智慧手术室四大功能模块介绍

智慧手术室应当围绕着围手术期的临床业务流程，对所涉及的人员、物资、设备、工 作流程、环境等各方各面进行管理。

1.医疗信息互联互通

手术室中医护人员需要随时获取患者的关键医疗信息，避免术前繁杂信息录入。通 过开放HIS (Hospital Information System，医院信息管理系统）、EMR （Electronic Medical Record，电子病历系统）、LIS（Laboratory Information System，实验室信 息管理系统）、PACS（Picture Archiving And Communication Systems，医疗影像存 档与通讯系统）、RIS（Radiology Information System，放射信息管理系统）等系统的 数据接口，与手术室系统实现数据交换，确保患者信息统一性和完整性。 医疗信息互联互通是手术室信息化的标志性功能之一，也是建立完整的患者病案 集与可数据分析的临床数据仓库的重要基础。结构化的数据仓库是珍贵的数据资产， 能帮助形成疾病与手术的知识图谱，为医生诊断、治疗、管理患者提供决策支持， 并推动疾病研究[10]。

2.手术室软硬件信息整合

手术室内围绕手术治疗本身与直接关联手术的各类医疗设备与软硬件等，会产生许多 不同的信息。智慧手术室需要整合这些信息来提高对手术室和手术的监测与控制。

体征麻醉信息应用 围手术期的体征、麻醉信息通过开放数据协议向外输出，在完善的麻醉信息系统中动 态实时记录并稳定显示，实现麻醉记录单在计算机系统中无纸化填写，内容包含术前评 估、术前与术后访视、手术全过程生命体征数据持续性监测、术中麻醉事件与用药记录。 此外，麻醉医生在手术室外持续监测手术室内患者体征情况，并及时收到预警推送也是智 慧手术室理想功能之一。 未来，智慧手术室还将进一步对体征、麻醉信息进行分析，基于大量数据形成麻醉知 识库，通过自动预警、麻醉方案建议、术中紧急情况时麻醉方案调整等功能辅助麻醉医生 的工作。

音视频影像链集成 在传统手术室中，各类影像仅可在单独的设备上读取，存在众多不足与不便捷之 处[7]，比如：术中影像不能集中调阅，影响手术效率与便捷性；手术床旁设备拥挤、线 缆繁多，导致医护人员活动范围受限，且容易被绊倒，安全隐患较多。另外，在有教学需 求的手术室中，术中观摩人员需要在手术室无菌区中观摩，会带来额外的感控风险，且视 线受影响，教学效果也大打折扣。

智慧手术室应考虑包含以下的音视频影像链相关的功能： 1) 音视频信号集成：手术室中影像类设备的音视频信号整合被认为是手术室数字化 阶段的重要功能。智慧手术室应能采集、整合并存储手术室中各类影像设备音视频信号 （包含术野摄像机、全景摄像机、腔镜摄像机等），实现基本的历史影像调阅、患者手术 影像管理、录播等功能。当音视频信息与患者信息、术前影像学报告、体征设备实时数据 等信息整合，并配备手术室内外交互功能时，智慧手术室还能实现直播示教及术中远程会 诊（术中指导）等功能。随着设备技术与网络基建的进一步升级，智慧手术室的影像链将 更加标准化、高清化。例如，手术室影像信号处理支持超高清4K/8K，并支持大型影像设 备（DSA/MRI/CT）或机器人等高端设备的影像接入。此外，影像链在终端上的显示将能 够按照手术进程进行多画面自动排布，并通过人工智能技术进行实时自动标注（如病灶、 组织位置等），帮助医护人员更便捷直观地进行多角度观察与判断[7]。部分影像链系统还 可以通过非接触的方式进行查阅，例如通过手势或者语音等控制方式，进而为术者提供更 多元化的控制方式。 2) 基于视频数据的手术质量管理：手术室影像链集成也为手术质量管理奠定了重要数 据基础。基于手术室视频数据形成的数据库，利用先进的自动化技术（如应用机器视觉进 行动作捕捉、应用机器学习进行操作分类及分析），提取手术操作的标准化步骤，并对术 者术中操作进行评估（如分析手术路径、检测手术器械使用情况等），也能为手术实践提 供指引[11-13]。此外，还能通过视频帮助判断医护配合默契度，如护士给医生递手术器械是 否一次就能准确传递。

