某醫(yī)院數(shù)字化手術(shù)室開發(fā)實例
A Digital Operating Room Development
文/麥迪斯頓醫(yī)療
這家大型綜合性醫(yī)院的手術(shù)室，其數(shù)字化是分3個步驟實施的，實現(xiàn)了綜合影像技術(shù)導引外科手術(shù)（IGS），手術(shù)直播滿足臨床教學需要并有效控制手術(shù)室潔凈度，為醫(yī)學研究和醫(yī)療糾紛“舉證” 等功能。
項目背景
該院是一所集醫(yī)、教、研為一體的大型綜合性醫(yī)院。自1996年大規(guī)模信息系統(tǒng)建設至今，效果顯著。目前，已投入使用的有醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、醫(yī)院檢驗系統(tǒng)（LIS）、醫(yī)院影像管理系統(tǒng)（PACS）以及醫(yī)院運營系統(tǒng)等90多個系統(tǒng)。為配合手術(shù)臨床教學以及手術(shù)室數(shù)字化進程，該院決定建立數(shù)字化手術(shù)室。
相關(guān)工程分為3期進行。
本項目要實現(xiàn)的數(shù)字化手術(shù)室功能
*綜合影像技術(shù)導引外科手術(shù)（IGS）多模式成像與信息系統(tǒng)集成，提高醫(yī)生手術(shù)效率
通過CIS系統(tǒng)，醫(yī)生可利用數(shù)字化手術(shù)室的統(tǒng)一界面，綜合調(diào)用多種醫(yī)療影像系統(tǒng)以及病人信息，為手術(shù)方案的制訂和手術(shù)過程的進行，提供綜合、快速的參考。
*滿足臨床教學的需要，有效控制手術(shù)室潔凈度
該院有繁重的臨床帶教任務，有見習醫(yī)生、實習醫(yī)生、進修醫(yī)生及實習或進修護士，要滿足臨床教學的需要，同時，還要保證手術(shù)室空氣的潔凈度，減少觀摩手術(shù)者對無菌區(qū)的污染。這顯然是一對難以解決的矛盾。
通過手術(shù)直播示教，使觀摩學習人員在會議室、示教室和辦公室等場所，就能觀看手術(shù)現(xiàn)場的實況，并能夠?qū)Ω骼中g(shù)進行錄制、存儲，實現(xiàn)有效的檔案管理，讓學員、實習醫(yī)生可以對資料進行點播觀看。而且，在手術(shù)直播期間，示教醫(yī)生可以實時對手術(shù)過程進行講解，同時，也可以聽到任何一間直播會場所提出的疑問，及時解答，從而真正實現(xiàn)教學互動的功能。這無疑是一種較好的解決矛盾的模式。
另外，針對大規(guī)模國際研討會的需要，手術(shù)直播示教系統(tǒng)，可將高清晰度手術(shù)信號，傳輸至院內(nèi)任何一個直播會場，同時通過與國際互聯(lián)網(wǎng)的連接，可以在世界任何一個地方，實現(xiàn)國際性的學術(shù)交流和培訓。
*留取資料，滿足醫(yī)學研究和醫(yī)療“舉證” 之需
該院是一個集醫(yī)療、教學、科研于一體的事業(yè)單位，在運行過程中，產(chǎn)生了大量的醫(yī)療技術(shù)信息檔案，留取一些特殊影像記錄，不僅可供日后研究、觀摩，而且對于易發(fā)生醫(yī)療糾紛的手術(shù)而言，手術(shù)影像資料可作為有力的“舉證”材料。尤其對于“手術(shù)用物遺留在體腔”類型的糾紛來說，可通過重放數(shù)字化手術(shù)室的醫(yī)學影像記錄，來確定手術(shù)器械、敷料等數(shù)目不符的原因，而采取相應措施。
本項目在實施過程中要解決的關(guān)鍵問題
*綜合影像技術(shù)導引外科手術(shù)（IGS）多模式成像技術(shù)
從多種不同的影像設備采集的醫(yī)學影像（通過PACS系統(tǒng)實現(xiàn)），可以提供互補性很強的患者信息，為IGS所用。
例如，CT影像和MRI影像，在獲取患者的解剖學信息方面具有明顯優(yōu)勢；IMR影像、PET影像和SPECT影像的獨到之處，則在于提供患者的功能信息。
再如：同樣是顯示患者的解剖學信息，在針對人腦時，選用MRI影像，可以很好地識別大腦灰質(zhì)、白質(zhì)等密度相近的軟組織；而在觀察密度差較大的骨組織時，CT影像的高分辨率，則使其技高一籌。
