隨著(zhù)信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現手術(shù)室的智能監控有助于提高工作效率和確保手術(shù)安全進(jìn)行。本文簡(jiǎn)要介紹了“醫院潔凈手術(shù)室智能監控系統”的設計理念及其相關(guān)功能，給出了系統的硬件配置和軟件實(shí)現。

層流手術(shù)室是醫院實(shí)施治病救人的重要場(chǎng)所。根據國家標準，我國的醫院將廣泛應用空氣潔凈技術(shù)，以提高手術(shù)的安全性，降低醫院感染率。應用空氣潔凈技術(shù)的手術(shù)室是一個(gè)性能良好的密閉環(huán)境，其中的環(huán)境參數的監控對手術(shù)室的安全性、穩定性尤為重要。

目前，國內一般手術(shù)室對環(huán)境參數的采集與顯示均為離散式。即手術(shù)室內的各環(huán)境參數的采集設備不同，顯示方式、顯示位置及顯示顏色也不一致，如此方式不僅存在參數采集工作量大、數據雜亂且不易保存的缺陷，而且對手術(shù)室內各環(huán)境參數相關(guān)設備的調節控制也得依靠人工來(lái)完成，增加了人為因素的影響，這影響到手術(shù)室的質(zhì)量和效果。

隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化技術(shù)的日趨成熟，研制集智能化、數字化、信息化于一體的潔凈手術(shù)室監控系統已成為必要和可能。實(shí)現潔凈手術(shù)室的智能監控主要依賴(lài)于計算機技術(shù)、自控制技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，它的使用對提高工作效率、發(fā)揮各設備的最佳效能起到重要作用。

筆者成功研制和開(kāi)發(fā)的手術(shù)室智能監控系統，是在變送（傳感）器及專(zhuān)用數據采集設備的基礎上，采用計算機和中文監控組態(tài)工控軟件，可同時(shí)對室內環(huán)境的潔凈度、溫濕度、壓差、壓力、二氧化碳濃度以及醫用氣體壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、記錄存盤(pán)并進(jìn)，美觀(guān)清晰地顯示在計算機屏幕上。并由監控主機對各參數處理后，再將調控命令輸送到數據輸出卡，由它對相應的執行設備（包括變頻器、空調機、除濕機、新風(fēng)閥、電磁閥、風(fēng)鳴器等）進(jìn)行控制，從而實(shí)現智能調控的功能。此外，本系統還設置了緊急呼叫、室內背景音樂(lè )播放和多路圖像監控，因此本系統是自動(dòng)控制技術(shù)、計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)綜合應用的一個(gè)實(shí)例。

2?系統的硬件配置

2．1?系統的結構

本系統選用集散式控制系統（DCS）結構方案，結合潔凈手術(shù)室與平面布置及凈化送風(fēng)系統的布置，由三級組成，見(jiàn)圖1。

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2．2?硬件配置

2．2．1?監控中心主機及現場(chǎng)監控主機配置。監控中心主機的職責是監控管理，并

存儲數據；現場(chǎng)監控主機的職責是對現場(chǎng)參數及時(shí)監測并自動(dòng)調節。同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接到各相關(guān)部門(mén)的計算機，供檢視和手術(shù)觀(guān)摩人員瀏覽。它們均為工業(yè)控制計算機，主要配置為：

CPU：Pentium?Ⅲ，主頻1G；內存：DDR256M?以上；硬盤(pán)：120G；顯卡：Geforce400；顯存64M；刻錄光驅?zhuān)痪W(wǎng)卡；鼠標；鍵盤(pán)；打印機；數據采集卡；數據

輸出卡；局域網(wǎng)，網(wǎng)速128K；windows操作平臺、中文組態(tài)工控軟件。

2．2．2?參數采集元件

各環(huán)境參數采用相應的變送器：①溫度變送器，工作范圍0~50℃；②濕度變送器，工作范圍0~100%；③室內風(fēng)速變送器，工作范圍0.1~1.0m/s；④室內的

壓差變送器，工作范圍為0~25?帕；⑤送風(fēng)系統三級濾器的阻力監測，分別采用壓差變送器，其工作范圍均為0~1250帕；⑥二氧化碳氧氣濃度傳感變送器。⑦激光粒子計數器，為潔凈度的采集元件，它對每個(gè)手術(shù)室進(jìn)行定時(shí)巡回檢測，采集的數據將傳輸至監控主機。所有傳感元件的工作電源均為2 4 V D C?，輸出為0~5VDC。

