2023年中国智慧手术室发展与实践白皮书.pdf

革故鼎新，百舸争流革故鼎新，百舸争流 中国智慧手术室发展与实践白皮书中国智慧手术室发展与实践白皮书2023年12月序序革故鼎新，百舸争流：中国智慧手术室发展与实践白皮书医疗领域的数字化转型正迅速席卷全球，这一趋势引起了世界各地医疗领域的广泛关注和讨论，其核心目标是为患者提供更安全、高效和个性化的医疗服务。随着5G、物联网、人工智能等技术的迅猛发展，医院管理者们越来越关注医院内部的信息化建设，以满足不断增长的数字化医疗需求。在这个数字化浪潮中，手术室作为医疗机构中的重要部分，信息化、数字化和智能化的转型显得尤为关键。数字化设备的引入使手术室能够实时监测手术过程中的关键指标，并提供实时数据，这些数据可以帮助医生做出更准确的临床决策，从而提高患者在手术中的安全性和手术质量。数字化技术还赋予医生远程手术指导和协作的能力，促进了医生之间的知识分享和培训，同时为偏远地区的患者提供更好的医疗服务。利用大数据和人工智能，医生可以根据患者的个体特征和病情，为他们提供更加个性化的治疗方案。此外，自动化系统的应用有助于更有效地管理手术室资源，包括手术设备、人员和时间，从而提高了资源的利用效率，同时降低了医疗成本。此外，数字化手术室产生的大量手术数据为医学研究和医疗质量的提升提供了坚实的基础，这些数据可以用于深入研究疾病模式、诊断方法和治疗效果，从而为医学科学的进步做出贡献。正如这本白皮书中所提到的，国内外目前还没有对“智慧手术室”这个概念形成统一的定义和规范。令人感到欣喜的是，这本中国智慧手术室发展白皮书以临床需求作为出发点，高度概括出了“中国智慧手术室”的定义和核心内容。此外，白皮书还系统地梳理了智慧手术室各个核心模块的功能与应用，归纳出了智慧手术室发展过程中历经的三个阶段，通过广泛的调研分析现阶段智慧手术在中国的发展现状，结合国内外的实例总结和反思智慧手术室在规划、建设、运营、升级过程中的经验和教训。此白皮书对中国智慧手术室的建设和发展具有很强的参考意义，对各层级医疗机构相关部门建设符合自身实际情况的智慧手术室功能带来了新的启示：(1)实践意义：尽管医疗行业对智慧手术室的需求不断增长，但其建设和应用仍然处于探索阶段。本白皮书汲取国内外的实际案例，着重强调实践性。通过这些案例，作者向读者诠释了智慧手术室核心功能模块的实际建设和应用，使医疗机构能够更好地理解如何应用各种创新信息技术于实际临床环境中。(2)指导意义：智慧手术室的功能纷繁复杂，同时目前还未形成明确统一的行业规范以及成熟完善的解决方案，因此医院决策者和管理者在实际决策和建设过程中也面临着一些挑战。本白皮书较为全面的总结了智慧手术室的各类应用的全景图，以及行业生态格局，也为决策者提出了关键考虑因素，帮助他们更好地规划和建设智慧手术室。(3)前瞻意义：本白皮书的前瞻性体现在两个方面。一方面，在这个数字化时代，产品迭代速度非常快，本白皮书不局限于各个智慧手术室如今的发展现状，还畅想未来更加“智慧化”的应用场景。另一方面，本白皮书不仅着眼于国内的先进案例，还以全球视野展望，汲取国际上的优秀案例，为中国的医疗领域注入新的思维和理念。2 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询本白皮书涉及的智慧手术室相关的创新实践和先进案例，值得大家深入交流和探讨。期待作者团队在本白皮书的基础上，能够继续总结经验，凝练创新举措，展现行业标杆，在不久的将来能呈现出更多的行业成果和经验，不断促进患者安全和医疗服务质量的提升，促进智慧医院和智慧医疗的发展，为健康中国的伟大愿景做出贡献。中国工程院院士中国工程院院士上海交通大学医学院附属瑞金医院院长上海交通大学医学院附属瑞金医院院长上海市数字医学创新中心主任上海市数字医学创新中心主任宁光宁光20232023年年1212月月革故鼎新，百舸争流：中国智慧手术室发展与实践白皮书3 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询前言前言医疗领域的数字化转型已经在全球范围内掀起了一场革命，为患者提供更安全、更高效、更个性化的医疗服务。数字化转型已经成为了中国乃至世界医疗行业的重要发展趋势。作为开展医疗活动的重点场所，手术室拥有治疗行为集中、医疗技术集中、医护人员集中的特性，对患者具有重要的影响。