將顯微鏡、內(nèi)窺鏡等外部設備的影像，輸入導航系統(tǒng)，并顯示在液晶觸摸屏上，則可實現(xiàn)真正意義上的動態(tài)監(jiān)測，有助于糾正術(shù)中影像漂移導致的誤差 。
即使應用同一種成像模式，在不同參數(shù)下形成的影像所包涵的信息，側(cè)重點也會不盡相同。
所以，如何為醫(yī)生提供一個快速的導航裝置或界面，使醫(yī)生能夠在多種影像模式間快速切換，并對多種影像信息進行綜合應用，是要解決的重要問題之一。
*手術(shù)示教、手術(shù)網(wǎng)播、遠程手術(shù)合作等多種醫(yī)學實時遠程影像技術(shù)
此類問題，都需要流媒體技術(shù)、覆蓋層網(wǎng)絡組播技術(shù)和VCR補償技術(shù)等多媒體網(wǎng)絡技術(shù)的綜合使用。如何創(chuàng)造性地使用這些信息領域的新技術(shù)，解決手術(shù)示教、手術(shù)網(wǎng)播、遠程手術(shù)合作等多種醫(yī)學實時遠程影像問題，是本工程中不可缺乏的部分。
*手術(shù)影像資料存儲與檢索技術(shù)
對于一個手術(shù)影像系統(tǒng)而言，大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲是必不可少的。一個病人的血管造影資料，大約為1GB。以該院業(yè)務量計算，若占該院手術(shù)室總數(shù)一半的手術(shù)室實現(xiàn)數(shù)字化化，那么其手術(shù)室1a產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量,可達8TB (8TB=1000GB)以上。為了存儲如此海量的影像數(shù)據(jù)，必須對手術(shù)影像數(shù)據(jù)進行壓縮存儲。
手術(shù)影像數(shù)據(jù)壓縮存儲技術(shù),包含了靜態(tài)和動態(tài)兩方面內(nèi)容。
靜態(tài)方面，傳統(tǒng)的JPEG，仍是目前應用最廣的壓縮算法。
動態(tài)方面，M-JPEG、MPEC-1、MPEC-2、MPEC-4等算法，均在不同領域發(fā)揮著作用。算法的選擇，主要的依據(jù)是成像的清晰度和通訊網(wǎng)絡的帶寬。如何實現(xiàn)更好的存儲方法，既提高效率，又節(jié)省成本，也是本工程要研究的問題之一。
在傳統(tǒng)模式下，電子病案中文本和數(shù)字信息的檢索，以關(guān)鍵詞的方式實現(xiàn)。影像的檢索，則是通過對其附加文本描述的搜索來完成。這種檢索方式的不足，在于無法對影像本身的信息，進行任何分析和對比。
基于影像內(nèi)容相似性的檢索方式，目前在數(shù)字化手術(shù)室概念下的影像系統(tǒng)中，尚未見使用。通過該技術(shù)，用戶無需給出搜索關(guān)鍵詞，只需給出一幅影像，系統(tǒng)就可以根據(jù)它所包含的特征信息，按照相似程度列出檢索結(jié)果。將基于影像內(nèi)容相似性的檢索方式，應用到數(shù)字化手術(shù)室的影像檢索系統(tǒng)中，是基于數(shù)字化醫(yī)學影像的另一研究內(nèi)容。
*與醫(yī)院信息系統(tǒng)的集成
將手術(shù)工作站與醫(yī)院現(xiàn)有信息系統(tǒng)集成，使醫(yī)生或護士在手術(shù)期間，可以通過觸摸屏，實時調(diào)閱患者的病歷資料（病史，病理，檢驗等信息）及醫(yī)學影像，對本工程來說，是非常必要的。因此，數(shù)字化手術(shù)室需提供與醫(yī)院信息系統(tǒng)的接口，為手術(shù)方案的制訂和手術(shù)過程的進行，提供綜合、快速的參考。
HL7是現(xiàn)在國際通用的電子病歷標準。如何在手術(shù)工作站，實現(xiàn)應用數(shù)據(jù)到HL7結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，從而使系統(tǒng)具有廣泛的適用性和標準性，是一項必不可少的研究內(nèi)容。
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