2．2．3?數據采集卡

現場(chǎng)參數采集卡的職責是將各環(huán)境參數變送器采集到的數據上傳給現場(chǎng)監控主機。本系統目前使用北京阿爾泰公司的數據采集卡，該采集卡共有32個(gè)模擬量輸入端，20個(gè)數字量輸入端，20個(gè)數字量輸出端口。每個(gè)模擬量通道定義為0~5VDC可為其他標準20?個(gè)0~10V開(kāi)關(guān)量，每個(gè)0~5VDC?開(kāi)關(guān)量輸出。如此數量的端口設置完全可滿(mǎn)足本系統的要求。

2．2．4?數據輸出卡：

數據輸出卡的職責是接受監控主機下達的調節指令，并傳送到控制執行機構，實(shí)現對各參數的調整。本系統采用的是北京康拓工業(yè)電腦公司的PC.5416D，數據信號范圍為0~10MADC。

2．2．5?執行機構

執行機構的職責是接受數據輸出卡的指令，使各環(huán)境參數保持在相應的設定范圍，主要包括以下幾種設備：①空調機，設控分體空調（若為中央空調可采用變頻器控制冷風(fēng)機）；②除濕（增濕）機；③電磁閥，能定時(shí)打開(kāi)粒子檢測管道，電壓220V；④新風(fēng)閥，調整開(kāi)度0~100%，采用電動(dòng)閥；⑤變頻器，A B?B?公司，ACS100根據需要檢測室內風(fēng)速穩定。⑥風(fēng)鳴器，工作電壓為220V，報警用，室內某一參數超限定值時(shí)發(fā)出聲音警報。

3?軟件系統

本系統目前采用的軟件平臺昆侖通態(tài)，MCGS?網(wǎng)版中文組態(tài)軟件，該版本可以把所有的資料在電腦中統一采集、管理和保存，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )向各終端發(fā)布，使其處于辦公室的醫院管理部門(mén)、維修部門(mén)和其他部門(mén)，均可容易、直觀(guān)地看到現場(chǎng)的工作環(huán)境情況、手術(shù)進(jìn)度和設備工作狀態(tài)等信息。

該軟件系統為全中文可視化組態(tài)界面，運行于win95/98/2000/NT平臺，支持數據采集板、智能模塊、PIC變頻器等設備。軟件支持實(shí)時(shí)報表、歷史報表、數據庫瀏覽統計等報表方式，提供4級安全密碼機制，能保障系統運行的安全性。

4?監控界面

根據系統的功能，并聽(tīng)取廣大醫院領(lǐng)導和醫護人員的意見(jiàn)，經(jīng)反復修改，我們設計了美觀(guān)、實(shí)用、大方的幾個(gè)界面：①主界面；②系統介紹界面；③系統流程界面；④時(shí)間顯示界面；⑤實(shí)時(shí)數據顯示界面；⑥參數設定及報警信息界面；⑦圖象顯示界面；⑧歷史數據界面；⑨報警歷史記錄界面；⑩手術(shù)基本信息界面。

4．1?主界面

背景為抽象的監控系統標志，研制單位名稱(chēng)，畫(huà)面左側放置七個(gè)界面選擇按扭；右下角放置有系統關(guān)閉按鈕。

4．2?系統介紹界面

在一個(gè)淡化了的手術(shù)室照片背景下，用文字簡(jiǎn)單介紹了本監控系統的作用的使用方法。

4．3?系統流程界面

本界面為監控系統的一個(gè)重要界面，背景為另一個(gè)淡化了的手術(shù)室照片，在界面上按系統的工作流程給出了所有的元件設備的名稱(chēng)，采集參數的實(shí)時(shí)數據，輸出設備的工作狀態(tài)，即處于運行狀態(tài)或停止狀態(tài)。

4．4?時(shí)間顯示界面

傳統的手術(shù)室時(shí)間顯示采用數碼管方式，有的甚至使用時(shí)鐘等落后的時(shí)間指示。且放置不同的位置，不利于手術(shù)操作的進(jìn)行。本系統將北京時(shí)間、手術(shù)時(shí)間、麻醉計時(shí)時(shí)間等用大字體，醒目地顯示在同一界面上。對麻醉計時(shí)、手術(shù)時(shí)間放置有“計時(shí)開(kāi)始”、“計時(shí)結束”及“計時(shí)清零”等按鈕，與安裝在電腦外的計時(shí)控制按鈕共同作用。

