麻醉手術(shù)數(shù)字化遠(yuǎn)程交互示教系統(tǒng)的建立

高翔，劉大偉，王超

1.內(nèi)蒙古包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院麻醉科，內(nèi)蒙古包頭 014010；

2.內(nèi)蒙古包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院產(chǎn)科，內(nèi)蒙古包頭 014010

現(xiàn)代醫(yī)院是集醫(yī)療、教學(xué)、科研于一身的綜合型醫(yī)療機構(gòu)，不僅承擔(dān)著醫(yī)療護理的任務(wù)，還肩負(fù)著培養(yǎng)醫(yī)學(xué)人才的責(zé)任，傳統(tǒng)的教學(xué)方式由于受手術(shù)室空間制約，不僅觀摩人數(shù)有限，而且觀摩者的視野也受到很大程度的限制，這使得傳統(tǒng)的手術(shù)麻醉在示教形式、教學(xué)效果及臨床資料存儲方面均不理想[1]。現(xiàn)代電子信息化手術(shù)室主要強調(diào)的是手術(shù)間內(nèi)電子影像設(shè)備的集成和控制[2]。通過系統(tǒng)集成平臺的構(gòu)建布置，手術(shù)室不再是信息孤立節(jié)點，而是醫(yī)教學(xué)研等領(lǐng)域的信息集成平臺和圍術(shù)期的臨床數(shù)據(jù)中心。患者圍術(shù)期臨床數(shù)據(jù)中心（perioperative clinical data center, PCDR）是以患者的基本個人信息、特殊醫(yī)療信息等電子信息為基礎(chǔ)的圍術(shù)期醫(yī)療數(shù)據(jù)中心，能更好地滿足麻醉手術(shù)的臨床示教需求，提升麻醉手術(shù)示教的質(zhì)量，增加臨床示教的總量，同時又能滿足無菌手術(shù)室的潔凈度規(guī)范，杜絕臨床觀摩對手術(shù)室的污染。構(gòu)建遠(yuǎn)程交互式智能高清麻醉手術(shù)示教系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代化教學(xué)醫(yī)學(xué)院校教學(xué)改革的一項迫切需求[3]。

1 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)及創(chuàng)新點

本項目以麻醉手術(shù)遠(yuǎn)程示教環(huán)節(jié)為科研對象，圍繞現(xiàn)代化醫(yī)院手術(shù)室醫(yī)療、教學(xué)、科研等領(lǐng)域信息共享平臺，以圍術(shù)期臨床數(shù)據(jù)為中心實現(xiàn)遠(yuǎn)程同步調(diào)閱圍術(shù)期內(nèi)的影音數(shù)據(jù)流，可以同時間軸多角度回溯整個醫(yī)療過程，為麻醉手術(shù)教研活動提供寶貴的資料。臨床設(shè)備及臨床信息系統(tǒng)高度集成于一體的現(xiàn)代化綜合手術(shù)室，強調(diào)的是信息整合、設(shè)備集成及業(yè)務(wù)流程信息化管理[4]。全息記錄手術(shù)過程，實時記錄手術(shù)3 類原始信息，即手術(shù)操作、麻醉事件、生命體征演變，并拓展到術(shù)前用藥、術(shù)后處理全程，真正做到完整意義上的手術(shù)全部信息直播與教學(xué)。實現(xiàn)手術(shù)部的數(shù)字化，超越手術(shù)室的數(shù)字化或手術(shù)直播，完整覆蓋整個手術(shù)部的數(shù)字化及麻醉手術(shù)全部工作流程，實現(xiàn)了日常醫(yī)療工作的流程信息化重現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)可達、在線直播無需專用線路和解碼硬件，基于互聯(lián)網(wǎng)及醫(yī)院現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程在線直播，可以同時支持瀏覽數(shù)百個教室和醫(yī)生工作站，實現(xiàn)多方會議和現(xiàn)場教學(xué)[5]。設(shè)備集成全面，減少“信息死角”，不但集成手術(shù)室傳統(tǒng)視音頻設(shè)備，如腹腔鏡、電子顯微鏡、電子喉鏡、纖維支氣管鏡、手術(shù)攝像機（無影燈攝像機、特寫攝像機、場景攝像機）、介 入 造 影 機（digital subtraction angiography,DSA）、達芬奇機器人、術(shù)中MR 等實時影像設(shè)備，還集成多種手術(shù)床邊監(jiān)護設(shè)備。多種儀器設(shè)備信息的互聯(lián)互通，從根本上打通了原本的信息“孤立節(jié)點”。同現(xiàn)與信息系統(tǒng)（hospital information system,HIS）、實驗室（檢驗科）信息系統(tǒng)（laboratory information system, LIS）、影像歸檔和通信系統(tǒng)（picture archiving and communication system, PACS）、計算機化的病案系統(tǒng)（electronic medical record, EMR）完整銜接，在手術(shù)室可以查閱各類信息、醫(yī)囑、記錄事件等。完備的安全鑒權(quán)體系，保護學(xué)術(shù)隱私與患者隱私，系統(tǒng)平臺具有完備的鑒權(quán)體系，能夠保證患者隱私及醫(yī)生的學(xué)術(shù)機密安全。可以對系統(tǒng)中的每個ID 進行不同權(quán)限的授權(quán)；同時手術(shù)醫(yī)生可以利用權(quán)限控制隨時查看手術(shù)麻醉觀摩者列表，并可以隨時切斷任意觀摩ID 的數(shù)據(jù)流或?qū)崟r更改其部分權(quán)限[6]。強大的兼容性，將醫(yī)院現(xiàn)有硬件投入價值最大化，利用醫(yī)院手術(shù)室現(xiàn)有設(shè)備，實現(xiàn)兼容，減少所謂一體化的重復(fù)投入。3D 手術(shù)在線直播技術(shù)，觀摩者與主刀有同樣的視覺效果，國內(nèi)率先支持達芬奇機器人等高端醫(yī)療設(shè)備視頻的立體手術(shù)直播與回放。擴展及延展性，節(jié)省前期投資，系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化、模塊化設(shè)計，極易擴展升級，避免重復(fù)投資[7]。

