数字化手术室建设理念及实践方案

宋晓东 唐晓薇 张腾 程芳甸 孙培珊 胡　来源：《中国医院建筑与装备》杂志　 2017-08-02

数字化手术室集计算机网络技术、自动控制技术、图形信号处理技术、综合布线技术等信息通信技术于一体，将与手术过程有关的各种系统有机结合进行统筹设计，使医生能够实时获得大量与患者相关的重要信息，便于医生操作，提高效率和安全性，为整个手术提供更加高效、舒适、安全、便利的环境。

2015年10月，阜外医院新建医疗综合楼正式投入使用，新建介入导管室10间、外科手术室16间，其中包括3间复合手术室。

在设计及施工过程中，医院结合既往经验与先进思路，前瞻性考虑未来心血管诊疗模式的变化，在导管室及手术室设计方面做出创新性尝试，整体采用数字化手术室建设方案。在投入运营的一年里，不仅为救治心脏病患者做出了巨大贡献，而且在教学培训、国际交流方面也发挥了良好的作用。

数字化手术室建设理念及目标

从医院的实际出发，规划了数字化手术室的建设目标：为每一间手术室建立可分散控制的可视化影音系统；对手术室及院内数字化会议室等进行全面的数字化影音整合与集中控制；影像实现完全可视化、数字化；手术室与手术室之间可互相传送各路高清医疗影像及音频，方便术间讨论；手术室高清影像可以通过院内局域网络、无线网络传输到移动设备，如平板电脑、智能手机等，方便术间会诊讨论，并实现双向音视频传输；可随时召开大型双向可视医学会议，通过管控中心调度，同时进行多路卫星直播、院内直播；为将来4K×2K、3D手术转播等新技术预留通道。

建设方案

系统架构采用DCS分布式控制系统方式设计，又称为集散控制系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统。它综合了计算机、通信、显示和控制等技术，其基本思想是分散控制、集中管理、分级管理、配置灵活以及组态方便。

*总体建设方案结构

系统采用DCS分布式控制架构，包括集中管理与分散控制。

**集中管理

系统运用大系统递阶控制思想，各楼层管控中心采用独立工作、互相备份双模式工作；管控中心实现环境管理、设备管理、影音管理、示教交流管理；管理者进入系统，查看手术现场状况，不到现场即可处理常规调度，安排工作，了解实施情况。

**分散控制

Conduct OR手术室系统主机是实现分散控制的核心设备。通过Conduct OR实现对手术直播、示教、会议等多种信息需求一站式整合；手术室内各类影像通过Conduct OR 进行显示路由控制，按需发布给主刀医生、助手医生、灌注师、器械护士、巡台护士，其特点是：一键式操作，操作简单，所见即所得。

*手术室数字化系统建设方案

**介入导管室数字化系统方案

手术室系统主机Conduct OR整合手术室所有医疗影像设备及数字化影音设备，以网络方式和同轴电缆方式，与控制室系统组成全院数字化“双链接”多媒体网络，保证系统的高效性和安全性。同时采用手术室全高清影音控制器ND3，将手术室内各路音视频信号接入控制器，通过触摸方式输入指令，或远程客户端接收指令，将影像信号处理后发送到导管室内的主刀显示器并转发到管控中心的矩阵设备上，同时将影像信号进行全高清网络转码，使得影像数字化输出。

操作中需要关注下列问题：

从放射防护要求和操作便利性出发，手术室系统主机Conduct OR和触摸控制工作站安装在控制室。

在移动设备如OCT、IVUS、TTE、TEE等设备上安装无线发射器，在手术室外科吊塔上安装无线接收器并通过预埋线缆连接到系统主机。移动设备被推进手术室后，发射器和接收器自动连接，传输高清影像信号到系统主机，并切换传输到任意位置。

线缆连接全部采用隐蔽式安装的方式，线缆在吊塔胶线槽引出，整体确保无外露线缆。

场景摄像机安装在患者脚位墙面上方2.2m左右位置，镜头可以避开吊臂吊塔的阻挡，并拍摄到手术现场全场景。

**数字化可视化复合手术室系统方案

复合手术室打破学科壁垒，借助全新的复合式手术设施，以患者为中心，多学科联合，将内外科治疗的优点有机结合起来；把原本需要分别在不同手术室、分期才能完成的重大手术，合并在一个手术室里一次完成，达到减少创伤、缩短体外循环时间甚至避免体外循环、提高整体疗效的目的。

具体实施中需要关注下列问题：

由于放射防护的要求，将系统主机柜安装在控制室墙面上，系统主机安装在机柜内，所有的音视频信号全部连接到系统主机柜，再从系统主机分配连接到各个显示设备，并从系统主机传送到会议室和本层的管控中心；

