麻醉手術數字化遠程交互示教系統的建立

高翔，劉大偉，王超

1.內蒙古包頭醫學院第一附屬醫院麻醉科，內蒙古包頭 014010；

2.內蒙古包頭醫學院第一附屬醫院產科，內蒙古包頭 014010

現代醫院是集醫療、教學、科研于一身的綜合型醫療機構，不僅承擔著醫療護理的任務，還肩負著培養醫學人才的責任，傳統的教學方式由于受手術室空間制約，不僅觀摩人數有限，而且觀摩者的視野也受到很大程度的限制，這使得傳統的手術麻醉在示教形式、教學效果及臨床資料存儲方面均不理想[1]。現代電子信息化手術室主要強調的是手術間內電子影像設備的集成和控制[2]。通過系統集成平臺的構建布置，手術室不再是信息孤立節點，而是醫教學研等領域的信息集成平臺和圍術期的臨床數據中心。患者圍術期臨床數據中心（perioperative clinical data center, PCDR）是以患者的基本個人信息、特殊醫療信息等電子信息為基礎的圍術期醫療數據中心，能更好地滿足麻醉手術的臨床示教需求，提升麻醉手術示教的質量，增加臨床示教的總量，同時又能滿足無菌手術室的潔凈度規范，杜絕臨床觀摩對手術室的污染。構建遠程交互式智能高清麻醉手術示教系統已經成為現代化教學醫學院校教學改革的一項迫切需求[3]。

1 系統設計目標及創新點

本項目以麻醉手術遠程示教環節為科研對象，圍繞現代化醫院手術室醫療、教學、科研等領域信息共享平臺，以圍術期臨床數據為中心實現遠程同步調閱圍術期內的影音數據流，可以同時間軸多角度回溯整個醫療過程，為麻醉手術教研活動提供寶貴的資料。臨床設備及臨床信息系統高度集成于一體的現代化綜合手術室，強調的是信息整合、設備集成及業務流程信息化管理[4]。全息記錄手術過程，實時記錄手術3 類原始信息，即手術操作、麻醉事件、生命體征演變，并拓展到術前用藥、術后處理全程，真正做到完整意義上的手術全部信息直播與教學。實現手術部的數字化，超越手術室的數字化或手術直播，完整覆蓋整個手術部的數字化及麻醉手術全部工作流程，實現了日常醫療工作的流程信息化重現。網絡可達、在線直播無需專用線路和解碼硬件，基于互聯網及醫院現有網絡，遠程在線直播，可以同時支持瀏覽數百個教室和醫生工作站，實現多方會議和現場教學[5]。設備集成全面，減少“信息死角”，不但集成手術室傳統視音頻設備，如腹腔鏡、電子顯微鏡、電子喉鏡、纖維支氣管鏡、手術攝像機（無影燈攝像機、特寫攝像機、場景攝像機）、介 入 造 影 機（digital subtraction angiography,DSA）、達芬奇機器人、術中MR 等實時影像設備，還集成多種手術床邊監護設備。多種儀器設備信息的互聯互通，從根本上打通了原本的信息“孤立節點”。同現與信息系統（hospital information system,HIS）、實驗室（檢驗科）信息系統（laboratory information system, LIS）、影像歸檔和通信系統（picture archiving and communication system, PACS）、計算機化的病案系統（electronic medical record, EMR）完整銜接，在手術室可以查閱各類信息、醫囑、記錄事件等。完備的安全鑒權體系，保護學術隱私與患者隱私，系統平臺具有完備的鑒權體系，能夠保證患者隱私及醫生的學術機密安全。可以對系統中的每個ID 進行不同權限的授權；同時手術醫生可以利用權限控制隨時查看手術麻醉觀摩者列表，并可以隨時切斷任意觀摩ID 的數據流或實時更改其部分權限[6]。強大的兼容性，將醫院現有硬件投入價值最大化，利用醫院手術室現有設備，實現兼容，減少所謂一體化的重復投入。3D 手術在線直播技術，觀摩者與主刀有同樣的視覺效果，國內率先支持達芬奇機器人等高端醫療設備視頻的立體手術直播與回放。擴展及延展性，節省前期投資，系統采用結構化、模塊化設計，極易擴展升級，避免重復投資[7]。