4．5?實(shí)時(shí)參數顯示界面

本界面用表格的方式，顯示各采集參數的實(shí)時(shí)數據。并設有最近數據查閱欄，分別可以查閱最近5?分鐘、10分鐘、15?分鐘、20分鐘內的數據。

4．6?參數的設定報警信息界面

監控系統的目的是要把手術(shù)室的環(huán)境參數控制在需要的狀態(tài)。本界面對每個(gè)環(huán)境參數均設有上、下限數值輸入窗，以便現場(chǎng)工作員進(jìn)行調整和設計。當任何參數超過(guò)限定范圍時(shí)，顯示屏將出現顏色改變及相應報警文字信息，表示參數已超過(guò)限定值，及時(shí)提醒現場(chǎng)人員。與時(shí)同時(shí)，系統將通過(guò)對執行機構的智能控制，自動(dòng)調整環(huán)境參數。參數恢復正常后，報警也自動(dòng)解除。

4．7?歷史數據界面

歷史記錄界面是為了查閱歷史資料設置的，所以收集的信息和報警均以數據庫的方式永久保存。所有數據資料均可以打印，或刻錄成光盤(pán)備份。

4．8?手術(shù)基本信息界面

該界面主要記錄了歷史或當前的手術(shù)操作過(guò)程的具體內容，管理人員能查詢(xún)到何時(shí)進(jìn)行何種手術(shù)，手術(shù)的起始及結束時(shí)間，參與手術(shù)的人員（主刀醫生、護士）、患者資料及手述過(guò)程中一些特殊情況等信息。

5?程序設計

為保證手術(shù)室監控正常工作，我們設計了系統啟動(dòng)程序，系統關(guān)閉程序，計時(shí)器控制程序，循環(huán)程序等，以下就循環(huán)程序作簡(jiǎn)要介紹。

5．1?循環(huán)程序運行框圖

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5．2?程序運行說(shuō)明

5．2．1?溫度參數由空調機控制，采用PIP?調節控制，維持溫度恒定。

5．2．2?濕度參數由除濕機控制，采用PIP?調節控制，維持濕度恒定。

5．2．3?室內風(fēng)速參數由變頻器控制，以控制送風(fēng)機的送風(fēng)量和風(fēng)壓，采用PIP調

節控制，維持風(fēng)速穩定。

5．2．4?新風(fēng)比參數由新風(fēng)閥控制，通過(guò)調整新風(fēng)流量以保持室內空氣的新鮮。

5．2．5?高效濾器阻力、中效濾器阻力、初效濾器阻力，三個(gè)參數主要檢查送風(fēng)系統三級過(guò)濾裝量，若某一阻力參數超過(guò)限定值，說(shuō)明該過(guò)濾器需要更換。

6?系統實(shí)現的主要功能

基于對手術(shù)過(guò)程中存在的問(wèn)題及系統適用性的考慮，本系統實(shí)現了如下主要功能：

6．1?定時(shí)監測和調節某些參數

能定時(shí)監測并及時(shí)調節手術(shù)室內的潔凈度、壓差、風(fēng)速、溫濕度、CO2/O2、室內醫用氣體壓力等參數值，并對電磁閥、變頻器、空調機、除濕機、新風(fēng)閥、風(fēng)鳴器的工作過(guò)程進(jìn)行自行控制，使手術(shù)在良好的環(huán)境下順利進(jìn)行，從而保證手術(shù)的安全性。

6．2?數據的記錄與存儲

監控系統對各環(huán)境參數進(jìn)行了全程監控的同時(shí)，也將相關(guān)的數據記錄和存儲下來(lái)，這些數據包括所測得的環(huán)境參數和現場(chǎng)拍攝的圖像信息。這樣不僅能滿(mǎn)足學(xué)術(shù)討論和遠程教學(xué)的需要，而且還能為醫療糾紛提供充分的依據和保障。

6．3?視頻監控、呼叫對講

潔凈手術(shù)室內的電腦是通過(guò)寬帶網(wǎng)與醫院監控中心相連。監控中心可通過(guò)顯示屏觀(guān)測手術(shù)的全過(guò)程及各種參數，當發(fā)生緊急情況時(shí)，可以實(shí)現手術(shù)室與監控中心的呼叫和對講。

6．4?報警

系統裝配有報警器，當手術(shù)室出現以下幾種情況將會(huì )發(fā)出報警信息：①潔凈手術(shù)室內的環(huán)境參數超越所設的范圍；②監控系統出現故障；③煙感控測器發(fā)出感應信息，醫療人員可在處理故障后解除警報。利用自控技術(shù)、信息技術(shù)和多媒體技術(shù)相結合對手術(shù)室進(jìn)行智能監控，實(shí)現潔凈手術(shù)室的數字化、智能化、信息化，有利于提高手術(shù)室的工作質(zhì)量，提高醫院現代化管理水平。