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本期聚焦:手术室建设前沿
手术室作为医院最重要的医疗场所之一,其技术、设备在不断更新,设计观念也在不断创新。本期焦点,为您集录了3家医院的手术部建设实例。它们分别从旧手术部如何进行适应新规范的改造、大规模含尖端学科的手术部如何建设、数字化手术室如何开发等侧面,反映了我国手术室建设的前沿状况。
北京协和:旧手术部适应新规范的改造
The Old Operation Department Adapts New Norm
文/周恒瑾
要做好洁净手术部的改造方案,就先得深入体会新标准、规范的理念,再结合医院的实际情况,选择最佳方案。北京协和的旧手术部改造,共制定了4套方案,他们最后选择了哪一套?为什么? 项目背景
北京协和医院是三级甲等综合医院,拥有病床1200张,日门诊量达6000人次,日均手术量约80台。其手术部建于1996年,共拥有不同级别洁净手术室23间,总建筑面积约4000m2,分为4层。在当时处于领先地位。但10年后的今天,该手术部从功能布局,到通风系统,均已不能满足使用要求,例如,仅在装修方面,就存在地面PVC开裂,墙面焊接钢板开裂锈蚀,原手术间使用木门(现在已看不到使用木门的手术间)已刮坏等问题。
由于建设时间早,当时我国并没有洁净手术室建设方面的明确、统一的标准、规范,所以相关洁净手术室,还不是具有先进污染控制理念的现代化洁净手术部。随着国家《医院洁净手术部建设标准》和《医院洁净手术部建筑技术规范》(GB50333-2002)的相继出台,洁净手术部在污染控制方面的理念,已逐渐在业内人士的头脑中清晰起来。目前手术部存在的问题
手术部地下1层平面图
手术部1层平面图
手术部2层平面图
手术部3层平面图
根据目前手术部地下1层至3层平面图,结合对国家标准、规范的理解,以及使用情况,发现其暴露出的主要问题有:
*手术室工艺平面布局不合理
按照现行标准、规范的要求,手术部的中心供应室,应有净化级别。敷料打包和洗涤间,应为30万级的净化区;而无菌物品存放,应为10万级的净化区。同时,男女更衣,包括辅助办公区域,也应做30万级的净化。
但按当时设计标准,位于业务楼地下1层的中心供应室和更衣,均未做净化处理。医护人员和无菌物品,均是通过非洁净区,直接进入手术区的洁净走廊的。
1~3层的手术区的问题,是机房在手术区内。机房为非洁净房间,并且机房的门,直接对洁净走廊开启,本身对手术区域来说,就是一个污染源。而且,所有对空调机组的维修和对过滤器的更换,均须通过洁净走廊进入机房,维修人员必须更衣。这给维修带来了极大不便,也给医护人员的工作带来了一定的干扰。
同时,手术病人均是通过外围的清洁走廊进出。清洁走廊的净宽只有1.6m,作为病人进出手术室的主要通道,在推车行进过程中和转弯时,都比较困难,特别在错车时,更加困难。按现行规范,清洁走廊至少2.1m净宽。而且,按照规范要求,应在病人入口处,设置换车间,给手术车存放和病人出入留出空间。
现状平面布局,也存在一些与现行消防规范的冲突,主要表现在疏散距离等方面。
*手术室装修略显陈旧,所用材料也有不合新规范要求之处
目前的手术部建成已近10年,现在墙面均已出现不同程度的裂缝和变形。
现所有手术区内的门,均为木门,而现行规范明确要求:“洁净手术部内与空气直接接触的外露材料,不得使用木材和石膏”,且为强制性条文。门框也均为木框,不耐腐蚀,易滋生霉菌,且门均为平开,不能自动延时关闭,保证不了手术时的密闭性。根据规范要求,进入手术室的门,宜采用电动悬挂式自动推拉门,并应有自动延时关闭装置。
