«Умная» операционная (комната) как элемент обеспечения национальной безопасности Арктической зоны Российской Федерации

Введение

Система национальной безопасности в Арктике включает много элементов, одним из которых является возможность оказания медицинской помощи, прежде всего хирургической, без транспортировки пациента. Указанные технологии позволяют не только обеспечить равное качество жизни в центральных районах и в удаленных поселках, позитивно воздействовать на демографические показатели Арктических регионов, но и обеспечить оперативное реагирование в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. Медицинское обслуживание, проведение широкого спектра хирургических операций на местах сегодня становятся возможными благодаря развитию цифровых технологий.

Концепция “Умный город” в повышении качества жизни привлекательности Арктической зоны Российской Федерации

Одним из популярных трендов современности выступает применение концепции «Умный город» к развитию городов, в том числе и городов, находящихся в Арктической зоне Российской Федерации (АЗРФ). При этом «Умный город» позиционируется не просто как прогрессивная концепция урбанизации регионов, направленная на оптимизацию городских процессов: обеспечение устойчивости в развитии, повышение уровня и качества жизни граждан, но и механизм, ведущий к совершенствованию системы территориальной организации экономики города при реализации их мастер планов [3].

Например, в ряде городов присутствия Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом», в том числе в городе Полярные Зори, внедрена платформа «Умный город», которую поддерживает Акционерное общество «Росатом Инфраструктурные решения». Платформа «Умный город» внедряется в Полярных Зорях с 2019 года. На портале собраны цифровые городские сервисы, которые отображаются на интерактивной карте. С их помощью жители могут оставлять онлайн-обращения о проблемах городской среды и следить за статусом их выполнения, определять к какому городскому полицейскому участку и избирательному округу относится дом, узнавать контактную информацию участкового полиции или окружного депутата. В 2024 году проведена модернизация городской системы видеонаблюдения, внедрены модули видеоаналитики, что позволило повысить уровень общественной безопасности [4].

“Опорные точки” повышения безопасности АЗРФ в сфере здравоохранения

Несмотря на популярность концепции «Умный город» в решении обозначенных выше проблем, в научных дискуссиях последних лет недостаточно раскрыты принципы и механизмы реализации данной концепции с учетом северной специфики. Так, самый высокий уровень урбанизации территорий России характерен для АЗРФ. В большинстве случаев арктические города, за исключением столиц регионов, не обеспечивают должного качества оказания услуг. Для подавляющего большинства арктических городов остается характерной неразвитость социальной инфраструктуры, ограниченность сферы бытового обслуживания, узкий перечень услуг населению [5].

Как отмечают исследователи, без решения указанных вопросов невозможна как результативная государственная политика по поддержке развития арктических городов, так и предметная научная дискуссия о возможностях последующего тиражирования результатов «Умного города» в суровых климатических условиях Арктики.

Что касается самой концепции «Умного города», то ее сердцевиной выступает цифровизация различных отраслей экономики, IT-трансформация. В этом контексте основной проблемой для развития «Умного города» в АЗРФ выступает низкий уровень цифровизации из-за неравномерного покрытия оптоволокном различных территорий [9].

Отметим, что реализация «Умного города» – это не только удобные системы жилищно-коммцнального хозяйства комфортное, спроектированное специально для арктических реалий, благоустройство, удобный транспорт с цифровой составляющей (и стабильный в условиях заполярья интернет для его работы, а это тоже непростая задача для решения), развитая культура, досуг и туризм, цифровое городское управление, но и передовое здравоохранение, способное оказывать в том числе высокотехнологичную хирургическую помощь [4].

Так, как констатируют эксперты, в Арктической зоне риск здоровью человека намного выше, чем в среднем на территории России, однако медицинский сектор, который в целом должен поддерживать здоровье человека и обеспечивать его охрану, не соответствует по уровню оснащения уровню проблемы [8].

Основная часть. Понятие и составляющие “умной” операционной (комнаты) в современном научном знании и практике применения

Вообще cовременная операционная – это комплекс устройств, систем и оборудования, необходимого для решения различных задач для проведения хирургических операций.

