手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化的實(shí)踐控制及應(yīng)用研究

安志杰

（山西省腫瘤醫(yī)院，山西 太原 030013）

近年來，隨著我國信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，醫(yī)療行業(yè)不斷引進(jìn)各類先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備，用以為醫(yī)師完成高效、安全的手術(shù)提供機(jī)械輔助。就手術(shù)過程而言，醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)操作時(shí)，要及時(shí)關(guān)注其標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)手術(shù)室內(nèi)設(shè)備具體參數(shù)隨之要求加以調(diào)整。因?yàn)槭中g(shù)室內(nèi)各醫(yī)療設(shè)備控制面板極多，加上無菌區(qū)域空間受限，醫(yī)師在手術(shù)操作難度較大，繼而導(dǎo)致部分設(shè)備無法發(fā)揮其應(yīng)用功能。而借助計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù)將數(shù)個(gè)醫(yī)療設(shè)備集成規(guī)劃至一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)，手術(shù)醫(yī)生可借助中控系統(tǒng)流暢操作各類設(shè)備，全面體現(xiàn)出醫(yī)療設(shè)備一體化平臺(tái)的效率化、自動(dòng)化、集成化和潔凈化，使手術(shù)室空間使用效率與醫(yī)療設(shè)備操作水平得到提升的同時(shí)，大大縮短了手術(shù)前期準(zhǔn)備時(shí)間，使手術(shù)室作業(yè)效率更為安全、精準(zhǔn)、有效且省時(shí)。

1 手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化的特征及功能

1.1 手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化的特征

就現(xiàn)階段醫(yī)院手術(shù)需要而言，手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化必須具備以下顯著特征：（1）實(shí)時(shí)保存、共享手術(shù)的高清視頻及各類醫(yī)學(xué)影像資料，手術(shù)直播的全高清化、方便遠(yuǎn)程教學(xué)的開展與遠(yuǎn)程會(huì)診的實(shí)現(xiàn)；（2）全方位整合手術(shù)周邊信息數(shù)據(jù)接入（典型的有DSA、腔鏡、超聲、術(shù)中影像等），確保任意路由實(shí)現(xiàn)自由切換；（3）手術(shù)室各醫(yī)療設(shè)備的集中、高效控制（如環(huán)境、視頻、音頻、設(shè)備及人員等），觸控智能一體化操作；（4）手術(shù)全過信息溝通與交流，確保手術(shù)效率得以提升，醫(yī)患關(guān)系得以改善的同時(shí)，就醫(yī)體驗(yàn)更高效；（5）借助聯(lián)網(wǎng)確保手術(shù)室內(nèi)人員、設(shè)備的準(zhǔn)確定位追蹤，完成手術(shù)進(jìn)程的全過程監(jiān)控；（6）圍術(shù)期整體臨床信息數(shù)據(jù)的整體解決方案，有效整合HIS、LIS、PACS，確保信息互聯(lián)與數(shù)據(jù)互通；（7）建立健全與手術(shù)相關(guān)的麻醉專家咨詢及預(yù)警系統(tǒng)，確保麻醉質(zhì)量得以提升，麻醉意外得以減少；（8）手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化與數(shù)字化設(shè)計(jì)，手術(shù)室凈化，確保手術(shù)室設(shè)備的高效智能、平臺(tái)的靈活擴(kuò)展及系統(tǒng)的即插即用；（9）完成手術(shù)室BI 分析與決策支持，系統(tǒng)強(qiáng)化醫(yī)療設(shè)備一體化與手術(shù)室智能化管理水平。

1.2 手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化的功能

手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化的基本功能主要涵蓋下述四個(gè)構(gòu)成部分，即一體化影音管理與控制系統(tǒng)平臺(tái)、一體化集中管控系統(tǒng)平臺(tái)、一體化信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢系統(tǒng)、一體化交互式示教系統(tǒng)平臺(tái)。

1.3 手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化建設(shè)的意義

首先，改進(jìn)空間布局。依照感控要求，手術(shù)室開展醫(yī)療設(shè)備一體化建設(shè)可將各類醫(yī)用器械懸吊起來，可以增加有效空間，降低污染源的形成。其次，調(diào)整設(shè)備功能，確保一體化控制有效實(shí)現(xiàn)。手術(shù)室開展醫(yī)療設(shè)備一體化建設(shè)，可以借助將各類手術(shù)數(shù)據(jù)信息化處理以實(shí)現(xiàn)信息間的互聯(lián)互通，確保手術(shù)數(shù)據(jù)得以在手術(shù)平臺(tái)正確展示。最后，提升管理功能。借助設(shè)備一體化建設(shè)可實(shí)現(xiàn)多組信息系統(tǒng)平臺(tái)的信息互通與數(shù)據(jù)互聯(lián)，提升管理效能水平。手術(shù)室實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備一體化旨在借助信息化手段實(shí)現(xiàn)整臺(tái)手術(shù)平臺(tái)的串聯(lián)，以方便手術(shù)室內(nèi)各人員更好地完成手術(shù)操作。