主副无影灯安装在手术台上方，辅助无影灯内安装内置摄像头；

主刀双屏显示器臂、旁置术野摄像臂采用同底座安装的方式，和DSA大屏显示器吊臂安装在同一个基座上，最大限度地利用了有限的空间，同时DSA大屏和主刀显示器在导管手术和外科手术转换时快速轻松地调整位置；

考虑到灌注师工作时通常采用坐姿，系统设计时将灌注师显示器通过专配支架安装在体外循环塔上，可以旋转、调整俯仰角度，使得灌注师不用调整坐姿就可观察到影像。

**管理控制部分

***管理控制中心

在外科手术室（新大楼四层）与导管室（新大楼三层）区域分别设置管理控制中心，作为分散控制数字化系统集中控制中心，实现环境管理、设备管理、影音管理、示教交流管理。建立独立工作、互相备份双模式工作。两个管控中心可以单独管理各自楼层的内部事务，独立工作，互不干扰。同时两个管控中心之间通过核心设备矩阵的连接实现互相备份，提高稳定性。各楼层管控中心分别接入卫星转播用的外部光纤链路，可以同时对两场手术进行卫星转播，互不干扰。

***管理办公室

管理者进入系统，查看手术现场状况，不到现场即可处理常规调度，安排工作，了解实施情况。实现整个手术室的运作及手术过程的无纸化记录、成本核算及手术室使用效率的实时监测，为规范化操作提供证据。通过研究手术记录推动规范化操作，从而解决手术质量控制的难题。手术记录还可用于应对手术医疗纠纷。

***报告厅、示教室等

在报告厅设置控制机房，在机房的机柜上安装报告厅的音视频矩阵及控制设备。从管控中心铺设三路3G-SDI线缆到报告厅，直接连接到报告厅机柜里的音视频矩阵。从手术室传来的多路影像可以直接切换显示到大屏幕上。同时在会议室屋顶适当位置安装具有28倍光学变焦的场景摄像头，可以拍摄会议室全景、主席台全景和演讲人员，连接到客户端主机并反传到手术室，以便于手术室人员与会场人员讨论时互动。

客户端主机安装在控制机房内，与报告厅机柜里的音视频矩阵相连接，为了保障大型会议的顺利进行，在紧急情况下可以应急使用，以保障重点转播的顺利进行。同时客户端也可以反向控制手术室端影像画面的切换以及手术室场景摄像、术野摄像。

***院内外转播及远程示教

远程示教模块信号传输主要借助互联网和局域网来实现，只要有网络连通的地点，不仅仅是医院的各个会议室、办公室、学习室可以连接到手术室进行现场直播，依靠如中国移动、中国电信等电信服务商的专用宽带网络配合，将本院与异地的会议室通过公共网络连接起来，就可以实现将本院的手术室情况直播到院外其他会议室。

***家属谈话区

导管室家属谈话区和手术室家属谈话区是医生和患者家属之间术中双向交流的桥梁。手术中需要改变术式时，可以让术者和患者家属进行有效沟通。术者可以及时准确地将术中诊断、改变术式的依据以及手术常见并发症、费用、手术风险等和术前沟通相比有变化的情况，与患者家属沟通，听取患者家属的意见和选择，得到患者家属的理解和配合。既保证了患者家属的知情权，同时对双方谈话过程进行同步录音录像，查询调取都很方便，可以有效避免医患纠纷。

实现的目标

通过上述建设方案，实现了如下目标：

*为术者服务

    可即时调取需要的各路影像到主刀医生、助手医生、灌注师、麻醉医生、巡台护士、器械护士眼前；数字化控制手术设备，实现手术过程、患者各项生理指标变化以及所有检查结果的数字化整合，使沟通不受国界、时间以及距离的限制。 

*为医患交流服务

可随时安排术者与患者家属进行交流。

*为教学科研服务

    可随时安排手术直播，记录、存储、编辑手术过程，用于学术交流、医学研究。

*为管理服务

    整个手术室的运作及手术过程实现无纸化记录、成本核算及手术室使用效率的实时监测，为规范化操作提供证据。通过研究手术记录可推动规范化操作，从而解决手术质量控制的难题。手术记录可用于应对手术医疗纠纷。

*为远程医疗服务

与分院或合作医院点对点进行实时学术交流、手术直播、手术指导。

建设世界领先的数字化、可视化手术室系统，让数字化技术为心血管病手术服务，提高手术效率，培养手术人才，加强术者和患者家属沟通，增强医学交流，是我院建设数字化手术室的核心目的。在今后的运营管理中，我院将继续努力，在手术质量、教学培训、国际交流等方面取得更大成绩。                            （编辑 吕志新）

宋晓东  唐晓薇  张腾  程芳甸  孙培珊  胡道涛   中国医学科学院阜外医院