天花及吊顶也有变形和掉色等现象。
很明显,原手术部已经不符合规范中所要求的“建筑装饰应不产尘、不积尘、耐腐蚀、防潮防霉、容易清洁和符合防火要求”的原则。
另,手术室内各类器械、药品柜和观片灯等,为嵌入式安装。
*新风量和加湿量严重不足
据在手术部内长期工作的医护人员反映,在手术区内工作,会感到严重缺氧;长时间在手术室工作,还会出现极度疲劳的状况。纠其原因,在于手术室内新风量不足。
同时,由于空调系统没有加湿和精确温度控制装置,在冬季室外空气本身就干燥的情况下,手术室内的温度偏高,使得手术区的工作人员感到空气更加干热。由此可见,手术室目前的空调环境,也满足不了舒适度要求。
*无法实现灵活独立地控制手术室内的各项参数
随着手术量和手术难度的增加,对手术室内各项参数的控制要求也相应提高了。例如:对感染手术和无菌手术区别的认识,提出了正、负压可切换的洁净手术室的要求。这些不同的手术室内参数的调整,需要手术室内配有综合控制面板,可以随时显示和设定各项参数,以方便医护人员操作。
但目前的手术室,根本实现不了对手术室参数的调节,甚至连基本的温、湿度控制都无法实现,已不能满足手术开展的需要。
另,感染手术室应具有相对独立的区域和出入口及辅助房间,与相邻区域应设置缓冲设施,现布局也无法满足。改造方案1
针对上述问题,按照国家标准、规范的要求,结合医院现有的实际情况,我们提出了4种改造方案。*方案1改造思路
只改造洁净空调系统,以改善手术室内环境的舒适度为目的,主要内容如下:
1.将地下1层至3层整个手术区的所有新风和排风系统,进行更新,但不更换原有手术区的空调设备,仅增加新风机和排风机。
2.对新风管路和排风管路重新布局,但不改变手术室内原有的送回风管路。
3.更新循环机组内的干蒸汽加湿器,增加冬季加湿量。
4.更换高效过滤器。*方案1效果
在对通风空调系统进行改造后,可以适当改善手术部的舒适度环境,使得医护人员在适宜的温度、湿度环境下工作。新风量的加大和过滤器的更换,则为医护人员的健康提供了良好保障。
但是这些改变,并没有使手术部符合现行国家规范的规定,洁净区与非洁净区分区不清晰,流程不合理,装饰装修上未改变,在使用功能上也没有改进。*方案1特点
改造费用低,大体需要800万元左右。
改造方案2 *方案2改造思路
工艺布局不变,改造装修和通风系统,除了方案1中所述改造内容之外,还包括:
1.在保持手术室平面布局不变的情况下,将原有的钢板及石膏板隔断墙,进行修复,并重新做表面喷涂进口抗菌涂料处理。
2.更换所有手术区内的木门。从洁净走廊通向手术室的手推门,更换为气密封钢板喷塑门体,不锈钢板包框,门套更换为不锈钢板。手术室通向污物走廊的门,更换为不锈钢推拉门。其余门为不锈钢平开门,在通向手术室的门上安装闭门器。
3.卫生间、更衣室,选用知名品牌的防滑地砖,墙壁用瓷砖。其余部分地面,均更新进口PVC卷材,沿墙体整体上卷100mm高,形成踢脚线,与地面相交处采用阴圆角处理。
4.洁净走道、清洁走道吊顶和部分墙面更换。洁净走道,采用轻钢龙骨吊顶,石膏板再贴非金属板材饰面。清洁走道,采用轻钢龙骨吊顶,石膏板再刷抗菌涂料饰面。
5.将清洁走道做30万级的净化,并考虑其净化机组的位置。
*方案2效果
除了适当提高了整个手术部的舒适度,还使其装修有所改观。但是,无法弥补手术室工艺布局上的缺陷,更衣、中心供应室和机房的净化等问题,无法根本解决,在使用功能上还是达不到规范要求。
*方案2特点
改造费偏高,需要1000多万元,且不能完全满足国家规范的要求。
改造方案3 *方案3改造思路
