基于数字孪生技术的日间手术管理平台构建及应用

袁骏毅 戴锦杰

[摘要]利用数字孪生技术，整合医院内多套异构软件系统，构建日间手术管理平台，实现日间手术申请、预约排程、入院到床、手术过程、出院随访、健康宣教、质控监管等无缝衔接，缩短了日间手术患者术前等侯时间，降低了医疗费用，改善了患者就医体验，提升了医院管理效能。

[关键词]数字孪生技术；日间手术；信息化；管理平台

中曝分类号：R197.5 文献标识码：B

2021年6月，国务院办公厅发布《关于推动公立医院高质量发展的意见》（国办发[2021]18号），明确提出医疗机构应推行日间手术，提高日间手术占择期手术比例。随着日间手术覆盖范围不断扩大，医疗流程的精细化管理越发重要。为提高日间手术的精细化管理水平，多数医院建立了配套信息系统。然而，《中国日间手术发展报告2020》指出，日间手术运行存在信息化支撑滞后、医疗质量管理有待完善等问题。在信息化建设方面主要体现为：日间手术配套信息系统对接不通畅，难以协调不同场景衔接；欠缺全局管理思维，关键数据获取滞后，不能全面掌握数据动态。解决多阶段协同和多环节流畅的关键，在于实时精确掌握全局每个节点的关键环节。数字孪生技术通过采集物理空间多角度的数据实体，在信息空间实现全过程的镜像，运用复杂流程的可视化动态管理，达到监控、预测、调整的目的。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出，要积极应用数字技术，充分发挥数據优势，促进公共服务水平提升。上海市胸科医院是三甲专科医院，据统计，2021年医院手术量达2.14万例，其中三四缠手术占98.46%。2022年，该院计划开展日间手术业务。本研究以该院日间手术业务流程为对象，基于数字孪生技术，构建了日间手术管理平台，以期为其他医疗机构加强日间手术管理提供参考。

1日间手术业务流程分析

与传统病房模式相比，日间手术治疗相对标准化，日间手术术前大部分准备工作均在门诊完成，如手术申请、检查检验、麻醉评估等，住院期间主要围绕手术和术后恢复展开。因此，该院基于现有信息化系统，制定了日间手术业务流程，主要涵盖门诊诊室、日间服务中心、手术室、日间病房4个应用场景，分为资质审核－预约排期－检查检验－麻醉评估－术前宣教－入院办理－术前准备－实施手术－术后恢复－出院随访等10个环节，见图1。

2基于数字孪生技术的日间手术信息化建设概念模型

数字孪生概念模型包括物理空间、信息空间和数据链路，将其应用于高度协同的日间手术信息化建设，通过信息的实时交互，有利于优化日间手术业务流程。基于数字孪生技术的日间手术信息化建设概念模型如图2所示。

3平台架构和功能

基于数字孪生技术的日间手术管理平台采用软件、设施、数据、场景的分层架构设计，满足多业务信息互联灵活度需求。平台整合了医院信息系统（Hospital Information System，HIS）、电子病历系统（Elec-tranic Medical Record System，EMR）等临床业务软件，通过Wi-Fi、物联网等多种设备，汇集形成多源数据镜像的数据孪生库，以支撑日间手术业务。数据孪生库是平台的数据中心，具有数据存储、逻辑规则、接口服务3项功能，其中，数据存储使用SQL Server 2016，内嵌资质准人、麻醉评估等智能逻辑规则引擎，接口以医院服务总线（Enterprise Service Bus，ESB）的标准格式封装。BI报表和指挥舱界面使用HTML 5开发，适用于灵活搭载不同的展示终端。基于数字孪生技术的日间手术管理平台架构如图3所示。

3.1日间手术申请

医生在门诊工作站完成日间手术申请。手术申请单需填写手术日期、手术名称、麻醉方式等，患者基本资料由平台自动从HIS提取。日间手术申请完成后，医生下达术前检查检验医嘱，预开电子入院证。

3.2预约管理

日间服务中心负责患者人院前排程，平台以进度条形式显示当前步骤，绿色代表已完成。工作人员接收到启动消息后，使用日间专用号源预约患者检查检验时间，同步预约麻醉评估门诊。若麻醉评估不通过，退出日间路径，另外为患者预约普通门诊。相关检查和麻醉评估均完成后，预约并锁定手术当日的日间床位，通过微信发送人院前宣教内容。手术日前一天，经电话联系确认，正式激活医生预开的电子人院证和手术申请单。

3.3一站式入院

日间病房入口放置自助机，提供一站式入院办理服务。患者出示身份证，通过自助机读取电子人院证，按照提示缴纳预交金，打印凭证和腕带。病区护士接收到入院手续，将床位状态修改为正式入区。手术室于前一天根据申请台序、手术名称、预估时长，使用手术排班软件完成手术安排。病区护士确认手术房间、台次等信息，通过移动护理软件进行护理评估。住院医生与患者进行术前谈话，使用电子签字板采集知情同意书签名和指纹。

