一体化手术室关键技术及发展趋势

2014-06-25 18:59:25来源: 医疗器械创新网 关键字:手术  手术室  关键  关键技术

    一体化手术室通过实现信息的开放与流通,将手术室内外的“信息孤岛”有效整合,医护人员可以便捷、实时地获取大量与患者有关的信息,并在精确导航系统的帮助下实施更为精准的手术,从而提高手术的效率和成功率。一份研究报告表明,即便在美国,传统手术室的使用效率一直以来都处于比较低下的水平,平均只发挥68%的潜能。一体化手术室能大幅提高手术室的工作效率,缩短手术时间减少人员的数量,可每年为一家中等规模的医院带来4-6百万美元的利润。

一体化手术室关键技术

    近年来,一体化手术室的建设在国内医院广泛铺开。但从目前国内医院已经投入使用的情况来看,很多只是完成了一体化手术室的部分功能。普遍存在着系统与其他品牌的医疗设备不能兼容、没有采用数据存储的标准协议、远程医学通讯的患者影像资料质量不高、缺少影像支持及手术导航等核心技术支撑等问题。

    一个完整的一体化手术室整体解决方案,应当包含以下几个主要功能,即:数字化记录、数字化整合、数字化沟通、数字化控制及数字化工学效应。

图1:一体化手术室的主要功能

    一体化手术室通过触摸屏声控来控制手术室内所有内镜设备、常规设备、手术室全景摄像机、图像管理设备、空调及灯光。系统将手术设备有机地整合在一起,使得医生可以方便地在无菌区用语音或触摸屏直接控制手术设备,巡回护士亦可在无菌区外仅仅通过一个触摸屏就可对多达数十个设备进行管理。一体化手术室平台并能与图像导航手术技术、机器人辅助手术技术和远程控制手术技术相兼容。另外,多媒体通信系统可以将手术中的高质量图像、诊断图像、手术室的实况实时转播,应用于教学观摩、远程医疗、手术室现场监控、病人家属观看手术过程等。

    要实现以上功能,有一系列关键技术需要攻克。以下列出了与此相前的8大关键技术,以供一体化手术室研发的企业参考。这8大关键技术分别指的是:数据存储与管理技术、网络通讯与数据传输技术、数据转换与接口技术、图像处理与分析技术、人机交互技术、人工智能技术、手术规划与优化技术及手术辅助技术。

人性化、智能化是发展方向

    有专家认为,在整合手术室内外相关信息的基础上,影像导航系统、手术模拟系统和机器人系统代表着一体化手术室发展的方向。

    影像导航系统:影像导航下的外科手术 (ImagingGuided Surgery, IGS) 是一体化数字手术室的特征,是现代手术室的技术核心。当前,成像技术迅速发展,三维数字减影血管造影、计算机断层扫描、血管内超声、经食道三维超声心动图、磁共振成像等技术,已成功地进入手术室。其实时性、高清晰度、智能化图像处理方法和图像集成技术,实现了术中成像,改变了过去只能在术前或术后成像的状况。同时,IGS促成了影像学、放射外科和立体定向技术的有机结合,衍生出多种新型的治疗手段,如:脑血管造影定向技术、磁共振定向技术、内镜立体定向术等。

    IGS可将病人的CT或MRI 图像进行三维重建,并通过术中定位系统,对手术器械在术野中的位置进行精确定位,术者参照显示在计算机监视器上的三维影像,观察到手术器械的实际位置。IGS还可与具有导航功能的手术显微镜或内镜相连接,将手术视野扩展到显微镜及内镜视野之外,使术者在术野中进行手术操作的同时,能顾及到术野周围的重要组织结构。

图2:华西医院的一体化手术室

    手术模拟系统:手术模拟系统已从通用三维的人体解剖模型,发展到个性化的模型。即可以在输入患者的生理数据后,使通用模型变成一个特定患者的模型。对此进行不同手术方案的全过程的仿真模拟,评选出最佳手术方案后,才在手术中予以实施。真正实现了以尽可能安全的方法,尽可能少地损伤正常组织,以达到最佳的手术效果。

    机器人系统:1998年12月,第一台达芬奇(Da Vinci ) 手术机器人系统问世,该系统是目前最好的外科手术机器人系统。如今达芬奇手术机器人系统已发展到第4代,于今年4月1号被美国药监局批准投入使用。美国迈阿密大学医院成为全球首家使用新一代达芬奇手术系统的教学医院。

    当前,机器人外科手术已成为微创外科手术的主要潮流。目前全世界已有33 个国家、800 多家医院成功开展了60 多万例机器人手术,手术种类涵盖泌尿外科、妇产科、心脏外科、胸外科、肝胆外科、胃肠外科、耳鼻喉科等学科。从术前扫描、术前处理、手术模拟、手术规划制定出最佳手术方案,交由机器人按程序进行手术干预。手术全过程体现出一体化手术室在计算机技术、信息技术、自动控制技术推动下的智能化发展趋势。

图3:达芬奇手术机器人系统

关键字:手术  手术室  关键  关键技术

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2014/0625/article_4840.html
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