Следует отметить, что такая сложная практикоориентированная задача сопряжена с необходимостью решения общих задач как в теоретической, так и практической плоскостях.

В настоящее время в публичном дискурсе концепция комфортной рабочей среды для хирургов, которая минимизирует риски врачебных ошибок при планировании хирургической операции, во время ее проведения и постоперационный период, объединена понятием «умная» операционная (комната) [18; 19].

Что касается научных попыток концептуализации подходов к определению понятия «умная» операционная комната, то здесь следует отметить, что базовым подходом, на основе которого строится и научное, и практическое понимание «умной» операционной (комнаты) выступает исследование группы зарубежных ученых «Цифровая операционная и хирург» (The digital operating room and the surgeon), опубликованное в 2012 году [16].

Согласно этому исследованию, термин «Цифровая операционная» подразумевает интеграцию всех изображений, информации и рабочего процесса, доступных в больнице и в операционной.

Таким образом, данным исследованием выделена ключевая особенность, отличающая обычную операционную от «умной» (цифровой), а именно распространение изображений и видео в одной операционной (также называемое «маршрутизацией и переключением»).

Следует отметить, что в дальнейшем ни отечественная, ни зарубежная практика не выработала унифицированного подхода к содержательному наполнению термина «умная» операционная (комната). Его становление определяется скорее практикой появления нового программного обеспечения (ПО) и высокотехнологичного оборудования на рынке для оснащения операционных в целях помощи хирургам, нежели развитием научного знания и законодательным регулированием.

Если обобщить имеющиеся в публичном дискурсе определения «умной» операционной, то в самом общем виде «умная» операционная (комната) представляет собой комплекс программного обеспечения и инженерных систем для помощи врачам в планировании и проведении операций, коммуникации между специалистами.

Как видно из контекста, данное определение не дает детального представления о составляющих этого многопланового явления. Вместе с тем практика его становления в публичном пространстве выработала общепринятый подход в применении его в контексте наличия/отсутствия составляющих 3 блоков элементов: 1) оборудование; 2) HD-технология, предполагающая максимальное разрешение изображения 1920×1080 пикселей, видео и звук; 3) центр управления [18; 19].

В данном контексте под оборудованием рассматривается общее оборудование операционной, без его классификации. Так, в операционной каждого медицинского учреждения должен быть широкий ассортимент основных хирургических медицинских материалов. Каждый предмет имеет определенную функцию и облегчает работу специалистов на самом высоком уровне: хирургические столы и аксессуары, зажимы, одноразовые и расходные материалы, чехлы для оборудования, аварийное электроснабжение, удерживающие ремни, подставки для головы, экраны для анестезии, хирургические и смотровые светильники, хирургические камеры HD и др.

В данном отношении в Республике Беларусь общие подходы урегулированы Санитарными нормами, правилами и гигиеническими нормативами «Гигиенические требования к устройству, оборудованию и содержанию организаций здравоохранения и к проведению санитарно-гигиенических и противоэпидемических мероприятий по профилактике инфекционных заболеваний в организациях здравоохранения», утвержденными Постановлением Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 09.08.2010 г. № 109 [7].

Помимо специального хирургического оборудования, с функциональной точки зрения оборудование «умной операционной» включает, например, эндоскопические стойки, встроенные видеокамеры операционных светильников, монитор пациента, компьютерный томограф (КТ), позитроннно-эмиссионный томограф (ПЭТ-КТ), интраоперационный магнитно-резонансный томограф (МРТ), антиограф, рентген, хирургическая оптическая/элетромагнитная (ЭМ) /ультразвуковая (УЗ) / навигация, роботизированные системы, хирургический микроскоп, гамма-нож, линейный ускоритель и т.д.

К инженерному оборудованию относятся, например, медицинские трансформаторы, светильники общего освещения, системы вентиляции и кондиционирования, системы затемнения окон, двери операционных, системы подачи медицинских газов и др.

Что касается «умной инженерии» в контексте «умной» операционной, то здесь следует выделить управление освещением; вентиляцией; кондиционированием; жалюзи; влажностью; температурой; качеством воздуха.