本着分区清晰,流程合理,方便实用的原则,彻底改变2层和3层高级别手术室的工艺布局。增加对更衣区和中心供应室的净化和通风,改变1层低级别手术室的舒适度环境。主要内容为:
1.重新规划手术室级别较高的2层和3层的平面布局,严格按照规范要求,将医护人员通道、病人通道和手术物品通道合理区分,将手术辅助用房重新布局,方便使用者,将空调机房移至洁净区外。
2.1层和地下1层,进行净化和通风系统改造。
3.将现有的隔墙全部拆掉,面层材质更换为目前常用的板材。
4.吊顶全部拆除,更换为符合洁净要求的材料。
5.地面均更新进口PVC卷材。
6.洁净走廊门,为不锈钢推拉电动门;污物走廊的门,为不锈钢平开门,其余门也为不锈钢平开门;在通向手术部的门上,安装闭门器。
7.空调系统重新划分,新风、回风、送风和排风管道重新设计。
8.更换新的空调机组,同时对空调水系统重新设计。
9.每间手术室,均安装有综合控制面板,其功能具有调节手术室温、湿度,计时,控制医用气体,对讲,多媒体操作等功能,操作简洁方便。*方案3效果
使2层、3层的手术室,有了彻底变化,不但可以满足现行国家规范的要求,还在各方面的功能上,最大限度地满足了手术需要,既合理利用了空间,又可解决目前手术室存在的大部分问题。*方案3特点
费用大体在1000多万元,与方案2的费用基本一致。
因为将改造重点放在了2层和3层,这两层的改造费用约为1000多万元,而1层和地下1层,只进行了净化通风系统的改造,费用约为300万元。
利用同样的资金,将级别较高的手术室集中布置在2层和3层,并对这两层的手术区,重新进行平面流程的规划,使其完全符合国家标准、规范的要求,显然比方案2更合理一些。
但是,1层低级别手术室,并没有进行较彻底改造,依然不能使手术部改造后,符合国家规范的要求。
改造方案4 *方案4改造思路
完全按照现行国家规范的要求,将地下1层至3层的整个手术部,进行彻底改造,重新规划工艺布局,并重新设计净化空调系统、配电自控系统、给水排水系统、医用气体系统等手术部配套系统。改造内容如下:
1.将现有手术室装修及机电设备,完全拆除。
2.对整个手术部的工艺流程进行重新布局。地下1层,仍旧为更衣和中心供应室,1层至3层为手术部及相应辅助用房,并按照手术级别由低到高,依次从2层至3层布置,将机房设置在非洁净区。手术中的洁净物品与污染物品分开。
3.对整个手术部进行重新装修。隔墙均为装配板,手术室洁净走廊侧的门,均为医用感应气密门;辅助区的门,均为全钢气密门。手术室地面,铺设橡胶卷材;其它辅助区,铺设PVC卷材。更衣、卫生间、清洗间等墙面和地面,均为瓷砖。
4.对手术室内的基本装备,如器械柜、药品柜、麻醉柜、记录板、气体终端、控制面板、观片灯等,进行合理布置,使得整个手术室美观大方且方便使用。
5.根据重新布置的手术部平面,对手术部的净化空调系统、配电自控系统、给水排水消防系统及医用气体系统,进行设计,并按照新图纸施工,确保整个手术部的正常运转。
*方案4效果
使手术部有了彻底的变化,改造后的手术部,完全可以满足现行国家规范的要求,功能上也可完全满足手术需要,不但整体运行舒适可靠,且解决了目前手术室存在的问题。
*方案4特点
由于本方案是对整个手术部进行比较彻底改造,因此相对于以上3种方案,其费用要高一些——大概在2000多万元。
同时,本手术部必须停掉手术工作,4层同时施工,施工周期也要比前3种方案长,将达到6个多月。在此期间,对于医院来讲,手术的分流安排压力大。医院内部需协调好施工期间的手术工作,采取一些措施,尽量少影响重要手术的开展。
