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数字化复合手术室设计流程和要点
2023-07-25 浏览次数：22
随着微创手术的频率和复杂性不断增加，复合手术室越来越多地被用于神经外科、骨科、创伤科、胸外科、肿瘤科和泌尿外科等多学科领域。随着手术室功能进一步扩展以适应多模态的术前、术中和术后成像技术（血管造影，MRI，CT），在复合手术室多学科融合治疗趋势将继续。但国内数字化复合手术室的建设还处于起步阶段，医院在复合手术室的规划中面临净化公司侧重于手术室净化工程，影像设备公司没有手术室建设经验，医院没有特定部门统一管理复合手术室协调建设，从而导致设计方案不合理、后期安装实施困难等问题。
本文总结了重庆大学肿瘤一样数字化复合手术室在规划设计流程和其中所遇的问题及解决方案，为其他医院数字化复合手术室的建设提供一些参考和借鉴。数字化复合手术室建设分为项目规划、方案设计和安装调试三个阶段，本文重点介绍前两个阶段。
一、复合手术室建设项目规划
复合手术室建设通过可行性研究的方式完善项目规划。项目的可行性研究阶段的工作范围主要包括：在实地踏勘调研的基础上，对项目概况及建设的必要性、建设场地与条件、内容与规模、设备购置方案、环境保护、安全及节能、项目组织与实施进度安排、项目招投标方案、投资估算与资金筹措、社会评价及风险分析等方面进行综合研究和分析，重点研究和论述项目建设的必要性与可行性、建设内容与设计方案及投资估算，研究地区社会及经济发展趋势，研究项目对地区近期和远期发展的影响，为项目的决策和建设提供依据。比较常规手术室建设项目有以下几点须关注。
1、影像方案选择
复合手术室大致有几种影像选择方案：
第一种是单学科单模态，采用单一术中影像设备（术中DSA、CT或MRI）独立用于单学科手术开展，心血管造影的应用(TAVI、EVAR、TEVAR、HCR、CABG)、泌尿外科血管造影(腹腔镜部分肾切除术)、骨科血管造影(复杂骨折治疗)、肿瘤CT(IVATS肺肿瘤切除，肝肿瘤针刺导向)、MRI结合立体定向或导航室用于神经外科(脑肿瘤手术、脑深部刺激)等。
第二种是多学科单模态，多学科共用单一术中影像设备。
第三种是多学科多模态，血管造影/CT(创伤科，影响骨结构的肿瘤，脊柱融合，中风治疗)；血管造影/CT/MRI(肿瘤消融包括针具引导及监测、多发创伤)。血管科与DSA配合，能够满足多学科手术需要的同时，也能开展单学科手术。
2、建设场地与条件
复合手术室的选址主要考虑：尽量减少对当前基础设施的影响。大多数复合手术室项目是在医院现有的结构内启动的。因此建筑和工程需求必须与当前的临床需求相平衡，以确保在整个项目期间对现有外科工作流程的影响最小。建筑面积、空间层高、建筑承重、电力负荷是否满足建筑要求，考虑问题复杂性以及关联性，必须邀请专业检测单位和建筑设计单位对建筑相关参数进行检测和复核。
3、效益分析
复合手术室项目建设主要提升医院的整体医疗水平和科研水平，保障患者得到高水平的医疗服务，并非以盈利为目的的项目。因此社会效益大于经济效益。效益主要包括患者和医院两方面。对患者来说：缩短手术时间，减少麻醉剂量和X线照射量；发挥微创手术优势；减少术中对健康组织的损伤。对医院而言：促进学科融合和学科发展；减少住院日，增加手术量；实现成像质量和辐射剂量的平衡；满足员工对诊疗平台的需求，吸引顶端人才，提升影响力。
合理编制项目预算也是提高项目效益的必要条件，通过我院复合手术室市场调研数据所得，在复合手术室的预算组成中影像设备占比约50%。
二、复合手术室建设方案设计
在复合手术室建设方案设计中，多个设备和组件的交互需要有系统的方法来规划。建议依次进行影像设备选型、工作动线设计、净化空调系统设计、顶吊设备布局、电气设计、气体设计、内部装饰设计、控制系统设计。
1、影像设备选型
根据预定成像方案选择手术室使用需求的成像系统（血管造影、CT、MRI）和辅助设备分配手术室设备。以术中CT、术中DSA组合的多学科多模态成像方案为例，推荐设备配置。
（1）DSA选型
目前以DSA血管造影机安装方式主要分为悬吊式、落地式、落地移动式、双翼组合式。
1）悬吊式，需考虑固定架的水平度，顶部承重要求，DSA安装位置与灯、床、塔的配合，对净化施工的影响。不能采用通常的设计和安装方式进行施工，必须考虑到DSA悬吊位对手术间顶层空间的影响。