Мультимедиа позволяет трансформировать двухмерные (2D) изображения медицинских данных пациента в трехмерную (3D) модель, а также медицинскому персоналу обмениваться информацией в ходе операции или просто следить за его ходом, что оптимизирует хирургический рабочий процесс и снижает вероятность ошибок [12; 10; 11; 15; 21].

Кроме того, мультимедиа обеспечивает пошаговую запись проверок безопасности во время хирургической процедуры, отслеживание количества использованных стерильных материалов, что не только повышает безопасность пациента, но и снижает вероятность инфекций в области хирургического вмешательства [17].

Видеооборудование обеспечивает связь в режиме реального времени (через видеопротокол или потоковую передачу), а также запись для обучения или анализа передового опыта.

Наконец, различные видео из операционных могут отображаться на мониторе в координационной комнате для визуализации и контроля операций в режиме реального времени. Таким образом, хирургическая бригада, не выходя из операционной, дистанционно может без задержек получить удаленную помощь. В сложных операциях или чрезвычайных ситуациях эта функция может спасти жизни.

С помощью мультимедиа возможно открываются и новые возможности для медицинских работников для удаленного обучения и сотрудничества, будь то на международных конференциях или в школах.

Что касается аудио, то идея здесь состоит в том, чтобы соединить различных игроков в операционной для обеспечения быстрого обмена информацией.

Если подытожить, что мультимедиа включает 4 основных составляющих:

1. Передача / прием изображений, снимков, видео;

2. Конференц-связь;

3. Онлайн наблюдение за операцией;

4. Запись операций [4].

Под центром управления рассматривается информационная организационная система управления медицинскими данными пациента, необходимых для проведения операции, на уровне организации здравоохранения, которая может быть интегрирована с медицинской информационной системой (МИС) организации здравоохранения, а может и не быть.

Другими словами, это цифровой центр, объединяющий все хирургические данные. Сведения о пациенте, источники программного обеспечения, изображения КТ или ультразвука, контрольные списки, таймеры и видео операционной – все отображается преимущественно на одном устройстве, предназначенном для поддержки цифровых соединений внутри и за пределами операционной.

Для понимая сфер, в которых может применяться централизованное управление ПО и оборудованием, выделим:

1. Планирования операции;

2. Хирургическая навигация (оптическая, электромагнитная, ультрозвуковая, основанная на дополненной и смешанной реальности (AR-MR)) и системы интраоперационного мониторинга;

3. Роботизированные комплексы, в том числе под контролем навигации.

Планирование операции включает:

- возможность изучения всех данных в одном месте: КТ, МРТ, рентген, УЗИ [18; 19].

- возможность использования 3D изображения: на мониторе, в очках дополненной реальности [2; 1].

Хирургическая навигация.

- краниальная;

- спинальная.

Роботизированные комплексы [14].

- передвижная роботизированная система визуализации;

- портативная роботизированная рука;

- иные системы.

Еще раз подчеркнем, что наиболее существенное различие между «умной» операционной и традиционной операционной заключается в ее способности обеспечивать возможность подключения за пределами операционной.

Поскольку традиционные операционные изолированы, те, кто находится снаружи, не могут контролировать или поддерживать хирургов внутри. Каждую деталь необходимо записать вручную для последующего просмотра. Поскольку в «умной» операционной система интеграции операционной подключена к внешней среде, удаленные консультации и обучение могут проводиться в режиме реального времени. Кроме того, хирургический процесс записывается и может быть использован в качестве учебного материала или для клинических исследований.

Новый взгляд на методологию анализа концепта “умной” операционной как фактор повышения безопасности пациента

Если подытожить, то в данном контексте «умную» операционную комнату можно определить в общем виде как единое операционное рабочее пространство с высокотехнологичным комплексом устройств, информационных и инженерных систем и оборудования, необходимого для решения различных задач во время хирургической операции, позволяющий интегрировать в общий информационный блок (информационную организационную систему) на уровне конкретной организации здравоохранения медицинское оборудование согласно профилю и инженерные системы с функцией централизованного мониторинга и управления [4].

Данное определение решает методологическую задачу структурирования процесса исследования. Его эвристический потенциал отличает, во-первых, инкорпорация в него всех (3 блоков) структурных групп элементов.