随着数字化转型的持续发展，智慧手术室以其高效、安全、便捷、智能等特点，逐渐成为了现代化医院和智慧医疗的重要组成部分。医疗行业在近年来不断涌现出对智慧手术室的需求，但其发展建设仍处于探索阶段。上海市数字医学创新中心（下称“创新中心”），经上海市人民政府批准设立，由市卫健委作为指导单位，是上海交通大学医学院附属瑞金医院内设的平台性功能机构。创新中心关注并研究国内外数字医学领域发展近况，筹建数字医学创新平台，深入推进医疗数字化转型，助力上海落实“具有全球影响力的科技创新中心”国家战略。在创新中心众多的工作内容中，中国智慧手术室的建设和管理成为了行业内备受关注的话题。为了探索未来医院的生态、更好地推动中国智慧手术室的发展和应用，创新中心与L.E.K.在2023年决定撰写一份中国智慧手术室发展与实践白皮书，全面梳理中国智慧手术室的发展脉络、生态现状和未来发展趋势，为中国标准建设以及应用推广打下坚实基础。在撰写过程中，创新中心与L.E.K.总结了宝贵的行业经验，进行了深入的行业研究和洞察，访谈了20多位资深专家，并对国内外先进案例进行学习与分析。我们收到了162份有效调研问卷，其中医疗机构主要覆盖三级医院和二级医院，调研对象覆盖院领导、信息科、麻醉科、临床科室、护士等。通过这本白皮书，我们希望能够帮助行业内人士全面了解中国智慧手术室的发展现状和未来趋势，并为医院构建智慧手术室提供借鉴和参考。同时，我们也希望能够引发行业生态参与者对推动中国智慧手术室标准的制定、软硬件设置和应用推广的思考。在本白皮书中，我们深入研究了中国智慧手术室生态的发展脉络，从医院的角度定义和解析智慧手术室的核心功能，并研究其在国内医院中的渗透情况。我们梳理了智慧手术室的生态系统，探究竞争格局，分析医院在采购时需要考量的主要因素以帮助医院构建智慧手术室系统。中国智慧手术室的发展目前还面临着许多挑战和问题。但是，随着技术的不断进步和行业的持续发展，智慧手术室将会成为未来智慧医院的重要发展方向。此外，我们汇总了国内外领先的智慧手术室案例，总结它们的成功经验，学习其建设规划、软硬件设置和应用推广的经验教训。这些案例可以为中国智慧手术室的建设和推广提供宝贵的借鉴。最后，我们展望中国智慧手术室的未来发展趋势，从业务需求、技术需求、商业模式、政策支持等多个角度进行探讨。本白皮书凝聚着行业内外的专业知识和实践智慧，力求为中国智慧医疗领域的发展提供有力的支持。我们相信，对智慧手术室领域的深入研究和全面分析将有助于推动数字医学领域的进一步创新和应用，提升中国医疗服务的质量，为患者和医护人员创造更好的医疗体验。革故鼎新，百舸争流：中国智慧手术室发展与实践白皮书4 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询编委会编委会参编单位参编单位上海交通大学医学院附属瑞金医院上海市数字医学创新中心L.E.K.咨询编委会成员编委会成员名誉主编：宁 光主编：胡伟国 沈柏用 王景烨执行副主编：朱立峰 皮婷婷 秦嘉伟副主编：柏志安 陈德立 赵 艳参编人员参编人员（按姓氏拼音排序）蔡诗谨 程文秉 法夏杰 郭维超 何 萍 黄秋悦 李晓洁 李羽睿 刘志毅 阮海波 芮欣凯 宋婧祺 夏鹏辉 徐宇辰 袁或然 杨郁青 于若颖 张 帆 朱铁兵 庄 蕾 张艺潇革故鼎新，百舸争流：中国智慧手术室发展与实践白皮书5 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询革故鼎新，百舸争流：中国智慧手术室发展与实践白皮书目录目录第一章：中国智慧手术室的发展背景和定义第一章：中国智慧手术室的发展背景和定义.10第一节：中国手术室的智慧化转型背景.10第二节：国内外对于智慧手术室定义的探讨.10第三节：中国智慧手术室的定义.11第二章：智慧手术室核心功能和医院配套支持第二章：智慧手术室核心功能和医院配套支持.14第一节：智慧手术室四大核心功能域.14第二节：医院需要具备的配套支持.24第三章：智慧手术室发展阶段和功能模块生态分析第三章：智慧手术室发展阶段和功能模块生态分析.27第一节：智慧手术室的三个发展阶段.27第二节：智慧手术室功能模块发展现状和生态分析.28(一)医疗信息互联互通.29(二)手术室软硬件信息整合.30(三)高端医疗设备与先进系统接入.37(四)手术室运营管理优化.40第三节：智慧手术室功能模块评析.45第四章：智慧手术室发展面临的挑战第四章：智慧手术室发展面临的挑战.47第一节：技术产品挑战.47第二节：统筹规划挑战.48第三节：建设运营挑战.49第四节：规范监管挑战.49第五章：国内外先进智慧手术室案例第五章：国内外先进智慧手术室案例.51第一节：日本SCOT智慧手术室.51第二节：华中科技大学同济医学院附属同济医院智慧手术室.586 