一种基于生物信息识别的手术室监控管理系统

技术领域：

本发明涉及手术室监控技术领域，涉及一种手术室监控管理系统，尤其涉及一种基于生物信息识别的手术室监控管理系统。

背景技术：

医院手术室是为病人提供手术及抢救的场所，也是集多个学科，多个专业的人员于同一平面工作的复杂场所，是医院的重要技术部门。手术室的运行质量直接影响医院运行效率。因此,对手术室进行科学化管理至关重要。加强手术前后各环节管理，如手术室出入权限、手术室内环境、手术所需物品，可以有效防止感染，确保手术成功率。传统手术室由于没有设置门禁权限，可能发生与本次手术无关的人员进出手术室，影响手术结果。

手术区域是一个对洁净度要求很高的相对封闭区域，对于人员与物品进出的管理变得尤为重要。且手术室有一套严格合理的规章制度和无菌操作规范，但不能保证操作员每次都完整执行操作流程，从而造成细菌残留的严重后果。且现今手术包打包之后，在成型包上要手动注明日期和操作员姓名。另外，现有的手术室排班管理系统和门禁管理系统，一般都只是对医务人员等工作时间进行排班、计费等功能和设置门禁权限，只要有门禁授权，虽然手术室设有门禁，无论当日有无手术，但是只要刷卡，就均可以进入手术室，没有时间段限制和人员的追踪，不利于手术室的人员管理。

随着医学技术的发展和对手术质量要求的不断提高，手术室各项系统日趋现代化，对手术人员和手术环境提出了更高的要求。因此研发一套加强手术室出入管控且可以有效识别和追溯各环节操作员的手术室监控管理系统具有重要的应用价值。生物识别技术利用人体固有的生理特性(如指纹、脸相、虹膜等)和行为特征(如笔迹、声音、步态等)来进行个人身份的鉴定，可以用于手术室监控管理系统，有效防止身份冒用。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种能够解决上述问题的生物信息识别的手术室监控管理系统。

实现本发明目的的技术方案是：一种基于生物信息识别的手术室监控管理系统，包括具有核心控制单元和门禁管理模块的手术室，所述手术室监控管理系统还包括腔镜清洗3D动作捕捉模块，手术包流程记录模块，医疗垃圾处理记录模块；所述门禁管理模块包括门禁控制器、进入手术室区域的第一门禁管理模块和进入指定手术室的第二门禁管理模块；所述腔镜清洗3D动作捕捉模块包括摄像机、动作捕捉控制器，所述摄像机电性连接所述动作捕捉控制器，所述摄像机可连续拍摄操作员动作的平面图像，上传至所述动作捕捉控制器，将平面图像通过抓取特征点后3D建模形成立体动作图像，与预存在所述动作捕捉控制器中的标准清洗流程的立体动作图像进行比对，判断清洗是否合格；所述手术包流程记录模块包括信息生成单元、信息提取单元、信息扫描摄像头、手术包信息控制器和手术包生物信息验证器，所述手术包信息控制制器分别与所述信息提取单元、所述手术包生物信息验证器和所述信息扫描摄像头电性连接，用于记录手术包操作各流程信息；所述门禁控制器、所述动作捕捉控制器、所述手术包信息控制器分别电性连接所述核心控制单元，将各项数据上传至所述核心控制单元。

优选的，所述第一门禁管理模块包括第一门禁摄像头、第一人脸识别芯片，所述第一门禁摄像头、所述第一人脸识别芯片电性连接所述门禁控制器，用于人脸识别准备进入手术室区域的人员。

优选的，所述第二门禁管理模块包括第二门禁摄像头、虹膜摄像头、连接所述第二门禁摄像头的第二人脸识别芯片、连接所述虹膜摄像头的虹膜识别芯片，所述第二门禁摄像头和所述虹膜摄像头分别电性连接所述门禁控制器，用于人脸和虹膜双重识别准备进入指定手术室的人员。

优选的，所述第一门禁管理模块和所述第二门禁管理模块还包括指纹识别装置和特殊授权装置，如果人脸或虹膜识别失败，则通过所述指纹识别装置验证身份信息，与预存信息比对；若生物信息识别均失败，则权限较高人员通过所述特殊授权装置进行人工确认放行。