Во-вторых, данный подход позволяет построить иерархию структурных блоков элементов исходя из их функционального назначения, а именно помощи хирургическим бригадам в решении задач минимизации рисков подготовки и проведения хирургической операции.

В данном контексте общепринятая конструкция

1) оборудование;

2) HD-технология, видео и звук;

3) центр управления.

трансформируется в схему:

1) Центр управления (информационная организационная система) – функция централизованного мониторинга и управления – «умное» программное обеспечение;

2) Мультимедиа;

3) Высокотехнологичное медицинское оборудование;

4) «Умная инженерия» – интеллектуальные сервисы.

В-третьих, выделить онтологическое основание (стержень) понятия «умной» (цифровой) операционной комнаты, а именно информационный блок (информационную организационную систему) на уровне организации здравоохранения.

В-четвертых, предложенное определение «умной» операционной (комнаты) с выделением стержневого основания позволяет трансформировать набор абстрактных конструкций в конкретный набор функций, которые в совокупности должны оказывать ПО и оборудование в операционной для помощи хирургическим бригадам в ходе операционного процесса.

Так, эти функции целесообразно классифицировать на общие, т.е. те, которые должны быть реализованы в «умной» операционной, в том числе на следующих стадиях хирургического процесса: до операции, во время операции, после операции.

Наш анализ показывает, что общее количество функций, которые в совокупности доступы на рынке предложений ПО и оборудования c разной степью интеграции в единую информационную организованную систему для «умных» операционных комнат, может превышать 70 позиций [4].

Речь в первую очередь идет о возможностях качественной визуализации данных пациента, полученных до поведения операции и во время нее, а таким образом наличия в операционной комнате оборудования и ПО для быстрой и удобной визуализации изображений, полученных с КТ, МРТ, передвежных аппаратов для рентгенологических исследований, например, С-дуги, и других систем визуализации информации о пациенте. А это, в первую очередь, как было отмечено, возможности трансформации двухмерных изображений медицинских данных пациента в трехмерные изображения, а также удаленного взаимодействия с коллегами посредством видеоконференций до, во время и после операции для принятия оперативных решений в экстраординарных ситуациях.

Роль играет возможность немедленно сканировать, просматривать и использовать изображение в ходе операции, а также позволяет ли оборудование и ПО проводить сканирование с перемещением пациента или нет, имеются ли возможности для малоинвазивной хирургии в областях челюстно-лицевой хирургии, радиохирургии, абдоминальной хирургии, трансплантологии и т.д.), а также выполнять полостные и малоинвазивные хирургические вмешательства в экстраординарных условиях.

Существенной поддержкой практикующим врачам в оптимизации процесса проведения операций становится использование умной инженерии, позволяющей в автоматическом режиме настраивать необходимые параметры оборудования, играющего существенную роль при проведении операций.

Если стационарные однокомнатные операционные обеспечивают максимальную интеграцию с высoкоклассным МРТ сканером, КТ, ПЭТ-КТ, позволяя пациенту оставаться в комнате под наркозом во время сканирования, то мобильные установки трансформируют фактически любую операционную в «умную». Так, в операционных с мобильными системами пациент не перемещается, и система визуализации поступает к нему, что позволяет использовать оборудование для нескольких операционных комнат.

Важно понимать, что, если различные аспекты проведения операции могут управляться с центральной консоли (допустимо несколько, консолей, различающихся по функциональному назначению, например, сведения о пациенте и «умная инженерия»), это не всегда означает, что оборудование данной операционной не всегда полностью интегрировано в единую систему управления и контроля.

При этом информация о пациентах, аудио, видео, хирургическое и комнатное освещение, специализированное оборудование, включая устройства обработки изображений, могут быть как связаны друг с другом, а могут быть и нет.

Высшей степенью оцифровки операционной комнаты является интеграция оборудования в единую информационную организационную систему с функцией управления и контроля.

Кроме того, хирургам могут понадобиться дополнительные функции, например, виртуальной реальности или поддержки принятия решений.