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询革故鼎新，百舸争流：中国智慧手术室发展与实践白皮书目录目录第六章：智慧手术室未来展望第六章：智慧手术室未来展望.64第一节：需求发展趋势.64第二节：供给发展趋势.65第三节：监管发展趋势.65参考文献.67致谢.71关于上海市数字医学创新中心上海市数字医学创新中心由上海市人民政府批准设立，是上海交通大学医学院附属瑞金医院内设平台性功能机构，由瑞金医院具体承担建设任务。上海市数字医学创新中心关注、研究国内外数字医学领域发展，以助推数字技术全方位赋能医学领域为愿景，汇聚优质医、产、学、研资源，致力深入推进医疗数字化转型。上海市数字医学创新中心主要建设任务包括：数字医学标准制定、数字医学技术研发、推动数字医学成果转化和数字应用示范推广。如欲了解更多信息，请访问。关于L.E.K.咨询L.E.K.咨询，一家全球性的战略咨询公司，致力于帮助业务领导者把握竞争优势，获取持续增长。L.E.K.的深刻洞见能够帮助客户重塑业务发展轨迹，发掘机遇，并为其赋能，以把握每一个关键时刻。自1983年创立以来，L.E.K.遍布全球的团队在跨越美洲、亚太和欧洲的区域内，与来自各个行业的跨国企业、创业企业以及私募股权投资者展开合作，为其提供战略咨询服务。如欲了解更多信息，请访问 。L.E.K.Consulting是L.E.K.Consulting LLC的注册商标。本文档中提及的所有其他产品和品牌均为其各自所有者的财产。2023 L.E.K.Consulting7 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询革故鼎新，百舸争流：中国智慧手术室发展与实践白皮书图表目录图表目录图表1:智慧手术室建设目的.11图表2:中国智慧手术室的需求维度.12图表3:中国智慧手术室的发展阶段和阶段性重点.13图表4:智慧手术室的主要功能模块.14图表5:智慧手术室的功能模块与建设目标.15图表6:上海交通大学医学院附属瑞金医院手术室进程管理关键节点.20图表7:上海交通大学医学院附属瑞金医院手术运营评估分析面板（演示版）.21图表8:智慧手术室功能图谱.23图表9:智慧手术室配套支持.24图表10:智慧手术室相关方.26图表11:智慧手术室三大发展阶段.28图表12:中国智慧手术室发展现状.29图表13:手术室与医疗信息系统互联现状.30图表14:体征麻醉数据在手术室的应用现状.31图表15:手术室音视频影像链集成现状.32图表16:集成音视频影像链的手术间配置情况.33图表17:音视频影像链集成的信号源.34图表18:手术室环境监控现状.36图表19:手术室医疗设备集总现状.36图表20:手术机器人与导航系统配置台数与接入影像链情况.39图表21:其他先进技术与系统应用现状.40图表22:手术室流程自动化现状.41图表23:手术室供应链精益化管理现状.42图表24:手术室设备管理现状.44图表25:智慧手术室功能模块按技术难度与标志性程度分布.468 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询革故鼎新，百舸争流：中国智慧手术室发展与实践白皮书图表目录图表目录图表26:智慧手术室功能模块建设相对优先级.46图表27:智慧手术室面临的挑战.47图表28:推动智慧手术室深化建设的潜在措施.50图表29:SCOT手术室项目合作机构.52图表30:OPeLiNK显示屏安装在手术间内.53图表31:安装于神经外科医生办公室的OPeLiNK“策略桌”.54图表32:同济医院手术间巡回护士使用PDA终端扫码.60图表33:同济医院智慧手术室大屏综合运营态势平台.619 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询第一章：中国智慧手术室的发展背景和定义 第一章：中国智慧手术室的发展背景和定义 第一节：中国手术室的智慧化转型背景第一节：中国手术室的智慧化转型背景近年来，随着中国医疗水平的不断发展，医疗技术的不断进步，以及国家和各地区政策指引下，中国各级医疗机构正在加速进行智慧化赋能和建设。