2 系統需求整合

①對HIS/LIS/PACS/EMR 數字智能化的整合，將手術過程中查詢或接收的大量醫學信息進行整合，各項參數均通過手術室內的終端顯示，并集中顯示在手術示教視野范圍內，以便觀摩者現場查閱。

②對手術醫療設備進行高度集成與整合，對手術醫療設備腔鏡、神經外科手術顯微鏡、術中MR/CT、達芬奇機器人等設備進行高度影像集成；采用手術床旁監護儀、麻醉機及血氣分析儀等對患者生命體征進行高度集成。對手術室術野高清攝像機、全景攝像機及音頻等信號進行高度集成。

③將所有麻醉手術教學圖像、影像與麻醉手術的影像記錄集中到網絡平臺，搭建醫療教學遠程交互平臺，增進師生在同一時間、不同空間內的交流與互動，使學術交流、教學培訓更加真實、生動。

④患者術前、術中、術后醫療數據的全面整合，借助手術醫療設備的集成與整合，對手術過程進行完整的影像記錄，并結合術前的病歷信息以及術后信息，實現患者圍術期醫療數據的全面整合。同時，以大量患者的圍術期數據為基礎，形成患者圍術期臨床數據中心，通過對數據的全面整合，方便對已記錄的患者病例進行教學科研，使之更具實用價值[8]。

⑤醫生、護士所有工作空間的整合，提供了更佳的視野，更加容易觀察術野，更快捷獲取到手術所需信息數據，能夠使工作人員充分發揮技術，創造高效工作環境，手術環境更舒適整潔，操作配合得心應手，減少了醫護人員的工作量。能夠直接提供各類實時醫療數據供醫生診斷參考，同時將核磁共振、CT、監護儀、腔鏡、彩超等醫學影像信息集中或部分顯示在醫師視野之內，極大方便了醫生的同時提高了手術的成功率和效率。

⑥先進的信息和通訊技術整合，對所有圖像和影像與手術的影像記錄進行集中管理并集成到網絡云。可以連接其他相關區域的遠程會診、監控等遠程醫療設備。為用戶搭建麻醉手術學術互動平臺，增進交流合作，加快人才隊伍培養；特別是加強了對低年資麻醉手術醫生的培養和訓練[9]；精品麻醉手術示范和學術交流都可通過信息化手術室來集成實現，從而使得示范觀摩、醫學規培更加生動真實。麻醉手術過程的全面信息流記載，也為從事科研領域研究的人員提供了海量的研究數據。

⑦醫院管理信息與臨床信息整合，實現了手術科室事務數字化管理，提高了醫院教學與手術室管理水平。提高診斷的安全性，可以減少相關人員出入污染區的次數，避免無菌區內的交叉感染，同時上級專家可以通過遠程方式對低年醫師進行實時指導，充分運用網絡云技術,提高基層醫院的診斷治療水平[10]。全面、及時、準確地進行麻醉手術過程記錄，使醫療過程控制化、標準化、規范化，為醫院醫療舉證提供了工具，規避了醫療風險。

⑧系統架構擴展性及安全性，系統架構設計分手術終端及中央控制雙層體系。麻醉手術中央集成控制平臺處理能力覆蓋了醫院教學專用手術室，系統提供嚴格的鑒權體系，為醫生、教師及醫學生等多方參與提供了網絡安全保障。

