基于預(yù)防性維護的手術(shù)顯微鏡臨床使用故障分析及對策

李德華 郭大為 劉東巖 王 爽

手術(shù)顯微鏡是顯微外科手術(shù)的重要設(shè)備，可高倍放大并清晰顯現(xiàn)組織的顯微結(jié)構(gòu)，為醫(yī)生操作顯微外科器械，開展手術(shù)提供精準定位，減輕正常組織損傷，提高手術(shù)成功率，有助于患者術(shù)后康復(fù)[1-4]。該設(shè)備具有價格昂貴、光學系統(tǒng)易污染損壞及電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且高度集成等特點[5-6]。2011年起，北京世紀壇醫(yī)院手術(shù)室陸續(xù)引進3臺蔡司Pentaro系列手術(shù)顯微鏡，每年開展300余例顯微外科手術(shù)，本研究對手術(shù)顯微鏡臨床手術(shù)中頻發(fā)的設(shè)備故障和不能準確全面地獲取設(shè)備運行信息的原因及解決方案進行探討。

1 手術(shù)顯微鏡結(jié)構(gòu)及工作原理

按外觀結(jié)構(gòu)手術(shù)顯微鏡可分為光學透鏡系統(tǒng)、機械支臂系統(tǒng)和顯微鏡主機3部分。顯微鏡主機按使用功能分為顯示操作系統(tǒng)、氙燈照明系統(tǒng)、數(shù)據(jù)控制及存儲系統(tǒng)和不間斷供電系統(tǒng)4個子系統(tǒng)，其手術(shù)顯微鏡結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 手術(shù)顯微鏡結(jié)構(gòu)示圖

1.1 光學透鏡系統(tǒng)

光學透鏡主要由目鏡、物鏡、變倍系統(tǒng)、分光器和棱鏡組成，為術(shù)者提供聚焦放大后的手術(shù)術(shù)野圖像[7-8]。

1.2 機械支臂系統(tǒng)

機械支臂系統(tǒng)由吊臂和支撐臂組成，術(shù)者通過操作控制機械支臂系統(tǒng)，控制光學透鏡系統(tǒng)移動至手術(shù)區(qū)域并進行旋轉(zhuǎn)、定位及制動等精細動作。

1.3 顯微鏡主機

(1)顯示操作系統(tǒng)。顯示屏可實時顯示手術(shù)錄像，其觸屏功能還支持醫(yī)護人員對患者信息、手術(shù)圖片及視頻資料等進行采集、保存、編輯和輸出等操作。

(2)氙燈照明系統(tǒng)。氙燈照明系統(tǒng)產(chǎn)生冷光，通過導(dǎo)光束傳導(dǎo)至物鏡端以照亮手術(shù)區(qū)域，其亮度變化可通過調(diào)整光圈，限定光通量變化而實現(xiàn)[9]。

(3)數(shù)據(jù)控制及存儲系統(tǒng)。數(shù)據(jù)控制及存儲系統(tǒng)是顯微鏡的“大腦”，可將控制信號傳輸至顯微鏡各功能部件，實現(xiàn)光源亮度調(diào)節(jié)、變倍調(diào)節(jié)和調(diào)整焦距等功能；可將手術(shù)錄像存儲在硬盤中，用于后續(xù)病例討論和培訓教學[10-12]。

(4)不間斷供電系統(tǒng)。當外接交流電源意外中斷時，供電系統(tǒng)自動切換至不間斷供電系統(tǒng)，為顯微鏡提供3 min緊急供電支持，防止主機突然斷電而燒壞硬盤。