但是,这种改造方案,使得整个手术部焕然一新。对于医院内的核心部门手术部来讲,是一个提升医疗水平的好机会。目前,在各个医院都兴建病房楼和手术部的情况下,应考虑新改造的手术部,不仅能适应目前手术的要求,还要适应未来数字化手术的发展。因此,此种方案虽然看起来投资高,影响大,但能起到实质性的作用。小结
以上是对北京协和医院业务楼手术室现状、改造方案的分析,4个方案各有利弊,达到的效果和所需费用也不尽相同。经过多方面的权衡及探讨,基本选定了方案4的改造方式。
上海华山:大规模含尖端学科手术部的建设
The Operation Department Contains Sophisticated Subjects
文/陈国亮 邢同和
大规模含尖端学科手术部,如何确定其在整个医疗建筑中的位置?如何确定其平面布置方式?又如何确定其单间手术室面积、表面材料及净化级别等? 项目背景
由于华山医院拥有国家重点学科、卫生部重点建设学科——神经外科,及以中国工程院院士、学科带头人顾玉栋教授领衔的手外科等特色科室,所以设计一个国内一流的手术中心,就成为了该院病房综合楼设计工作中的重点。
华山医院依据历年外科病员的数量,医院外科医生力量,新建病房综合楼投入使用后的能力,及社会医疗改革后病员就诊的需求,确定手术室规模为23间。
在建设期间,这是上海手术室数量最多、投资最大、设备最为齐全的手术中心。由于受到基地条件的限制,新建病房综合楼每层建筑面积只有1300 m2左右,要建设这样规模的手术中心,同层是无法实现的。
为此,我们将5~8层作为了一个手术中心区域,5层为手术服务区,6~8层为手术层,总面积约为5200 m2。手术中心位置的确定
手术中心作为医院重要的医疗区域,需要与医院其他功能区域,有着非常简洁、流畅的交通联系。
*与病房区域的联系
病员住院区,由两部分组成,即20层的病房大楼,及新建的21层病房综合楼。两者之间,由空中联廊组合。病员通过联廊,由新建的病房综合楼两台专用医梯,送达手术中心。
*与即将兴建的门急诊大楼急救中心的联系
急诊病员,经门急诊大楼急救中心两台专用医梯,送至3层急诊手术区域,或通过3层专用空中联廊,送至病房综合楼手术中心。这一流线为绿色通道,不受其他流线干扰。
*与重症监护中心(ICU)的联系
重症监护中心,设于手术中心的上层,建筑面积1100m2,设有监护病床27床,分别为多人、双人及单人监护室,并配置抢救室、中心护士台等。手术完成后,重症病员可直接送达此处。
*与医院医技中心的联系
医技中心,位于新建病房综合楼的北侧,两者之间有空中联廊相连,交通极为方便。
*与次中心供应及医务人员淋浴、更衣、休息区域的联系
由于医院手术室数量较多,所以在医院设有中心供应室的同时,还配置了专门服务于手术中心的次中心供应室,位于手术中心的下层,即病房综合楼5层。
所有手术器材、敷料,均通过清洗、打包、灭菌等工艺流程,由非洁净区、清洁区至10万级的洁净区,并通过专用货物升降梯,送至各手术层的洁净储藏间,供手术使用,以确保手术器械及手术敷料的洁净要求。
手术医生及护士,由5层的更衣、淋浴间,至10万级洁净要求的过度前室,换上洁净的手术服,并由专用洁净电梯及楼梯,上至6~8层手术层。手术层平面布置方式的确定
依据手术中物料运行路线,手术医生、护士行进路线,及手术病员术前、术后路线的不同组织安排,手术层平面布置基本可分为以下几种形式(见手术室平面布局类型图):
*单向通过型
物料、医生、护士、病员术前、术后,均为单向行进,可确保无任何交叉引起的感染。
但由于其交通面积过大,行进路线过长,造价不够经济等不利因素,在大型手术中心设计中运用较少。
*中央供应型