1.4 手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化建設(shè)的方向

首先，手術(shù)室借助醫(yī)療設(shè)備一體化來減輕手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生，節(jié)約手術(shù)時(shí)間耗費(fèi)。借助系統(tǒng)整合各類手術(shù)室內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類復(fù)雜手術(shù)的一體化操作，同時(shí)將先進(jìn)手術(shù)器械與傳統(tǒng)手術(shù)技術(shù)相融合，提升各類手術(shù)的完成度。將手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行一體化融合，并將設(shè)備一體化與手術(shù)信息化進(jìn)行完美整合，借助各類懸吊系統(tǒng)將與麻醉機(jī)、監(jiān)護(hù)儀、導(dǎo)航、內(nèi)鏡等不同醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行集成化控制，使手術(shù)室環(huán)境整潔、有序的同時(shí)，降低感染風(fēng)險(xiǎn)，確保手術(shù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

其次，手術(shù)室借助醫(yī)療設(shè)備一體化完善手術(shù)流程。以DSA 手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化設(shè)計(jì)為例，手術(shù)流程可以借此更為健全化與效率化。第一，手術(shù)室設(shè)備一體化要明確建設(shè)需求，確定設(shè)備選型，并強(qiáng)化選型期間各類設(shè)備間的聯(lián)通協(xié)議。手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化建設(shè)的整個(gè)過程如同一套臨床MDT 作業(yè)流程，需多個(gè)學(xué)科協(xié)作方能共同完成。而一體化建設(shè)可以改進(jìn)手術(shù)室設(shè)計(jì)流程內(nèi)的諸多難點(diǎn)，借助持續(xù)整合設(shè)備協(xié)作，完成手術(shù)室設(shè)備一體化建設(shè)目標(biāo)。

最后，手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化為現(xiàn)今各醫(yī)療機(jī)構(gòu)提升醫(yī)療服務(wù)水平的根本，更是我國各醫(yī)院重視此方面建設(shè)的深層原因。醫(yī)療設(shè)備一體化可以升級(jí)醫(yī)療質(zhì)量，優(yōu)化醫(yī)療服務(wù)，幫助醫(yī)院在強(qiáng)化優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源之余，手術(shù)診療品質(zhì)得以持續(xù)提升。

1.5 手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化的建設(shè)需求

手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化的建設(shè)需求可細(xì)分成以下3個(gè)階段，即第一，立項(xiàng)準(zhǔn)備階段。即手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化著手立項(xiàng)，此階段過程中需要充分討論手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化的實(shí)際需求，找到與手術(shù)、臨床及其他醫(yī)療活動(dòng)相符的產(chǎn)品；第二，設(shè)計(jì)實(shí)施階段。此階段內(nèi)要結(jié)合醫(yī)院醫(yī)療基礎(chǔ)建設(shè)現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)與之匹配的醫(yī)療設(shè)備一體化方案、施工圖紙并加以審核、通過；第三，使用維護(hù)階段。醫(yī)療設(shè)備一體化的成果在此階段得到完整體現(xiàn)，只有投入使用，方可檢驗(yàn)醫(yī)療設(shè)備一體化建設(shè)的實(shí)踐效率。

2 手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化控制的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 醫(yī)療設(shè)備一體化控制的主要問題

（1）醫(yī)療設(shè)備一體化控制的兼容性。要落實(shí)醫(yī)療設(shè)備一體化平臺(tái)的全面建設(shè)，先要確保涉及的各設(shè)備如何實(shí)現(xiàn)集中一體化控制，即各類醫(yī)用設(shè)備一體化控制的兼容性。就我國現(xiàn)有的各類手術(shù)室現(xiàn)狀而言，其內(nèi)配備了不同型號(hào)、功能的醫(yī)療設(shè)備，而各醫(yī)療設(shè)備自帶的控制面板功能差異顯著。具體來說，面板按鍵數(shù)量及作業(yè)手段存在差異，如其典型的作業(yè)方式即有獨(dú)立和矩陣兩種鍵盤，同時(shí)面板指示也較為個(gè)性化，設(shè)置有LED 燈，同時(shí)安裝了七段數(shù)碼管等。（2）醫(yī)療設(shè)備一體化控制的安全性。手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化控制通信質(zhì)量對(duì)手術(shù)效果、安全性形成直接影響，但前文述過，由于手術(shù)室空間較小且各類設(shè)備眾多，所以，醫(yī)療設(shè)備一體化建設(shè)必須確保其安全性與可靠性。換言之，一定要確保主控工作站與各受控醫(yī)用設(shè)備彼此間通信的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，穩(wěn)定一體化平臺(tái)的抗干擾力。

