医院数字化手术室整体设计与实施
王玉珍，王健，赵正军
兰州军区兰州总医院 信息科，甘肃兰州 730050
[摘 要]本文总结了我院数字化手术室建设的经验，对数字化手术室软硬件的整体布局、高端数字化手术室、一般数字化手术室、示教学习室的设备配置和建设技术及实现的功能进行了详细介绍，希望能够为其他医院数字化手术室建设起到参考作用。
[关键词]数字化手术室；医院信息系统；电子病历系统；系统集成
目前，国内很多医疗公司借助骨科、内窥镜、神经外科、手术导航以及设备控制等领域的优势，纷纷开发出具有自身优势的数字化手术室方案，解决手术室设备、信息资源整合控制等问题。
1 系统的设计与规划
1.1 手术麻醉系统的建设
我院是一所集医、教、研、预防、康复为一体的大型综合性三级甲等医院。2012年为了提高医院手术室信息化管理，在已有16间手术室、7间复苏室及12间重症监护室的基础上引进手术麻醉及重症监护系统。该系统包括麻醉医生工作站、手术护理工作站、手术智能排班、大屏公告及重症监护工作站等，实现了手术及麻醉过程的信息化管理。手术麻醉系统完整、准确记录患者手术及麻醉信息，其重点关注的内容包括患者在手术过程中的生命体征数据，如血压、心率、血氧饱和度等；实时采集和记录监护仪、麻醉机、呼吸机等连续输出的海量数据，并实现从“下达手术通知书→实施手术人员配置→术前麻醉评估→术中参数设置→术中信息采集→添加麻醉药品、手术事件、补液→术后麻醉总结→手术记录单→查看麻醉记录→统计分析”整个流程的自动化、数字化，以保证手术过程的安全有效。ICU重症监护系统实现对监护仪、呼吸机和输液泵等设备输出数据的自动采集，并根据采集结果，综合患者各类信息自动生成重症监护单、护理记录和治疗措施等各种及时准确的医疗文书，通过深入的统计分析，为医师对病情的诊断做出辅助支持，提高重症救治水平[1]。
1.2 新建手术室的扩充
随着医院建设规模的扩大，新承建12.19万m2医院综合医技大楼，对手术室进行扩建，包括：数字化达芬奇机器人手术室、术中CT手术室、数字化杂交手术室各1间；数字化开放手术室6间；数字化腔镜手术室7间及手术示教学习室1间；共计17间手术室。在之前手术麻醉系统的基础上，推进数字化手术室整体解决方案，搭建手术室信息化平台，建立多间数字化观摩示教室。
1.3 数字化手术室的建设
前期引进的手术麻醉系统建设重点关注的是信息集成，是建设数字化手术室的基础。而整体数字化手术室系统包含的范围更加广泛，它将计算机信息技术、生物医学工程技术与现代医学技术的有机结合，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技术[2]。通过集中控制手术室内的主要设备（手术灯、手术床、术野摄像机、内窥镜设备等），实时记录设备的运行数据和手术过程；实时获取、查询并记录患者的相关信息，实现了医学影像与手术影像双向传输以及医疗远程实时视讯会诊等[3]。
1.4 数字化手术室的建设规划
根据数字化手术室建设短期和长期规划，进行预算和收益之间的客观比较，此次改造在原有基础上分步进行建设。
1.4.1 高端手术室的建设
在医技综合楼手术室中选择建设3间高端一体化手术室（即达芬奇机器人手术室、杂交手术室、术中CT手术室）。手术室室内无影灯吊臂上安装1台术野摄像机，用于拍摄病人手术部位术野视频；在手术床的两边安装单显示器吊臂系统，在吊臂上各安装1台专业24寸医用显示器用来显示术野视频；手术室角落内吊顶安装1个全景摄像机，观察手术室内人员的整体活动；手术间墙壁上安装1台24寸医用彩色触摸控制屏，以完成术中所有信号的控制与切换；在墙壁安装1台42寸医学影像专用显示屏,以调取患者医学影像存储与通讯系统（PACS）的影像信息；在手术床一侧墙面上安装1台46寸3D多功能专业显示屏或液晶电视，用以显示达芬奇机器人等术中3D信号、术中远程场景、电子病历等各种信号；在床尾安装1台46寸多液晶电视，专门用于显示监护仪信号；扩音音箱采用吸顶的安装方式，医生佩戴耳麦式无线话筒实现语音的互动；手术室内预留嵌入式信息设备机柜，以存放数字化手术室相关设备。最终实现集中控制手术室内的手术灯、手术床、内窥镜、高频电刀等设备；实现高清影像传输和存储的数字化统一管控；对医院现有信息系统（HIS）、医学影像存储与通讯系统（PACS）、实验室信息系统（LIS）、电子病历信息系统（EMRS）、手术麻醉系统的无缝对接，整体设计布局图见图1。
图1 数字化手术室设计布局图
1.4.2 一般数字化手术室建设
由于考虑经费预算情况，一般手术室建设可考虑满足高清影像视频整合集控和医疗信息系统集成，在此基础上购置移动式一体化主机，根据实际情况采用相应控制模式对手术室的手术灯、床等设备进行控制。
1.4.3 示教学习室设备配置
配置全景高清摄像机，高清投影仪（支持1080P）、专业音响等设备，观看手术高清视频转播，与手术室实现语音和视频的双向互动。主要功能包括：① 电脑终端用户：在院内网任何一台经授权的电脑，随时观看数字化手术室的状况和手术过程，便于领导、主任在办公室观看；② 手术信息存储、录像及点播：手术过程可全程数字录像并存储于服务器中，随时点播或刻录，方便科研教学；③ 信息集成及管理：建立手术直播观看授权系统，并与HIS、LIS、PACS、EMRS等系统有效连接，方便医生了解病人的各种信息，可调阅放射影像资料。
2 数字化手术室建设的关键技术
2.1 各类设备的集中控制
将手术室全景摄像机信号、术野高清摄像机信号、专用医学成像设备（DSA、X光机、腔镜、显微镜、监护仪等）信号、床边监护设备（监护仪、麻醉机、血气分析仪）、术中术者语音信号等同步进行数字化集成和显示，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高效和安全[4]。
2.2 各类信息的融合