3 技術指標

①系統架構設計分手術終端及中央控制雙層體系，同時應用網絡云存儲，確保圍術期臨床數據流的海量存儲和利用，并能實現區域信息共享、教學平臺的實時遠程、同屏互動、異地現場交流。建設數字化手術室系統涵蓋多種手術間、示教室和輔助系統，并集成各廠家的軟硬件數據信息，實現了麻醉手術信息流實時傳輸，各類相關醫療數據集中展示，相關人員便于第一時間獲取與病患信息。通過信息通訊技術實現空間和數據的整合，合理使用手術室空間。用文字記錄患者基礎信息，用圖像展現監護儀波形參數、腔鏡、DSA 和CT 等醫療設備影像、手術視頻等不同表現形式的數據集成起來，統一存儲。真正為手術參與者和觀摩者提供高效的手術相關數字化信息。麻醉手術可以全程實時直播和互動，并進行完全數字化存儲管理。通過本平臺的系統集成，麻醉手術的臨床教學觀摩可實現醫學生與手術現場的分離，避免了臨床教學對麻醉手術過程的影響，同時，也可實現遠程麻醉手術討論指導。②系統能與醫院HIS、LIS、PACS、EMR 等信息系統互聯互通，通過系統平臺，可以即時調閱病患各類醫療文書。運用國標HL7 接口獲取HIS 信息，所有PACS 服務器圖片通過DICOM 接口協議獲得。將手術室內各類醫療設備數據進行同步數字化集成顯示。在同一時間軸上進行多種類多場景同時記錄，最大程度地還原手術即時場景。不同種類視訊數據可以分別顯示在手術間內不同位置，以滿足手術醫生的視野需求，通過屏幕簡單操作，可以在多個顯示屏上即點即看，并可指定任意一組視頻信號為主畫面，采用拖拽的方式與其他路視頻切換窗口。③兼容多種格式視頻信號，采用高保真音質存儲。系統平臺將手術實時影像，師生交互對話、以及核磁共振、CT、監護儀、腔鏡等醫學影像顯示于教學示教系統，中央集成控制平臺覆蓋了醫院教學專用手術室，為醫院未來教學數字化手術室的擴展提供了技術保障。

4 討論

現代化教學醫院是集醫療、教學、科研于一身的綜合型的醫療機構，不僅承擔著醫療護理的任務，還肩負著培養醫學人才的責任。因此要求現代化教學醫院必須要解決好醫院手術室在對醫護人員基礎教育和繼續教育中時間、地點、人員、規模等諸多因素的限制，幫助醫療工作者了解學科前沿、觀摩經典案例和手術等，逐步實現遠程交互臨床教學的同步化水平。后期還可將通過網絡直播課和將往期精品課程制作成微課的形式爭取與國內外各大醫院進行交流學習[11]。隨著醫療教學機構和專家學者之間的聯系愈發緊密，對麻醉手術即時觀摩示教的需求日益增長。但是傳統的教學方式由于受手術室空間制約，不僅觀摩人數有限，而且觀摩者的視野也受到很大程度的限制，很難觀看到整個手術的操作過程，無法看清麻醉手術部位的詳細情況，觀摩人群也使得手術室凈化管理、降低手術感染率更加困難，對麻醉手術工作質量也產生不少的負面影響。傳統的手術麻醉在臨床示教模式、教學效果及臨床資料存儲方面均不理想。醫療與教學矛盾更為突出，特別是對于承擔著大量醫學院校臨床培訓教學任務的教學醫院，這個矛盾則表現得更為突出。一方面大量的醫學生和低年資醫生需要通過現場手術觀摩示教獲得寶貴的臨床經驗，另一方面相對狹小的手術空間和嚴格的無菌手術室制度又不可能接納如此眾多的參觀學習人員。為更好地滿足麻醉手術臨床示教觀摩需求，提高麻醉手術臨床示教的數量和質量，減少觀摩者對無菌區的污染，保障手術室的高潔凈度要求，建設一套教學數字化手術室觀摩示教系統具有非常重要的意義。

5 結論

本系統適應了我國醫學院校教育教學改革要求，同時提升了教學醫院醫療服務質量。對所有麻醉手術教學相關數據流進行集中處理并集成到網絡云端，搭建醫療教學遠程異地交流平臺，使麻醉手術臨床培訓教學觀摩更加便利和生動直觀，同時對精品示教交流情景進行數字化存儲，可以為線下的課余時間學習提供完整信息支持。因此，建設一套遠程實時、師生交互式現場同屏互動的高清麻醉手術示教系統對醫學院校教學改革具有十分重要的意義。