2 系統(tǒng)需求整合

①對HIS/LIS/PACS/EMR 數(shù)字智能化的整合，將手術(shù)過程中查詢或接收的大量醫(yī)學(xué)信息進行整合，各項參數(shù)均通過手術(shù)室內(nèi)的終端顯示，并集中顯示在手術(shù)示教視野范圍內(nèi)，以便觀摩者現(xiàn)場查閱。

②對手術(shù)醫(yī)療設(shè)備進行高度集成與整合，對手術(shù)醫(yī)療設(shè)備腔鏡、神經(jīng)外科手術(shù)顯微鏡、術(shù)中MR/CT、達芬奇機器人等設(shè)備進行高度影像集成；采用手術(shù)床旁監(jiān)護儀、麻醉機及血氣分析儀等對患者生命體征進行高度集成。對手術(shù)室術(shù)野高清攝像機、全景攝像機及音頻等信號進行高度集成。

③將所有麻醉手術(shù)教學(xué)圖像、影像與麻醉手術(shù)的影像記錄集中到網(wǎng)絡(luò)平臺，搭建醫(yī)療教學(xué)遠(yuǎn)程交互平臺，增進師生在同一時間、不同空間內(nèi)的交流與互動，使學(xué)術(shù)交流、教學(xué)培訓(xùn)更加真實、生動。

④患者術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后醫(yī)療數(shù)據(jù)的全面整合，借助手術(shù)醫(yī)療設(shè)備的集成與整合，對手術(shù)過程進行完整的影像記錄，并結(jié)合術(shù)前的病歷信息以及術(shù)后信息，實現(xiàn)患者圍術(shù)期醫(yī)療數(shù)據(jù)的全面整合。同時，以大量患者的圍術(shù)期數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，形成患者圍術(shù)期臨床數(shù)據(jù)中心，通過對數(shù)據(jù)的全面整合，方便對已記錄的患者病例進行教學(xué)科研，使之更具實用價值[8]。

⑤醫(yī)生、護士所有工作空間的整合，提供了更佳的視野，更加容易觀察術(shù)野，更快捷獲取到手術(shù)所需信息數(shù)據(jù)，能夠使工作人員充分發(fā)揮技術(shù)，創(chuàng)造高效工作環(huán)境，手術(shù)環(huán)境更舒適整潔，操作配合得心應(yīng)手，減少了醫(yī)護人員的工作量。能夠直接提供各類實時醫(yī)療數(shù)據(jù)供醫(yī)生診斷參考，同時將核磁共振、CT、監(jiān)護儀、腔鏡、彩超等醫(yī)學(xué)影像信息集中或部分顯示在醫(yī)師視野之內(nèi)，極大方便了醫(yī)生的同時提高了手術(shù)的成功率和效率。

