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现代医院手术部的发展及展望
点击次数：3066 更新时间：2012-01-01
作者：潘兆岳（南京军区南京总医院） 发表于：《中国医院建筑与装备》 2009年增刊
在医院手术室工程建设中，医院从自身医疗特色出发，组建不同类型的手术室，从单一的洁净技术型向数字化综合型提升，并注重设计的前瞩性，这是满足医院未来发展的必要条件。医院手术室经过150年的发展和完善，分为如下四大类型，而每一类型都是工程技术发展的结果。
一、分散型手术室
19世纪中叶，麻醉技术的发明推动了手术学的建立，同时也产生了手术室。细菌学的发展，蒸汽灭菌技术和手术前洗手法的完善，口罩的使用，手术衣的使用等，进一步推动了手术学的发展。1846年10月美国一综合性医院齿科进行了首例吸入麻醉大手术，手术室从此诞生。当时手术的环境最然很简单，但却是第一代手术室。20世纪初，近代手术学的普及，推动了手术室的发展，每个诊疗科室，都建立自己的手术室，手术室以分散的形式存在于医院内，而且根据专科的需要，手术室内配置相应的医疗器械。这种分散型的手术室，在手术室发展史上存在了较长的时间。目前，被集中型所取代的分散型手术室又以高新技术的形式慢慢回到了现代医院。
二、集中型手术室
20世纪中期以来，外科手术学有了进一步发展，由分散存在的形式逐渐变为集中形式。1937年在法国巴黎召开的万国博览会上展示了集中型手术室，它标志着现代模式的手术室正式创立。1955年东京大学开设了第一个手术部，将各专科手术室都集中在手术部内统一管理。1963年中央供应型的平面布局手术部在美国问世。这种集中型的手术系统是手术室发展史上的一次革命，它是手术室的一代新产品，当代手术室基本都属于这种类型，而分散型的手术室逐渐被取代。集中型手术室在上世纪30年代问世，到50年代普及，从60年代开始采用洁净技术，集中型手术室从此进一步得到了完善，进入了规范化阶段。当外科手术发展到微创时期，数字化微创手术室的出现，外科内科相融合，内科介入外科，内科医生也操作手术器械进行外科治疗。为便于使用管理，一些微创手术室就近设置在所属科室内，分散型的手术室又出现在现代医院。
三、洁净手术室
20世纪50年代，由于微电子工业的精密机械工业的发展需要，产生了“空气洁净技术”，这项提供洁净空气环境的新技术问世后，立即受到了医学专家和临床医学工程专家的重视，首先在手术环境中进行试用并建立了洁净手术室。1966年，世界上第一间层流洁净手术室在美国巴顿纪念医院投入使用。英国廷顿医院矫正专家查理（Charile）通过对12年的大量手术的统计表明，普通手术室感染率达8.9%，而洁净手术室感染率下降到0.6%，空气洁净技术在降低手术感染率方面取得了明显效果，这使手术室建设发展到了一个新阶段，即洁净手术室阶段。采用现代空气洁净技术，对手术部内的手术用房进行除尘、除菌，并对空气进行调节，建立洁净的手术环境，这样的手术室被称为洁净手术室，由洁净手术室所组成的手术部，称作洁净手术部。
洁净手术室的使用明显降低了术后感染率，提高了手术质量。它操作简便，缩短消毒灭菌时间，提高了手术室利用率，是手术消毒灭菌技术的一次革新。洁净手术部的出现是医学同工程技术相结合的一项成果，是手术室发展过程中一次重大的进步。
洁净手术室是综合型的建筑医疗设备，在建设中涉及多项工程技术，如空气洁净技术、空气调节技术、安全供电技术、室内装饰技术等。洁净手术室工程建设的快速发展，推动了该区域的学术研究和交流，并产生了有关学术专著，对洁净手术室的工程建设进行了全面结构和认真反思。
（一）空气洁净技术
1.净化流程
洁净手术部的技术核心是采用现代空气洁净技术，组织科学的气流形成，对手术室内的空气进行三级循环过滤，除去空气中的尘埃和微生物，为手术部提供可以满足手术要求的洁净环境，通过除尘达到动态除菌的目的。手术室空气净化流程：新风进入回风段，同回风相混合，进入粗效段，粗效过滤器滤去直径为10μm大颗粒尘埃，换热器段和加湿段，进行温度、湿度调节，然后再进行风机段加压，经过中效过滤器，滤去1μm~10μm的尘埃，进入消音器，把噪音降低到58分贝以下，送至手术室的高效静压箱，经高效过滤器滤去0.3μm~1μm的尘埃，经高效送风口，把洁净空气送至手术室台面。手术室的回风口安装有粗效过滤器，回风管路上装消音器。手术室安装有余压阀，以恒定内外压差。根据GB5033-2002标准的规定，Ⅰ级手术室送风量与手术室面积无关，基本恒定在7000m3/h左右，风量分配大体如下：
