隨著信息技術和自動化技術的發展，實現手術室的智能監控有助于提高工作效率和確保手術安全進行。本文簡要介紹了“醫院潔凈手術室智能監控系統”的設計理念及其相關功能，給出了系統的硬件配置和軟件實現。

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

目前，國內一般手術室對環境參數的采集與顯示均為離散式。即手術室內的各環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，而且對手術室內各環境參數相關設備的調節控制也得依靠人工來完成，增加了人為因素的影響，這影響到手術室的質量和效果。

隨著信息技術的發展和自動化技術的日趨成熟，研制集智能化、數字化、信息化于一體的潔凈手術室監控系統已成為必要和可能。實現潔凈手術室的智能監控主要依賴于計算機技術、自控制技術和信息網絡技術，它的使用對提高工作效率、發揮各設備的最佳效能起到重要作用。

筆者成功研制和開發的手術室智能監控系統，是在變送（傳感）器及專用數據采集設備的基礎上，采用計算機和中文監控組態工控軟件，可同時對室內環境的潔凈度、溫濕度、壓差、壓力、二氧化碳濃度以及醫用氣體壓力進行實時采集、記錄存盤并進，美觀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、新風閥、電磁閥、風鳴器等）進行控制，從而實現智能調控的功能。此外，本系統還設置了緊急呼叫、室內背景音樂播放和多路圖像監控，因此本系統是自動控制技術、計算機技術、多媒體技術綜合應用的一個實例。

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，結合潔凈手術室與平面布置及凈化送風系統的布置，由三級組成，見圖1。

2．2 硬件配置

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

存儲數據；現場監控主機的職責是對現場參數及時監測并自動調節。同時通過網絡連接到各相關部門的計算機，供檢視和手術觀摩人員瀏覽。它們均為工業控制計算機，主要配置為：

CPU：Pentium Ⅲ，主頻1G；內存：DDR256M 以上；硬盤：120G；顯卡：Geforce400；顯存64M；刻錄光驅；網卡；鼠標；鍵盤；打印機；數據采集卡；數據

輸出卡；局域網，網速128K；windows操作平臺、中文組態工控軟件。

2．2．2 參數采集元件

各環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，它對每個手術室進行定時巡回檢測，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

現場參數采集卡的職責是將各環境參數變送器采集到的數據上傳給現場監控主機。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個模擬量輸入端，20個數字量輸入端，20個數字量輸出端口。每個模擬量通道定義為0~5VDC可為其他標準20 個0~10V開關量，每個0~5VDC 開關量輸出。如此數量的端口設置完全可滿足本系統的要求。

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，實現對各參數的調整。本系統采用的是北京康拓工業電腦公司的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機）；②除濕（增濕）機；③電磁閥，能定時打開粒子檢測管道，電壓220V；④新風閥，調整開度0~100%，采用電動閥；⑤變頻器，A B B 公司，ACS100根據需要檢測室內風速穩定。⑥風鳴器，工作電壓為220V，報警用，室內某一參數超限定值時發出聲音警報。

3 軟件系統

本系統目前采用的軟件平臺昆侖通態，MCGS 網版中文組態軟件，該版本可以把所有的資料在電腦中統一采集、管理和保存，通過網絡向各終端發布，使其處于辦公室的醫院管理部門、維修部門和其他部門，均可容易、直觀地看到現場的工作環境情況、手術進度和設備工作狀態等信息。

該軟件系統為全中文可視化組態界面，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。軟件支持實時報表、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，并聽取廣大醫院領導和醫護人員的意見，經反復修改，我們設計了美觀、實用、大方的幾個界面：①主界面；②系統介紹界面；③系統流程界面；④時間顯示界面；⑤實時數據顯示界面；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，畫面左側放置七個界面選擇按扭；右下角放置有系統關閉按鈕。

4．2 系統介紹界面

在一個淡化了的手術室照片背景下，用文字簡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重要界面，背景為另一個淡化了的手術室照片，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，采集參數的實時數據，輸出設備的工作狀態，即處于運行狀態或停止狀態。

4．4 時間顯示界面

傳統的手術室時間顯示采用數碼管方式，有的甚至使用時鐘等落后的時間指示。且放置不同的位置，不利于手術操作的進行。本系統將北京時間、手術時間、麻醉計時時間等用大字體，醒目地顯示在同一界面上。對麻醉計時、手術時間放置有“計時開始”、“計時結束”及“計時清零”等按鈕，與安裝在電腦外的計時控制按鈕共同作用。

4．5 實時參數顯示界面

本界面用表格的方式，顯示各采集參數的實時數據。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室的環境參數控制在需要的狀態。本界面對每個環境參數均設有上、下限數值輸入窗，以便現場工作員進行調整和設計。當任何參數超過限定范圍時，顯示屏將出現顏色改變及相應報警文字信息，表示參數已超過限定值，及時提醒現場人員。與時同時，系統將通過對執行機構的智能控制，自動調整環境參數。參數恢復正常后，報警也自動解除。

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，或刻錄成光盤備份。

4．8 手術基本信息界面

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

5 程序設計

為保證手術室監控正常工作，我們設計了系統啟動程序，系統關閉程序，計時器控制程序，循環程序等，以下就循環程序作簡要介紹。

5．1 循環程序運行框圖

5．2 程序運行說明

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 室內風速參數由變頻器控制，以控制送風機的送風量和風壓，采用PIP調

節控制，維持風速穩定。

5．2．4 新風比參數由新風閥控制，通過調整新風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，三個參數主要檢查送風系統三級過濾裝量，若某一阻力參數超過限定值，說明該過濾器需要更換。

6 系統實現的主要功能

基于對手術過程中存在的問題及系統適用性的考慮，本系統實現了如下主要功能：

6．1 定時監測和調節某些參數

能定時監測并及時調節手術室內的潔凈度、壓差、風速、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、新風閥、風鳴器的工作過程進行自行控制，使手術在良好的環境下順利進行，從而保證手術的安全性。

6．2 數據的記錄與存儲

監控系統對各環境參數進行了全程監控的同時，也將相關的數據記錄和存儲下來，這些數據包括所測得的環境參數和現場拍攝的圖像信息。這樣不僅能滿足學術討論和遠程教學的需要，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

潔凈手術室內的電腦是通過寬帶網與醫院監控中心相連。監控中心可通過顯示屏觀測手術的全過程及各種參數，當發生緊急情況時，可以實現手術室與監控中心的呼叫和對講。

6．4 報警

系統裝配有報警器，當手術室出現以下幾種情況將會發出報警信息：①潔凈手術室內的環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、信息技術和多媒體技術相結合對手術室進行智能監控，實現潔凈手術室的數字化、智能化、信息化，有利于提高手術室的工作質量，提高醫院現代化管理水平。