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1、浅谈数字化手术室示教管理系统设计和建设Primary Discussion on the Conception and Construction of Teaching Demonstration ManagementSystem inDigitalized Surgery Room张益钊当前，将传统手术室改建为数字化手术室，已经引起很多医疗机构的重视。随着日益 频繁的国际交流和教学演示的开展，手术室还 要具有教学观摩、国际会议分会场、临床医生的视频资料采集存储中心等诸多功能。但这些又与手术室所必须要求的洁净度、 安静的环境、传统管理模式等相矛盾。如何有效解决这一系 列矛盾， 值得广大医院管理
2、者认真思考和探索。 我院2007年进行了手术部整体改造工程， 其中针对示教管理系统的改造非常有创造性。改造摘 要 结合医院手术部整体改造工程， 介绍了多种示教管理系统的设计、 建设方案；指出对示教管理系统的 创造性改造不仅提升了手术室的洁净等级， 还满足了人性化的手术室管理、 举办国际会议设置分会场、 日常教学观摩 演示等等实际需求；总结了手术室示教系统在设计、 建设过程中的经验并提出建议。关键词 数字化手术室 示教管理系统 设计建设 经验Abstract This article introduces number of projects of conception and construc
3、tion for teaching demonstration management system in combination of systematic transformation construction of hospital surgical department ；It summarizes experiences for conception and construction of teaching demonstra- tion system in surgical room， and gives advises.Keywords Surgical digitalized r
4、oom Teaching demonstration management system Conception and construction Experiences不仅提升了手术室对洁净度等条件的等级，还满足了人性化的手术室管理、举办国际会议设 置分会场、日常教学观摩演示等等实际需求的 需要。现简要回顾总结一下手术室示教系统在设计、建设过程中的经验并提供一些建议。负责人通力合作， 并保持有效的沟通和配合， 才可以在规定时间内完成施工。 数字化手术室不仅可以满足中国协和医大八年制博士生、 本科生、 研究生及进修生的临床 教学、 实时视频示教、 学术交流、 手术观摩的需 求，达到国家教学评估的
5、基本标准要求，而且， 传输效果可以满足临床医生对色彩、 分辨率、 扩展性等诸多要求。1数字化手术室简介1.1数字化手术室 数字化手术室的理念，起源于二十世纪九十年代初，其设计建设的要求和目标在不断扩 充。当前，主要是采用网络、信息和影像技术， 从医院信息系统 （HIS） 中调取数据或影像信息， 并将手术室内与患者有关的重要信息，实时传 输到异地； 同时， 可以采取实时交互的形式进行 远程演示、教学，并对手术进程进行监控和存 储、对手术室的人财物进行统一调度和管理的 一整套完整的解决方案。数字化手术室的建设主要涉及到：影像的 实时采集存储与传输、 影像压缩解压缩技术、 综 合布线系统施工、 视频