2.2 醫(yī)療設(shè)備一體化控制的硬件要求

醫(yī)療設(shè)備一體化控制方案在充分考慮并解決上述兩個(gè)方面的問題后，隨后明確此平臺(tái)的硬件配置以強(qiáng)化一體化控制效果。平臺(tái)硬件為單片機(jī)同時(shí)結(jié)合CPLD 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通信協(xié)議為CAN 現(xiàn)場總線。單片機(jī)本身屬于平臺(tái)的微控制器（MCU），借助CAN 總線協(xié)議，串接起各醫(yī)用儀器，使其與控制主機(jī)的通信具有即時(shí)性、高效性。在接收針對(duì)不同儀器的實(shí)操信號(hào)時(shí)，反饋至設(shè)備后將相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)外顯示出來。CPLD 是平臺(tái)系統(tǒng)單片機(jī)拓展芯片，可依照手術(shù)實(shí)際需要進(jìn)行在線編寫程序，對(duì)內(nèi)部邏輯進(jìn)行調(diào)整，添加管腳約束并開展批量修改，以此提升配置有效性與靈活性，以硬件電路板穩(wěn)定不變作為條件，可自由化控制平臺(tái)，確保各類手術(shù)操作涉及的全部邏輯功能得以完成。

與此同時(shí)，CPLD 擁有眾多的IO 口資源，這些IO 口擁有較高的自由度則是得益于其可配置。借助CPLD，醫(yī)用設(shè)備僅要把其控制面板的各類操作號(hào)實(shí)現(xiàn)其與CPLDIO口的連接，即可確保在同一控制硬件平臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)完成對(duì)手術(shù)室內(nèi)各類設(shè)備的一體化控制，確保一體化控制兼容性目標(biāo)完成的同時(shí)，提升平臺(tái)的實(shí)用性與安全性。

CAN 是一類串行通信網(wǎng)絡(luò)，其由德國博世集團(tuán)研究開發(fā)，控制方式為分布式兼顧實(shí)時(shí)式，其應(yīng)用范圍為各平臺(tái)的現(xiàn)場總線協(xié)議。CAN 總線借助短幀數(shù)據(jù)開展加密傳輸，每幀內(nèi)含有8 個(gè)有效字節(jié)，優(yōu)勢是受干擾機(jī)率極低且傳輸時(shí)限極短。該總線對(duì)于手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化控制系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)來說極為適用，可快捷、方便地完成各醫(yī)療設(shè)備間的實(shí)時(shí)通信，并且保持其與主機(jī)的在線通信，使一體化控制在實(shí)現(xiàn)可靠性的同時(shí)保持與高效性，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 醫(yī)療設(shè)備一體化控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.3 醫(yī)療設(shè)備一體化的實(shí)踐方案

