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行為觀察與模擬技術幫助優化手術室設計

來源：諾達思（北京）信息技術有限責任公司 2025年02月19日 14:01

在醫療領域，手術室的設計直接影響手術效率、患者安全及醫護人員的工作體驗。如何科學、合理地設計手術室，成為了一個亟待解決的問題。

本文研究旨在通過探究物理環境和手術特征如何影響外科團隊的行為，來提高手術室提供臨床護理的安全性。同時揭示了如何通過創新的技術手段來優化手術室設計，提高手術的安全性和效率，為手術室設計領域帶來了新的突破和啟示（Taaffe et al., 2023）。

手術室設計的重要性

手術室（OR）作為醫院外科手術的核心場所，其設計布局不僅要滿足手術操作的需求，更要確保患者的安全以及醫護人員能夠順暢、高效地協同工作。然而，現實中手術室的設計往往存在諸多不足，如人流擁堵、空間布局不合理等，這些問題不僅影響手術效率，還可能對手術安全構成威脅。而傳統手術室設計往往基于經驗，缺乏系統性的科學評估，導致在實際使用過程中存在諸多不便和安全隱患。

近年來，隨著技術的不斷進步，研究者開始探索利用仿真模擬技術來優化設計手術室。仿真模擬技術作為一種先進的計算機模擬方法，能夠模擬復雜系統的動態行為，為手術室設計提供了新的思路。通過評估不同手術室設計對手術流程、醫護人員行為及患者安全的影響，從而優化手術室布局。

手術室內的行為觀察

研究首先從美國四家醫院收集了23例手術視頻數據，其中包含三種成人普通腹腔鏡手術和三種兒科耳鼻喉或頭頸手術，視頻記錄了手術室內團隊成員的活動情況。

使用諾達思的多視頻錄制軟件（Media Recorder）和行為觀察分析系統（The Observer XT），設置四個攝像機同時記錄了從病人進入手術室到離開時手術室內的所有活動。全面記錄每位手術團隊成員（外科醫生、住院醫師、麻醉師、巡回護士、擦洗技術員、麻醉師等）的活動。軟件允許同時記錄多個攝像機視圖，并同時檢測生成每個對象的位置、活動和運動的編碼。

行為觀察記錄分析系統 (The Observer XT)

行為觀察記錄分析系統可作為行為觀察實驗室中的核心系統。通過行為觀察記錄分析系統，您不僅可以按照時間線對行為進行實時編碼和觀察，也可以導入文件視頻或者與其他數據進行整合，例如眼動跟蹤數據，情緒數據，并輸出可視化分析報告。

使用預先建立的編碼（手術室的位置分類、可能的活動列表、活動可能修改的元素以及手術流程的中斷），對每個對象進行逐秒編碼。此外，手術室被劃分成不同的功能區（如手術臺區、器械準備區、麻醉區等），以便精確編碼和分析醫護人員的行為路徑（圖1），通過區域分析對象從原點到目的地的運動頻率和持續時間。在每個區域執行的任務主要分為幾個類別：與患者有關，與設備有關，與材料和供應有關以及與信息有關。

通過軟件能夠追蹤手術室中的關鍵角色，分析其行為特征，如移動速度、停留時間、與其他對象的接觸次數等，對手術團隊的行為活動進行細致的分類和標注，這都為仿真模擬模型的構建提供了精確的行為數據。

構建仿真模擬模型

仿真模擬技術是一種基于個體行為模擬的建模方法，它能夠通過模擬手術室內手術團隊的行為活動，分析不同設計參數（研究手術室大小、手術室形狀、手術臺方向、巡回護士工作站位置、團隊規模、門的數量以及手術類型）對手術室效能的影響，從而評估手術室設計的優劣。

本研究使用AnyLogic軟件構建了手術室的動態模型，模擬了不同設計方案下手術團隊成員的移動和行為，并計算了手術室內團隊成員之間的總接觸次數（TNC），作為衡量手術室潛在干擾的量化指標。

合理的大小與布局提高手術效率

研究結果顯示，手術室的大小是影響TNC的關鍵因素。與小型手術室相比，中型手術室在減少TNC方面表現更佳。然而，手術室大小在建成后難以調整，因此需要在設計階段就給予充分考慮。此外，手術團隊規模也是一個重要因素。隨著團隊規模的增加，醫護人員之間的接觸次數（TNC）顯著增加，從而增加了手術過程中的潛在干擾。因此，在保證手術質量的前提下，應盡量控制手術團隊的規模。

除了空間大小和團隊規模外，手術室的布局也會對醫護人員的行為產生顯著影響。研究發現，合理的空間布局能夠減少醫護人員的移動距離和頻率，提高工作效率。而對區域活動頻率進行分析，結果表明某些功能區（如手術臺區、麻醉區）的活動頻率遠高于其他區域，這一數據有助于在設計時優先考慮這些關鍵區域的布局。此外，巡回護士工作站的位置也對TNC有顯著影響。合理的位置設計如將工作站設置在手術臺附近，可以顯著降低TNC。

同時，雖然手術臺朝向與房間形狀對手術過程的影響相對較小，但在設計過程中仍需考慮其潛在影響，以實現整體布局的優化。

繼續探索手術室設的優解

手術室的設計是一個復雜而細致的過程，需要綜合考慮多種因素。本研究通過結合行為觀察與仿真模擬技術，為我們提供了優化手術室設計的科學依據與實踐指導。結果表明，通過調整手術室的大小、巡回護士工作站的位置以及控制手術團隊規模，可以有效地減少手術室內的潛在干擾，提高手術的安全性和效率。

相信隨著越來越深入的技術融合與創新，對于醫療領域的人因工程與人機交互的探索將更加科學、高效、人性化，不斷推動領域的規范化發展。

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參考文獻

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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