2021年5月，国务院办公厅印发关于推动公立医院高质量发展的意见，要求强化信息化支撑作用；推动云计算、大数据、物联网、区块链、第五代移动通信（5G）等新一代信息技术与医疗服务深度融合；推进智慧医院建设和医院信息标准化建设；推动手术机器人等智能医疗设备和智能辅助诊疗系统的研发与应用1。2022年11月，国家卫健委、国家中医药局、国家疾控局联合发布“十四五”全民健康信息化规划，其中明确鼓励医疗机构积极拓展智慧管理创新应用，提升医院运营管理效率2。2023年3月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的 关于进一步完善医疗卫生服务体系的意见中，再次强调建设智慧医院的重要性3。手术室作为医院医疗资源密集的核心业务部门之一，是外科运转枢纽。随着科学和医疗技术的不断发展，手术室集多学科、多专业人员、多设备、多器械于同一平台，其管理内容愈发纷繁复杂，面临诸多挑战4。在公立医院高质量发展的要求下，医疗机构对于手术的安全性、精准度、效率的要求进一步提升。因此，手术室的智慧化转型已成为智慧医院建设的重要组成部分。第二节：国内外对于智慧手术室定义的探讨第二节：国内外对于智慧手术室定义的探讨尽管智慧手术室的建设与发展日益重要，但是目前国内外仍未对智慧手术室的定义达成明确共识。不同组织或者机构在不同情境下，对于智慧手术室或有着类似概念的非传统手术室有着不同的定义：2020年中国医学装备协会发布的数字化手术室建设标准定义“数字化手术室”为“以计算机、物联网、移动互联网、智能楼宇等信息技术为基础，建立的满足手术相关活动信息收集、整合、存储、传输及应用的全维度、全过程、全数字化支撑环境”5。2021年由郭莉等人组成的专家组发布的智能手术部管控系统专家共识定义“一体化手术间”为“能实现手术间内的手术灯、手术床、腔镜设备、能量平台等外科设备、影音设备及医疗信息等远程集中控制及管理的手术间”6。2022年中华医学会医学工程学分会发布于中国医疗设备的一体化手术室建设与使用全流程质量管理体系专家共识定义“一体化手术室”为“整合各种需求的手术室”,其中包含了空间、影像链、信息、设备控制与服务整合，但是未将未认定为医疗设备并且不对手术治疗安全性有直接影响的管理改善型功能包含在该概念中7。国际上目前对智慧手术室的定义也尚无定论：2008年患者安全的进步（Advances in Patient Safety）书中的智能安全手术室的支柱（Pillars of a Smart,Safe Operating Room）一文提出了以手术认知模拟、智能图像、信息学与人体工程学为四大支柱的“未来手术室”概念8。2022年在NPJ数字医学（NPJ Digital Medicine）第一章：中国智慧手术室的发展背景和定义10 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询第一章：中国智慧手术室的发展背景和定义图表图表1 1智慧手术室建设目的注释：*问卷题目-您所在的医院建设智慧手术室的主要目的是什么？(多选)；*包含三甲医院（非教学）、其他三级医院、二级医院及未评级医院资料来源：上海市数字医学创新中心，L.E.K.调研与分析 中国智慧手术室的主要建设目的*(2023)75%保障手术安全通过提升可视化及操作精确度，提升手术质量推动手术操作标准化提高利用率与经济效益为手术室运营优化提供数据依据减轻手术室医护人员的工作负担提升手术室空间利用率为临床科研提供更加完善的数据支持优化手术教学，缩短术者培训时间提升医院影响力21%64%63%57%27%31%20%10%02040百分比6080100整体 N=162三甲教学医院 N=97其他医院*N=65提升质量增加效益学术与教学上发布的德尔菲法数字化手术共识声明（A Delphi Consensus Statement for Digital Surgery）明确表示，目前对数字化手术的定义尚不明晰9。第三节：中国智慧手术室的定义第三节：中国智慧手术室的定义我们研究发现，医院整体对智慧手术室的诉求是提升手术质量与增加运营效益。