積極推進(jìn)“數(shù)字式一體化手術(shù)室”產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程*

王 剛 王云龍 鄭建立 王成燾

1 國內(nèi)、外醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

手術(shù)室作為醫(yī)院診療工作的核心場所，其效率的提高、流程的改善、感染的控制，一直受到高度關(guān)注。隨著先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備的不斷更新，自動化控制技術(shù)、光電技術(shù)、電腦資訊、網(wǎng)絡(luò)集成等高科技的發(fā)展，外科手術(shù)得以創(chuàng)造出更多的醫(yī)學(xué)奇跡[1]。

通過計(jì)算機(jī)科學(xué)中的總線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對手術(shù)室內(nèi)相關(guān)設(shè)備(外科手術(shù)導(dǎo)航設(shè)備、高頻電刀、呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、監(jiān)護(hù)儀、無影燈、手術(shù)床等)的控制，從而實(shí)現(xiàn)對手術(shù)過程實(shí)時完整記錄和管理、利用網(wǎng)絡(luò)多媒體通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)手術(shù)室與外部環(huán)境進(jìn)行信息交換(如：通過DICOM3、HL7對 PACS、HIS、RIS等系統(tǒng)資源進(jìn)行整合，達(dá)到無縫銜接，進(jìn)行實(shí)時和遠(yuǎn)程等醫(yī)療活動)[2]。

這種利用手術(shù)室現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化端口改造，通過數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)集成，由中央控制系統(tǒng)對術(shù)中的醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行控制，并與院內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行實(shí)時交互的集成和革新的方案，稱為數(shù)字式一體化手術(shù)室。數(shù)字式一體化手術(shù)室是多年來在手術(shù)室發(fā)展過程中，對術(shù)中醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)控制功能、數(shù)字化及網(wǎng)絡(luò)信息功能的不斷提升、不斷集成、不斷革新所創(chuàng)造的新模式[3]。

近年來，一些發(fā)達(dá)國家的醫(yī)療器械公司，如美國的STRYKER、日本的OLYMPUS等紛紛登陸中國，推出了系列數(shù)字化手術(shù)室整體方案，同時對其技術(shù)也進(jìn)行了整體壟斷，價(jià)格從400萬元到上千萬元不等。手術(shù)室建設(shè)步伐隨著國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的強(qiáng)盛而加快，現(xiàn)代化程度隨著國家科技水平的提高而提高。在中國，從手術(shù)室的硬件建設(shè)到設(shè)備的數(shù)字化軟件配置，從整體手術(shù)室系統(tǒng)層流到網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化，都已達(dá)到相當(dāng)?shù)母叨?，完全具備自主?chuàng)新和研發(fā)的能力[4-5]。

2 項(xiàng)目實(shí)施的主要內(nèi)容和創(chuàng)新特色

2.1 項(xiàng)目的技術(shù)性能水平及競爭優(yōu)勢

當(dāng)前市場上對于一體化手術(shù)室的解決方案較多，所利用的技術(shù)類型不一，技術(shù)程度的科技含量也參差不齊，為了進(jìn)一步促進(jìn)手術(shù)室的現(xiàn)代化建設(shè)，更好地服務(wù)于手術(shù)尖端技術(shù)的開展和推動，避免盲目攀比、盲目投資、盲目引進(jìn)、浪費(fèi)資源以及對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不甚了解而低層次重復(fù)建設(shè),有必要對手術(shù)室一體化的建設(shè)制定一些相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，使一體化手術(shù)室建設(shè)從一開始就處在一個高起點(diǎn)上，避免走彎路，促進(jìn)手術(shù)室建設(shè)的健康發(fā)展。

根據(jù)醫(yī)學(xué)專家的綜合建議，通過網(wǎng)絡(luò)連接手術(shù)室的各種相關(guān)設(shè)備及設(shè)施，手術(shù)醫(yī)生能通過中央控制系統(tǒng)來完成對各種設(shè)備及設(shè)施的控制以及與相關(guān)科室進(jìn)行術(shù)中交流，充分體現(xiàn)高性能、數(shù)字化、智能化、節(jié)能化、潔凈化。更安全、精確、省時、高效地完成手術(shù)。

2.2 產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)目標(biāo)