6、监控安防施工、 背景音乐 等内容。1.2医院数字化手术室改造背景 由于传统手术室存在无法进行手术远程示教、 无法统一存储信息资源、 无法避免二次污染 及进行医学影像集中显示及调取等诸多问题， 医院决定对手术室进行彻底改造。改造后建成18间数字化手术室， 可以实现示教、 视频采集、 背景音乐等功能的数字化管理，并且手术室内 的控制情报面板可以对电源、 气体、 空调、 时间、 灯光、手术信息传递等进行集中控制和显示。1.3数字化手术室建设目标 数字化手术室的设计、 建设， 需要融合手术室管理、临床医学、 基建施工、综合布线、 视频 编码解码、 视频传输、 设备远程控制、 网络传输 与管理、HIS
7、信息共享、视音频交互、监控安防等多学科的专业知识，需要各相关科室及专业2数字化手术室设计2.1数字化手术室调研 在进行综合布线、数字化建设方案确定及示教设备选型、 安装等各个阶段， 首先需要调研 手术室管理科室的实际需求。通过调查研究发 现， 目前医院一旦有手术转播或录像任务时， 均 需要联系专业人员带摄像机或录像机进入手术 室，在手术过程中进行录像，这难免会造成污 染。 并且， 一旦有学生临床教学课程时， 数位学 员围绕主刀大夫四周，教学效果和质量难以保 证。 当进行国际学术会议实况转播时， 需要直播 实时地术中影像，为达到最高图像质量避免会 议失败， 需要花费高价临时租用电信公司的 “野
8、战” 光纤和昂贵的设备， 经室外铺设光纤进入手 术室，不经任何压缩直接由光纤传输视音频信 号到会场， 这样不仅耗资巨大， 而且技术人员全 部进入手术室， 无法避免二次污染问题， 会后资 料的留存也很困难， 这一切， 给手术室的管理和 使用人员带来了很多问题。 可见， 传统的手术室 的固有功能，已无法满足当前日益频繁的国际 会议、示教教学、手术室管理等各方面的需要， 亟待对其进行改造。在调查研究的基础上，医院最终确定以 TCP/IP 协议网络为传输路径，所有视音频信号 均经编码转换为网络信号， 在局域网上传输， 在 远端经解码还原为视频或音频信号的方案。同时， 确定数字化手术室示教系统内容都包括
9、： 视音频高质量采集、有效存储、系统级分权限管理、 数字化远程传输、 管理监控、 背景音乐、 HIS 系统集成等诸多功能模块，具体的改造内容包 括： （1） 针对手术室内部， 安装视音频采集设备， 包括：手术吊臂摄像机、拾音无线麦克、音箱、 视音频辅助接口、网络接口、语音接口等； （2） 手术室内安装全景监控摄像机， 麻醉恢复室、 等 候区等共6处区域安装全景监控摄像机； （3） 全 景监控信号通过局域网进行网络化传输和控制 不同的权限进行显示； （4） 手术室内可以播放统 一或个性化的背景音乐， 麻醉恢复室、 等候区等3处分区播放个性化背景音乐； （5） 手术室内各 区域覆盖对讲扩声系统；
10、（6）实施基于 TCP/IP 协议的手术数字化网络示教系统； （7） HIS、 LIS、 PACS 与手术示教平台信息集成，手术中可调取 重要诊疗相关信息； （8） 餐厅/示教室、 接待室、 医护办公室、 麻醉科办公室、 学术报告厅和多功 能厅安装固定或移动的手术示教设备及双向对 讲设备，按功能要求，通过网络实现转播需求。2.2工程设计阶段 首先，在确定手术室改造的土建基础方案时，意识到弱电系统综合布线工作具有非常重 要的意义。因为只有明确了手术室各区域的使 用功能、 信号传输介质及设备选型， 才可以进行 统一的数字化手术室的施工组织安排，各专业 施工才可以有序开展，从而有效保证总工期和 质量
11、。基于以上因素，信息中心总结调研结果， 初步拟定三种手术室改造方案：（1） 所有手术室安装模拟视音频线缆， 按照 调研结果提到的功能性区域， 如各手术室、 护士 长办公室、贵宾接待室、主任办公室、会议室， 直接铺设手术室至该区域的视音频线缆。该方 案的优势在于： 传统的模拟信号传输， 使用效果 可以很好的满足手术室使用要求；传统视音频 设备采购成本和集成费用均比较低，在投资规划上可以有效把握；录制视频资料使用普通设备即可达到， 比较方便， 只要有基本电器常识即可操作设备， 培训和管理成本较低。 不足之处在 于： 房间的功能改变， 需要重新铺设模拟视音频 线缆， 但手术室一旦投入使用， 这一工作