提升手术质量，指的是对手术过程进行控制，规范围术期医疗行为，保障手术安全，降低手术风险，并通过提升手术可视化及操作精确度，推动手术操作标准化，给患者带来更好的临床效果；增加运营效益，指的是创造更好的手术环境与更加便捷的手术流程，合理调配手术室资源与信息，同时为手术室运营优化提供数据依据，提升手术效率及手术部经济效益，节约人工、空间、经济成本。此外，对于一些教学医院来说，手术带来的学术与教学方面的益处也是主要建设目的之一，例如通过智慧手术室为临床科研提供更加完善的信息与数据支持，优化手术教学并帮助缩短年轻术者培训时间。智慧手术室应当是紧密围绕这些需求而建设的，服务手术这一核心行为。而各种技术、各类功能、各个“智能”硬件皆是手段而非目的（图表1）。国内外对于智慧手术室建设目标的侧重可能存在差异，国外智慧手术室注重手术质量的提升，同时通过机器人替代人工从而节省或优化手术室人力或分工；而国内智慧手术的建设目标是在提升手术质量和安全的前提下，考虑到三甲医院庞大的手术量，医院需要兼顾手术室运营效率的提升。11 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询第一章：中国智慧手术室的发展背景和定义从手术室使用者的角度来说，不同的手术室使用者对手术室有多样且不同的需求与建设目的9：医院管理者关注手术室运营与空间效率、整体手术质量控制与医院影响力；临床医生与患者更关注手术效率、手术安全、手术质量与临床效果；护士更关注工作效率的提升与工作负担的降低。我们综合国内外专家意见和智慧手术室相关文献,认为“智慧手术室”的定义应当是：以手术行为为核心，以提升手术质量并增加运营效益为主要目标，以先进的信息化、以手术行为为核心，以提升手术质量并增加运营效益为主要目标，以先进的信息化、数字化、智能化、自动化技术作为主要手段，而建设的现代化手术室。数字化、智能化、自动化技术作为主要手段，而建设的现代化手术室。展开来说，医院对于智慧手术室的长远发展和建设需要从以下四个需求维度进行考虑（图表2）：医疗信息系统的高度“集成化”医疗信息系统的高度“集成化”：实现医疗信息互联互通是智慧手术室信息化建设的基石，更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；手术室软硬件应用的高度“场景化”手术室软硬件应用的高度“场景化”：整合手术室内各类医疗设备与软硬件，提高对手术室环境和手术过程的控制与监测；高端医疗设备和先进辅助技术的高度“精准 高端医疗设备和先进辅助技术的高度“精准 化”化”：引入先进医疗设备和术中辅助技术，驱动手术进一步向精准化、微创化与智能化发展；手术室运营管理的高度“自动化”手术室运营管理的高度“自动化”：采用自动化系统提高手术室运营管理的科学化、规范化、精细化水平，进而提升手术室运营的整体效率。围绕着以上各个维度，我们将在下一个章节探究其内涵和具体应用。图表图表2 2中国智慧手术室的需求维度1234医疗信息系统的高度“集成化”手术室软硬件应用的高度“场景化”高端医疗设备和先进辅助技术的高度“精准化”手术室运营管理的高度“自动化”12 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询第一章：中国智慧手术室的发展背景和定义“智慧手术室以后究竟会建成什么样子，可能没有定论，因为技术的发展难以预测。但是它“智慧手术室以后究竟会建成什么样子，可能没有定论，因为技术的发展难以预测。但是它的发展一定是取决于手术室使用者的需求，然后通过各种信息化的手段与智能化的技术去满的发展一定是取决于手术室使用者的需求，然后通过各种信息化的手段与智能化的技术去满足这些需求。”足这些需求。”某三甲医院副院长“整个手术室的发展进程，是外科的发展进程。智慧手术室的建设应当是一个研究外科解决“整个手术室的发展进程，是外科的发展进程。智慧手术室的建设应当是一个研究外科解决方案的学科，它应当围绕手术核心需求作为原点，即帮医生、护士把手术做得更好。而设备、方案的学科，它应当围绕手术核心需求作为原点，即帮医生、护士把手术做得更好。而设备、软件、各类技术等是实现这个核心需求的手段。”软件、各类技术等是实现这个核心需求的手段。”