行為觀察與模擬技術(shù)幫助優(yōu)化手術(shù)室設(shè)計(jì)

來(lái)源：諾達(dá)思（北京）信息技術(shù)有限責(zé)任公司 2025年02月19日 14:01

在醫(yī)療領(lǐng)域，手術(shù)室的設(shè)計(jì)直接影響手術(shù)效率、患者安全及醫(yī)護(hù)人員的工作體驗(yàn)。如何科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)手術(shù)室，成為了一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

本文研究旨在通過(guò)探究物理環(huán)境和手術(shù)特征如何影響外科團(tuán)隊(duì)的行為，來(lái)提高手術(shù)室提供臨床護(hù)理的安全性。同時(shí)揭示了如何通過(guò)創(chuàng)新的技術(shù)手段來(lái)優(yōu)化手術(shù)室設(shè)計(jì)，提高手術(shù)的安全性和效率，為手術(shù)室設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來(lái)了新的突破和啟示（Taaffe et al., 2023）。

手術(shù)室設(shè)計(jì)的重要性

手術(shù)室（OR）作為醫(yī)院外科手術(shù)的核心場(chǎng)所，其設(shè)計(jì)布局不僅要滿(mǎn)足手術(shù)操作的需求，更要確?；颊叩陌踩约搬t(yī)護(hù)人員能夠順暢、高效地協(xié)同工作。然而，現(xiàn)實(shí)中手術(shù)室的設(shè)計(jì)往往存在諸多不足，如人流擁堵、空間布局不合理等，這些問(wèn)題不僅影響手術(shù)效率，還可能對(duì)手術(shù)安全構(gòu)成威脅。而傳統(tǒng)手術(shù)室設(shè)計(jì)往往基于經(jīng)驗(yàn)，缺乏系統(tǒng)性的科學(xué)評(píng)估，導(dǎo)致在實(shí)際使用過(guò)程中存在諸多不便和安全隱患。

近年來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，研究者開(kāi)始探索利用仿真模擬技術(shù)來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)手術(shù)室。仿真模擬技術(shù)作為一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬方法，能夠模擬復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，為手術(shù)室設(shè)計(jì)提供了新的思路。通過(guò)評(píng)估不同手術(shù)室設(shè)計(jì)對(duì)手術(shù)流程、醫(yī)護(hù)人員行為及患者安全的影響，從而優(yōu)化手術(shù)室布局。

手術(shù)室內(nèi)的行為觀察

研究首先從美國(guó)四家醫(yī)院收集了23例手術(shù)視頻數(shù)據(jù)，其中包含三種成人普通腹腔鏡手術(shù)和三種兒科耳鼻喉或頭頸手術(shù)，視頻記錄了手術(shù)室內(nèi)團(tuán)隊(duì)成員的活動(dòng)情況。

使用諾達(dá)思的多視頻錄制軟件（Media Recorder）和行為觀察分析系統(tǒng)（The Observer XT），設(shè)置四個(gè)攝像機(jī)同時(shí)記錄了從病人進(jìn)入手術(shù)室到離開(kāi)時(shí)手術(shù)室內(nèi)的所有活動(dòng)。全面記錄每位手術(shù)團(tuán)隊(duì)成員（外科醫(yī)生、住院醫(yī)師、麻醉師、巡回護(hù)士、擦洗技術(shù)員、麻醉師等）的活動(dòng)。軟件允許同時(shí)記錄多個(gè)攝像機(jī)視圖，并同時(shí)檢測(cè)生成每個(gè)對(duì)象的位置、活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)的編碼。

行為觀察記錄分析系統(tǒng) (The Observer XT)

行為觀察記錄分析系統(tǒng)可作為行為觀察實(shí)驗(yàn)室中的核心系統(tǒng)。通過(guò)行為觀察記錄分析系統(tǒng)，您不僅可以按照時(shí)間線(xiàn)對(duì)行為進(jìn)行實(shí)時(shí)編碼和觀察，也可以導(dǎo)入文件視頻或者與其他數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，例如眼動(dòng)跟蹤數(shù)據(jù)，情緒數(shù)據(jù)，并輸出可視化分析報(bào)告。

使用預(yù)先建立的編碼（手術(shù)室的位置分類(lèi)、可能的活動(dòng)列表、活動(dòng)可能修改的元素以及手術(shù)流程的中斷），對(duì)每個(gè)對(duì)象進(jìn)行逐秒編碼。此外，手術(shù)室被劃分成不同的功能區(qū)（如手術(shù)臺(tái)區(qū)、器械準(zhǔn)備區(qū)、麻醉區(qū)等），以便精確編碼和分析醫(yī)護(hù)人員的行為路徑（圖1），通過(guò)區(qū)域分析對(duì)象從原點(diǎn)到目的地的運(yùn)動(dòng)頻率和持續(xù)時(shí)間。在每個(gè)區(qū)域執(zhí)行的任務(wù)主要分為幾個(gè)類(lèi)別：與患者有關(guān)，與設(shè)備有關(guān)，與材料和供應(yīng)有關(guān)以及與信息有關(guān)。