手术室环境监控 手术室环境（温湿度、环境灯光等）集中监控也是智慧手术室的重要功能。常规功能 包含环境的实时数据在手术间内集中查看、记录与控制。智慧手术室能将环境设置与医疗 设备集总控制集成在统一控制面板上。此外，它将允许护士不仅能从单个手术间，还能从 手术室中央护士站对多个或者某个手术间环境进行监控，并且根据不同医生、不同术种及 不同患者情况，自动预设，减少手术室准备时间。 参考语音识别在智能家居的应用，智能手术室亦将是一些新型识别等技术的应用场 景。语音、手势等非接触式的方式下达指令，控制手术室环境能，在无菌环境下提供操作 便利。

手术室医疗设备集总控制 手术室集总控制医疗设备也是智慧手术室的重要功能。较为常见的集总控制系统会用 来控制单个手术间内的灯床塔、腔镜、电刀等医疗设备，实现在手术室中的控制面板上进 行手术室设备的开启、档位选择等功能。这样的集总控制系统需要各类医疗设备厂家开放 其数据及控制协议。智慧手术室将允许护士能够从手术室中央护士站对多个/某个手术间 多类医疗设备进行集总控制。此外，智慧手术室能够根据不同医生使用习惯、不同术种， 自动预设、一键启动，减少术前的设备参数调节工作。与手术室环境设置相似，语音、手 势等非手动下达指令也能用于控制手术室医疗设备。

3.高端医疗设备与先进系统接入

高端医疗设备与先进系统目前仍处于市场导入阶段，目前中国市场较为成熟的应用是 手术机器人及导航系统，许多其他先进系统仍处于市场培育期或产品开发阶段。

手术机器人与导航系统 经过多年手术技术的发展，现在的手术越来越趋向于微创化、精准化与智能化。考虑 到帮助更多的术者进行复杂的、高精度的手术操作，手术室可按需配备手术机器人与导航 系统来辅助医生更高效地规划手术，更直观地进行手术，并更精密地操作手术。手术机器 人能够通过先进的3D影像技术及机械臂辅助术者延伸其观察与操作的能力。手术导航系统 能够以医学影像为基础数据，建立患者的三维模型，指引术者更加准确地到达目标位置、 角度，并规避关键组织或部位。目前手术导航系统在骨科与神经外科有较多需求与应用。 此外，通过结合5G通讯技术和手术机器人，智慧手术室还能实现远程手术的功能。

其他先进技术与系统 随着计算机技术的进一步发展，有更多基于人工智能等先进技术的智能系统被应用于 手术室，例如： 1) 先进的身份识别系统，包括人脸、指纹、声纹、虹膜等识别，能帮助医护人员实现 在手术室无菌状态下的安全准入、核查“签字”等功能。2) 利用先进成像技术（如全息计算等）将患者二维的术前诊断图像转换成3D全息图 像，结合增强现实（Augmented Reality, AR）和混合现实（Mixed Reality, MR）技术与 新型终端（如智能眼镜等），能更加直观地利用3D影像引导手术[16]，并且能够做到根据术 中影像实时修正3D影像，标注与术前影像的不同之处，帮助术者实现更快更精准的手术方 案调整。3) 借助虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术对复杂结构（如大脑）进行建模并允 许用户与图像模型进行交互，帮助进行沉浸式术前手术规划、患者教育、模拟练习手术 操作等。

此外，结合了外科手术与影像导引介入治疗的复合手术室（又称“杂交手术室”）目 前也引起了广泛讨论。通过将DSA、CT、MRI等设备融合在手术室中，可以实现一站式 术前诊断、术中治疗、术后评估。这样的复合手术室因其巨大的建设投入（一间手术室建 设价格基本高于2,000万人民币）与非普适性，被普遍认为是手术室建设可选项，医院按 需配备即可。

