新建醫(yī)院數(shù)字化手術室的規(guī)劃與思考

葉棟，莫明興，劉合超，程思民（通信作者）

1 蘇州市獨墅湖醫(yī)院（蘇州大學附屬獨墅湖醫(yī)院信息處） （江蘇蘇州 215123）；2 蘇州大學附屬第一醫(yī)院信息處 （江蘇蘇州 215000）

隨著臨床對手術設施要求的不斷提高，建設數(shù)字化手術室成為醫(yī)院的必然選擇。特別是針對新建醫(yī)院，數(shù)字化手術室不僅可優(yōu)化手術流程、提高醫(yī)護人員的工作效率，還可體現(xiàn)醫(yī)院外科的綜合實力[1]。本研究從我院正在規(guī)劃中的數(shù)字化手術室項目著手，重點介紹項目的總體規(guī)劃與架構，同時針對在規(guī)劃中發(fā)現(xiàn)的問題提出建議，希望為相關醫(yī)療機構建設高水平的數(shù)字化手術室提供參考。

1 數(shù)字化手術室的建設范圍

數(shù)字化手術室的理念起源于20世紀90年代初，且隨著醫(yī)療技術的不斷發(fā)展其建設的要求和目標也在不斷擴充[2]。狹義上，數(shù)字化手術室包含對醫(yī)療信息、影像等數(shù)據(jù)的集成，同時也包含對手術觀摩、手術示教、遠程教學及遠程會診等技術的支持[3]；廣義上，整個手術區(qū)域內與信息化相關的解決方案以及手術全流程的所有軟件、硬件、設備均屬于數(shù)字化手術室的規(guī)劃范圍，見圖1。

2 數(shù)字化手術室的建設目標

我院為蘇州大學直屬附屬醫(yī)院，預計2020年底正式投入運營，共規(guī)劃建設38間手術室，其中包含多間數(shù)字化手術室及高清無損手術示教室。根據(jù)醫(yī)院全面建設“智慧醫(yī)院”的總體目標，在新手術室的規(guī)劃中提出了以下幾點要求：（1）重點滿足醫(yī)師的手術需求，實現(xiàn)全鏈路視頻的高清傳輸，在預算允許的情況下選取幾間手術室建設4K數(shù)字化手術室；（2）手術室支持高可擴展性，考慮未來10年醫(yī)院的發(fā)展，為未來升級預留空間；（3）充分利用手術數(shù)據(jù)，建設全院數(shù)字化手術檔案；（4）實現(xiàn)包含中心手術室、內鏡中心、數(shù)字減影血管造影（DSA）室等區(qū)域的全院級轉播。

圖1 數(shù)字化手術室的建設范圍

3 數(shù)字化手術室的總體架構

數(shù)字化手術室通過對硬件和軟件的集成，實現(xiàn)了對手術全過程的記錄和管理，提高了醫(yī)護人員的工作效率和手術成功率。數(shù)字化手術室的總體架構分為基礎設施層、數(shù)據(jù)層、功能應用層和展示層4個層面，見圖2。

圖2 數(shù)字化手術室的總體架構

3.1 基礎設施層

基礎設施包括各類音視頻輸出設備（腔鏡、術野攝像機、全景攝像機）、數(shù)字化主機、網絡設備、存儲服務器、應用服務器等[3]?；A設施層規(guī)劃的重點是高可用性和安全性。

我院所有數(shù)字化手術室的音視頻信號集中匯聚到中央控制室，以供手術示教與轉播使用。在手術室區(qū)域外，醫(yī)院規(guī)劃了多間高清無損示教室，并通過IP方案實現(xiàn)了在院內、院外任意區(qū)域的手術示教功能，見圖3。

圖3 數(shù)字化手術室的部署

3.2 數(shù)據(jù)層

數(shù)字化手術室的核心是“數(shù)字化”。1臺手術從時間維度可分為“術前”“術中”“術后”三部分。術前對患者檢查、檢驗等產生的數(shù)據(jù)稱為“術前數(shù)據(jù)”；術中各醫(yī)療設備產生的“手術音視頻數(shù)據(jù)”“生命體征數(shù)據(jù)”“麻醉數(shù)據(jù)”稱為“術中數(shù)據(jù)”；合理整合“術前數(shù)據(jù)”和“術中數(shù)據(jù)”即形成了“術后數(shù)據(jù)”，又可稱為“數(shù)字化手術檔案”，見表1。

表1 數(shù)字化手術檔案數(shù)據(jù)

