麻醉手术数字化远程交互示教系统的建立

高翔，刘大伟，王超

1.内蒙古包头医学院第一附属医院麻醉科，内蒙古包头 014010；

2.内蒙古包头医学院第一附属医院产科，内蒙古包头 014010

现代医院是集医疗、教学、科研于一身的综合型医疗机构，不仅承担着医疗护理的任务，还肩负着培养医学人才的责任，传统的教学方式由于受手术室空间制约，不仅观摩人数有限，而且观摩者的视野也受到很大程度的限制，这使得传统的手术麻醉在示教形式、教学效果及临床资料存储方面均不理想[1]。现代电子信息化手术室主要强调的是手术间内电子影像设备的集成和控制[2]。通过系统集成平台的构建布置，手术室不再是信息孤立节点，而是医教学研等领域的信息集成平台和围术期的临床数据中心。患者围术期临床数据中心（perioperative clinical data center, PCDR）是以患者的基本个人信息、特殊医疗信息等电子信息为基础的围术期医疗数据中心，能更好地满足麻醉手术的临床示教需求，提升麻醉手术示教的质量，增加临床示教的总量，同时又能满足无菌手术室的洁净度规范，杜绝临床观摩对手术室的污染。构建远程交互式智能高清麻醉手术示教系统已经成为现代化教学医学院校教学改革的一项迫切需求[3]。

1 系统设计目标及创新点

本项目以麻醉手术远程示教环节为科研对象，围绕现代化医院手术室医疗、教学、科研等领域信息共享平台，以围术期临床数据为中心实现远程同步调阅围术期内的影音数据流，可以同时间轴多角度回溯整个医疗过程，为麻醉手术教研活动提供宝贵的资料。临床设备及临床信息系统高度集成于一体的现代化综合手术室，强调的是信息整合、设备集成及业务流程信息化管理[4]。全息记录手术过程，实时记录手术3 类原始信息，即手术操作、麻醉事件、生命体征演变，并拓展到术前用药、术后处理全程，真正做到完整意义上的手术全部信息直播与教学。实现手术部的数字化，超越手术室的数字化或手术直播，完整覆盖整个手术部的数字化及麻醉手术全部工作流程，实现了日常医疗工作的流程信息化重现。网络可达、在线直播无需专用线路和解码硬件，基于互联网及医院现有网络，远程在线直播，可以同时支持浏览数百个教室和医生工作站，实现多方会议和现场教学[5]。设备集成全面，减少“信息死角”，不但集成手术室传统视音频设备，如腹腔镜、电子显微镜、电子喉镜、纤维支气管镜、手术摄像机（无影灯摄像机、特写摄像机、场景摄像机）、介 入 造 影 机（digital subtraction angiography,DSA）、达芬奇机器人、术中MR 等实时影像设备，还集成多种手术床边监护设备。多种仪器设备信息的互联互通，从根本上打通了原本的信息“孤立节点”。同现与信息系统（hospital information system,HIS）、实验室（检验科）信息系统（laboratory information system, LIS）、影像归档和通信系统（picture archiving and communication system, PACS）、计算机化的病案系统（electronic medical record, EMR）完整衔接，在手术室可以查阅各类信息、医嘱、记录事件等。完备的安全鉴权体系，保护学术隐私与患者隐私，系统平台具有完备的鉴权体系，能够保证患者隐私及医生的学术机密安全。可以对系统中的每个ID 进行不同权限的授权；同时手术医生可以利用权限控制随时查看手术麻醉观摩者列表，并可以随时切断任意观摩ID 的数据流或实时更改其部分权限[6]。强大的兼容性，将医院现有硬件投入价值最大化，利用医院手术室现有设备，实现兼容，减少所谓一体化的重复投入。3D 手术在线直播技术，观摩者与主刀有同样的视觉效果，国内率先支持达芬奇机器人等高端医疗设备视频的立体手术直播与回放。扩展及延展性，节省前期投资，系统采用结构化、模块化设计，极易扩展升级，避免重复投资[7]。

2 系统需求整合

①对HIS/LIS/PACS/EMR 数字智能化的整合，将手术过程中查询或接收的大量医学信息进行整合，各项参数均通过手术室内的终端显示，并集中显示在手术示教视野范围内，以便观摩者现场查阅。

②对手术医疗设备进行高度集成与整合，对手术医疗设备腔镜、神经外科手术显微镜、术中MR/CT、达芬奇机器人等设备进行高度影像集成；采用手术床旁监护仪、麻醉机及血气分析仪等对患者生命体征进行高度集成。对手术室术野高清摄像机、全景摄像机及音频等信号进行高度集成。

③将所有麻醉手术教学图像、影像与麻醉手术的影像记录集中到网络平台，搭建医疗教学远程交互平台，增进师生在同一时间、不同空间内的交流与互动，使学术交流、教学培训更加真实、生动。

④患者术前、术中、术后医疗数据的全面整合，借助手术医疗设备的集成与整合，对手术过程进行完整的影像记录，并结合术前的病历信息以及术后信息，实现患者围术期医疗数据的全面整合。同时，以大量患者的围术期数据为基础，形成患者围术期临床数据中心，通过对数据的全面整合，方便对已记录的患者病例进行教学科研，使之更具实用价值[8]。

⑤医生、护士所有工作空间的整合，提供了更佳的视野，更加容易观察术野，更快捷获取到手术所需信息数据，能够使工作人员充分发挥技术，创造高效工作环境，手术环境更舒适整洁，操作配合得心应手，减少了医护人员的工作量。能够直接提供各类实时医疗数据供医生诊断参考，同时将核磁共振、CT、监护仪、腔镜、彩超等医学影像信息集中或部分显示在医师视野之内，极大方便了医生的同时提高了手术的成功率和效率。

