数字化手术室信息集成控制平台的开发研究

数字化手术室信息集成控制平台的开发研究武汉协和医院刘胜林武汉协和医院手术室2006年国内最大单体外科大楼，高34层共有46间手术室，位于大楼3-5层，配套有术后恢复和ICU病房年开展手术逾4万台日平均手术量：150-200台BMELABOFWHUH4武汉协和医院手术室2009年5月举办中国武汉第四届国际微创外科学术会议手术室现场学术报告现场BMELABOFWHUHStrykeri-suite系统由手术间内设备、控制中心、不同显示终端组成，通过触摸屏界面switchpoint控制可将所有信号（视频、音频、图像、信号）传送到控制中心，以便将这些信号传送到需要显示的各个终端（示教室、远程会议终端）我院于2007年装配了2间Stryker数字化手术室，以满足医院腔镜手术及教学、国际/国内学术会议的需求，仅实现了音视频转播功能BMELABOFWHUH数字化手术室理解多种综合技术集成的诊疗平台建筑工程技术（洁净、弱电等）、数字技术（信息、影像技术、虚拟现实、机器人等）、医学工程技术（设备风险评估、验收安装、检测、质量控制等）和现代医学技术整合患者相关信息和医疗设备器械资源以安全、便捷和有效的方式为手术参与者和示教观摩者提供全方位数字化信息及交互BMELABOFWHUH9意义通过PACS查看病人影像信息无菌区生理体征及手术参数的监测HIS/LIS/病理等相关信息的提供手术医生接受远程专家协助会诊手术观摩与交互提高手术效率增强手术安全性使医生在手术过程中及时做出最佳决定，从而提升了医院手术过程和教学的整体水平BMELABOFWHUH数字化手术室产品集成控制平台：患者相关信息获取、手术室设备操控及集成、手术室内外交流支持美国史赛克公司的i-suite系统、美国Smith&Nephew公司的CONDOR系统、德国KarlStorz公司的OR1平台高端数字医疗装备：CT/MR集成手术室达芬奇机器人系统外科导航系统虚拟手术系统BrainSUITEBMELABOFWHUH国内外数字化手术室解决方案国外：控制功能丰富、信号质量高、性能完备、工作稳定、故障率低等产品的价格、集成度要求、中文界面、定制流程等国内：针对国内医院手术室工作流程来确定解决方案、开发成本相对较低、产品价格相对便宜、产品兼容性较好性能的稳定性、功能的完整性、系统的人性化BMELABOFWHUH医院需求面向使用者和患者的需求手术医生麻醉医生护士示教观摩者个性化解决方案BMELABOFWHUH13医院数字化手术室工程建设建筑工程建设：洁净、空气调节、净化等临床医学工程建设：设备、器械安全保障数字化工程建设：信息BMELABOFWHUH临床医学工程建设手术室器械设备使用风险三级质控网络医疗器械安全管理委员会:领导层面质控技术中心:技术层面手术室:使用层面手术室预警系统无影灯碎片脱落BMELABOFWHUH15高端医疗设备：机器人、导航、MR/CT兼容集成手术设备（监护仪、麻醉机、呼吸机）参数的提取与分析，设备控制（非主流）与HIS/PACS/LIS等系统集成手术转播、教学、会诊功能流程管理（手术过程、手术安排等）BMELABOFWHUH本课题研究提出设想根据手术室特点及数字化要求提出了移动式数字化手术室信息集成控制平台的开发设想武汉协和医院生物医学工程研究室成立于2004年6月，为华中科技大学同济医学院附属协和医院生物医学工程硕士生、博士生培养点BMELABOFWHUH本课题研究提出设想为手术参与者及示教观摩者提供高效手术相关数字化信息信息的采集、整合、存储传输文本图形图像视频BMELABOFWHUH18本课题研究提出设想文本病人基本信息：HIS、LIS、CIS等图形生理体征及手术参数：监护仪、麻醉机、呼吸机等图像PACS图像：（MRI、CT、超声、内窥镜等）视频手术视频、场景视频、交互视频BMELABOFWHUH19:192.168.1.4视频服务器IP:192.168.1.4InternetWEB服务器PC局域网医生工作站示教室观摩室手术公告BMELABOFWHUH21系统内部架构通过自主开发的软件实现信息的采集，以及对各个显示终端的切换显