手术所需物品为单向运行。术前洁净的手术物品(器械、敷料),由中心供应送至中央清洁厅,并由专人随时送至各手术室。
为确保中央清洁厅的洁净要求,手术医生、护士及病员,均不可到达中央清洁厅。上海浦东儿童医学中心手术区,就是以此方式来布置的。
*中央清洁型
手术所需物品,及经过洗手后的手术医生、护士,由中央走道进入手术室。手术病员,术后的物品及医生、护士,均由另一走道出行。这样,可使手术医生与中央走廊的联系更为方便。
此平面布局,是在中央供应型基础上的变型。
*外周供应型
清洁物品,由外围专用走道送至手术室。手术医生、护士、病员行进线,均为双向性。这样可保证手术中的物品的清洁要求,同时缩短医生、护士的行进路线。
*外周回收型
这一平面布置方式,以手术器械、物料的术前、术后单向运行为出发点,即洁净的手术器械、敷料,由专用电梯到达中央洁净区,并送至各手术室;手术完成后,由另一出口经污物回收廊运出,以确保手术室的洁净要求;而医生、护士由于术前、术后的清洗,病员由于术后伤口的缝合,交叉污染的可能性已相对较小,所以运行路线是双向的。
这一平面布置方式,由于使用便利、方便管理,是一种较为理想的布置方式,所以在当今国内外被较多地采用。
*本中心采用了外周回收型方式
同时,利用外周回收型污物廊洁净要求、净高要求较低的特点,将手术室净化空调设备,布置在这一走廊夹层内,既方便了设备的检修,又可减少噪音对手术室的影响,确保了手术室内有关噪音的控制规范。
而且,利用8层手术室上部专门设置技术层,净化设备均设于此,所以两间100级洁净要求的手术室,也布置于8层平面内。(见“8层手术室平面图”。)
单间手术室面积及净化级别等的确定
*单间手术室面积
随着手术难度、复杂程度的提高,和手术设备的增多,单间手术室面积要求也有了较大的提高。在进行华山医院手术中心设计的过程中,我们仔细分析了手术设备的配置,及主刀医生、辅助医生、护士、麻醉师等工作空间的要求。
普通手术中常用医疗设备有:机械盘、电刀、吸引器、麻醉机、动态监护仪等;进行心脏外科手术时,还要放置人工心肺机及辅助设备;进行脑外科手术时,还要设置可多角度转换的显微镜;进行骨科手术时,手术台需进行体位变化,并设置牵引车/床、移动X光设备等。
依据《医院洁净手术部建设标准》,同时参考了1996~1997年“美国医院设计指南”中有关手术室最小面积标准——普通手术室,不小于37.16 m2(400ft.2);特殊手术室(进行心脏、脑外科、骨科等手术)的面积,不小于(55.74 m2(600ft.2)。
最终,我们确定各手术室面积分别为:中型手术室38~50 m2,共17间;大型手术室56 m2,共6间。以满足现代手术医疗的需求,同时,为方便使用,手术室平面力求接近于方形,最小边长不小于6.1m。
*表面材料
每间手术室楼面、地坪选材,我们也力求达到国际水准。
手术室墙面及吊顶,均选用比利时生产的美和板(glasal)。它的原材料,是高密度水泥和硅石(silica),是在高压机器的冲压和高温蒸汽、无菌装置下进行的合成,而后在表面喷涂了无机质颜料,然后于高温下,在表面又涂上了特殊的陶瓷薄膜,故具有极强的抗菌性。同时,该材料对大多数化学药品,具有安定的耐药性。国外已有2000多个手术室,使用了这一墙板;我国1983年建成的中日友好医院手术室墙面也使用了该材料,至今完好无损。
地坪材料,则是日本专业生产的PVC卷材。它除了有与墙体相同的抗药品性外,还有极好的抗移动载重、抗静载的特点,完全可满足手术室内手术台、麻醉机、呼吸机、人工心肺机、X光摄影机等自重大、接触地面面积小的设备的移动,而确保地坪不变形、不损坏。
*手术室净化级别