送风量：Q1=7000m3/h；
回风量：Q2=6000m3/h；
新风量：Q3=1000m3/h；
排风量：Q4=500m3/h；
送风速度：V≌0.3M/S，为Ⅰ级手术室（送风口面积S≥6㎡）
换气次数：N≥30次数，为Ⅱ级手术室（N=Q1/手术室容积V）
换气次数：N≥20次数，为Ⅲ级手术室
换气次数：N≥10次数，为Ⅳ级手术室
注：当Q3＞Q4时，为正压手术室；当Q3＜Q4时，为负压手术室。
在工程设计中，一般采取恒定新风量Q3，调节排风量Q4，可以很方便地实现正负压手术室的转换。
送风量Q1=7000m3/h略大于回风量6000m3/h与排风量500 m3/h的和，以维持室内保持恒定的正压值。排风机用于快速排除异味和加快新风的补充，为补充新风提供条件。
2.气流形式
手术室在粗、中、高三级过滤器可靠的情况下，送入室内的空气是洁净的。决定手术室洁净度的等级则是气流形式，不同的气流形式对排除手术室自身发菌量的效果不一样，造成手术的洁净等级也不一样。洁净手术室空气流组织的基本原则是最大限度减少涡流，使摄入的洁净气流经过最短的流程覆盖手术区，希望气流的方向与尘埃重力沉降的方向一致，并使回流的气流有效地将室内灰尘排除室外。在洁净技术中，把气流的组织分为“层流”和“乱流”（紊流）两种类型。“层流”表示空气中的质点以均匀的断面速度沿平行流线流动，“乱流”表示空气中质点以不均匀的速度呈不平的流线流动。根据气流组织形式，通常将洁净手术室分为垂直层流手术室，水平层流手术室、乱流手术室以及可调洁净度手术室。
（1）垂直层流手术室
就是在手术台上方布高效过滤器，侧墙下部布回风口。气流的上部平行垂直，呈层流状态，下部则向回风口倾斜，层流受到了破坏。在手术台的台面上及四周的外延区域形成洁净层流区，局部区域获得高洁净度。
为保证手术区洁净度，高效送风口的面积必须充足，Ⅰ级手术室应大于6.2㎡，在0.8m的高度上送风速度应不小于0.25m/s。无影灯安装在送风口中间，为减少无影灯影响气流，多采用小护罩的骨架式无影灯，由于大贝壳式无影灯对气流影响大，不宜使用。
（2）水平层流手术室
它的特点是水平送风，送风墙面布高效过滤器，回风墙面在送风墙对面，布置粗效过滤器，起过滤和均流的作用，阻止室内漂浮的纤维和尘粒污染风管，保护后级过滤器，患者的脚应朝向送风口，头部一侧的麻醉师和麻醉器械正好处于下风向，以防止麻醉气体的污染。
水平层流手术室的高效过滤器、静压箱、送风口安装在手术室侧面，不占用手术室高度，因此层高偏低的手术室可采用水平层流方式。它占用面积大，为了克服尘埃的重力沉降，送风速度要高于垂直层流风速，不低于0.3m/s，即送风量要提高。
选用层流方式，同手术室的建筑结构有关。实验证明，垂直层流细菌消失快，含尘浓度低，但切口与气流方向垂直，而执刀医生头部正好在切口的上风向。而水平层流切口与气流平行，因此水平层流切口的污染要轻于垂直层流。国外水平层流手术室多于垂直层流手术室。目前国内为了节约手术室占地面积，垂直层流手术室采用较多。
（3）乱流洁净手术室
过滤后的洁净空气由顶部或侧面几个送风口送入，洁净空气迅速向四周扩散，与室内空气相结合，并将室内空气经回风口排除，由于洁净空气稀释了空气的菌尘浓度，使之达到了相应的洁净级别的要求。这就是乱流洁净室。它的气流布置应以最短的距离使洁净空气吹送到手术台面，以减少洁净系统被污染的机会，其洁净度可达1000级~100000级，这主要是由送风量即换气次数决定的。换气次数达到每小时40次时，其洁净度可保证达1000级洁净度，为Ⅱ级洁净手术室，即标准洁净手术室。手术室发尘量一定、回风比一定，手术室洁净度高（菌浓度低），循环次数就高。
（4）可调洁净度手术室
上述三种手术室，送风量是恒定的，气流形式是恒定的，手术室内的空气洁净度也是恒定的，但它们在使用管理中不够灵活，不便于手术室综合利用，也不利于能源节约。
在大型手术部的管理中，为了提高手术室的利用率，多数手术室安排的手术种类会经常变动，它们对洁净度的要求也是不一致的。如眼科手术要求风速低，普通外科、骨科手术风速可以高一些。医护人员和患者对风速感觉也有差异，为了选择最舒适的风速，因此经常要求对风速作适当的调整：风速变化，送风量发生变化，气流形式发生变化，室内空气洁净度发生变化。
为了适应风速的调整，洁净手术室应采用独立的接话空调机组，送风机应采用变频调速控制系统。高效送风口、回风口可按100级洁净度手术室的要求进行布局设计。风机类型、风管尺寸可按100级要求的下限设计。风机在高速运行时，室内洁净度在100级状态，低速时洁净度下降到1万级或更低的状态。手术室的建设投资可以低于标准100级洁净度手术室的投资。由于洁净度严格界定难以适应临床实践变化的需要，可根据实际的需要进行调整，医护人员会接受并认可。这是变频调速技术的发展和成熟带来的手术室设计和功能的变化。