(1)以世界先進(jìn)水平為目標(biāo)，以自主創(chuàng)新為立足點(diǎn)，以市場需求為出發(fā)點(diǎn)，對國產(chǎn)手術(shù)室單元設(shè)備進(jìn)行技術(shù)集成和再創(chuàng)新，使之成為具有更多自主知識產(chǎn)權(quán)的國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)的數(shù)字式一體化手術(shù)室(系統(tǒng))產(chǎn)品。具體包括：①數(shù)字化中央控制系統(tǒng)；②外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)；③智能遙控電動手術(shù)臺；④新型LED電視無影燈；⑤多功能醫(yī)用系列供給吊塔；⑥集麻醉、呼吸、監(jiān)護(hù)于一體的新一代麻醉呼吸工作站；⑦數(shù)字式電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)等設(shè)備。

(2)通過自主研發(fā)，對外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)、電動手術(shù)臺、電視無影燈、多功能醫(yī)用系列供給吊塔、麻醉機(jī)、呼吸機(jī)、醫(yī)用內(nèi)窺鏡等設(shè)備進(jìn)行集成創(chuàng)新開發(fā)，使產(chǎn)品檔次繼續(xù)處于國內(nèi)領(lǐng)先，并且達(dá)到國際同類高檔產(chǎn)品先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化以滿足市場需求。

(3)采用合作開發(fā)形式，與高校一起，對數(shù)字化中央控制系統(tǒng)、視音頻系統(tǒng)、PACS、HIS、RIS信息聯(lián)通調(diào)用系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研醫(yī)合作開發(fā)[6]，并對傳統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化改造，進(jìn)一步提升自身產(chǎn)品的技術(shù)能級。

(4)完善技術(shù)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室功能配置，采用先進(jìn)新工藝，提升產(chǎn)品質(zhì)量。對生產(chǎn)設(shè)備和場地進(jìn)行改造，改善生產(chǎn)環(huán)境，更新和配置先進(jìn)設(shè)備，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模[7-9]。

2.3 產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)創(chuàng)新特色

2.3.1 數(shù)字化手術(shù)室

數(shù)字化通過中央控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，中央控制系統(tǒng)包括中央控制器以及3個子系統(tǒng)。

(1)中央控制器：設(shè)計(jì)并開放相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)端口，通過中央控制器與圍繞手術(shù)室的各種相關(guān)設(shè)備及設(shè)施建立網(wǎng)絡(luò)連接。

(2)子系統(tǒng)：①手術(shù)室設(shè)備信息集成系統(tǒng)對手術(shù)室相關(guān)設(shè)備的調(diào)控——如對手術(shù)床、無影燈的調(diào)控。集中大屏幕或分屏幕顯示——手術(shù)導(dǎo)航實(shí)時圖象、麻醉、呼吸、脈搏、心電、血壓、血氧飽和度等參數(shù)的顯示；②PACS、HIS、RIS信息聯(lián)通調(diào)用系統(tǒng)——通過該系統(tǒng)可以隨時調(diào)用院內(nèi)相關(guān)科室的圖象資料和數(shù)據(jù)資料。如X光、CT、核磁共振、超聲波、病理圖象以及檢驗(yàn)科等實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)資料。可通過集中大屏幕顯示或分屏幕顯示[2]；③視音頻系統(tǒng)——通過無影燈安裝數(shù)字?jǐn)z影裝置，由光纖導(dǎo)出，用于教學(xué)以及遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)，手術(shù)過程關(guān)鍵信息的采集、輸送和歸檔。

2.3.2 高性能手術(shù)室

該項(xiàng)目以手術(shù)室單元設(shè)備的創(chuàng)新或再創(chuàng)新開發(fā)為基礎(chǔ)，使其向新光源、新材料、新結(jié)構(gòu)及高性能、潔凈化、節(jié)能化、數(shù)字化、智能化方向提升，并將其優(yōu)化組合為高性能數(shù)字式一體化手術(shù)室(系統(tǒng))產(chǎn)品。具體包括以下內(nèi)容：

(1)DT12-E智能遙控電動手術(shù)臺。DT12-E電動手術(shù)臺是替代進(jìn)口的高檔綜合手術(shù)臺，微處理控制智能化程度高，能記憶各種手術(shù)體位，解決最大型號的C臂X光機(jī)不能有效使用的問題，為患者即時精確定位手術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)是大負(fù)荷的電動液壓驅(qū)動和微處理自動控制系統(tǒng)。高可靠性的密封技術(shù)、傳感技術(shù)和強(qiáng)化表面處理技術(shù)。