Возможность подключения за пределами операционной, обеспечение операционной всеми современными средствами коммуникации с внешним миром, документирование всех хирургических процессов и создание видеоархива операций, планирование загрузки операционных залов и формирование расписания, система IP-телефонии в комплекте с настенными динамиками и/или наушниками, возможность просмотра хирургических видеороликов на рабочем месте, а не в операционной, передача/прием изображений, снимков, видео, конференц-связь, возможность онлайн наблюдения за операцией, а также наличие специального хирургического и инженерного оборудования в совокупности с отображением сведений о пациенте, источников программного обеспечения, изображения КТ, МРТ, ПЭТ-КТ, С-дуги и др. или ультразвука, контрольные списки, таймеры и видео операционной преимущественно на одном устройстве, предназначенном для поддержки цифровых соединений внутри и за пределами операционной, – достаточно полная характеристика современного уровня возможностей оцифровки хирургического процесса.

В-пятых, предложенное определение по степени интеграции в единую систему управления и контроля не противоречит и дает научное обоснование выделяемым 3 видам «умных операционных»:

1) гибридная,

2) интегрированная,

3) цифровая [6; 18; 19].

Отличительные черты типологии современных “умных” операционных

Так, в гибридной операционной комнате имеющееся оборудование позволяет проводить быструю и удобную визуализацию изображений, полученных с КТ, ангиографа и др. При этом в зависимости от выбранного источника сканирования для получения изображений пациента минимально перемещают или не перемещают вовсе, что уменьшает риски и неудобства [6].

Гибридные операционные, как правило, сосредоточены на минимально инвазивной хирургии

Отличительной чертой гибридных операционных (комнат) является то, что в зависимости от ресурсов и потребностей больницы, а также планировки самих операционных залов, гибридные операционные могут быть не только стационарными, но и мобильными.

При этом стационарные однокомнатные операционные обеспечивают максимальную интеграцию с таким оборудованием для получения изображений пациента, которое позволяет пациенту оставаться в комнате под наркозом во время сканирования.

В операционных с мобильными системами пациент не перемещается, и система визуализации поступает к нему. Оборудование мобильных операционной обладает различными преимуществами, такими, например, как гибкость в использовании для нескольких операционных комнат, а также, как правило, более низкие затраты, в случае, если речь о приобретении только отдельных установок, например, системы хирургической навигации.

Гибридные операционные дают возможность немедленно сканировать, просматривать и использовать изображение в ходе операции. Это помогает хирургу оперировать, в том числе в зонах повышенного риска (например, головной мозг), используя оперативные визуальные данные состояния хода хирургического процесса.

Таким образом, гибридная операционная – это единое операционное рабочее пространство, объединяющее стационарное или мобильное оборудование для визуализации/диагностики/интраоперационного контроля, интегрированное с многофункциональным хирургическим столом и дополнительным оборудованием согласно профилю организации здравоохранения, инженерными системами, которое может быть объединено в единую информационную организационную систему управления и контроля.

Интегрированные операционные появились в конце 1990-х годов, когда появились возможности маршрутизации видео, способные распределять видеосигналы с одной камеры на несколько экранов (мониторов) [18].

Со временем оборудование операционных эволюционировало, и теперь информация о пациентах, аудио, видео, хирургическое и комнатное освещение, специализированное оборудование, включая устройства обработки изображений, в контексте интегрированных операционных (комнат) могут быть связаны друг с другом.

В некоторых вариациях оснащения интегрированных операционных (комнат) различные аспектыспециального медицинского и инженерного оборудования могут управляться с центральной консоли, однако оборудование данной операционной не всегда полностью интегрировано в одну систему управления и контроля.

Интегрированная операционная – это единое операционное рабочее пространство, объединяющее стационарное оборудование для визуализации/диагностики/интраоперационного контроля, интегрированное с многофункциональным хирургическим столом и дополнительным оборудованием согласно профилю организации здравоохранения, инженерными системами, которое должно быть объединено в единую информационную организационную систему управления и контроля.

Отличительная черта цифровой операционной комнаты – все оборудование операционной интегрировано в единую информационную организационную систему управления и контроля, что позволяет автоматизировать и управлять многими процессами, связанными с выполнением операций [20; 13].

При этом цифровая операционная комната может быть снабжена большим количеством дополнительных функций, таких как системы навигации, виртуальной реальности и системы поддержки принятия решений.