（二）空气调节技术
在洁净手术部的建设中，空气调节系统是工程的主要组成部分，也是质量指标的重要内容。
手术部的空调系统又比普通病房的空调系统要复杂。因为手术部空调和净化系统是合二为一的，系统既要满足空调要求，又要满足净化的要求。手术室热湿负荷重，变化大，不同的手术对空调的参数要求不一样。有的手术，为了获得最佳效果，要求手术过程中室温是变化的。如心脏手术，这阶段室温低于20℃，复苏起搏时，室温要高于20℃，这就要求室温的调节、控制应方便和灵敏。医院空调系统既要满足生活的舒适性，又要满足医疗的功能性，这必然促成控制技术的综合运用。
为便于和全院空调系统并网，满足手术部特殊空调功能要求，并减少建设和管理投资，各地医院从自身条件出发，建立了不同结构模式的空调系统，医院之间的条件不同，采用方法也不同，因此手术部空调系统具有多样性。
为了适应手术室空调的需要，产生了一种新型净化空调机组，该空调机组配置热泵机组，提供空调热源，充分发挥热泵机组冷热切换的方便和灵活，扩大了普通空调机组的调温功能。它可以不依赖中央空调系统而独立工作，也可接中央空调系统的冷源和热源切换工作。使用灵活、方便，能满足手术部空调差异大、变化多的复杂要求。
这种机组因需要安装配套的热泵，在大型手术部应用受到了限制，但特别适合小型医院手术部、门诊、急诊手术室以及特殊病房使用。两种不同运行模式的热泵可互补工作，降温热泵向冷却系统排热，升温热泵从冷却系统吸热，相互补偿，手术室产生的余热得到了回收和充分利用，达到节能效果。1号热泵换向阀位于制冷端B的位置，按供冷模式运行，冷凝器内的高压制冷剂向水源系统排放热量，使系统水温从24℃升高到30℃，蒸发器内低压制冷剂从工作环境吸收热量，热泵产冷。2号热泵换向阀位于制热端C的位置，按供热模式运行，冷凝器内的低压制冷剂从水源系统吸收热量，使系统水温从24℃下降到20℃，蒸发器内高压制冷剂向工作环境排热，热泵产热。
以上两种不同工作模式的热泵水源串连使用，可减轻冷却塔的负载，如配比恰当，节能效果显著。
（三）安全供电技术
手术部安全供电包括可靠地预防断电、漏电、微电击等供电事故，必须采取综合性措施确保安全供电，这是手术部建设中核心工作之一。其应具有双路供电自动切换的功能，并备有发电机组，以防双路供电系统发生意外。医疗设备配置EPS电源，信息设备配置UPS不间断电源，以保证供电线路冗余和容错能力。
不同功能区采用不同的制式供电，医疗区应采用三相五线制供电（TN-S系统）；设备区可采用三相四线制供电（TN-C系统）；手术区须采用不接地配电方式（IT系统）；手术室内采用等电位接地，不同区域供电线路要分开敷设，以免相互影响，以达到安全和节约投资的目的。
四、数字化手术室
随着医学和工作学的发展，近年来又出线了一种全新的手术室，人民称之为数字化手术室，它的技术核心是信息技术。数字化手术室采用了医学图像存贮和传输系统，将各类医学影像设备所获得的医学图像送至手术现场，以指导手术过程。或者在手术室内安装专用的手术图像设备，取得实时的手术动态图像，以指导手术的进行。数字化手术室集计算机网络技术、自动控制技术、图形信号处理技术及综合布线技术于一体，将与手术过程有关的各种系统有机地结合进行统筹设计，为整个手术提供更加高效、舒适、安全、便利的环境。
亚太地区规模最大、功能最全的数字化手术部——北京积水潭医院手术部于2008年初投入使用。该院是北京奥运会定点医疗机构，手术室内装备了先进的手术导航系统、视讯传输系统、医学影像系统，能够准确、及时地完成手术，出血少、创伤小，奥运会期间，运动员无论来自哪个国家，只要当地有视讯条件，就可随时进行跨国医疗视讯会议或是手术转播。如果运动员受伤了，需要本国专家进行会诊，都可以在手术中实现。
数字化手术室目前有多种形式，为方便叙述，本文根据图像产生的方式对数字化手术室进行分类，简要介绍如下：
（一）PACS手术室（医学影像通讯手术室的简称）
PACS手术室采用现代医学影像档案和通讯系统，即PACS系统（Picture Archiving Communication System），它把CT、MRI、DSA、ECT、PET/CT、Ultrasound所获得图像资料迅速方便地送到手术现场，供手术选用。或者在手术现场内安装专用手术图像设备，取得手术部位的实时图像，直接指导手术的进程。这样的手术室被称为数字化手术室，它所构成的手术部被称为现代手术部。