⑥先進的信息和通訊技術(shù)整合，對所有圖像和影像與手術(shù)的影像記錄進行集中管理并集成到網(wǎng)絡(luò)云。可以連接其他相關(guān)區(qū)域的遠(yuǎn)程會診、監(jiān)控等遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備。為用戶搭建麻醉手術(shù)學(xué)術(shù)互動平臺，增進交流合作，加快人才隊伍培養(yǎng)；特別是加強了對低年資麻醉手術(shù)醫(yī)生的培養(yǎng)和訓(xùn)練[9]；精品麻醉手術(shù)示范和學(xué)術(shù)交流都可通過信息化手術(shù)室來集成實現(xiàn)，從而使得示范觀摩、醫(yī)學(xué)規(guī)培更加生動真實。麻醉手術(shù)過程的全面信息流記載，也為從事科研領(lǐng)域研究的人員提供了海量的研究數(shù)據(jù)。

⑦醫(yī)院管理信息與臨床信息整合，實現(xiàn)了手術(shù)科室事務(wù)數(shù)字化管理，提高了醫(yī)院教學(xué)與手術(shù)室管理水平。提高診斷的安全性，可以減少相關(guān)人員出入污染區(qū)的次數(shù)，避免無菌區(qū)內(nèi)的交叉感染，同時上級專家可以通過遠(yuǎn)程方式對低年醫(yī)師進行實時指導(dǎo)，充分運用網(wǎng)絡(luò)云技術(shù),提高基層醫(yī)院的診斷治療水平[10]。全面、及時、準(zhǔn)確地進行麻醉手術(shù)過程記錄，使醫(yī)療過程控制化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，為醫(yī)院醫(yī)療舉證提供了工具，規(guī)避了醫(yī)療風(fēng)險。

⑧系統(tǒng)架構(gòu)擴展性及安全性，系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計分手術(shù)終端及中央控制雙層體系。麻醉手術(shù)中央集成控制平臺處理能力覆蓋了醫(yī)院教學(xué)專用手術(shù)室，系統(tǒng)提供嚴(yán)格的鑒權(quán)體系，為醫(yī)生、教師及醫(yī)學(xué)生等多方參與提供了網(wǎng)絡(luò)安全保障。

3 技術(shù)指標(biāo)

①系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計分手術(shù)終端及中央控制雙層體系，同時應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)云存儲，確保圍術(shù)期臨床數(shù)據(jù)流的海量存儲和利用，并能實現(xiàn)區(qū)域信息共享、教學(xué)平臺的實時遠(yuǎn)程、同屏互動、異地現(xiàn)場交流。建設(shè)數(shù)字化手術(shù)室系統(tǒng)涵蓋多種手術(shù)間、示教室和輔助系統(tǒng)，并集成各廠家的軟硬件數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)了麻醉手術(shù)信息流實時傳輸，各類相關(guān)醫(yī)療數(shù)據(jù)集中展示，相關(guān)人員便于第一時間獲取與病患信息。通過信息通訊技術(shù)實現(xiàn)空間和數(shù)據(jù)的整合，合理使用手術(shù)室空間。用文字記錄患者基礎(chǔ)信息，用圖像展現(xiàn)監(jiān)護儀波形參數(shù)、腔鏡、DSA 和CT 等醫(yī)療設(shè)備影像、手術(shù)視頻等不同表現(xiàn)形式的數(shù)據(jù)集成起來，統(tǒng)一存儲。真正為手術(shù)參與者和觀摩者提供高效的手術(shù)相關(guān)數(shù)字化信息。麻醉手術(shù)可以全程實時直播和互動，并進行完全數(shù)字化存儲管理。通過本平臺的系統(tǒng)集成，麻醉手術(shù)的臨床教學(xué)觀摩可實現(xiàn)醫(yī)學(xué)生與手術(shù)現(xiàn)場的分離，避免了臨床教學(xué)對麻醉手術(shù)過程的影響，同時，也可實現(xiàn)遠(yuǎn)程麻醉手術(shù)討論指導(dǎo)。②系統(tǒng)能與醫(yī)院HIS、LIS、PACS、EMR 等信息系統(tǒng)互聯(lián)互通，通過系統(tǒng)平臺，可以即時調(diào)閱病患各類醫(yī)療文書。運用國標(biāo)HL7 接口獲取HIS 信息，所有PACS 服務(wù)器圖片通過DICOM 接口協(xié)議獲得。將手術(shù)室內(nèi)各類醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)進行同步數(shù)字化集成顯示。在同一時間軸上進行多種類多場景同時記錄，最大程度地還原手術(shù)即時場景。不同種類視訊數(shù)據(jù)可以分別顯示在手術(shù)間內(nèi)不同位置，以滿足手術(shù)醫(yī)生的視野需求，通過屏幕簡單操作，可以在多個顯示屏上即點即看，并可指定任意一組視頻信號為主畫面，采用拖拽的方式與其他路視頻切換窗口。③兼容多種格式視頻信號，采用高保真音質(zhì)存儲。系統(tǒng)平臺將手術(shù)實時影像，師生交互對話、以及核磁共振、CT、監(jiān)護儀、腔鏡等醫(yī)學(xué)影像顯示于教學(xué)示教系統(tǒng)，中央集成控制平臺覆蓋了醫(yī)院教學(xué)專用手術(shù)室，為醫(yī)院未來教學(xué)數(shù)字化手術(shù)室的擴展提供了技術(shù)保障。