2 手術(shù)顯微鏡常見故障

手術(shù)顯微鏡由多個系統(tǒng)功能模塊組成，任何一個功能模塊發(fā)生故障，均會造成病灶處顯微圖像不清晰甚至不能成像，導(dǎo)致術(shù)者不能正常開展手術(shù)。為將設(shè)備故障對手術(shù)影響降至最低，需手術(shù)助手能在短時間內(nèi)對該設(shè)備常見故障進行處理。因此，對手術(shù)顯微鏡使用中的故障數(shù)據(jù)進行收集，其常見故障可分為機械支臂系統(tǒng)平衡失調(diào)、錄像圖像質(zhì)量不佳、操作系統(tǒng)故障以及不間斷供電系統(tǒng)故障4種。分析發(fā)現(xiàn)4種常見故障不屬于設(shè)備設(shè)計缺陷或功能異常導(dǎo)致，而源于設(shè)備使用問題；前2種故障可歸納為操作錯誤，后2種故障歸納為維護不善。小組成員通過查閱資料及討論，對4種故障進行原因分析并制定解決方案。

2.1 機械支臂系統(tǒng)平衡失調(diào)

(1)故障原因分析。手術(shù)需改變助手鏡位置或加裝其他光學鏡頭，從而導(dǎo)致光學系統(tǒng)重心或重量變化而造成失衡狀態(tài)。

(2)故障解決對策。①術(shù)前與主刀醫(yī)生溝通，明確患者體位擺放方式和主刀醫(yī)生位置，以決定是否更改助手鏡位置；②將光學鏡頭調(diào)整到手術(shù)范圍內(nèi)，手術(shù)助手進行自動配平操作，機器自動調(diào)節(jié)支臂內(nèi)的配重砝碼，使光學系統(tǒng)重新達到平衡狀態(tài)，若操作者能用3個手指按住操作手柄隨意移動透鏡系統(tǒng)，表明配平成功。

2.2 錄像圖像質(zhì)量不佳

(1)故障原因分析。①術(shù)者雙眼觀察到的手術(shù)區(qū)域是圓形，但攝像頭只能拍攝到圓形圖像中的長方形區(qū)域，造成攝像圖像缺失；②光信號經(jīng)攝像頭電荷耦合器件(charged couple device，CCD)轉(zhuǎn)換成電信號后，傳輸至顯示器顯示錄像圖像，若攝像頭未對焦，則錄像圖像模糊不清晰。

(2)故障解決對策。①助手先將攝像頭移至手術(shù)區(qū)域，觀察顯示器顯示圖像完整后方開始錄像；②打開激光聚焦功能，當屏幕上2個紅點聚焦于同一點時，表明錄像圖像達到最佳清晰度，方可開始錄像。

2.3 操作系統(tǒng)故障

(1)故障原因分析。顯微鏡在運行過程中產(chǎn)生大量熱量，需內(nèi)部風扇散熱降溫，從而加速灰塵堆積，使得控制系統(tǒng)內(nèi)部顯卡或內(nèi)存條接觸不良，導(dǎo)致主機無法啟動。

(2)故障解決對策。打開顯微鏡外殼取下屏蔽板，清潔內(nèi)存條“金手指”及顯卡卡槽，并定期對機器進行內(nèi)部清潔。

圖4 手術(shù)顯微鏡運行數(shù)據(jù)采集與傳輸原理示意圖

2.4 不間斷供電系統(tǒng)故障

(1)故障原因分析。不間斷供電系統(tǒng)內(nèi)部檢測芯片與主控板連接通信以實時檢測其工作狀態(tài)，當檢測到主機關(guān)機后，不間斷供電系統(tǒng)會在1 min內(nèi)自動關(guān)機以防止電量耗盡。導(dǎo)致不間斷供電系統(tǒng)電量為零的原因有2個：①內(nèi)部電池老化導(dǎo)致電容量下降；②檢測芯片存在功能性故障，致使不間斷供電系統(tǒng)一直處于工作狀態(tài)，直至電量耗盡。

(2)故障解決對策。①斷開不間斷供電系統(tǒng)連接，將外接電源與機器主板直接連接供電；②手術(shù)后檢查電池電容量及檢測程序芯片功能，根據(jù)檢查結(jié)果更換相應(yīng)部件。