数字化手术室应当是PACS系统中的一个工作站。现代数字医学成像设备，都具有DICOM3.0的标准接口，它规定了数字医学影像和相关信息的格式及其信息交换方法的标准，可以从接口采集图像数据，与医学图像档案和通讯系统PACS对接，这样就能和医院信息系统HIS（Hospital Information System）融为一体。CT、MRI、DSA、ECT、PET/CT、Ultrasound等临床医学检查设备所获得图像资料可以被迅速送到手术现场，为提高手术效果创造有利条件。手术现场所获得的实时手术资料和图像，也可以通过PACS输向外部，从而为远程会诊、远程手术奠定基础。
（二）微创手术室
“微创手术”是指微笑创伤的手术。微创外科MIS（Minimally Invasive Surgery）手术室，整合了先进的内窥镜设备（如腹腔镜、胆道镜、肠镜、宫腔镜等），能够开展肝、胆、胰、胃肠等腹部与妇产科等数十种手术，可以将过去10cm~20cm的手术切口缩小到几毫米。微创手术具有痛苦小、恢复快、住院时间短（大都住院1天~2天）、创伤疤痕小等特点。微创手术和器官移植被誉为21世纪外科发展的两个方向。微创外科手术几乎涉及传统外科手术的所有领域，如腹腔镜下胆囊切除术、脾切除术、胆总管切开取石术、消化道穿孔修补术、子宫肌瘤剥除术、卵巢囊肿剥除术、空腔镜下子宫肌瘤电切除、椎间盘镜下椎间盘髓核摘除术，甚至切除恶性肿瘤（胃癌、肝癌、直肠癌、结肠癌），微创手术也称为首选方式。
微创手术是将先进的医学摄像系统、完善的手术器械、熟练的外科手术操作技巧相结合的前沿技术。外科医生借助内窥镜，通过微小的创伤切口，在显示屏幕上来直接观察体内情况，以及手术器械操作过程。
外科医生需要有内窥镜操作实践经验，能够在观察显示器的同时，熟练地完成手术操作。微创手术与开放式的手术方式不同，手术室的设计也不同于集中型的手术部，它分散、方便、灵活。照明系统、净化系统、设备布局方式、手术环境的调节和控制方式、手术图像采集和传输方式都必须满足微创手术的需要。窥镜设备是现代数字化的图像设备，微创手术室也是数字化的新型手术室。
微创手术室的空气洁净度按一般洁净度手术室或准洁净度手术室即Ⅲ级、Ⅳ手术室要求设计，空调净化比较简单。微创手术室可采用分散型手术室的方式，设立在各相关科室，便于管理使用，提高工作效率。由于微创手术的出现，曾经被集中型所取代的分散型手术室正以高新技术的形式回到了现代医院。
微创手术室重视医用吊塔布局设计。医用吊塔是为特殊医疗环境（如手术室、ICU、急诊室）避免地面污染，提高设备安全而设计的。通过旋转和上下升降，承载其他医用设备并转接电源、医用气源、信号源。其功能实用简明、操作便捷，极大改善了医疗工作环境。主旋转控制装置、升降控制装置、设备放置平台之间依次紧固连接；积塔式设计使空间利用更为有效、转接口分布合理美观、医疗设备连接清晰流畅；预留较大可扩展性。
数字化手术室建设中每间手术室一般要安装2个~3个吊塔，微创手术室（腔镜手术室等）甚至需要提供4个吊塔，即外科塔、腔镜塔、麻醉塔以及辅助塔。由于医院经济实力的限制，很多医院在手术室建设中暂时只考虑1个气体吊塔。这时医学工程部则要建议施工方必须在天花板顶部做吊塔的预埋件，否则日后很难增加吊塔的级量。
（三）电磁屏蔽手术室
磁共振介入手术室，简称MRI手术室，根据施工按术特点分类，也称为电磁屏蔽手术室。手术室图像引导的概念，已成为医学成像领域的热点问题，使医学成像从以诊断为目的向治疗过程转移。图像引导的出现，可以提高手术治疗的安全性并能节省医疗费用。这种新型的介入外科治疗过程，在原有的传统手术中是不可能完成，需要对器具和设备进行必要的改进，建立数字化的手术环境。
在手术室安装开放磁共振成像设备，采用磁共振介入的原理，向手术医生提供手术过程中的动态的、变化的实时信息。实践证明，动态的MRI成功引导是颅脑神经外科手术有发展前景的科学方法。
MRI手术的基本概念是通过进行中MRI成像来协助指导进行的外科手术，MRI手术室则是指安置有术中导航功能的MR扫描设备，并可进行全部或部分外科手术的手术室（或指符合外科手术要求并能进行外科手术的MR机房）。MRI手术的目的是通过手术MRI扫描和导航来提高外科手术对病灶的完整切除率和治愈率。