⑥先进的信息和通讯技术整合，对所有图像和影像与手术的影像记录进行集中管理并集成到网络云。可以连接其他相关区域的远程会诊、监控等远程医疗设备。为用户搭建麻醉手术学术互动平台，增进交流合作，加快人才队伍培养；特别是加强了对低年资麻醉手术医生的培养和训练[9]；精品麻醉手术示范和学术交流都可通过信息化手术室来集成实现，从而使得示范观摩、医学规培更加生动真实。麻醉手术过程的全面信息流记载，也为从事科研领域研究的人员提供了海量的研究数据。

⑦医院管理信息与临床信息整合，实现了手术科室事务数字化管理，提高了医院教学与手术室管理水平。提高诊断的安全性，可以减少相关人员出入污染区的次数，避免无菌区内的交叉感染，同时上级专家可以通过远程方式对低年医师进行实时指导，充分运用网络云技术,提高基层医院的诊断治疗水平[10]。全面、及时、准确地进行麻醉手术过程记录，使医疗过程控制化、标准化、规范化，为医院医疗举证提供了工具，规避了医疗风险。

⑧系统架构扩展性及安全性，系统架构设计分手术终端及中央控制双层体系。麻醉手术中央集成控制平台处理能力覆盖了医院教学专用手术室，系统提供严格的鉴权体系，为医生、教师及医学生等多方参与提供了网络安全保障。

3 技术指标

①系统架构设计分手术终端及中央控制双层体系，同时应用网络云存储，确保围术期临床数据流的海量存储和利用，并能实现区域信息共享、教学平台的实时远程、同屏互动、异地现场交流。建设数字化手术室系统涵盖多种手术间、示教室和辅助系统，并集成各厂家的软硬件数据信息，实现了麻醉手术信息流实时传输，各类相关医疗数据集中展示，相关人员便于第一时间获取与病患信息。通过信息通讯技术实现空间和数据的整合，合理使用手术室空间。用文字记录患者基础信息，用图像展现监护仪波形参数、腔镜、DSA 和CT 等医疗设备影像、手术视频等不同表现形式的数据集成起来，统一存储。真正为手术参与者和观摩者提供高效的手术相关数字化信息。麻醉手术可以全程实时直播和互动，并进行完全数字化存储管理。通过本平台的系统集成，麻醉手术的临床教学观摩可实现医学生与手术现场的分离，避免了临床教学对麻醉手术过程的影响，同时，也可实现远程麻醉手术讨论指导。②系统能与医院HIS、LIS、PACS、EMR 等信息系统互联互通，通过系统平台，可以即时调阅病患各类医疗文书。运用国标HL7 接口获取HIS 信息，所有PACS 服务器图片通过DICOM 接口协议获得。将手术室内各类医疗设备数据进行同步数字化集成显示。在同一时间轴上进行多种类多场景同时记录，最大程度地还原手术即时场景。不同种类视讯数据可以分别显示在手术间内不同位置，以满足手术医生的视野需求，通过屏幕简单操作，可以在多个显示屏上即点即看，并可指定任意一组视频信号为主画面，采用拖拽的方式与其他路视频切换窗口。③兼容多种格式视频信号，采用高保真音质存储。系统平台将手术实时影像，师生交互对话、以及核磁共振、CT、监护仪、腔镜等医学影像显示于教学示教系统，中央集成控制平台覆盖了医院教学专用手术室，为医院未来教学数字化手术室的扩展提供了技术保障。

4 讨论

现代化教学医院是集医疗、教学、科研于一身的综合型的医疗机构，不仅承担着医疗护理的任务，还肩负着培养医学人才的责任。因此要求现代化教学医院必须要解决好医院手术室在对医护人员基础教育和继续教育中时间、地点、人员、规模等诸多因素的限制，帮助医疗工作者了解学科前沿、观摩经典案例和手术等，逐步实现远程交互临床教学的同步化水平。后期还可将通过网络直播课和将往期精品课程制作成微课的形式争取与国内外各大医院进行交流学习[11]。随着医疗教学机构和专家学者之间的联系愈发紧密，对麻醉手术即时观摩示教的需求日益增长。但是传统的教学方式由于受手术室空间制约，不仅观摩人数有限，而且观摩者的视野也受到很大程度的限制，很难观看到整个手术的操作过程，无法看清麻醉手术部位的详细情况，观摩人群也使得手术室净化管理、降低手术感染率更加困难，对麻醉手术工作质量也产生不少的负面影响。传统的手术麻醉在临床示教模式、教学效果及临床资料存储方面均不理想。医疗与教学矛盾更为突出，特别是对于承担着大量医学院校临床培训教学任务的教学医院，这个矛盾则表现得更为突出。一方面大量的医学生和低年资医生需要通过现场手术观摩示教获得宝贵的临床经验，另一方面相对狭小的手术空间和严格的无菌手术室制度又不可能接纳如此众多的参观学习人员。为更好地满足麻醉手术临床示教观摩需求，提高麻醉手术临床示教的数量和质量，减少观摩者对无菌区的污染，保障手术室的高洁净度要求，建设一套教学数字化手术室观摩示教系统具有非常重要的意义。

5 结论

本系统适应了我国医学院校教育教学改革要求，同时提升了教学医院医疗服务质量。对所有麻醉手术教学相关数据流进行集中处理并集成到网络云端，搭建医疗教学远程异地交流平台，使麻醉手术临床培训教学观摩更加便利和生动直观，同时对精品示教交流情景进行数字化存储，可以为线下的课余时间学习提供完整信息支持。因此，建设一套远程实时、师生交互式现场同屏互动的高清麻醉手术示教系统对医学院校教学改革具有十分重要的意义。