片進行遠程分析。病理科醫(yī)生還可以與手術室醫(yī)生進行實時的視頻通話，傳送文字和圖片。

1.1.7 手術視頻資料的歸檔

數字化手術室可同步記錄多個視頻、音頻流和數字信息流，完整地記錄整個手術過程。這些數據可以進行編輯和遠程播放，完整地再現手術過程，進行術后分析、教學和存檔。

1.2 數字化手術室的分類

由于各種手術所使用的設備和示教方式存在很大差別，各種不同類型的數字化手術室的配置側重點不同。目前常見的有腔鏡外科手術室、骨科手術室、心胸外科手術室、神經外科手術室及常規(guī)手術室。最為常用的是使用高精尖設備的?？剖中g室[7]。

2 數字化手術室的建設

2.1 數字化手術室產品的種類

2.1.1 以手術機器人為核心的數字化手術室

建立以手術機器人為核心的數字化手術室的目的是實現三維影像，用手術機器人代替醫(yī)生的部分手工操作，其最大優(yōu)點是提高了操作的準確性和靈活性，但設備和耗材十分昂貴。

2.1.2 以影像學檢查為核心的數字化手術室

以影像學檢查為核心的數字化手術室，即以術中CT、MRI等為核心，其目的是實現術中的影像學檢查，為醫(yī)生提供現場實時的判斷依據，但產品價格昂貴。

2.1.3 以設備和信息整合為核心的數字化手術室

國外廠商對數字化手術室的關注點是設備控制以及信息的采集、整合及傳輸。這種手術室以內窺鏡廠商為代表，主要針對內窺鏡、手術導航及心臟外科等設備和信息進行整合。大部分產品已經實現了操作系統(tǒng)界面的中文化。

2.2 數字化手術室的建設流程

(1)系統(tǒng)計劃階段。醫(yī)院根據醫(yī)療業(yè)務需求、手術室現狀、信息化建設現狀及投資預算等情況進行充分的市場調查，決定項目所有的功能，并做出規(guī)劃性的建設方案，其方案將作為項目建設的采購標準。

(2)現場設計規(guī)劃階段(采購階段)。各個投標公司在采購方案的基礎上，根據醫(yī)院現場的特點，提出項目的完整建設方案，其中包括：①投資金額；②施工方案；③設備的品牌、規(guī)格和數量；④詳細的項目進度表；⑤售后服務方案。醫(yī)院通過招標選擇建設方。

(3)現場安裝階段。由建設方根據設計的方案，展開系統(tǒng)的實際安裝。

(4)驗收階段。醫(yī)院組織專業(yè)技術人員對建設項目進行驗收。如有國家法定檢測的項目，應請檢測機構進行專項檢測。如建設項目涉及到其他廠家的產品，應請廠商的技術人員一起參加驗收。

(5)應用培訓階段。由建設方在現場對醫(yī)院相關人員進行應用培訓，幫助醫(yī)院的使用人員正確操作所有的產品設備。

(6)售后服務階段。在產品設備的質量保證期內，由建設方為醫(yī)院提供售后服務支持，確保系統(tǒng)正常運轉[8]。

2.3 數字化手術室建設前期注意事項

2.3.1 數字化手術室的安裝進程

數字化手術室的安裝進程應與層流凈化工程基本同步，在層流凈化工程施工過程中(龍骨安裝之后，墻板未安裝之前)應同時完成數字化手術室相應線材的鋪設(橋架、控制線、音頻線、視頻線、光纖等)。在層流凈化設施安裝完成之后，手術燈和吊塔中要穿線和安裝設備信號面板，因此應待這些工作完成后再進行層流凈化工程的總調試[9]。

如果錯過安裝時間(包括前期線材鋪設時間)，則需看維修通道是否有進行二次施工的條件。但實際經驗表明，二次施工難度大，且成本將會大幅增加，尤其是安裝效果會打折扣。

2.3.2 數字化手術室的到貨期和安裝周期

數字化手術室設備從合同簽定至貨到現場，通常需要60～90 d。貨到現場至設備安裝完成時間為30 d。程序調試到驗收使用為15 d。

2.3.3 數字化手術室的安裝要求

數字化手術室的理想層高是地板至室頂為3.5 m(地板至假天花板為3 m)?，F已安裝的項目中手術室層高最低為2.8 m(須提前向廠家訂制低層高的無影燈和吊塔，周期在3個月以上)、最高為4.5 m。