“术中MRI成像”是指手术开始前、手术进行中和手术结束前的MRI成像。完成一次MRI手术，目前一般需术中进行3次~4次MRI扫描，手术结束前的最后一次扫描最为重要，平均每次术中MRI扫描时间约为10分钟左右。这些术中MRI图像信息又可现场输入到导航系统作为术中导航的原始资料，实时指导、修正现场手术的进行情况。术中MRI成像序列和成像参数则是为手术而特定的。根据需要也可进行术中MRI增强扫描、术中MRI血管造影（MRA）、术中MRI功能成像分析（fMRI）等。
自1995年以来，美、日、德等国的医院相继出现MRI手术室，日本东京女子医科大学医学院采用水平式开放型永磁体MRI扫描机，建立了MRI手术室。目前，磁共振介入手术室正处在探索、完善和推广阶段。电磁屏蔽手术室组成主要包括以下几个方面：
（1）MRI手术室
MRI手术室的布局既要考虑到能进行MRI成像，又要考虑到便于外科手术的操作和人员的移动。另外，MRI手术室的面积要大于普通MR机房的面积，一般要求在40㎡以上。一种是放置在医院外科手术室区域内的专用MRI手术室；另一种是将影科的常规MR室改建成能符合手术要求的MRI手术室（如美国辛辛那提大学，平时仍作为日常MRI扫描诊断使用）。
MRI手术室是MRI设备及手术室组合而成的复合体，属多学科相互交融的边缘学科，一台术中核磁共振手术是由手术者、放射科医生、工程技术人员、麻醉师及护士共同配合完成的。放射科医生要参与所有手术病历的术前计划和术中影像学的处理，为外科医生提供最佳的手术入路及术中影像的动态变化，因而成员之间的交流显得尤为重要。手术室设计必须满足这些工作要求进行设计和施工。
东京女子医科大学MRI手术室的隔壁是大型专业神经外科手术室，两者之间是相通的。这样根据病情需要，手术既可完全在MRI手术室内进行，也可大部分在神经外科专业手术室内进行，然后可快速地转移到MRI手术室术中扫描后完成的进一步修正手术。
（2）MR成像设备
适用于术中MRI在低频的设备应是扫描功能先进、漏磁区域小、机架开放程度高的机型，显然目前中低磁场强度的开放式MR机是最适合的。常见的为0.5T以下的开放式永磁型机型、低场永磁型MR机特别适合于手术操作，其主要特点是漏磁区域，几5高斯线区非常小。
在磁共振介入中，磁体必须是开放型的，以便于介入过程中的操作。水平开放型的MR介入操作区共有三个，即两侧和后方。垂直开放型MR系统超导磁体由两只分开的线圈组成，且同制冷装置相连通，成像区域是直径30cm的球体空间，磁体中央有一56cm宽的豁口，可以在垂直方向靠近病人。磁体中采用六线圈结构，提供足够的自由空间。各种线圈设计、线圈的距离和均匀的成像区，采用计算进行了综合分析和设计，使线圈储存的能量最优化，使成像区域的均匀度达到最高。
（3）手术室配套设备
要完成标准程序的手术过程，手术室内必须配有麻醉机、吸引器、心电监控仪和供氧设备等，由于这些设备摆放的位置可在5高斯线外，且术中移动机会少，所以在MRI手术室内允许使用普通的手术器械设备。而手术中将5高斯线内使用的手术刀、血管钳等外科手术器械则要求采用无磁性材料制造。下面分项进行介绍：①手术台。MR兼容性手术台，它必须由无磁性材料制作，手术台可通过简单控制操作完成多方位、多角度的床位运动变化，而且台面的移动还可根据手术图像中的信息来实现X~Y平面方向的微调。手术检查台长度在2500mm以下，宽度在500mm±50mm以内，重量在450kg左右（规格均为东京女医大MRI手术室装备数据）。②显微镜。一般要求为无磁性材料的MRI专用手术显微镜，它拥有﹣60cm变焦功能的接物镜头，倍率与变焦比为1：6，宽波段多角度聚焦。采用实时顶置配重方式，具备一个标准外科手术显微镜全部功能。由于东京女子医大手术显微镜也在5高斯线内放置，故显微镜也是MR兼容性器材产品，这种先进的MRI手术显微镜是通过氮驱动马达。如MRI手术室面积够大且不影响手术的操作，完全可以在普通神经外科正常使用。③监视器。手术室中MRI监视器是21英寸专用监视器（可兼容20高斯磁场强度），但现在也可在室内装配大屏幕液晶或等离子电视机作为监视器，并可用无绳鼠标器或蓝牙技术进行遥控操作。④无影灯。采用4灯超级还卤素灯泡，24V25W，1m处中心照度约为95000LUX，MRI扫描时需关闭电源。⑤麻醉机。一般要求为无磁性材料制作，如使用的MR机漏磁区域小，又可放置在5高斯线区之外，则可使用由普通材料制作的手术室常规麻醉机。麻醉机配置彩色显示器后可转换成病人生命体征的监视器。
（4）MR实时校正导航系统IGS
IGS（Imaging Guided Surgery）包括影像引导下的介入治疗和直接的外科手术在内。其主要目标是减少外科手术过程中的人为因素，使外科手术更为精确，即在病灶切除更为干净的同时，最大限度地保护正常组织。IGS可以减少对病人的伤害，加快病人伤口痊愈的速度，减少手术室、手术队伍被占用的时间，提高手术室利用率。