2）采用落地和移动式，需考虑楼板基础承重，提前考虑基座加固，地面线组预埋，DSA的安装位置与灯、床、塔的相对位移，但对净化的施工影响不大。如西门子的ARTIS Phono DSA，全天花板无线设计，所有管线均来自于底座，机架运动摆脱机架管线的束缚，顶层空间可以做到完全释放。
3）落地移动式对结构要求低，对复合手术室建造影响小。但是对地面硬度和水平度有特殊要求，要求水平误差<3mm。
4）另外重点关注是否满足净化级别要求，根据设备参数制定辐射防护方案，选择配套手术床（要求手术床与DSA设备联动）。
（2）CT选型
术中CT可分为固定式和移动式。我院在项目规划为多学科多模态，所以选择滑轨CT与DSA组合。滑轨CT的设备能够在专用轨道上平稳水平移动，无须手术床（检查）移动，便于匹配各类品牌手术专用床。在与术中DSA组合手术和独立手术两种模式切换，中间隔离门净空应该≥2800mm，需考虑防护折叠门。中间采用折叠防护门进行隔离。
滑轨CT需在地面和天吊铺设轨道，地面轨道用于主机滑动，天吊轨道用于线缆箱滑动，需前期在地面进行轨道预埋及承载设计；复合手术室的术中CT对孔径要求较高，孔径宜≥80cm为宜，为保证成像效率和效果，有效探测器排数建议≥32排；要求机架密闭性、机体温度、冷却系统需满足净化级别要求，避免影响手术室环境。
如术中CT需用于常规诊断，可将CT室独立设置，并设单独设置对外通道。设置净化区缓冲间，提高CT使用效率。
2、工作动线设计
工作动线设计是指确定主要手术室和相邻手术室之间的工作流程模式，复合手术室的医疗流程应符合GB50333《医院洁净手术部建筑技术规范》的要求。按手术室工作动线确定手术间、操作间、设备间、辅助用房以及通道的布局和面积，然后对手术室内的设备、门窗等进行布局。
（1）动线设计
复合型洁净手术室工程包括手术间、操作间、设备间、示教室、会议室、家属谈话间等，手术室动线布局包括患者进线、患者出线；洁净材料进线，污染材料出现；工作人员进线，工作人员出线。通过动线布局确定各个房间布局。其中设计重点包括：
1）手术间：手术室要安装吊塔、无影灯、腔镜设备、存储视频会议设备，还要考虑DSA的运动范围，因此手术间的最小面积应不小于60㎡，推荐大于70㎡。
2）操作间：操作及控制件，推荐面积为10-12㎡。
3）设备间：设备室内机房，推荐面积为12㎡。
4）准备间：手术准备间，推荐面积为12-14㎡。
5）储藏室推荐面积为12-18㎡。
6）其他房间面积按实际空间及需求确定。因此1间完美的复合手术室总面积约为120㎡。
（2）手术室布局
手术室室布局是指对影像设备、手术床、门窗、手术设备的位置进行确定。首先根据手术开展需要对影像设备和手术床的基座位置、停机位、安全工作范围进行确定。复合手术初始设计方案参考见下图。按以下原则对布局进行优化。
复合手术室面积布局：
复合手术室室内方案设计：
1）落地式术中DSA 15°放置原则。是指DSA工作机位中轴线与手术床中轴线呈15°夹角。此原则设置在神经外科手术时，有较大的的空间在患者后方开展手术；对于麻醉医生有较大的空间摆放麻醉机和麻醉车以及移动式铅屏风。
2）非必要的悬臂尽量在影像设备（特别是DSA）活动单位之外，且大臂的地步空高应≥2520mm。DSA最大活动点距离墙壁距离建议≮45mm，以确保人员和设备安全。
3）当DSA手术室内手术床旋转180°使用CT时，需有手术灯能使用，以及有可替换的吊塔充当麻醉臂，供麻醉机使用。
4）手术床两侧需有荧幕悬臂，让医生无论站在手术床哪侧都有可查看影像。
5）通常手术室的洁净度是100级，则控制室1000级。所以手术室进入控制室的防护门须往控制室开启，让开门瞬间洁净空气流向控制室。控制室門与无菌墙板平齐，避免污染空气在此区域残留。
3、净化空调系统设计
净化空调系统的建设应满足《医院洁净手术部建筑技术规范》，对手术室的温度、湿度及洁净度进行严格的控制，保证手术室内温度为21~25℃，相对湿度为30%~60%，通过初效、中效、高效三级空气过滤器，通过手术室末端的送风天花实现百级层流净化，满足开放手术的要求。洁净区域对与其相通的低洁净级别区域应并保证最小静压差﹢5Pa。在设计时还应充分考虑手术区手术台工作面高度界面平均风速0.2~0.25m/s，见表。此外，风管的排布应综合考虑吊塔、无影灯的吊架和术中CT天花电缆组件布局。
在调整和整合空调系统，确保在任何情况符合有效的层流标准和无菌工作条件方面有以下建议：
1）卫生考虑气流-混合流量（ISO7级）推荐用于植入小植入物喉、耳、鼻手术、心导管微创血管造影和无菌体腔的内镜检查。
2）卫生考虑气流-单向血流（ISO6或5类）也称为LAF（层流），推荐用于骨科和创伤外科神经外科，感染风险特别高心血管外科移植手术。