В отличие от предыдущих типов операционной, цифровая операционная подразумевает двустороннее взаимодействие медицинского персонала с системой для дополнительной верификации и подтверждения действий медицинского персонала.

Как результат, цифровая операционная представляет собой более совершенную и современную версию «умной» операционной (комнаты). Она обеспечивает более точную, эффективную и автоматизированную работ хирургических бригад.

В контексте этого вида «умной» операционной комнаты можно говорить, что все сведения о пациенте, источники программного обеспечения, изображения КТ, МРТ, ангиографии, контрольные списки, таймеры и видео операционной – все отображается на одном устройстве (допустимо несколько, консолей, различающихся по функциональному назначению, например, сведения о пациенте и «умная инженерия»), предназначенном для поддержки цифровых соединений внутри и за пределами операционной.

Применительно к цифровой операционной комнате обсуждение необходимости интеграции организационной системы управления медицинскими данными с МИС всегда! носит утвердительный ответ.

Таким образом, цифровая операционная – это единое операционное рабочее пространство, объединяющее стационарное оборудование для визуализации/диагностики/интраоперационного контроля, интегрированное с многофункциональным хирургическим столом и дополнительным оборудованием согласно профилю организации здравоохранения, инженерными системами в единую информационную организационную систему управления и контроля.

Заключение.

Проведенный анализ позволяет сделать следующие выводы:

При реализации концепции «Умного города» в сфере здравоохранения важно учитывать общие принципы и тенденции оснащения операционных комнат, где концепция комфортной рабочей среды для хирургов, которая минимизирует риски врачебных ошибок при планировании хирургической операции, во время ее проведения и постоперационный период, объединена понятием «умная» операционная.

«Умная» операционная (комната) – единое операционное рабочее пространство с высокотехнологичным комплексом устройств это высокотехнологичный комплекс устройств, информационных и инженерных систем и оборудования, необходимого для решения различных задач во время хирургической операции, позволяющий в различной степени интегрировать в общий информационный блок (информационную организационную систему) на уровне конкретной организации здравоохранения медицинское оборудование и инженерные системы с функцией централизованного мониторинга и управления.

Обязательными составляющими «умной» операционной выступают:

1. Центр управления (информационная организационная система) – функция централизованного мониторинга и управления – «умное» программное обеспечение;

2. Мультимедиа;

3. Высокотехнологичное медицинское оборудование;

4. «Умная инженерия» – интеллектуальные сервисы.

По степени интеграции в единую систему управления и контроля «умные» операционные делятся на гибридную, интегрированную и цифровую.

Первые два вида «умных» операционных в тех или иных аспектах подразумевают наличие децентрализации функций управления и контроля, а также возможности отсутствия интеграции программного обеспечения и оборудования в единую цифровую сеть и отсутствия интеграции с МИС (что, конечно, нежелательно, но допустимо в условиях потребностей и финансовых возможностей организации здравоохранения).

Отличительная черта цифровой операционной комнаты – все оборудование операционной интегрировано в единую информационную организационную систему, что позволяет автоматизировать и управлять многими процессами, связанными с выполнением операций.

Примечательно, что в случае интеграции оборудования гибридной мобильной операционной в единую информационную организационную систему и МИС при реализации ее в АЗРФ в будущем речь может идти о гибридной цифровой операционной, предоставляющей возможность гибкого использования оборудования в сравнении с классической цифровой операционной комнатой, где оборудование не перемещается.

Применение динамично развивающихся в белорусской системе здравоохранения методологий, уже накопленный для обучающих систем искусственного интеллекта опыт могут стать совместной платформой развития медицинских практик Союзного государства России и Беларуси, постепенно подключить к создаваемой платформе роботизированные системы и технологии. Это особенно актуально для арктических- регионов, где большие расстояния и низкая плотность населения не позволяют обеспечивать присутствие хирургов всех специальностей в одном небольшом населенном пункте. «Умная» операционная позволяет в труднодоступных и малонаселенных районах Арктики проводить в экстренных случаях сложные операции даже при небольшом опыте хирурга, минимизируя при этом риски для пациента.