3 手術(shù)顯微鏡預(yù)防性維護

(1)預(yù)防性維護。為降低手術(shù)顯微鏡故障量，需執(zhí)行預(yù)防性維護排除潛在故障點。預(yù)防性維護要點包括：①檢查光學透鏡系統(tǒng)光圈調(diào)節(jié)功能以及光學系統(tǒng)調(diào)焦、變倍功能；②通過檢查顯微鏡支架關(guān)節(jié)運動狀態(tài)判斷電磁閥及馬達是否正常；③檢查視頻圖像系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和圖像顯示；④取下導(dǎo)光束檢查導(dǎo)光纖維的光通量是否能到2/3；⑤檢查氙燈使用小時數(shù)；⑥檢查機器主板的清潔程度并除塵；⑦檢查不間斷供電系統(tǒng)電量是否能支持顯微鏡在斷開電源情況下工作3 min。

(2)預(yù)防性維護效果。通過執(zhí)行預(yù)防性維護，手術(shù)室設(shè)立專職手術(shù)護士負責該設(shè)備日常維護管理，醫(yī)學工程處工程師負責執(zhí)行手術(shù)顯微鏡預(yù)防性維護。改進后手術(shù)顯微鏡各項故障數(shù)據(jù)均有下降，其中不間斷供電系統(tǒng)故障被徹底解決，但操作系統(tǒng)故障量下降幅度不大，分析其原因是隨著使用年限增加導(dǎo)致電路板老化，增加了操作系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。改進措施實施前后手術(shù)顯微鏡故障量對比如圖2所示。

(3)信息化管理。手術(shù)顯微鏡為多科室共用設(shè)備，每月按使用量扣除使用科室相應(yīng)成本，因此需要詳細的運行數(shù)據(jù)進行使用效率分析評價。獲取運行數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)方式是依據(jù)使用者手工填寫的紙質(zhì)記錄，這種方式消耗大量的人力及時間成本，易出現(xiàn)記錄不全或記錄丟失等情況，不能保障數(shù)據(jù)質(zhì)量[13-14]。多科室共用設(shè)備意味著手術(shù)顯微鏡屬不固定手術(shù)室設(shè)備，手術(shù)助手需術(shù)前到手術(shù)室尋找該設(shè)備并將其移至手術(shù)間，延誤手術(shù)開臺時間。

為更好地解決這些問題，醫(yī)院利用信息化手段為手術(shù)顯微鏡安裝數(shù)據(jù)采集器，實時采集工作數(shù)據(jù)以取代傳統(tǒng)的紙質(zhì)記錄，對獲取的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘，找出制約其使用效率的原因并進行改進。數(shù)據(jù)采集器能提供設(shè)備的實時定位信息，手術(shù)助手通過手機應(yīng)用程序(application program，APP)即可實現(xiàn)實時追蹤和定位，縮短術(shù)前查找設(shè)備時間。手術(shù)顯微鏡數(shù)據(jù)采集器如圖3所示，運行數(shù)據(jù)采集與傳輸原理如圖4所示。

圖2 改進措施實施前后手術(shù)顯微鏡故障量對比圖

圖3 數(shù)據(jù)采集器外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示圖

4 結(jié)語

通過對手術(shù)顯微鏡常見故障歸納總結(jié)及故障成因分析，制定相應(yīng)的故障解決方案及預(yù)防性維護措施，可有效降低手術(shù)顯微鏡故障量，保障手術(shù)順利開展及患者生命安全；安裝數(shù)據(jù)采集器對運行數(shù)據(jù)進行提取與分析，可將傳統(tǒng)的設(shè)備靜態(tài)管理轉(zhuǎn)化為信息化管理。下步將根據(jù)臨床反饋，在APP內(nèi)加入培訓視頻播放、日常維護保養(yǎng)檢查清單和預(yù)防性維護定時提醒等功能，方便臨床使用者對手術(shù)顯微鏡進行更好的使用管理。