影像引导下的外科手术是在医学影像无缝连接的积分环境下实现的。所谓无缝连接是指这里所有的影像在三维空间内没有重叠的遗漏，尤其在手术的区域内，不能因为图像处理过程而形成新的畸变、遗漏和重叠。IGS的使用不仅包括对具体病人所有医学影像信息的集成，还包括无缝隙连接的影像数据的获取、可视化、手术导航下的操作、显示以及在该环境下的快速存贮。而这些过程可以用一个基本的组织形式来完成，这个组织形式和以往的手术小组有两个显著不同：队伍中不仅有医生、麻醉师和护士等医务人员，还有医学影像物理师和工程师等人员；这些人员可以并不完全集中在手术室，可以分布在医院的不同地方，甚至世界的不同地方。面对病人的只要主导大夫和护士。进一步的发展，主刀大夫的工作可以用机器人来完成，和病人在一起的可能只有护士。手术人员组成发生了变化，手术室的布局设计和装备配置也随之发生变化。因此，手术室建设中必须跟踪这一变化。
影像引导下的外科手术的工作流程包括病人影像数据的采集、外科手术的计划系统和影像引导下的外科手术导航系统三部分。由于这个工作是在医院内部通过医院的PACS及相应的网络系统实现的，需要具有影像传输的DICOM标准及和HIS/RIS医院管理系统的接口，所有信息的集成可以在很短时间内完成。
医学影像引导下的外科手术通过局域网或者国际网用基于PC机或者影像工作站的专用外科手术导航服务器完成。和医学物理工作者关系密切的是两个工作站：外科手术计划图像系统工作站和手术导航工作站。系统中使用的服务器可以是医院PACS系统的一部分。
IGS需要病人手术前的三维MRI或者CT影像。别的影像，例如PET、超声影像和数字化X射线血管造影影像等作为整合MRI或者CT图像的原始数据的参考和补充。根据外科手术大夫的意见，把这些信息集成到MRI或者CT图像中去。它们的作用是对MRI或者CT图像中的疑点加以判别。例如对肿瘤的情况，因为结构成像并不能提供很好的肿瘤外边界，如有PET或者FMRI图像的话，可以对确定手术的外部边界提供科学依据。在规定的时间内，物理师必须在外科手术计划系统专用工作站上完成必需的影像处理、集成和显示，经过手术大夫审查认可之后送入影像导航工作站使用。
图像引导这一感念已成为医学成像的焦点。从诊断目的向治疗过程转移，这是战略性的变化，它使手术室提高到数字化阶段。图像引导的治疗可以提高安全性和效果。这是一种新型的介入和外科治疗过程，在原有的传统手术室中是不可能完成的，它需要对器具和设备进行必要的改造，使之适合独特的电磁环境。
在MR介入中，所产生的图像有两种，其一是标准的常规图像，其二是相互关联的图像。医生可由图像之间相互关系，选择和控制成像平面的位置和方向，由此来确定手控器具的位置。在MR成像介入的引导中，为了实现实时跟踪，设计人员还专门设计了一种探针。探针由聚合物（塑料）制成，在其末端安装了一个射频线圈，结构微小。
在数字化MR成像信息送至工作站，计算出线圈的位置，实现实时跟踪。工作站也接受来自MR扫描机的图像信息，线圈的位置以图形表示，叠加在MR的图像上。两成像平面中显示出线圈瞬时位置的混合图像，投影到成像室的屏幕上，供医生观看。介入器具的位置实时反映在两种图像中，为此，成像平面也随线圈位置而变动。
一旦器具进入病变部位，即取出含有跟踪线圈的管心针。剩下的套管用作通用型的同轴引导装置，可通入MR成像相宜的活检枪，获得组织标本，也可以通入其他器具，如激光纤维或冷冻探头。
适合于MRI手术室使用的导航系统是按照特殊要求改装后的装置，这种导航系统为无源、无动力装置、能自动跟踪手术层面和病灶部位（如在术中手术台位置发生改变，则不需要再次匹配和纠正定位），并可直接实时以术中图像导引手术。
通过DICOM接口，术中扫描的 图像可立即通过MRI手术室的局域网络传递到导航系统，使导航系统的图像得到实时更新，这样就可避免由于手引起的靶器官及周围组织变形移位而发生的导引误差。同时，术中MRI扫描的图像又可做到及时发现术中残留的病灶，并精确地指导下一步现场切除残留肿瘤手术，大大提高病灶一次性手术的完整切除率。
（5）MR手术室电磁屏蔽处理
MR手术室的六面，包括MR手术室的自动移动门，同样需按MR特殊要求进行电磁屏蔽处理，为此MRI手术室的移动门已采用了最新的磁悬浮技术。
MR手术室电磁屏蔽系统由屏蔽壳体、滤波和隔离装置、通风波导、接地装置组成。以消除从外部进入MR手术室的各种电缆（包括MR主机和外周设备电缆）的电磁嘈声。