12、将影响 日常繁忙的手术室工作； 视频会议时， 手术室内 视频对外转播仍需铺设电信公司的 “野战光纤” 临时解决，线路、设备租用和管理支出耗资巨 大，同时也会打乱手术室内的正常工作秩序和 人员安排。 由于该方案应用于手术室数量较少、 对本地的影像质量要求苛刻的环境，且手术室 内的功能和分区非常固定，视频线端到端长度 不超过 350 米范围内，因而不利于使用中扩展。（2） 手术室内铺设网线， 在每间手术室内安 装 （或临时放置） 视音频采集及编码设备 （或直 接安装网络摄像机）在手术室内直接进行模拟 信号的编码， 然后经局域网络传输到远端， 在远 端进行解码播放。 该方案的优势在于： 每个手术 室
13、的设备安装可以按需安装，部分设备不安装 而选择移动中使用，这样可以节约设备购置费 用并提高设备使用率；设备使用的灵活性较强， 可以根据需要更换不同档次的采集、 编码、 解码 设备测试质量， 按需使用相应档次的产品， 投资 较低。 不足之处在于： 采集和解码一体的设备的 对色彩还原和分辨率指标难以达到临床的要求， 如果更换设备来提高质量，设备采购成本将非 常高； 手术室内放置较多的设备和临时连线， 给 使用中和使用后的消毒工作带来较大困难，存 在二次污染问题；设备操作管理人员需要有丰 富的连接、 操作的实战经验， 对出现的接口及连 线故障可以自行维修，否则将延误会议使用。该方案可用于临时应急及对
14、转播图像质量 要求不高的视频会议转播，对于手术室未经数 字化改造的医疗机构，可临时铺设网线直接完 成视频会议使用需求，但扩展性和效果并不理 想。（3） 所有手术室模拟线缆到中控机房， 由中图一：手术室内部综合布线系统图 注：图中控制室指中控机房控机房统一进行编解码，通过网络向远端进行转播。 该方案的优势在于： 手术室内不用放置任 何设备， 避免污染和无关人员进入手术区域； 所 有视音频信号质量在采集、 传输、 编码、 解码各 个环节均可以有效保障，最终效果可以满足临 床要求； 通过网络传输， 不仅可以针对手术室的 管理要求， 灵活安排视频转播， 而且可以向手术 室外部或异地进行视频转播，这样对
15、房间功能 的改变， 方案可以第一时间做出调整， 而不必重 新铺线应急。 不足之处在于： 要求手术室建设初 期统筹考虑，线缆、设备安装要求统一施工调试， 改造的基础建设、 设备采购的投资较大；要求网络环境开放而且互联，网络管理达到一定水平， 网络控制水平较高； 需要建立一个设备管 理、 网络管理的技术团队， 对视频矩阵、 视频编 解码器等复杂设备使用熟悉掌握。该方案可满足大型视频会议转播的要求， 在视频采集、传输链路、编码、解码、显示、交 互的各个环节，均可以保证最终图像的效果和 质量，使转播、 存储、交互的质量可控， 对出现 的效果差异便于及时排查。最终我院手术室改 造项目就是选择本方案进行实
16、施。2.3手术室综合布线设计为满足以上第三种示教方案要求，综合布3设备选择及要求3.1设备参数选择 设备选择应考虑三方面问题： （1） 采集端：视频源是关键，影响视频采集质量的关键因素 有：摄像机的镜头、 CCD大小及摄像机的影像处 理能力； （2） 传输非常重要， 选择模拟传输或数 字传输均应分清利弊得失， 即： 模拟传输受线缆 质量、 传输距离和环境的影响； 数字传输受编码 器的档次（专业广播级或普通安防监控级的区 别） 、编码方式（MPEG2、MPEG4、H.264）的差 别，传输带宽（2M-10M 或低于 512K）等诸多 因素限制。（3） 显示设备也不可忽视， 技术指标 要求控制显示分辨率和颜色还原质量， 即： 解码 器的档次影响画面效果，硬件解码可以有效提 升显示效果， 不同的显示设备 （等离子、 液晶或 投影机）效果有差别，如常见的“拖尾”现象。我院2006年曾进行过一次泌尿外科手术演 示的全国会议的实况视频直播，当时由于准备 时间只有一天，而且手术室内没有任何转播设 备，所有临时租用了一款 2M带宽视频会议级编 解码器，用于传输腔镜下视频信号，会议