优选的，可将腔镜清洗流程分为拆卸、预洗、酶洗、超声、漂洗、润滑、干燥、灭菌、保存等若干环节，每项环节均设置结构光投影设备和所述腔镜清洗3D动作捕捉模块，所述动作捕捉控制器通过3D结构光技术进行图像采集和处理，实现三维轮廓测量。

优选的，每台所述摄像机每次动作捕捉时采集图像数量为七个；所述腔镜清洗3D动作捕捉模块还包括显示屏，在操作员进行清洗操作时同步播放标准化操作步骤，加强操作员动作规范性。

优选的，所述每台腔镜对应唯一二维码，所述腔镜清洗3D动作捕捉模块还包括二维码扫描枪，每次清洗动作时操作员使用所述二维码扫描枪扫描该腔镜二维码信息，并记录操作员身份信息上传至所述动作捕捉控制器，由所述动作捕捉控制器上传所述核心控制单元进行备案，以便后期查询。

优选的，所述腔镜清洗3D动作捕捉模块还包括腔镜评级系统，所述腔镜评级系统预设清洗流程各环节分值标准，根据清洗流程的比对结果进行评分，判断清洗流程是否合格；如不合格则提示操作员重新清洗，直至得到的评分高于预设的合格分值标准为止。

优选的，根据不同手术要求，所述腔镜评级系统按照清洗流程要求进行分级；根据不同清洗标准与所述动作捕捉模块捕捉到的人员清洗信息进行比较，从而对人员的清洗结果进行判断，得出清洗规范评分。

优选的，所述手术包流程记录模块应用于手术包的分类、清洗、消毒灭菌、打包、送配、入库各环节，所述信息生成单元为二维码生成器；所述信息提取单元为二维码扫描枪；所述手术包生物信息验证器为手术包人脸识别芯片，连接所述信息扫描摄像头；所述二维码扫描枪、所述手术包人脸识别芯片、所述信息扫描摄像头电性连接所述手术包信息控制器，所述二维码生成器为每个手术包生成唯一二维码，在每个环节完成后，由操作员用该环节的二维码扫描枪扫描该手术包二维码，并通过所述信息扫描摄像头进行人脸识别，将该环节名称、操作方法、操作时间、操作员身份信息等数据均上传所述手术包信息控制器。

优选的，所述手术包流程记录模块还包括手术包评价系统，预先设置评分标准，通过对所述手术包流程记录模块的数据分析进行评分；所述手术包消毒灭菌环节操作方法包括低温消毒法、等离子消毒法、超声振荡法、酶洗法、高压蒸汽灭菌法、煮沸法、火烧法、药液浸泡法、甲醛蒸汽熏蒸法，根据处理的器械种类预先设定不同的操作方法。

优选的，所述手术包流程记录模块，还包括过期预警系统，与所述手术包信息控制器电性连接，预设每个手术包保质期，在扫描入库环节完成后所述手术包信息控制器发送指令给所述过期预警系统开始计时，在到期前两天由所述过期预警系统发送预警信息给所述手术包信息控制器，所述手术包信息控制器实时上传数据给所述核心控制单元通信，提示医护人员该手术包需尽快使用或重新打包。

优选的，所述核心控制单元还电性连接出入时间授权控制器，由管理人员根据人员排班和手术计划为进入手术区域和指定手术室的人员授权进出时限。

优选的，所述医疗垃圾处理记录模块应用于术后的物品分类、回收清洗、垃圾处理等环节，所述医疗垃圾处理记录模块包括二维码生成器、二维码扫描枪、垃圾处理摄像头、垃圾处理记录控制器和垃圾处理人脸识别芯片，所述垃圾处理人脸识别芯片、所述二维码扫描枪、所述垃圾处理摄像头电性连接所述垃圾处理记录控制器，操作员在每台手术后把可回收器械和不可回收医疗垃圾分开，可回收器械进入手术包和腔镜处理环节，所述二维码生成器为每个医疗垃圾包生成唯一二维码；在每个环节完成后，由操作员用该环节的二维码扫描枪扫描该手术包二维码，并通过所述垃圾处理摄像头进行人脸识别，将操作名称、操作方法、操作时间、操作员身份信息等数据均上传所述垃圾处理记录控制器，以便后期查询。