3.4手术过程追溯

日间病房及手术室布有兼容射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术的无线网络，以便准确记录患者的轨迹状态。患者人手术室时，病区护士为患者佩戴RFID手环。患者离开病房、人手术室、CT定位、人手术间、至苏醒区、回日间病房均由手术追溯软件采集点位信息。平台智能解析手术轨迹，提供系列提醒功能，例如，主刀医生会收到首台患者已到达手术室消息；病区护理公告屏会滚动显示即将送回患者，方便护士提前准备。

3.5出院智能随访

日间手术在院医学观察期短，术后康复评估和出院随访至关重要。患者出院前，医生填写出院评估单，记录切口愈合、并发症等状况，评估达标后由医生在EMR开具出院医嘱。出院随访表单包括切口疼痛、伤口愈合等内容，支持个性化定制，根据随访日期可进行互联网医院预约。平台向出院患者发放随访问卷，并可提醒人工随访。随访日期前一天，平台通过微信提醒患者。

3.6智慧健康宣教

建立多元化智慧健康宣教知识库，知识库拥有14个类别320个栏目，采用主动推送和自行浏览两种方式。门诊阶段推进付费地点、检查检验须知等就诊信息，等待人院时推送入院前宣教、入院办理须知等事项，在院期间推送用药知识、围手术期宣教等内容，出院后推送随访问卷和提醒复诊等消息。患者可以关注健康宣教微信公众号，以便随时查阅。

3.7全程质控监管

过程管控和质量评价是日间手术高效安全运行的关键。基于数据孪生库的实时全量数据，平台设置了管理指挥舱大屏。围绕手术效率和质量安全两方面，制定了23个监测指标，涉及环节衔接、医疗质量、手术费用等方面。指挥舱依据质控标准，显示当日和7日平均的重点关注指标。针对CT定位、麻醉苏醒等超时限情况，指挥舱会滚动预警显示个案。平台还提供灵活多样的报表，如同比和环比爽约率等运营数据，以保障质量管理的及时性和准确性。

4应用效果

日间手术管理平台于2022年8月正式投入使用。日间病房目前开放床位14张，单日开放7张床位的预约排期。截至2022年11月底，共收治349人，月平均增长率为43.33%。其中，三四级手术比例达99.71%，患者均在48 h内出院，无严重并发症转入重症监护病房情况，患者随访满意度达100%。数据孪生库总容量达392 GB，建立了28张标准字典、41套关键节点的智能逻辑规则，交互日志达257万条。

以胸腔镜下肺楔形切除术为例，选取2022年8月-11月实施日间手术的患者作为观察组，选择同期常规病房的患者作为对照组。纳入标准：（1）胸外科和肿瘤科患者；（2）手术完成已出院；（3）治療过程不存在转科。排除标准：术后转入重症监护病房患者。两组患者在年龄、病种等方面均无统计学差异（P>0.05），具有可比性，评价指标包括：（1）术前等候时间，即医生开具人院证时间至患者进入手术室时间；（2）住院时长，即患者人院时间至患者出院时间；（3）医疗费用，印住院费十门诊检查检验费及麻醉评估费。使用SPSS 18.0软件对所得数据进行统计汇总分析，采用独立样本t检验，以P<0.05为差异具有统计学意义。表1显示，观察组术前等候时间、住院时长显著低于对照组（P均<0.001），医疗费用也显著低于对照组（P<0.001）。

5讨论

该院将数字孪生技术运用于实际医疗场景，建立了日间手术管理平台，实现了医疗软件的信息互联和就医场景的可视化管理。基于数字孪生技术的日间手术管理平台，为日间手术患者提供了快捷、安全、无缝衔接的信息服务。一是实现了以手术为主线的全程信息化管理模式，通过导航式有序引导，提升了患者便捷就医体验；二是按场景需求设计软件功能，无缝对接多套异构软件，深化了开放互联的数据服务能力；三是充分发挥了数字孪生技术的数字底座效用，基于动态资源智能分析，保障了医疗质量的规范化。

日间手术管理平台的高效运转，有赖于医疗管理和信息技术人员的共同努力。建设前期，项目组秉持手术加速康复外科理念，梳理日间手术业务流程；建设中期，项目组反复讨论日间手术信息化建设系统架构，打通多套临床业务软件壁垒；平台上线后，围绕主要功能应用情况，针对暴露问题，项目组对平台进行持续优化。这使得日间手术管理平台发挥了显著成效：一是缩短了日间手术患者术前等候时长。在保障手术安全的前提下，将检查检验、麻醉评估关口前移，缩短了患者等侯心理适应期，有助于缓解患者术前焦虑心理。二是缩短了日间手术患者住院时长。采用手术精准预约和环节紧密衔接模式，有助于加快床位周转率，从而提升医院住院服务能级。三是有效控制了日间手术患者医疗费用成本。由于住院时长缩短，床位费、护理费等下降，减少了患者就医支出。

当然，日间手术管理平台的建设是一个逐步完善的过程，当前的日间手术管理平台仍然有待优化。例如，多源数据转换耗时较长，未接人的“孤岛”应用有待打通等。可以预见，随着医疗大数据深入人心，围绕医疗场景重构顶层设计，医院将不断推出创新的智慧化服务体系，从而更好地提升服务水平，持续改善患者就医体验。