由于采用低场永磁型MR扫描设备（漏磁区域小），加之磁场屏蔽处理，MRI手术室周围区域的其他外科手术室照样可进行各种外科手术（包括心脏起搏器安装手术等），对手术类型和器材并无任何特殊限制和要求。
屏蔽壳体所采用的屏蔽板（包括壁板、顶板、底板）必须由具有良好导电导磁性能金属网或金属复合材料构成。
所有进入MR手术室的电源线、控制线、信号线和医用气体管道必须装设滤波和隔离装置。空调净化送风口、回风口必须装通风波导。
MR手术室屏蔽壳体应采用单点接地，其接地电阻≤4Ω，必须小于避雷接地的接地电阻。屏蔽壳体未与地连接时，其与地线间的绝缘电阻为10KΩ。
MR手术室必须符合室内MRI设备的技术文件规定，电磁屏蔽性能应符合相对应得国家标准。
（四）MR导航微创手术室
MR导航微创冷冻治疗手术室简称MR导航微创手术室，它是微创手术室同MRI手术室相结合的一种新型手术室。
（1）MR导航微创冷冻治疗简介
磁共振导航介入治疗iMRI（Interventional MRI）技术是磁共振成像和微创治疗这两项技术的有机结合。该技术采用磁共振获取患者术中解剖和功能图像，同时采用一套定位设备探测微创手术器械的精确三维坐标。将手术器械的方位信息与来自磁共振的患者图像依照其空间相对位置共同显示在手术室内的屏幕上，为医生进行微创手术、治疗的术前规划和术中精确导航提供所需信息。该技术在保障手术安全性的基础上，大幅度提高手术成功率，极大地降低了手术给病人带来的痛苦和伤害。
微创冷冻治疗技术是当今世界介入治疗的前沿领域，特别是磁共振导航监控下的微创冷冻治疗技术。由于磁共振导航监控具有分辨率高、能实时监控治疗效果和治疗病变过程、无放射性及无不良影响等诸多优点，从而为微创冷冻治疗提供了最佳的成像观察手段。
“MRI图像导航监控微创冷冻介入治疗系统”是实现实时精确导航和实时精确疗效监控的微创设备。可对 肝、肾、膀胱、子宫、骨骼等部位的肿瘤进行精确微创介入治疗。该系统由MRI系统、MRI兼容的氩氦刀系统（可由机器人导入）和MRI兼容的实时视觉控制系统三个分系统和MR导航微创冷冻治疗手术室等共同组成。
（2）手术室环境要求
系统对环境的要求很高，用户在选择场地时不仅要考虑场地干燥、通风良好，手术室内空气调节、净化和安全供电等相关技术，以及医院洁净手术室技术规范进行设计，还应考虑以下几方面的因素：①磁共振系统磁体的强磁场与周围环境中的大型移动金属物体可产生相互影响，磁场一旦被干扰，就会直接影响图像质量。因此，必须充分考虑外界干扰源到磁体中心的最小距离，维持磁场的稳定性。②磁体振动将降低图像质量，对核磁场地的振动有一定要求。③磁共振系统的强磁场与周围设备会产生相互影响，从而影响图像质量。若附近有磁共振设备，确保两台设备的3G线不交叉。
（3）手术室布局
根据系统功能要求，房间必须设有磁体室（屏蔽室）、设备间、操作室等。结合实际场地情况，系统的房间基本布局可参见图10，磁体室的地面为零标高。
（4）导航场地要求
在磁共振介入手术室内，应该留有足够的空间给导航仪。从磁体病床的圆心中间到导航相机的距离应该大约为2.1m（磁体5高磁线的外延）以确保导航相机能够看到病床、手术器械、磁体的定位标记点等。
（5）配套医疗设备要求
根据设备安装要求进行屏蔽室内及操作室相应设备安装及连接，确保使用者操作方便，不影响手术操作的进行。
监护设备场地基本要求为：根据手术类型及手术需要选取不同麻醉、监护设备；根据设备磁兼容性质安装摆放；介入手术室要设置相应的急救设施及药品等，必要时通过预设的紧急通道能够以最少的时间达到常规手术室进行病员的及时救治。
在手术室安装开放磁共振成像设备，采用磁共振介入的原理，向手术医生提供手术过程中动态的、变化的实时信息。实践证明，动态的MRI成功引导是颅脑神经外科手术大有发展前景的科学方法。自1995年以来，美、日、德等国的医院相继出现MRI手术室，日本东京女子医科大学院采用水平式开放型永磁体MRI扫描机，建立了MRI手术室。目前，磁共振介入手术室正处于探索、完善、推广的阶段。
五、手术部建设展望
我国政府、医学界、工程技术界对空气洁净技术在医药领域应用十分关注。上世纪80年代初，我国医药行业制订了《药品生产管理规范》，贯彻联合国世界卫生组织提出的药品优良生产的常规规范GMP（Good Manufaturing Practice）。在该规范中，对药品生产条件和环境做出了严格规定，单独制订了大输液GMP，规定了生产环境的空气洁净度，其中灌装、封口等工艺的工作环境，其空气洁净度，必须在局部100级的环境中操作。为贯彻实施GMP，全国各地医院对大输液生产进行改造，对生产环境进行空气净化处理，空气净化的观念，净化的技术，引进了我国医药卫生行业，特别是引进了医院的建设，这为我国洁净手术部的建设工作奠定思想和技术基础。