手術間面積一般要求為35～70 m2?，F已安裝的項目中手術間最小為28 m2(吊塔和吊臂使用不便)，最大為180 m2。

2.3.4 數字化手術室對系統(tǒng)的要求

數字化手術室對系統(tǒng)的要求是：①必須考慮到手術室將來的可拓展性和對設備的兼容性；②實現視頻傳輸和存儲的整個過程的真正全高清；③可對各主流品牌的腔鏡設備及其他設備進行集中控制；④需要中文的操作界面和原型化的設備控制界面；⑤可在手術室直接調用所有信息資料；⑥可在其他地方與手術室進行通訊和遠程遙控[10-11]。

2.3.5 數字化手術室在建設中與相關科室的配合

建設數字化手術室過程中需要醫(yī)院各相關科室的配合，醫(yī)院應指派1名院方的項目總協(xié)調員，以提高工作效率。設備科主要負責協(xié)調設備的安裝進度、院方技術人員的培訓等。信息科主要負責協(xié)調網路通道、弱電井通道以及樓宇之間通訊網路的通道等。基建科主要負責提供建筑樓層平面圖、弱電管線圖、立面圖及裝修圖等相關圖紙，與層流凈化項目的建設公司的協(xié)調、中央機柜的具體安裝位置確定等。手術室主要負責協(xié)調吊臂吊塔的布局、設備的擺放位置、具體的功能要求等[12]。

3 數字化手術室建設的不足之處

(1)目前，國內大部分數字化手術室系統(tǒng)與其他品牌的數字化醫(yī)療設備不能完全兼容。有的醫(yī)院為了適應數字化建設的需要，不得不淘汰原有的設備而更新同品牌產品[13]。

(2)部分數字化手術室未采用DICOM 3.0、HL7等標準協(xié)議進行數據存儲，導致手術室不能直接與醫(yī)院的HIS和PACS聯接，需要專用的服務器進行數據格式的中間轉換，造成系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，信息傳輸速度慢。

(3)遠程通訊方式通常使用會議視頻系統(tǒng)，患者影像資料的質量無法得到保證[14]。

(4)由于醫(yī)院整體信息化建設滯后，制約了數字化手術室的建設。有部分數字化手術室方案是基于視頻會議和設備控制技術，雖然能夠提供全新的手術教學環(huán)境以及人性化的設備控制方式，但缺少影像支持及手術導航支持，并不能從本質上幫助術中醫(yī)生做出更優(yōu)化的選擇[15]。

4 建設數字化手術室的現實性

4.1 傳統(tǒng)手術室改造困難

傳統(tǒng)手術室的弊端日益突出，數字化手術室是現代化醫(yī)院發(fā)展的必然趨勢。但實際應用結果顯示，對傳統(tǒng)手術室進行改造，其難度高、工程量大，建成后的使用效果也不如人意。因此，新建手術室要作好適當超前的規(guī)劃[16]。

4.2 建設適合本醫(yī)院的數字化手術室

建設數字化手術室意味著需要一筆相當龐大的資金，并不是每個醫(yī)院都需要面面俱到的數字化手術室。不同的需求其工程造價相差很大，可以根據醫(yī)院的實際需要，對投資預算和收益進行客觀衡量，采用功能相對簡單的解決方案，將造價控制在一個可接受的范圍[13]。

數字化手術室由基礎到高端由4部分組成：①醫(yī)院HIS和PACS在手術室的應用和遠程醫(yī)學應用(手術示教、遠程會診等)；②手術室環(huán)境設備的監(jiān)測和控制；③手術設備的集中控制；④手術導航等特殊手術設備的應用。完成第1部分可實現手術室管理的信息化，作為數字化醫(yī)院，第2部分也是應做到的，第3、第4部分可以選擇一些適用功能[17-18]。

4.3 數字化手術室建設的思路

數字化手術室在技術和管理上的優(yōu)勢不可質疑，是現代化醫(yī)院的發(fā)展趨勢，但至少應該考慮以下事項：①新建手術室時不能錯失良機；②從醫(yī)院的整體數字化和信息化水平、手術需求及投資能力3方面進行綜合考慮；③按照“長遠規(guī)劃、分步實施”的思路，制定一個詳細而明確的中、長期發(fā)展規(guī)劃，在初期建設中留有以后拓展的余地[13，18]。

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