(2)新型LED電視無影燈。LED手術(shù)無影燈的核心技術(shù)是全新的光路設(shè)計(jì)，主要解決LED光源投射到定距離平面上所形成的光斑直徑一致，解決影響光斑分布和照明深度等主要的技術(shù)指標(biāo)問題。同時要解決光源的顯色指數(shù)、基板的散熱，燈頭的空氣的阻擋系數(shù)等問題，并采用全新微電腦智能控制(對此已申請了發(fā)明專利與實(shí)用新型專利)。另外，在無影燈上采用SAT安裝系統(tǒng)，匹配強(qiáng)大的多媒體功能，即時高效傳送高清晰度的圖象信號，也可儲存，用于病人的資料收集、視頻會議、教學(xué)與臨床調(diào)用。

(3)MHJ-Ⅰ多功能麻醉機(jī)(集麻醉、呼吸、監(jiān)護(hù)于一體)。采用電機(jī)驅(qū)動，微處理機(jī)控制的雙滾膜麻醉呼吸機(jī)，電動電控具有順應(yīng)性小，氣密性好，壽命長，噪音低等優(yōu)點(diǎn)，耗氣量小，無需動力氣源，潮氣量調(diào)節(jié)范圍寬的特點(diǎn)。MHJ-Ⅰ多功能麻醉機(jī)是集麻醉、呼吸、監(jiān)護(hù)為一體的組合，板式回路管道連接簡潔可靠，具有蒸發(fā)器與低流量麻醉技術(shù)，并可實(shí)時監(jiān)測呼吸波形和所有參數(shù)，斷電仍可工作2～3 h，是臨床工程學(xué)與人體工程學(xué)的良好結(jié)合。MHJ-Ⅰ多功能麻醉機(jī)關(guān)鍵技術(shù)是麻醉呼吸機(jī)專業(yè)技術(shù)與臨床要求、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的集合設(shè)計(jì)，電機(jī)控制采用了數(shù)字PID控制器，將它移植到計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)中，使原來的硬件實(shí)現(xiàn)的功能用軟件來實(shí)現(xiàn)，其與模擬PID控制器相比優(yōu)點(diǎn)是：可以根據(jù)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)在線調(diào)整參數(shù)，具有較強(qiáng)的靈活性與更好的控制性能。

(4)YG電動醫(yī)用供給吊塔。經(jīng)與國內(nèi)外同行主要技術(shù)指標(biāo)比較：YG電動醫(yī)用供給吊塔產(chǎn)品水平已經(jīng)達(dá)到并且超過國內(nèi)外同行的水平。關(guān)鍵技術(shù)是：①高可靠性的氣密技術(shù)；②設(shè)備掛架超強(qiáng)的承載能力要求達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)，并具有機(jī)械剎車、氣體剎車功能，確保產(chǎn)品轉(zhuǎn)動自如、絕無飄移，定位簡便、隨意；③氣體插座符合英標(biāo)(BSO)，德標(biāo)(GSO)(可通、斷、拔三聯(lián)，并可帶氣維修)；④具備麻醉廢氣排放裝置(抽吸、排放或正壓轉(zhuǎn)負(fù)壓的抽吸技術(shù)：文丘里原理)，產(chǎn)品模塊化的設(shè)計(jì)方法，滿足醫(yī)院個性化的需求[4]。

(5)數(shù)字式電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。醫(yī)用電子內(nèi)鏡是采用光電和數(shù)字技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光纖傳像, 能深入到人體腔道內(nèi)(包括上下消化道、支氣管、腹腔、膽道、鼻咽喉等等器官內(nèi)部)進(jìn)行觀察和介入治療的綜合性醫(yī)療器械。該項(xiàng)目的開發(fā)分為兩大部分：①電子內(nèi)鏡的主體部分的研制開發(fā)，其主要解決的是各項(xiàng)臨床使用的指標(biāo)、如彎曲角度，外徑的粗細(xì)、長短、處置器械適用腔道，外觀、舒適度、易用性等；②數(shù)字影像處理的創(chuàng)新性開發(fā)，其要達(dá)到的指標(biāo)為圖像的存儲、凍結(jié)、輪廓增強(qiáng)、對局部的放大、色彩的反色對比、物體溫度的差異等。將嵌入式視頻控制處理技術(shù)方式引入醫(yī)用內(nèi)鏡，開發(fā)具有一定創(chuàng)新功能的電子內(nèi)鏡系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)電子內(nèi)鏡接近或達(dá)到國際先進(jìn)技術(shù)水平。

2.3.3 節(jié)能化手術(shù)室

無影燈采用LED新光源，發(fā)光效率高、壽命長、能耗很低。所有手術(shù)設(shè)備均采用雙電源雙控制，能自動切換內(nèi)部電池供電，保證不間斷工作。集成呼吸回路管道連接簡潔、可靠，可做低流量麻醉，有利于降低麻醉劑的消耗和手術(shù)室的污染。將設(shè)備懸吊、固定在所需位置，減少了設(shè)備磨損并降低了維修費(fèi)用。