1986年，中国人民解放军总医院在国内率先建立了两间层流洁净手术室，投入了临床应用，随即各种形式的洁净手术室在国内相继问世。医学同工程技术相结合对洁净手术室的设计、施工和使用管理开展了探索性的工作。1998年南京军区总医院建设住院部大楼洁净手术部，为数字化手术室的建设做出了许多尝试。这标志我国洁净手术部建设工作，经过十多年的探索已进入成熟期。1995年12月，中国人民解放军总后基建营房部总结国外洁净手术部建设经验，颁布了《军队医院洁净手术部建设技术规范》。2002年12月国家颁布了《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002，对国内洁净手术部建设工作起到了指导作用，这是国内洁净手术部建设工作中的里程碑。
2004年3月，许钟麟主编的《洁净手术部建设实施指南》出版。同年4月，潘兆岳主编的《医院现代手术部建设与管理》出版。2005年6月，涂光备编著的《医院建筑空调净化与设备》出版。这些著作从不同的侧面对医院的空调净化技术、手术部工程建设进行了跟踪和总结，反映了医用工程建设与学术发展的互动关系。
（一）洁净手术部建设中的“瓶颈”
实践证明，洁净手术部的建设、管理和使用是手术室发展过程中一次重大的进步。但它的技术发展向中小医院普及均受到了制约，面临三大“瓶颈”：建设资金高投入，使用管理高能耗，设备占据大空间。时至今日，我们应该反思这些问题。
（1）建设高投入
洁净手术室是通过除尘达到动态除菌，除尘是过程，除菌是目的。用以除尘的空气净化设备系统庞大：新风机组、净化空调循环机组、静压箱、高效送风口、消音器、过滤器、送风、回风、排风管道。再加上配套的空调设备、室内装饰工程及其他配套设施，一间常规手术室，不包含任何医疗设施，仅净化工程常常要突破50万元，一个中型手术部常常要突破1000万元。不少医院不堪重负，纷纷采用“低价中标”的办法，结果埋下诸多隐患。中标后长期不能开工，竣工后长期不能使用，这样事例多不胜举，严重阻碍了洁净手术部的建设和发展。
（2）管理高能耗
如前所述，洁净手术室是通过除尘达到除菌，为了除尘，实行空气循环，三级过滤，多级消音，系统的初阻力就超过了50mmH2O（毫米水柱），循环风机和功率必须增大，一中型手术部的净化系统，其电功率达100KW，电能的热损耗，造成手术室升温快，有的手术室冬季还需要降温。中小医院反映洁净手术室用不起，有建成后关闭不用的现象发生。通过除尘达到除菌这一方法，“性价比”是否合理，值得反思。
（3）设备大空间
手术室内无影灯安装高度是3m左右，吊顶内需安装静压箱，高效过滤器，送风管，回风管，消音弯头等设备，吊顶内高度不能低于1m，手术室的建筑高度必须在4m~4.5m之间。循环净化空调机组，新风机组及配套净化设施，体积大，管道连接复杂，需要在设备层安装，因此布局合理的手术部上层必须具备设备层，这给手术部的建设造成很多困难，特别是改造工程，更是难以实施。
（二）现代手术部发展的新动向
由于微创手术的普及、内科外科相融合、数字化手术室的出现，促使现代手术部建设产生了新理念，即：小型、简便、分散、开放。微创手术不同于开放型手术，它创伤小，手术时间短，患者恢复快，多数是内科医生主刀，为便于管理，手术室隶属于使用科室，设置在病区内。
数字化手术室地面设备多，空中吊架多。医护人员，工程技术人员，教学人员共同工作，手术是开放性的，可实时对外播放，实现远程医疗和多媒体现场教学。在设备和人员高度密集狭小空间内，无法建立科学的气流形成，空气洁净技术的功能无法发生作用。因此，洁净技术不宜同数字化手术室匹配使用。
鉴于洁净手术部建设中出现的瓶颈，中小医院难以普及，又不宜同数字化手术室配匹。一种新型手术室——循环风紫外线手术室诞生了，它突破了洁净手术部上述的瓶颈，具有“动态杀菌，低阻送风”功效，目前已在欧美地区推广应用。
循环风紫外线技术是紫外线杀菌技术同空气洁净技术相结合的一种灭菌方法。传统的紫外线杀菌方法虽然高效、简便，但只能静态除菌，不能动态除菌。即手术前使用，手术中关闭，以免损害室内人员。循环风紫外线技术是将灭菌后洁净空气循环送入手术室内，它采用洁净技术的气流形式，但它将三级过滤，简化为一级过滤（保留中效过滤器）。风量小，阻力小，能耗小。它设备简单，安装方便，适用微创手术室，适用中小医院手术部，也适用其他需要灭菌的环境，因而有着广阔的发展前景。