（1）醫(yī)療設(shè)備一體化的按鍵控制。手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備均借助按鍵來設(shè)置相關(guān)手術(shù)參數(shù)，每款醫(yī)用設(shè)備按鍵作業(yè)方式各異，獨(dú)立式鍵盤為按鍵較少的設(shè)備提供服務(wù)，而矩陣鍵盤服務(wù)于按鍵多的儀器。若對(duì)主控觸摸屏上虛擬按鍵進(jìn)行控制操作時(shí)，則意味著某臺(tái)設(shè)備隨之進(jìn)入實(shí)際操作狀態(tài)。依照早確立下來的通信協(xié)議，主機(jī)借助CAN 總線傳送其協(xié)議編號(hào)，該對(duì)應(yīng)醫(yī)用儀器則接收后形成中斷信號(hào)，對(duì)此類信號(hào)進(jìn)行甄別與研判，并在最快時(shí)間內(nèi)獲知主機(jī)與此模擬鍵功能匹配的真實(shí)按鍵數(shù)值，隨后使方波脈沖得以觸發(fā)，使CPLD 被同步觸發(fā)。在此信號(hào)由1 至0 的下降沿可核算得出，CPLD 寄存器中真實(shí)鍵值匹配的緩存變量。CPLD 在明確此變量形成浮動(dòng)后，同樣對(duì)此類信號(hào)進(jìn)行甄別與研判，結(jié)合醫(yī)用儀器具體的自有按鍵作業(yè)手段，在CPLD 內(nèi)使相應(yīng)的硬件描述轉(zhuǎn)化至邏輯描述，經(jīng)此過程，該鍵值輸出信號(hào)的高低電平就此形成產(chǎn)生：其一，如果設(shè)備使用獨(dú)立型按鍵這類基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，則對(duì)著屏幕完成按鍵操作，CPLD 內(nèi)則認(rèn)定此按鍵實(shí)際操作形成的信號(hào)變量清零；其二，如果設(shè)備使用矩陣式按鍵這類成熟類設(shè)計(jì)，則單片機(jī)發(fā)出的信息由CPLD 正常接收后，參考此類型按鍵對(duì)應(yīng)的行列鍵盤序號(hào)，對(duì)此行序號(hào)發(fā)出的信號(hào)掃描顯示正常時(shí)，此時(shí)，則采取置0 對(duì)其列輸出信號(hào)加以處理，同時(shí)將置零結(jié)果開展位運(yùn)算，與面板電路一起組成按鍵電路，將最終結(jié)果傳輸至設(shè)備終端后完成相關(guān)操作。

（2）醫(yī)療設(shè)備一體化的指示信號(hào)更新。醫(yī)療設(shè)備一體化控制系統(tǒng)通電后，單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入初始化操作，結(jié)束后以控制主機(jī)為目標(biāo)，傳送相關(guān)數(shù)據(jù)。單片機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測手術(shù)室內(nèi)所有儀器的控制操作面板，時(shí)時(shí)掌握各項(xiàng)指示信號(hào)并將之設(shè)定成下一步操作需要的緩存變量。若儀器自有面板有按鍵操作發(fā)生時(shí)，則意味著儀器進(jìn)行使用狀態(tài)。當(dāng)LED 燈狀態(tài)抑或是數(shù)碼管顯示數(shù)有變化產(chǎn)生時(shí)，則最新狀態(tài)則直接傳輸至CPLD，解碼相應(yīng)的數(shù)碼管數(shù)值，隨后更新其對(duì)應(yīng)的緩存變量。當(dāng)單片機(jī)監(jiān)測數(shù)據(jù)形成更新后則表示中斷開始，即未讀取信息處于有效狀態(tài)中，隨后將信息讀取完結(jié)后，甄別消息的正確性與匹配度，隨后反饋設(shè)備最新狀態(tài)至控制主機(jī)處，使主機(jī)屏幕同步更新此設(shè)備的全新顯示狀態(tài)。如圖2。

圖2 主程序及中斷程序流程圖

2.4 醫(yī)療設(shè)備一體化的臨床應(yīng)用

本文在前面針對(duì)手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化控制所要解決的核心問題、控制方案進(jìn)行說明后，要將此一體化控制平臺(tái)應(yīng)用于臨床實(shí)踐方可以驗(yàn)證其效果。以上海某三甲醫(yī)院婦產(chǎn)科為例，以其手術(shù)室進(jìn)行醫(yī)療設(shè)備一體化平臺(tái)安裝后開展臨床實(shí)踐應(yīng)用。在臨床實(shí)驗(yàn)應(yīng)用中，平臺(tái)對(duì)實(shí)際婦科腔鏡微創(chuàng)手術(shù)的核心手術(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)全程跟蹤手術(shù)的整個(gè)流程，將上述數(shù)據(jù)信息收集并保存。結(jié)果顯示，一體化控制對(duì)腔鏡手術(shù)完成了程序化監(jiān)測，并確保智能化復(fù)合處理得以實(shí)現(xiàn)。對(duì)比現(xiàn)階段傳統(tǒng)臨床潔凈手術(shù)室效果后可知，手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備一體化對(duì)婦科微創(chuàng)手術(shù)圍手術(shù)期效果更顯著。這充分說明該一體化控制平臺(tái)可以推進(jìn)婦科微創(chuàng)手術(shù)的健康。

3 結(jié)語

手術(shù)室設(shè)備眾多，而基于手術(shù)室在清潔、消毒、打包、器械等方面的特殊要求，其中設(shè)備一體化是未來醫(yī)院信息化、智能化進(jìn)程的重要內(nèi)容。本文基于手術(shù)室這一特殊視角，對(duì)整合醫(yī)用器械一體化開展探討，旨在為促進(jìn)手術(shù)室實(shí)現(xiàn)硬軟件操作數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化提供有效參考。