系统能与医院HIS、LIS、PACS、EMR等信息系统无缝集成，手术过程中医生可以通过系统随时查看患者的基本信息、检查报告、检验结果和医嘱、医疗文书等。支持国际标准HL7接口获取HIS内的病人信息，支持DICOM接口协议获取PACS服务器图片。
2.3 各类信号的传输
手术室到手术室外部（如示教室）的视频通信不需要点对点铺设视音频线缆或光纤，而是通过医院现有的标准局域网（LAN）传输数字化高清视频信号。视频采集、传输、处理、存储、播放全程采用1080P高清投影仪（可向下兼容）。采集手术过程中的各种影像信号必须采用H.264编码后通过TCP/IP协议的标准网络进行通信和数据传输。系统具有简体中文操作界面以适应本地化需求。
2.4 手术直播的要求
系统支持3D手术在线直播技术，可立体再现3D腔镜、达芬奇机器人等高端医疗设备的影像；支持基于同一时间轴的多画面同时录制，完整记录手术过程全部资料，包括电子病历、高清术野视频、腔镜视频、手术室全景视频、监护仪信息等检查设备信息[5]；同时记录患者手术过程中生命体征及麻醉事件等信息。日后可以以某一时间轴同时播放多画面的视频，最大限度地还原当时手术的场景。
可以随时查看手术室本手术的观摩情况；实时控制观摩端关于本手术的权限，如允许/禁止观摩、允许/禁止查看病历，并且可以随时禁止某个观摩者。手术室可以主动召集、邀请观摩端进行双向音视频交互，在获得权限允许后，可调阅其他手术室的相关信息。
2.5 满足视野的需求
手术室内人员通过触摸屏点击或拖拽等简单操作，将各类视频或数据分别显示在手术间内的适当位置的多个显示屏上，实现视音频信号和病人医疗数据的切换，即点即看。控制屏可任意指定其中一路视频信号为主要显示画面，与其他路视频同时展示，可采用拖拽的方式切换视频源显示窗口；兼容VGA、DVI、HDMI、色差、HD-SDI等多种信号，支持宽频高保真音质。
2.6 手术室综合管理
集中进行手术室的环境设备监控，包括电源、气体、空调、灯光、净化、广播等；可进行手术情况的集中监视和手术综合信息的及时传递，如手术进场、现场人员、手术预告和通知等；可通过护士工作站进行手术室的管理，包括手术安排、人员排班、器材消毒、药品和耗材准备等。
3 结束语
数字化手术室系统的上线运行为手术室工作人员提供了方便、快捷的临床工作环境，在实施手术的同时，可同时进行远端教学、学术研讨、远程会诊等工作；另外科室及医院相关领导可以监控手术间的情况，使得医院管理更加严谨周密[6-8]。以上总结了我院数字化手术室的建设经验以供借鉴，希望能够为其他医院数字化建设起到参考作用，并创造出更大的社会效益和经济效益。
[参考文献]
[1] 袁静,王新国,刘长兴.数字化手术室的建设与应用[J].解放军医院管理,2015,22(2):186-189.
[2] 宋晓敏,胡正刚,周妍,等.探索数字化手术室的实现[J].中国数字学,2013,8(10):47-49.
[3] 连扬鹏.浅谈数字化手术室建设的关键技术[J].福建电脑,2013,16(8):79-81.
[4] 张臣舜,沈秀芬,张涛,等.国内医院如何建设符合需求的数字化手术室[J].医疗装备, 2014,27(9):25-27.
[5] 刘峰,李振叶,张洁,等.3D视频数字化手术室系统的设计与应用[J].中国数字医学,2014,9(12):17-19.
[6] 杨国庆,包勇,杨军,等.数字化手术室的整体设计与应用实践[J].中国医疗器械信息,2015,5(4):1-5.
[7] 杨新光,等.基于数字化网络通讯技术的数字化手术示教系统[J].中国医疗设备,2015,30(7):93-95.
[8] 杨霜英,朱四海.数字化手术麻醉科的建立与应用[J].中国医学装备,2013,(11):49-51,52.
Overall Design and Implementation of Digital Operating Rooms in the Hospital
WANG Yu-zhen, WANG Jian, ZHAO Zheng-jun
Department of Information, Lanzhou General Hospital of Lanzhou Military Region, Lanzhou Gansu 730050, China
Abstract：This paper summarized the experience of construction of digital operating rooms in the hospital and detailed the overall hardware and software layout of the digital operating room, the equipment conf guration and construction technology of high-end digital operating rooms, general digital operating rooms and teaching rooms as well as functions. It was expected to provide references for digital operating room construction in other hospitals.
Key words：digital operating rooms; hospital information systems; electrical medical records; system integration
[中图分类号]R197.38
[文献标志码]A
doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2016.10.027
[文章编号]1674-1633(2016)10-0090-03
收稿日期：2016-02-22
修回日期：2016-03-22
基金项目：2012年全军医药卫生科研基金课题（CLZ12JB01）。