2.3.4 潔凈化手術(shù)室

改善手術(shù)室空氣層流，使之真正達(dá)到潔凈化要求。當(dāng)前最有效的方法是配置醫(yī)用供給吊塔，使供電、供氣、通信、器械盤、儀器架等一體化通過醫(yī)用供給吊塔實(shí)現(xiàn)，有效改善手術(shù)區(qū)域的空氣層流。重點(diǎn)無菌區(qū)域如無影燈下方，無影燈采用流線型面罩玻璃和旋壓、擠壓相結(jié)合的反光罩高精度制作新工藝，從而極大降低手術(shù)區(qū)空氣層流的阻擋系數(shù)，減少紊流層。手術(shù)室內(nèi)除了手術(shù)臺落地以外，所有手術(shù)設(shè)備均由醫(yī)用吊塔懸空，讓出地面空間，方便手術(shù)室的消毒滅菌。采用綜合布線布管方式，所有線路、管路直接進(jìn)入所屬吊塔，徹底改變手術(shù)室蛛網(wǎng)般的設(shè)備連接，從而增加了手術(shù)室環(huán)境的安全性，有效減少了二次污染的產(chǎn)生。該方式有利于對傳統(tǒng)手術(shù)室的改造[3,12]。

2.3.5 智能化手術(shù)室

為了進(jìn)一步適應(yīng)顯微手術(shù)以及微創(chuàng)手術(shù)的更高需求，在現(xiàn)有數(shù)字化手術(shù)室的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開發(fā)智能化手術(shù)室系統(tǒng)。①多點(diǎn)交叉手術(shù)導(dǎo)航紅外探頭：將有效避免手術(shù)導(dǎo)航實(shí)時盲區(qū)；②語音聲控系統(tǒng)：術(shù)者可以用語音控制無影燈等設(shè)備；③紗布、手術(shù)器械自動分揀系統(tǒng)：將有效避免紗布、手術(shù)器械遺留患者體內(nèi)；④床燈聯(lián)動記憶位：可根據(jù)手術(shù)要求，床燈聯(lián)動，一鍵到位；⑤負(fù)壓氣動傳輸裝置：更快、更便捷地傳輸手術(shù)標(biāo)本，血袋以及急救藥品等；⑥藍(lán)牙對外聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)：便于術(shù)者直接對外聯(lián)絡(luò)；⑦背景音樂：自動選播適合術(shù)者或舒緩患者緊張情緒的背景音樂。

3 項(xiàng)目實(shí)施后的技術(shù)分析

該項(xiàng)目作為上海市科委的重大產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)項(xiàng)目，也是國產(chǎn)手術(shù)室設(shè)備系統(tǒng)集成的示范項(xiàng)目，意義非凡，責(zé)任重大！在整體實(shí)施過程中先從每一個具體設(shè)備著手，嚴(yán)格把關(guān)。然后根據(jù)現(xiàn)代手術(shù)室的實(shí)際需求，系統(tǒng)集成。

(1)手術(shù)臺采用偏軸智能遙控型號，可有效使用最大型號的C臂X光機(jī)。

(2)集中控制可控設(shè)備，如手術(shù)床和無影燈等。

(3)專人控制專用設(shè)備，如麻醉、呼吸機(jī)等。

(4)大屏幕集中顯示所有生命體征信號，實(shí)施燈光報(bào)警，一目了然。

(5)醫(yī)生操作采用高清晰屏幕，便于實(shí)施精細(xì)手術(shù)。

(6)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)盡量選用光纜。實(shí)時、高效聯(lián)通調(diào)用醫(yī)院內(nèi)PACS、HIS、RIS信息。

4 結(jié)語

隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷創(chuàng)新，數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，將不斷推進(jìn)手術(shù)室的建設(shè)的發(fā)展[11-13]。醫(yī)院在充分利用現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)醫(yī)院的環(huán)節(jié)管理，做到實(shí)時、有序、系統(tǒng)及監(jiān)督性管理，可以減少患者的等待時間，提高患者的滿意度，提高醫(yī)院設(shè)備資源利用率，完成醫(yī)院患者信息的科學(xué)、系統(tǒng)的積累，提高診療保險(xiǎn)，降低院內(nèi)交叉感染，減少投資風(fēng)險(xiǎn)性，為醫(yī)院創(chuàng)造良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益[14]。

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