我们还参照《洁净手术部建设标准》的要求,根据医院手术的不同特点,对手术室净化级别进行了分类,即6至7层为10万级洁净手术室,满足大量普通外科手术的需要;8层为1万级洁净手术室,其中两间面积为56 m2的大型手术室,净化级别则为100级。
手术中心内部洁净走廊,净化级别为10万级;污物回收廊,为30万级。
通过这样的分类净化,既满足了各手术不同的洁净要求,通过层层递进的净化流程,确保了100级手术室的洁净要求,同时又可合理控制造价。
在两间100级手术室内,还采用了日本生产的层流无影灯,以确保上部净化空间的层流组织。
*其他辅助空间
在这两间主要为骨科手术服务的大手术间外,我们还增设了一间X光摄影房,以方便使用。
而且,本着以人为本、服务病员的设计理念,为尊重病员隐私、尊重病员家属,在每个手术层,我们还专门辟出了家属谈话室,配置了X光读片机、谈话桌椅等,供手术医生和家属谈话之用。同时,又通过透明玻璃的分隔,确保了手术区域内洁净要求。
手术室平面布局类型图
8层手术室平面图
某医院数字化手术室开发实例
A Digital Operating Room Development
文/麦迪斯顿医疗
这家大型综合性医院的手术室,其数字化是分3个步骤实施的,实现了综合影像技术导引外科手术(IGS),手术直播满足临床教学需要并有效控制手术室洁净度,为医学研究和医疗纠纷“举证” 等功能。项目背景
该院是一所集医、教、研为一体的大型综合性医院。自1996年大规模信息系统建设至今,效果显著。目前,已投入使用的有医院信息系统(HIS)、医院检验系统(LIS)、医院影像管理系统(PACS)以及医院运营系统等90多个系统。为配合手术临床教学以及手术室数字化进程,该院决定建立数字化手术室。
相关工程分为3期进行。
本项目要实现的数字化手术室功能
*综合影像技术导引外科手术(IGS)多模式成像与信息系统集成,提高医生手术效率
通过CIS系统,医生可利用数字化手术室的统一界面,综合调用多种医疗影像系统以及病人信息,为手术方案的制订和手术过程的进行,提供综合、快速的参考。
*满足临床教学的需要,有效控制手术室洁净度
该院有繁重的临床带教任务,有见习医生、实习医生、进修医生及实习或进修护士,要满足临床教学的需要,同时,还要保证手术室空气的洁净度,减少观摩手术者对无菌区的污染。这显然是一对难以解决的矛盾。
通过手术直播示教,使观摩学习人员在会议室、示教室和办公室等场所,就能观看手术现场的实况,并能够对各例手术进行录制、存储,实现有效的档案管理,让学员、实习医生可以对资料进行点播观看。而且,在手术直播期间,示教医生可以实时对手术过程进行讲解,同时,也可以听到任何一间直播会场所提出的疑问,及时解答,从而真正实现教学互动的功能。这无疑是一种较好的解决矛盾的模式。
另外,针对大规模国际研讨会的需要,手术直播示教系统,可将高清晰度手术信号,传输至院内任何一个直播会场,同时通过与国际互联网的连接,可以在世界任何一个地方,实现国际性的学术交流和培训。
*留取资料,满足医学研究和医疗“举证” 之需
该院是一个集医疗、教学、科研于一体的事业单位,在运行过程中,产生了大量的医疗技术信息档案,留取一些特殊影像记录,不仅可供日后研究、观摩,而且对于易发生医疗纠纷的手术而言,手术影像资料可作为有力的“举证”材料。尤其对于“手术用物遗留在体腔”类型的纠纷来说,可通过重放数字化手术室的医学影像记录,来确定手术器械、敷料等数目不符的原因,而采取相应措施。本项目在实施过程中要解决的关键问题
*综合影像技术导引外科手术(IGS)多模式成像技术
从多种不同的影像设备采集的医学影像(通过PACS系统实现),可以提供互补性很强的患者信息,为IGS所用。