通過(guò)軟件能夠追蹤手術(shù)室中的關(guān)鍵角色，分析其行為特征，如移動(dòng)速度、停留時(shí)間、與其他對(duì)象的接觸次數(shù)等，對(duì)手術(shù)團(tuán)隊(duì)的行為活動(dòng)進(jìn)行細(xì)致的分類(lèi)和標(biāo)注，這都為仿真模擬模型的構(gòu)建提供了精確的行為數(shù)據(jù)。

構(gòu)建仿真模擬模型

仿真模擬技術(shù)是一種基于個(gè)體行為模擬的建模方法，它能夠通過(guò)模擬手術(shù)室內(nèi)手術(shù)團(tuán)隊(duì)的行為活動(dòng)，分析不同設(shè)計(jì)參數(shù)（研究手術(shù)室大小、手術(shù)室形狀、手術(shù)臺(tái)方向、巡回護(hù)士工作站位置、團(tuán)隊(duì)規(guī)模、門(mén)的數(shù)量以及手術(shù)類(lèi)型）對(duì)手術(shù)室效能的影響，從而評(píng)估手術(shù)室設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。

本研究使用AnyLogic軟件構(gòu)建了手術(shù)室的動(dòng)態(tài)模型，模擬了不同設(shè)計(jì)方案下手術(shù)團(tuán)隊(duì)成員的移動(dòng)和行為，并計(jì)算了手術(shù)室內(nèi)團(tuán)隊(duì)成員之間的總接觸次數(shù)（TNC），作為衡量手術(shù)室潛在干擾的量化指標(biāo)。

合理的大小與布局提高手術(shù)效率

研究結(jié)果顯示，手術(shù)室的大小是影響TNC的關(guān)鍵因素。與小型手術(shù)室相比，中型手術(shù)室在減少TNC方面表現(xiàn)更佳。然而，手術(shù)室大小在建成后難以調(diào)整，因此需要在設(shè)計(jì)階段就給予充分考慮。此外，手術(shù)團(tuán)隊(duì)規(guī)模也是一個(gè)重要因素。隨著團(tuán)隊(duì)規(guī)模的增加，醫(yī)護(hù)人員之間的接觸次數(shù)（TNC）顯著增加，從而增加了手術(shù)過(guò)程中的潛在干擾。因此，在保證手術(shù)質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量控制手術(shù)團(tuán)隊(duì)的規(guī)模。

除了空間大小和團(tuán)隊(duì)規(guī)模外，手術(shù)室的布局也會(huì)對(duì)醫(yī)護(hù)人員的行為產(chǎn)生顯著影響。研究發(fā)現(xiàn)，合理的空間布局能夠減少醫(yī)護(hù)人員的移動(dòng)距離和頻率，提高工作效率。而對(duì)區(qū)域活動(dòng)頻率進(jìn)行分析，結(jié)果表明某些功能區(qū)（如手術(shù)臺(tái)區(qū)、麻醉區(qū)）的活動(dòng)頻率遠(yuǎn)高于其他區(qū)域，這一數(shù)據(jù)有助于在設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先考慮這些關(guān)鍵區(qū)域的布局。此外，巡回護(hù)士工作站的位置也對(duì)TNC有顯著影響。合理的位置設(shè)計(jì)如將工作站設(shè)置在手術(shù)臺(tái)附近，可以顯著降低TNC。

同時(shí)，雖然手術(shù)臺(tái)朝向與房間形狀對(duì)手術(shù)過(guò)程的影響相對(duì)較小，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中仍需考慮其潛在影響，以實(shí)現(xiàn)整體布局的優(yōu)化。

繼續(xù)探索手術(shù)室設(shè)的優(yōu)解

手術(shù)室的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜而細(xì)致的過(guò)程，需要綜合考慮多種因素。本研究通過(guò)結(jié)合行為觀察與仿真模擬技術(shù)，為我們提供了優(yōu)化手術(shù)室設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù)與實(shí)踐指導(dǎo)。結(jié)果表明，通過(guò)調(diào)整手術(shù)室的大小、巡回護(hù)士工作站的位置以及控制手術(shù)團(tuán)隊(duì)規(guī)模，可以有效地減少手術(shù)室內(nèi)的潛在干擾，提高手術(shù)的安全性和效率。

相信隨著越來(lái)越深入的技術(shù)融合與創(chuàng)新，對(duì)于醫(yī)療領(lǐng)域的人因工程與人機(jī)交互的探索將更加科學(xué)、高效、人性化，不斷推動(dòng)領(lǐng)域的規(guī)范化發(fā)展。

我們(Noldus)是致力于行為學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及人因工程設(shè)計(jì)、測(cè)試評(píng)估的專(zhuān)業(yè)化公司，可以提供醫(yī)療設(shè)備人因設(shè)計(jì)全過(guò)程技術(shù)評(píng)估服務(wù)及解決方案。業(yè)務(wù)范圍包括:

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模擬環(huán)境搭建: 按照相關(guān)法規(guī)及要求，還原用戶(hù)真實(shí)使用環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)符合標(biāo)準(zhǔn)要求的、對(duì)測(cè)試用戶(hù)的無(wú)感式觀察。

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參考文獻(xiàn)

Taaffe, K., Ferrand, Y. B., Khoshkenar, A., Fredendall, L., San, D., Rosopa, P., & Joseph, A. (2023). Operating room design using agent-based simulation to reduce room obstructions. Health care management science, 26(2), 261-278.

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