新建醫院數字化手術室的規劃與思考

葉棟，莫明興，劉合超，程思民（通信作者）

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

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

1 數字化手術室的建設范圍

數字化手術室的理念起源于20世紀90年代初，且隨著醫療技術的不斷發展其建設的要求和目標也在不斷擴充[2]。狹義上，數字化手術室包含對醫療信息、影像等數據的集成，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、設備均屬于數字化手術室的規劃范圍，見圖1。

2 數字化手術室的建設目標

我院為蘇州大學直屬附屬醫院，預計2020年底正式投入運營，共規劃建設38間手術室，其中包含多間數字化手術室及高清無損手術示教室。根據醫院全面建設“智慧醫院”的總體目標，在新手術室的規劃中提出了以下幾點要求：（1）重點滿足醫師的手術需求，實現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數字化手術室；（2）手術室支持高可擴展性，考慮未來10年醫院的發展，為未來升級預留空間；（3）充分利用手術數據，建設全院數字化手術檔案；（4）實現包含中心手術室、內鏡中心、數字減影血管造影（DSA）室等區域的全院級轉播。

圖1 數字化手術室的建設范圍

3 數字化手術室的總體架構

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

圖2 數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）、數字化主機、網絡設備、存儲服務器、應用服務器等[3]。基礎設施層規劃的重點是高可用性和安全性。

我院所有數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。在手術室區域外，醫院規劃了多間高清無損示教室，并通過IP方案實現了在院內、院外任意區域的手術示教功能，見圖3。

圖3 數字化手術室的部署

3.2 數據層

數字化手術室的核心是“數字化”。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、檢驗等產生的數據稱為“術前數據”；術中各醫療設備產生的“手術音視頻數據”“生命體征數據”“麻醉數據”稱為“術中數據”；合理整合“術前數據”和“術中數據”即形成了“術后數據”，又可稱為“數字化手術檔案”，見表1。

表1 數字化手術檔案數據

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

3.3 功能應用層

功能應用層是基于數據層的使用需求實現的，我們整理了11條數字化手術室功能（表2）。由于市場上很難找到一家能同時處理好手術音視頻、轉播以及數據整合的供應商[5]，所以，我們建立了“數字化手術室”“手術轉播/數據處理”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，滿足了醫院其他的建設目標。

表2 數字化手術室功能

3.4 展示層

展示層是數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字化手術檔案門戶等。

4 數字化手術室規劃中的思考與建議

在數字化手術室的整體規劃過程中，我們分析了我院及其他醫院在數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 數字主機IP方案和硬件矩陣方案的選擇

數字主機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，但若醫院更關注可擴展性，則建議選擇數字主機IP方案。

4.2 建設數字化手術檔案庫，開放手麻系統的數據接口

數據是醫院的核心資產。由于麻醉工作站可連接大多數監護設備并獲取相關數據，所以前文列舉的“生命體征數據”“麻醉數據”均可從手麻系統中獲取；若醫院希望利用這些數據，則必須在采購手麻系統時要求供應商開放相應的接口，以備開發調用。

4.3 統一考慮全院級的內鏡、DSA、超聲、手術室轉播平臺

醫院的內鏡中心、DSA室也有相應的轉播需求，若各個科室單獨建設轉播平臺，則會造成醫院的管理混亂，因此，針對新建醫院可以考慮全院統一規劃、統一設計轉播平臺，最終實現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

數字化手術室的可擴展性主要體現在手術室設備、手術室、示教室等手術室周邊區域的擴展。隨著醫療設備的增加，數字化手術室需要預留足夠的冗余接口進行擴展；數字化手術室在當前規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，規劃需充分考慮示教系統架構的靈活性，在非重點區域使用數字主機IP方案，在重點區域使用光纖直連并預留接口。

總之，醫院數字化手術室工程是一項涉及全院的系統工程，需要層流凈化工程、智能化工程、HIS、醫療設備采購等多個專業的緊密配合。