4.手术室运营管理优化

近年来公立医院运营压力增大，国家卫健委通过《关于加强公立医院运营管理的指导 意见》对公立医院提出提升运营管理精细化水平的要求，进一步提高医院运营管理科学 化、规范化、精细化、信息化水平[19]。智慧手术室作为医院的核心业务部门之一，需要 运营各方面的功能使手术流程更加顺畅，手术运营管理更加精细化，从而提升手术室运 营效率。

手术室流程自动化 智慧手术室应当通过流程自动化来提升手术室使用效率，缩短接台时间。服务手术室 医护工人员的功能可以包含：护士在手术室中需要用到的文件（如护理记录单、安全核查 等）通过计算机系统进行填写与确认，实现手术室内工作的无纸化；在计算机系统中进 行手术申请，并进行自动手术排程，配合以人工按需微调，降低排程护士的工作量；手术 室内配备物联网设备（例如扫码枪等）并通过一些识别技术（例如扫码、感应识别等）获 取并核查患者基本信息、检查数据、手术信息等，保障患者信息核对准确无误进入下一步 操作；结合物联网技术、人脸识别技术与智能柜等方式，对手术室人员进行行为管理，包 括对手术相关医护工人员的权限管理与安全准入，以及衣鞋发放与回收等功能，保障手术 室的洁净管理、安全运营与高效运转；设立手术进程管理与通讯平台，及时、自动向相关 医护人员（主刀及助理医生、手术室护士、病区护士、病理科医生等）通知手术进程关键 节点，并配合派单制、抢单制等模式通知工勤人员及时转运患者、清洁人员及时清理手术 间。这样精细化的手术进程管理能有效缩短手术之间的无效等待时间，并且通过对手术进 程的大数据分析，系统能够自动预测下一台手术开始时间，帮助医护人员更有效地安排手 术工作。

除了服务手术室医护工人员的平台，病人及病人家属也需要了解手术相关信息。例如 可以推送相应的手术安排、相关检查安排、术前注意事项、检查结果、病理结果等内容到患者及其家属手机中，然后在术中自动向家属通过家属等候区或者手机推送通知主要节 点，如患者进入手术室、手术完成进入苏醒室、送出手术室等，方便患者家属了解手术进 程，并做好术后准备。手术相关科普宣教、术后护理知识等也能通过相关平台推送。此 外，手术室应配备术中线上谈话系统，支持术中标本查看、术中非接触式沟通与电子签名 等，减少医护人员出入无菌区的频次，并能更加及时地与患者家属进行沟通。 基于手术进程数据，智慧手术室也能够对手术进行运营评估（如对手术量、准点开台 率、接台时间等进行量化评估），并以看板、仪表板等形式集中显示在手术室办公室及相 关领导的办公室终端。这样的手术运营评估平台能够帮助手术室护士长及医院管理者及时 掌握手术室运营状况，基于数据分析结果诊断具体运营改进点（例如患者送到手术室的准 点情况、医生到达手术室准点情况、手术室准备时长、病区接患者的准备时长等），为手 术室运营与质控管理提供数据支撑，及时做出运营管理的优化及调整。

手术室供应链精益化管理 智慧手术室应当对手术室内的物资流转有精益化的管理。通过与医院仓储系统对接并 应用物联网等技术或解决方案，实现对药品、耗材、器械、病理样本、血液等物资从入库 登记、库存查看、使用记录等信息全过程管理与追溯，同时也实现自动计费的功能。 1) 手术室对于麻醉药品的管理对精细化的要求很高。2020年9月11日国家卫生健康委 办公厅发布的《关于加强医疗机构麻醉药品和第一类精神药品管理的通知》中明确提出需 要提高麻精药品信息化管理水平，实现来源可查、去向可追 、责任可究的全程闭环式可 追溯管理[20]。因此除了信息化的系统记录相关药品的处方及使用，还能通过智能存储柜、 电子药柜等设备对使用人员进行权限管理，提高工作效率和差错防范能力。