某智慧手术室解决方案供应商管理层 图表图表3 3中国智慧手术室的发展阶段和阶段性重点发展阶段:阶段性发展重点：信息化123 手术室信息电子化数据化，实现手术室无纸化 实现手术过程，患者信息，设备数据，环境变化等信息的实时记录、存储和追溯，基本实现电子信息化 建立手术较为完善的音视频影像链，实现手术示教、术中指导和远程医疗等功能 整合并集成各类手术室软硬件，打破信息孤岛，减少手术过程中不同系统间频繁切换 对手术室人员、物资、排程、运营通过进行数字化精益管理 逐渐接入更多高端医疗设备和先进系统并联通数据，进一步提升手术质量和效率 应用新型技术实现手术室工作的自动化与机器人化，实现部分人工替代与决策支持数字化智能化智慧手术室的发展并非是一蹴而就。我们归纳出智慧手术室的发展将历经“信息 化”、“数字化”、“智慧化”三个阶段，围绕着其“定义”和“四个需求维度”，每个阶段的发展重心各有不同（图表3）。目前大多数中国手术室已基本完成信息化升级，正处于“数字化”建设的阶段。我们将在第三章详细探讨中国智慧手术室的发展现状和生态。13 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询第二章：智慧手术室核心功能和医院配套支持第二章：智慧手术室核心功能和医院配套支持 第二章：智慧手术室核心功能和医院配套支持 第一节：智慧手术室四大核心功能域第一节：智慧手术室四大核心功能域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。近年来，智慧手术的各种功能模块蓬勃发展，我们综合国内专家的意见，归纳出医疗信息互联互通、手术室软硬件信息整合、高端设备与先进系统接入、手术室运营管理优化四大核心功能域，以及与之相对应的十大主要功能模块，包括了医疗信息互联互通，体征麻醉信息应用，音视频影像链集成，手术室环境监控，手术室医疗设备集总控制，手术机器人与导航系统，其他先进技术与系统，手术室流程自动化，手术室供应链精益化管理和手术室设备资产管理（图表4）。十大功能模块各自对于提升质量、增加效益、学术与教学的重要性也有所不同（图表5）。图表图表4 4智慧手术室的主要功能模块 体征麻醉信息应用2.1手术室医疗设备集总控制2.4手术室环境监控2.32.2音视频影像链集成4.3手术室设备资产管理手术室供应链精益化管理4.2手术室流程自动化4.1其他先进技术与系统3.2手术机器人与导航系统高端医疗设备与先进系统接入手术室软硬件信息整合医疗信息互联互通手术室运营管理优化3.1医疗信息互联互通1资料来源：上海市数字医学创新中心，L.E.K.访谈与分析 14 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询第二章：智慧手术室核心功能和医院配套支持图表图表5 5智慧手术室的功能模块与建设目标资料来源：上海市数字医学创新中心,L.E.K.分析核心功能域1 医疗信息互联互通1 医疗信息互联互通2.1 体征麻醉信息应用2.2 音视频影像链集成2.3 手术室环境监控2.4 手术室医疗设备集总控制3.1 手术机器人与导航系统3.2 其他先进技术与系统4.1 手术室流程自动化4.2 手术室供应链精益化管理代表该功能模块对各建设目的的相对重要性4.3 手术室设备资产管理2 手术室软硬件信息整合3 高端医疗设备与先进系统接入4 手术室运营管理优化功能模块提升质量增加效益学术与教学(一)医疗信息互联互通(一)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。(二)手术室软硬件信息整合(二)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。15 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询第二章：智慧手术室核心功能和医院配套支持体征麻醉信息应用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。16 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询第二章：智慧手术室核心功能和医院配套支持国外研究实例：美国麻省总医院的桥本教授团队对人工智能在外科手术阶段识别中的应用有较多的研究。2019年他的团队在外科年鉴（Annals of Surgery）上发布的文章显示，深度神经网络能对视频进行定量分析，识别腹腔镜袖状胃切除术视频中的七大步骤14：端口放置，肝脏回缩，肝脏活检，胃结肠韧带解剖，胃缝合，装袋标本，和缝合线的最终检查。