示与控制BMELABOFWHUH22主要开发技术该系统软件平台的开发基于.net平台----VisualStudio2008，具有开发速度快、便于界面设计等优点，数据库采用SQLSERVER2005视频采集基于高性能的外置视频服务器，通过rj45端口实现对视频的控制生理参数采集基于标准的HL7协议，需要严格控制的参数包括ip地址、通讯速率、信息包格式等通过开放的PACS控件读取患者影像资料BMELABOFWHUH23界面设计架构界面是用户与系统交互的重要桥梁，其设计优劣将直接影响手术执行效率；系统界面设计时充分考虑人性化因素，借助人机接口技术，将复杂的控制功能，通过直观的软件符号界面呈现给操作者，使其在能够快速从界面中获取患者相关信息，同时保持手术时的高度集中视频波形图像文字生理参数BMELABOFWHUH24系统功能组成生理及手术参数监控系统手术视频服务系统PACS、HIS、LIS接入终端系统手术安排与过程管理系统远程示教、观摩系统手术室快速病理切片交互系统手术过程的全数据存储及教学科研系统系统基本管理功能BMELABOFWHUH25生理参数监控系统从主流监护仪中实时获取数字化信息（无创血压、血氧饱和度、心电、体温、呼吸、心率/脉搏、呼末CO2（ICU）、心排监测、报警参数等），并将文字和波形同步显示在屏幕上BMELABOFWHUH26手术视频服务系统通过视频切换矩阵和软件控制技术，实现从不同视频源（内窥镜、摄像头）获取视频图像信息，并将其显示在大屏幕上供手术操作BMELABOFWHUH27手术视频服务系统分屏显示功能液晶显示器竖屏BMELABOFWHUH28、HIS、LIS接入终端系统LIS终端HIS终端PACS终端通过开放中间控件pacs图像信息，并将其显示在专用高分辨率竖屏或大型液晶屏幕上，供手术时医生查询，并有基本的图像局部缩放、标准、测量等功能通过标准的HL7接口实现对HIS、LIS的接入，方便获取病人基本信息BMELABOFWHUH29手术安排与过程管理系统手术过程管理主要实现对患者从手术安排、麻醉、手术过程、术后复苏等全过程跟踪管理，手术安排记录了患者的术前、术中、术后状态，以及手术医生、护士、麻醉医生、手术名称、手术时间、患者姓名、手术器械的确认等信息，并通过LED屏向患者家属公布手术的相关情况BMELABOFWHUH30远程示教、观摩系统手术现场示教现场观摩界面手术过程可与示教室和学术报告厅交互，观摩者可观看手术视频、患者参数、病人的基本信息等，手术室内部也能观察到示教室的场景视频并能实现语音的交互传输BMELABOFWHUH31手术室快速病理切片交互系统利用视频、语音、文字的同步在线实时交互功能，手术医生与病理科医生可便捷地就快速病理切片疑问进行交流，病理报告可以传输；缩短了病人术中过程的等待时间，提高了手术效率在线文本交互整体界面BMELABOFWHUH32手术数据存储及教学科研系统支持手术过程及数字化信息的存储与回放功能，手术时可以同步录制手术视频、相关生理参数，便于回顾和教学，同时可以调阅相关PACS图像和支持文字录入，丰富了教学形式BMELABOFWHUH33系统基本管理功能系统平台支持权限管理，可配置不同用户给予不同的观摩权限，如学术交流可能需要观摩所有手术室中的场景视频及病人的生理参数，而学生示教可观摩手术过程的回放等BMELABOFWHUH34生理体征及生命支持设备参数的提取：产品的品牌众多，提供开放接口数据标准不完全一致2视频图像的延时：视频数据量大、网络负载重，远程网络传输有延时3界面的优化：界面风格、颜色对比度、线条、字符等元素，不够人性化，影响操作的便捷性4功能的完善：麻醉信息系统、手术护理系统、人机接口人工智能技术应用5临床试用问题：临床医生需要学习时间，与临床各系统的真正融合BMELABOFWHUH35小结该系统平台具有操作方便、灵活、便于移动、多间手术室可共用等特点集成了多功能、多途径的数字化平台试验平台BMELABOFWHUH未来数字化手术室术前扫描诊断虚拟手术制定最佳手术方案机器人精准手术手术评估影像/虚拟/机器人集成手术室BMELABOFWHUH欢迎各位专家点评指正！