2) 近年来由于国家医疗器械“带量采购”的扩围扩面，医院亟需提高医疗耗材的管理 水平并加快推进医用耗材编码，多维度实现耗材精细化管理[21]，尤其是植入物，作为手术 中特殊类耗材，对管理有相关要求。手术室高值耗材有众多品种与型号，通常也会联通供 应商的ERP系统进行库存管理。近年SPD（Supply Processing Distribution）系统是解 决医院耗材管理痛点的主要解决方案之一，通过软硬件等配套设施对院内医用耗材进行精 细化运营管理，提高医用耗材管理效率并降低管理成本。此外，通过手术前的计划，医生 在手术申请时可以一并申请高值耗材来提高手术准备效率。物联网技术（如扫码、物品识 别等）也可以用来对高值耗材使用进行自动记录并实现自动计费。 3) 手术室低值耗材通常采用套包式的管理方式。通过统计并预设各类术式用到的低值 耗材套包种类，联通排程系统和手术进程管理系统，可以将低值耗材需求发送至供应室， 实现提前准备、按时送达。此外，低值耗材中可向患者收费与不可收费的种类，需要分类 管理，实现自动计费及成本核算，并帮助医院更好地保障医保合规性。

4) 手术室的医疗器械可以通过物联网技术（如贴码、焊码、物体识别等）实现清点、 追溯、消毒和配送。医疗机构需要根据具体手术的消毒要求，严格把控器械灭菌消毒质 量。同时追溯医疗器械还能实现使用计次，监测医疗器械的折旧情况并及时进行更换。 5) 手术室的物资管理还需要涵盖病理样本及输血在院内的运转，以及与病理科与血库 相关系统的对接。对于病理样本，需要详细记录并追踪病理标本从手术时取下来到送达病 理科的具体转运信息，例如病理申请单、运送标本的人员、病理科接手人员、送达时间与 时长等等，然后需要联通病理系统获取病理结果并推送至手术间相关医生及患者。对于输 血，需要与血库对接备血、取血，除了记录详细的用血量及具体血液指标，还需要记录送 血人员、手术室的接手人员、接送时间与时长等情况。

此外，智慧手术室应当在供应链与手术室物流中最大程度地降低人工劳动，例如：通 过分析库存数据能够实现效期预警、库存精确管理、补货预警等功能，以及对每台手术的 物资成本进行精益化分析，为医院管理者对手术效益分析提供数据支持；基于数据智能生 成手术室物资消耗月结报表，帮助核算手术成本；通过分析手术备品及药耗消耗情况，自 动生成手术室物资准备清单，增加库存管理效能；结合物联网技术、垂直仓储、物流机器 人等解决方案，实现使用中自动识别、无人仓库、无人物流等功能。

手术室设备资产管理 手术室医疗设备数量多、种类杂、分布广、价格高，且使用和更新速度较快。智慧手 术室需要通过物联网等技术对手术室设备等进行精细化资产管理，提升设备应用安全性与 可靠性，进而提高治疗效果[23]。具体功能包含：1）设备台账管理，在计算机系统中记录 设备具体技术参数、设备身份信息、安装时间等；2）运维管理，对设备的运维记录与历 史进行详细记录；3）实时定位、快速查找、轨迹查询；4）监测设备运行状态（如开关机 时间、运行参数等），实现对设备的能效分析与效益分析；5）根据过往运维记录与设备 运行数据进行预测性维护，实现设备管理智能化。 智慧手术室除了分模块实现以上手术室流程自动化、手术室供应链精益化管理、手术 室设备资产管理的各个具体功能之外，还有至关重要的一点在于这些系统的集成与整合。 例如针对护士这一手术室重要的用户群体，需要在统一护理平台上实现与之工作相关的各 个功能模块，并且联通医院其他部门（如血库、病理部门、病房、供应室等），帮助护士 在一套集成的系统中完成手术相关的所有工作操作，避免系统冗杂、反复切换，真正地帮 助护士精简并优化工作流程。

综上所述，智慧手术室的相关功能模块已经衍生出许许多多的系统与子系统，从而实 现多样的临床和运营需求。未来随着手术技术与信息技术的不断发展，或将有更多的功能 及系统出现。我们总结出中国智慧手术室的系统图谱（图表8），希望能够为智慧手术室 的建设提供参考。