优选的，所述基于生物信息识别的手术室监控管理系统还包括手术室环境监测模块，设置在所述手术室和医疗设备内，用于检测手术室和仪器设备实时数据传输至核心控制单元。

本发明一种基于生物信息识别的手术室监控管理系统的有益效果是：

(1)本发明提供了一种基于生物信息识别的手术室监控管理系统，其门禁管理模块采用人脸识别或虹膜识别的双重识别技术，可以在正常进入手术室时使用人脸识别，在佩戴口罩进入时使用虹膜识别，使用任一方式通过门禁均可，增加了识别准确性。为了防止人脸识别和虹膜识别失效，本发明还提供了指纹识别装置和特殊授权装置，在特殊时期由权限较高人员通过所述特殊授权方式进行身份信息确认放行。此外为管理方增加了时间授权功能，使工作人员只能在允许时限内进出手术室，避免了手术室进出的随意性，降低手术室被污染风险。

(2)本发明的腔镜清洗3D动作捕捉模块，通过对操作员的清洗动作捕捉图像，通过三维建模获取立体动作图像与预先存入的标准动作流程进行比对，达到相似度90％以上才可判定为器械清洗工作完成，这样保证了操作员每次都能完整执行操作流程。本发明的动作捕捉控制器，通过采用3D结构光识别技术，增加了三维轮廓测量的准确度，且速度快。

(3)本发明的手术包流程记录模块，通过对手术包每个流程的生物信息识别，记录了每个操作员身份，通过二维码扫描枪，将各环节信息自动录入核心控制单元记录，无需操作员要手动注明操作方法、操作日期和操作员姓名，保证了信息准确性，避免了他人冒用签名。

(4)本发明的医疗垃圾处理记录模块，通过生物信息识别，记录了每次手术后医疗垃圾处理人员的身份信息，通过二维码扫描枪，将各环节信息自动录入核心控制单元记录，保证出现事故时责任到人。

(5)本发明的手术室环境监测模块，将手术室和医疗设备的数据实时传输至核心控制单元，对手术环境进行监控备案。

附图说明：

图1：系统结构示意图；

图2：系统应用场景图；

图3：腔镜清洗3D动作捕捉模块流程图；

其中，1、核心控制单元；2、门禁管理模块；21、门禁控制器；22、第一门禁管理模块；221、第一门禁摄像头；222、第一人脸识别芯片；23、第二门禁管理模块；231、第二门禁摄像头；232、虹膜摄像头；233、第二人脸识别芯片；234、虹膜识别芯片；24、指纹识别装置；25、特殊授权装置；3、腔镜清洗3D动作捕捉模块；31、动作捕捉控制器；32、摄像机；33、显示屏；34、腔镜评级系统；4、手术包流程记录模块；41、手术包信息控制器；42、信息扫描摄像头；43、手术包人脸识别芯片；44、过期预警系统；5、医疗垃圾处理记录模块；51、垃圾处理记录控制器；52、垃圾处理摄像头；53、垃圾处理人脸识别芯片；6、时间授权控制器；7、手术室环境监测模块。

具体实施方式：

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书一个或多个实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书一个或多个实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；而本说明书中所描述的多个步骤，在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。

如图1、2所示，一种基于生物信息识别的手术室监控管理系统，具有核心控制单元1和门禁管理模块2、腔镜清洗3D动作捕捉模块3、手术包流程记录模块4、医疗垃圾处理记录模块5、时间授权控制器6、手术室环境监测模块7。门禁控制器21、动作捕捉控制器31、手术包信息控制器41、垃圾处理记录控制器51、时间授权控制器6、手术室环境监测模块7分别电性连接核心控制单元1，将各项数据上传至所述核心控制单元1。

门禁管理模块2包括门禁控制器21、进入手术室区域的第一门禁管理模块22和进入指定手术室的第二门禁管理模块23。预先输入所有可以进入手术室的人员的人脸信息、虹膜信息、指纹信息等生物信息。第一门禁管理模块22包括第一门禁摄像头221、第一人脸识别芯片222，第一人脸识别芯片222电性连接第一门禁摄像头221，第一门禁摄像头221电性连接门禁控制器21，用于人脸识别进入手术室区域的人员。第二门禁管理模块23包括第二门禁摄像头231、虹膜摄像头232、连接第二门禁摄像头231的第二人脸识别芯片233、连接虹膜摄像头232的虹膜识别芯片234，第二门禁摄像头231和虹膜摄像头232分别电性连接门禁控制器21，用于人脸和虹膜双重识别进入指定手术室的人员，可以方便因佩戴口罩和护目镜而无法通过人脸识别的医护人员顺利进入指定手术室。