例如,CT影像和MRI影像,在获取患者的解剖学信息方面具有明显优势;IMR影像、PET影像和SPECT影像的独到之处,则在于提供患者的功能信息。
再如:同样是显示患者的解剖学信息,在针对人脑时,选用MRI影像,可以很好地识别大脑灰质、白质等密度相近的软组织;而在观察密度差较大的骨组织时,CT影像的高分辨率,则使其技高一筹。
将显微镜、内窥镜等外部设备的影像,输入导航系统,并显示在液晶触摸屏上,则可实现真正意义上的动态监测,有助于纠正术中影像漂移导致的误差。
即使应用同一种成像模式,在不同参数下形成的影像所包涵的信息,侧重点也会不尽相同。
所以,如何为医生提供一个快速的导航装置或界面,使医生能够在多种影像模式间快速切换,并对多种影像信息进行综合应用,是要解决的重要问题之一。
*手术示教、手术网播、远程手术合作等多种医学实时远程影像技术
此类问题,都需要流媒体技术、覆盖层网络组播技术和VCR补偿技术等多媒体网络技术的综合使用。如何创造性地使用这些信息领域的新技术,解决手术示教、手术网播、远程手术合作等多种医学实时远程影像问题,是本工程中不可缺乏的部分。
*手术影像资料存储与检索技术
对于一个手术影像系统而言,大规模的数据存储是必不可少的。一个病人的血管造影资料,大约为1GB。以该院业务量计算,若占该院手术室总数一半的手术室实现数字化化,那么其手术室1a产生的数据总量,可达8TB(8TB=1000GB)以上。为了存储如此海量的影像数据,必须对手术影像数据进行压缩存储。
手术影像数据压缩存储技术,包含了静态和动态两方面内容。
静态方面,传统的JPEG,仍是目前应用最广的压缩算法。
动态方面,M-JPEG、MPEC-
1、MPEC-
2、MPEC-4等算法,均在不同领域发挥着作用。算法的选择,主要的依据是成像的清晰度和通讯网络的带宽。如何实现更好的存储方法,既提高效率,又节省成本,也是本工程要研究的问题之一。
在传统模式下,电子病案中文本和数字信息的检索,以关键词的方式实现。影像的检索,则是通过对其附加文本描述的搜索来完成。这种检索方式的不足,在于无法对影像本身的信息,进行任何分析和对比。
基于影像内容相似性的检索方式,目前在数字化手术室概念下的影像系统中,尚未见使用。通过该技术,用户无需给出搜索关键词,只需给出一幅影像,系统就可以根据它所包含的特征信息,按照相似程度列出检索结果。将基于影像内容相似性的检索方式,应用到数字化手术室的影像检索系统中,是基于数字化医学影像的另一研究内容。
*与医院信息系统的集成将手术工作站与医院现有信息系统集成,使医生或护士在手术期间,可以通过触摸屏,实时调阅患者的病历资料(病史,病理,检验等信息)及医学影像,对本工程来说,是非常必要的。因此,数字化手术室需提供与医院信息系统的接口,为手术方案的制订和手术过程的进行,提供综合、快速的参考。
HL7是现在国际通用的电子病历标准。如何在手术工作站,实现应用数据到HL7结构的转换,从而使系统具有广泛的适用性和标准性,是一项必不可少的研究内容。
本项目的设计及功能实现
数字化手术室,在国内尚处于应用前沿。该院建立了一支以本院技术力量为主导的产、学、研相结合的研究梯队,开发了一套初步完备的数字化手术室软硬件集成系统,探索出了一套有特色的数字化手术室应用模式,并建立了一套适应数字环境的手术室操作规程和方法。
该院的数字化手术室系统,采用一对多的“星”型布置:一个主控机房和多个手术室拓扑布置,即每个手术室图像全部传输到总控中心,再由总控中心把手术室图像接入视频直播服务器,通过医院的局域网传输到各收看点。