4、吊顶设备布局
选择好所有吊顶安装的设备（手术灯、吊塔）,并确定适当的位置，以确保所有设备之间的有效交互，合理空间规划。重点考虑吊顶设备对层流的影响；顶部空间和承重的考虑；对手术室的照明和控制装置进行选择和定位。
5、电气设计
电气设计包括手术室、麻醉恢复室、相应配套洁净走廊、洁净辅助用房的供配电、照明，以及手术室室内、麻醉恢复室等电位、净化设备接地系统。设计规范包括《医疗建筑电气设计规范》、《医院洁净手术部建筑技术规范》、《综合医院建筑设计规范》等。重点：手术室用电设备为一级负荷，采用双电源供电，一用一备自动切换；双电源由上级配电箱考虑。手术室配电箱采用隔离变压器和UPS后备电源（UPS供电90min以上），麻醉恢复室配电箱设置UPS后备电源，保障供电可靠性，出现电源故障保证不断电。
6、气体设计
复合手术室应配置氧气、真空吸引、压缩空气、二氧化碳、氧化亚氮、氮气、氩气、麻醉废气排放以及其他特殊医用气体。医用气体应符合GB50333《医院洁净手术部建筑技术规范》和GB50751《医用气体工程技术规范》的要求。以我院复合手术室设计为例，设计气体包括氧气、压缩空气、负压吸引、笑气（备用）、二氧化碳、废气排放。其中NO2和CO2采用2*2汇流排设计，麻醉气体排放系统采用双泵增压设计。
7、内部装饰设计
内部装饰设计包括楼地面、墙面、天花、门窗、辐射屏蔽、消防设计等综合设计。
（1）地面设计
重点需考虑承重、地面水平度、地面防静电、地面警示标线设计。DSA（落地式或者移动式）、CT（落地式或者滑轨式）、手术床、滑动防护门的基座承重。设计中必须对整体地面基础承重进行复核，以西门子落地式ARTIS pheno和滑轨CTSOMATOM Confidence为例：设备基座要求R100mm范围，承重1700kg，手术床承重450kg，在CT滑动区域承重要求为2200kg。同时要求DSA、手术床、CT滑动区域的水平度误差不高于±2mm。设计中须综合考虑整体辐射防护要求、基础承重、地面硬度要求，比如室内区域采用30mm硫酸钡混凝土+100mm的C30混凝土找平，外围区域采用此区域采用130mm陶粒轻质混凝土找平。复合手术室室内属于复杂电气环境，为保障人员生命安全和防止静电对设备运行的影响，手术室地面采用自流平处理后，表面铺贴2mm厚静电耗散型橡胶材料。
（2）手术室墙面、天花设计
应符合《医院洁净手术部建筑技术规范》要求，手术室内的墙板和顶面天花需采用高标准防锈处理、抗菌、抗震、隔音、抗紫外线、耐久、不易集尘、抗药品、抗酸碱、高硬度的装饰板材做成防菌墙面。我院该项目采用模块化结构，可以减少现场施工难度、未来手术室改造和技术升级所需的时间和成本。
（3）防护设计
CT、DSA复合手术室射线防护应符合GBZ130《放射诊断放射防护要求》的要求。复合手术室内安装DSA，根据DSA的最大射线剂量，一般设计防护为3mmPb，在手术间的墙面和房顶、地面(若不是在一楼)都要用铅皮、铅板或硫酸钡混凝土回填进行防护，保证没有射线泄露。手术室内的门、窗的的采用同防护标准的防护门窗。操作间和手术间之间的观察窗应在1.5m×3m左右。
（4）消防设计
复合手术室消防应符合GB50016《建筑设计防火规范》和GB50333《医院洁净手术部建筑技术规范》的要求。参照《医院洁净手术部建筑技术规范》第9条，手术室内不设喷淋，仅装烟感，且消防水管不宜横穿手术室天花之上，如无法避免，应采取相应措施，保证水管密封不得发生渗漏。
（5）控制系统
采用数字一体化控制系统，以简化或保障手术室内部图像处理、数据处理、人员交互、设备控制功能。具体包括通过国际的标准协议实现对灯、床、塔、电外科设备的一体化控制，与影像设备（DSA、CT）联动运行；整合手术室内和院内其他患者数据库、流媒体视频、音频；视频信号和文本信息可发送到与数字化系统连接的任何显示屏显示；手术室内高清视频流、音频记录并存储；与医院信息系统交换数据，在手术室内显示患者病史；手术过程同时双向交流交互及远程诊断。
（6）与医院系统融合
手术室控制系统必须与医院信息系统（PACS、HIS、LIS等）融合，实现病人信息的存储、传输、调阅以及互通。信息整合系统也是复合手术室实现数字化、图像实时传递、外围设备的一体化控制等功能最重要的组成部分。如果信息整合系统的信号传递数量和传递方式设计不合理、不到位，就不能为临床术者提供实时方便的手术环境，失去了复合手术室的意义，复合手术室信号整合系统的信号拓扑结构是设计的重点。