目前，數(shù)字化手術室重視在術中更好地使用數(shù)據(jù)，卻忽略了術后對手術數(shù)據(jù)的再利用[4]。通過分析“數(shù)字化手術檔案”的數(shù)據(jù)來源，我們發(fā)現(xiàn)除“術中音視頻數(shù)據(jù)”外，“術前數(shù)據(jù)”“術中生命體征數(shù)據(jù)”“術中麻醉數(shù)據(jù)”均源于各類醫(yī)院信息系統(tǒng)，與數(shù)字化手術室無直接關聯(lián)，因此，建立“數(shù)字化手術檔案”的關鍵是保證“術中音視頻數(shù)據(jù)”的完整存儲。

3.3 功能應用層

功能應用層是基于數(shù)據(jù)層的使用需求實現(xiàn)的，我們整理了11條數(shù)字化手術室功能（表2）。由于市場上很難找到一家能同時處理好手術音視頻、轉播以及數(shù)據(jù)整合的供應商[5]，所以，我們建立了“數(shù)字化手術室”“手術轉播/數(shù)據(jù)處理”兩個模塊，并針對不同模塊選擇了合適的供應商，最后通過接口實現(xiàn)以上兩個模塊的完整對接，保證了手術安全性的同時，滿足了醫(yī)院其他的建設目標。

表2 數(shù)字化手術室功能

3.4 展示層

展示層是數(shù)字化手術室的門戶入口，包括護理管理門戶、麻醉門戶、手術設備集成門戶、手術示教管理門戶及數(shù)字化手術檔案門戶等。

4 數(shù)字化手術室規(guī)劃中的思考與建議

在數(shù)字化手術室的整體規(guī)劃過程中，我們分析了我院及其他醫(yī)院在數(shù)字化手術室建設中存在的問題，并總結了以下幾點建議。

4.1 數(shù)字主機IP方案和硬件矩陣方案的選擇

數(shù)字主機IP方案和硬件矩陣方案是目前供應商主要的技術方案。在視頻處理及轉播方面，使用硬件矩陣方案可以無損轉播高清視頻，而數(shù)字主機IP方案通常采用視頻編解碼技術進行網絡傳輸，導致畫面質量降低以及時延增加；在硬件架構的可擴展性方面，數(shù)字主機IP方案保證了院內任何位置均可使用手術示教，而硬件矩陣方案需要先埋光纖線路；若醫(yī)院未來無較大的建設項目，則可以選擇硬件矩陣方案，但若醫(yī)院更關注可擴展性，則建議選擇數(shù)字主機IP方案。

4.2 建設數(shù)字化手術檔案庫，開放手麻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口

數(shù)據(jù)是醫(yī)院的核心資產。由于麻醉工作站可連接大多數(shù)監(jiān)護設備并獲取相關數(shù)據(jù)，所以前文列舉的“生命體征數(shù)據(jù)”“麻醉數(shù)據(jù)”均可從手麻系統(tǒng)中獲?。蝗翎t(yī)院希望利用這些數(shù)據(jù)，則必須在采購手麻系統(tǒng)時要求供應商開放相應的接口，以備開發(fā)調用。

4.3 統(tǒng)一考慮全院級的內鏡、DSA、超聲、手術室轉播平臺

醫(yī)院的內鏡中心、DSA室也有相應的轉播需求，若各個科室單獨建設轉播平臺，則會造成醫(yī)院的管理混亂，因此，針對新建醫(yī)院可以考慮全院統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設計轉播平臺，最終實現(xiàn)各個科室均使用同一轉播平臺進行院內及院外轉播[6-7]。

4.4 重點考慮手術室的可擴展性

數(shù)字化手術室的可擴展性主要體現(xiàn)在手術室設備、手術室、示教室等手術室周邊區(qū)域的擴展。隨著醫(yī)療設備的增加，數(shù)字化手術室需要預留足夠的冗余接口進行擴展；數(shù)字化手術室在當前規(guī)劃的同時應提前預留橋架、光纖以及設備空間，以備未來升級使用；數(shù)字化手術室相關的會議室、示教室以及各類辦公室均存在未來新增或位置調整的可能，規(guī)劃需充分考慮示教系統(tǒng)架構的靈活性，在非重點區(qū)域使用數(shù)字主機IP方案，在重點區(qū)域使用光纖直連并預留接口。

總之，醫(yī)院數(shù)字化手術室工程是一項涉及全院的系統(tǒng)工程，需要層流凈化工程、智能化工程、HIS、醫(yī)療設備采購等多個專業(yè)的緊密配合。