4 討論

現(xiàn)代化教學(xué)醫(yī)院是集醫(yī)療、教學(xué)、科研于一身的綜合型的醫(yī)療機構(gòu)，不僅承擔(dān)著醫(yī)療護理的任務(wù)，還肩負(fù)著培養(yǎng)醫(yī)學(xué)人才的責(zé)任。因此要求現(xiàn)代化教學(xué)醫(yī)院必須要解決好醫(yī)院手術(shù)室在對醫(yī)護人員基礎(chǔ)教育和繼續(xù)教育中時間、地點、人員、規(guī)模等諸多因素的限制，幫助醫(yī)療工作者了解學(xué)科前沿、觀摩經(jīng)典案例和手術(shù)等，逐步實現(xiàn)遠(yuǎn)程交互臨床教學(xué)的同步化水平。后期還可將通過網(wǎng)絡(luò)直播課和將往期精品課程制作成微課的形式爭取與國內(nèi)外各大醫(yī)院進行交流學(xué)習(xí)[11]。隨著醫(yī)療教學(xué)機構(gòu)和專家學(xué)者之間的聯(lián)系愈發(fā)緊密，對麻醉手術(shù)即時觀摩示教的需求日益增長。但是傳統(tǒng)的教學(xué)方式由于受手術(shù)室空間制約，不僅觀摩人數(shù)有限，而且觀摩者的視野也受到很大程度的限制，很難觀看到整個手術(shù)的操作過程，無法看清麻醉手術(shù)部位的詳細(xì)情況，觀摩人群也使得手術(shù)室凈化管理、降低手術(shù)感染率更加困難，對麻醉手術(shù)工作質(zhì)量也產(chǎn)生不少的負(fù)面影響。傳統(tǒng)的手術(shù)麻醉在臨床示教模式、教學(xué)效果及臨床資料存儲方面均不理想。醫(yī)療與教學(xué)矛盾更為突出，特別是對于承擔(dān)著大量醫(yī)學(xué)院校臨床培訓(xùn)教學(xué)任務(wù)的教學(xué)醫(yī)院，這個矛盾則表現(xiàn)得更為突出。一方面大量的醫(yī)學(xué)生和低年資醫(yī)生需要通過現(xiàn)場手術(shù)觀摩示教獲得寶貴的臨床經(jīng)驗，另一方面相對狹小的手術(shù)空間和嚴(yán)格的無菌手術(shù)室制度又不可能接納如此眾多的參觀學(xué)習(xí)人員。為更好地滿足麻醉手術(shù)臨床示教觀摩需求，提高麻醉手術(shù)臨床示教的數(shù)量和質(zhì)量，減少觀摩者對無菌區(qū)的污染，保障手術(shù)室的高潔凈度要求，建設(shè)一套教學(xué)數(shù)字化手術(shù)室觀摩示教系統(tǒng)具有非常重要的意義。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)適應(yīng)了我國醫(yī)學(xué)院校教育教學(xué)改革要求，同時提升了教學(xué)醫(yī)院醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量。對所有麻醉手術(shù)教學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)流進行集中處理并集成到網(wǎng)絡(luò)云端，搭建醫(yī)療教學(xué)遠(yuǎn)程異地交流平臺，使麻醉手術(shù)臨床培訓(xùn)教學(xué)觀摩更加便利和生動直觀，同時對精品示教交流情景進行數(shù)字化存儲，可以為線下的課余時間學(xué)習(xí)提供完整信息支持。因此，建設(shè)一套遠(yuǎn)程實時、師生交互式現(xiàn)場同屏互動的高清麻醉手術(shù)示教系統(tǒng)對醫(yī)學(xué)院校教學(xué)改革具有十分重要的意義。