国内研究实例：华西医院肝胆胰腺微创外科彭兵教授团队联合成都与睿创新科技有限公司的腹腔镜胆囊切除术人工智能阶段识别与分析项目，探索了基于多中心数据的深度学习模型对手术阶段进行高精度识别与分析。该项目收集了163例腹腔镜胆囊切除术手术视频，让两名医生对手术进行了阶段的定义及标注，然后随机选择100例手术进行阶段识别模型建立，并且使用AI模型对剩余63例手术进行阶段划分及分析15。手术室环境监控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。“不同医生手术习惯不太一样，对环境的要求也会不太一样。比如有些医生喜欢蓝光，有些医生喜欢白光。然后不同的病人也可能会需要体温支持，根据病人的年龄、实际病情情况，可能有不同的温度需求。这些都是需要一些个性化的环境设置的。”某三甲医院信息部门主任 手术室医疗设备集总控制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。17 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询第二章：智慧手术室核心功能和医院配套支持应用实例：2021年，复旦大学附属华山医院福建医院的宋剑平医生借助智能眼镜完成了福建省首例MR技术引导下功能区脑肿瘤切除术17。通过术前薄层影像扫描三维重建病灶与神经血管结构、以及自主研发的MR定位技术，术者在患者头部通过“透视”病变与毗邻结构的关系，避免了额外的头架固定与损伤，缩短了病灶定位时间，精准化设计手术切口与入路。应用实例：苏州大学附属独墅湖医院已经在手术室中使用声纹来识别到具体的医护人员，实现手术无菌状态下的三方核查无纸化“签名”，确保三方核查责任到人，且在手术期间按时核查而非事后补签。2 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)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3D3D全息图全息图像，结合增强现实（像，结合增强现实（Augmented Reality,ARAugmented Reality,AR）和混合现实（）和混合现实（Mixed Reality,MRMixed Reality,MR）技术与）技术与新型终端（如智能眼镜等），能更加直观地利用新型终端（如智能眼镜等），能更加直观地利用3D3D影像引导手术影像引导手术1616，并且能够做到根据术，并且能够做到根据术中影像实时修正中影像实时修正3D3D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。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。(三)高端医疗设备与先进系统接入(三)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：手术室，例如：1 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)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。在手术室无菌状态下的安全准入、核查“签字”等功能。18 上海市数字医学创新中心|L.E.K.咨询第二章：智慧手术室核心功能和医院配套支持应用实例：斯坦福大学Lucile Packard儿童医院应用一个叫做Surgical Theater的3D虚拟现实模拟器，通过集成经过高级后处理的CT与MRI图像，创建大脑的 3D 图像，描绘详细的解剖结构和肿瘤，并突出大脑中负责运动、语言或视觉功能的区域18。通过该模拟器，外科医生、患者及家属戴上 头戴式VR设备便能够在虚拟环境中移动并与大脑结构进行交互。该模拟器被认为能够很大程度改善脑肿瘤手术、复杂颅底手术、癫痫手术、血管病变及复杂的脊柱肿瘤和畸形手术的可视化。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。(四四)手术室运营管理优化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