*手术直播现场
目前该院有8个手术室,将率先成为数字化手术室。
每个手术室配备一台电脑,作为手术工作站。手术室内的显微镜、内窥镜等设备影像,通过一台视频矩阵接入手术工作站,从而实现多个影像间的调阅与切换。同时,手术工作站,还肩负着实时数据监测、信息系统查询任务。
每个手术室配有两个显示屏,分别位于两个吊臂。一个用于显示各类影像和视频,一个为触摸屏,用于控制手术工作站。
每个手术室都配备2个彩色智能球:无影灯上的小型一体化摄像头,用于展示手术窗口细节;全景摄像机,用于展示手术台场景。
手术过程的实时广播,可配备网络传输系统,将视频信号通过MPEG-4 视频实时压缩,将压缩后的视频信号利用10M/100M高速网络,传输到内部局域网上,支持网络高清晰度画面。
通过授权的方式,可使远端专家医生根据权限,观看各种手术的操作全过程。为远端专家指导手术,创造了必要条件;也为医务人员网上交流,以及教学实习,提供了更大方便。
手术室电脑现场进行手术过程的实时录像备份,而不影响其正常的管理工作。
有模拟和数字两种信号输出模式,DVD光盘直录机、硬盘录像机、PC机任意联接,并可根据对画质的要求和对刻录时间的要求,选择不同的刻录模式。
本系统DVD光盘直录主机,内配有硬盘接口,可接160G大硬盘,可进行硬盘备份。
远程语音双向对讲功能,能使交流更方便。
*手术示教室/观摩会场/医生办公室
每个示教室/会场,配备一个彩色智能球,用于展示教室/会场场景。
每个示教室/会场,配备一台主机,作为手术观摩系统。该观摩系统可以进行视频会议,查询病人信息和影像,观摩远程手术,和调阅手术历史影像资料。
并实现远程语音双向对讲功能,以支持视频会议。
*手术总控室
总控室是整个系统的中心。
在主控端,将手术室传输过来的音视频信号,接入中心矩阵。矩阵的环出接入到高清的录像主机。中心矩阵的8路输出再接入2台画面分割器,再接到2台IP视频直播服务器,将信号传输到局域网上。
总控室可以完成以下功能:实现院内广播、示范教学及电视会议; 完成各种监看功能,可把监看重点画面,传送到大屏幕电视机上,并录像;在院长室、各科室,建立视频会议系统并进行管理;可对系统内的各科室进行监看、转播、编辑、录像;还可通过总控室,随时监看各个通道的工作情况。
*软件
手术工作站和手术观摩系统,采用NET进行开发。NET作为目前被广泛使用的开发平台,能提供完善的数据库与通讯控件库。
手术工作站系统,作为医生在手术过程中专用软件,采用win form形式,将视频会议、设备控制和数据监测融为一体,并提供与医院HIS的接口。医生通过手术室吊臂上的触摸屏,使用该工作站。
手术观摩系统,采用web form形式,从而使整个数字化手术室系统,拥有了更好的可扩展性、适用性。
手术观摩系统,包括了视频会议和信息系统查询功能。
此外,远程医疗技术,带来了更多的病人隐私保护问题,因此,使用者需通过用户名/密码登录观摩系统,并且只能观看被授权的手术,以保护病人的隐私。本项目实施情况
该院的数字化手术室,分为3个步骤实施。
首先,实现总控室到各教学观摩场所的路线铺设,包络视频转播设备和网络线路。
然后,进行手术室内部线路铺设,包括智能球、远程会议设备和与信息系统连接的线路。
最后,是软件的实施,即手术工作站和手术观摩系统的应用。小结
本项目的数字化手术室,是建立在视频会议和先进的数字图像处理的基础上的,同时集成了医院信息系统的信息,能提供高清晰的图像和实时监测数据,具有实用性和先进性,提高了医生手术的效率和安全性。
同时,自行研发的软件,加上在设备的选择上具有很大的自由度,也大大提高了本项目的投入产出比。