此外，第一门禁管理模块22和所述第二门禁管理模块23还包括与门禁控制器21电性连接的指纹识别装置24和特殊授权装置25，如果人脸或虹膜识别失败，则通过指纹识别装置24验证身份信息，与预存信息比对；若生物信息识别均失败，则权限较高人员通过特殊授权装置25进行人工确认入场。

时间授权控制器6连接核心控制单元1，使管理人员能够为医护人员分配权限，限定进出指定手术室的人员和进出时间，避免非工作时间进入手术室，降低手术室被污染的风险，同时避免进入错误手术室而影响手术进行。

如图3所示，可将腔镜清洗流程分为拆卸、预洗、酶洗、超声、漂洗、润滑、干燥、灭菌、保存等若干环节，每项环节均设置结构光投影设备和腔镜清洗3D动作捕捉模块3，腔镜清洗3D动作捕捉模块3包括动作捕捉控制器31、摄像机32、显示屏33、腔镜评级系统34，摄像机32、显示屏33、腔镜评级系统34分别电性连接动作捕捉控制器31。在动作捕捉控制器31中预先录入标准的腔镜清洗全程动作进行学习，而后通过摄像机32连续拍摄操作员该环节动作的平面图像，上传至动作捕捉控制器31，抓取七个平面图像的特征点，后3D建模形成立体动作图像，与预存在动作捕捉控制器31中的标准清洗流程的立体动作图像进行比对，判断清洗是否合格；若该名操作员动作相似度达到90％以上，即可认定其本次操作规范。动作捕捉控制器31通过3D结构光技术进行图像采集和处理，实现三维轮廓测量。在此过程中通过显示屏33在操作员进行清洗操作时同步播放标准化操作步骤以加深动作记忆，加强操作员动作规范性。

腔镜清洗3D动作捕捉模块3还包括二维码扫描枪，每台腔镜对应的唯一二维码，每次清洗动作时操作员使用该环节的二维码扫描枪扫描该腔镜二维码信息，和操作员身份信息一同上传至动作捕捉控制器31，由动作捕捉控制器31上传核心控制单元1进行备案，以便后期查询。

腔镜评级系统34预设了清洗流程各环节分值标准，根据清洗流程的比对结果进行评分，判断清洗流程是否合格；如不合格则提示操作员重新清洗，直至得到的评分高于预设的合格分值标准为止。根据不同手术要求，腔镜评级系统34按照清洗流程要求进行分级；根据不同清洗标准与腔镜清洗3D动作捕捉模块3捕捉到的人员清洗信息进行比较，从而对人员的清洗结果进行判断，得出清洗规范评分。

手术包流程记录模块4应用于手术包的分类、清洗、消毒灭菌、打包、送配、入库各环节。手术包流程记录模块4包括信息生成单元、信息提取单元、信息扫描摄像头、手术包信息控制器和手术包生物信息验证器，信息生成单元可以使用二维码生成器，信息提取单元可以使用二维码扫描枪，手术包生物信息验证器为手术包人脸识别芯片43，二维码扫描枪、信息扫描摄像头42、手术包人脸识别芯片43电连接手术包信息控制器41，用于记录手术包操作各流程信息。

在准备手术包的过程中，二维码生成器为每个手术包生成唯一的二维码。在每个环节完成后，由操作员用该环节的二维码扫描枪扫描该手术包二维码，并通过信息扫描摄像头42进行人脸识别，将该环节名称、操作方法、操作时间、操作员身份信息等数据均上传手术包信息控制器41。手术包打包规则是根据每次手术要求，或者送往不同科室的要求而定。

手术包流程记录模块4还加入了过期预警系统44，与手术包信息控制器41电性连接，预设每个手术包保质期，在扫描入库环节完成后手术包信息控制器41发送指令给过期预警系统44开始计时，在到期前两天由过期预警系统44发送预警信息给手术包信息控制器41，手术包信息控制器41实时上传数据给核心控制单元1通信，提示医护人员该手术包需尽快使用或重新打包。

基于生物信息识别的手术室监控管理系统还包括医疗垃圾处理记录模块5，应用于术后的物品分类、回收清洗、垃圾处理等环节，医疗垃圾处理记录模块5包括二维码生成器、二维码扫描枪、垃圾处理记录控制器51、垃圾处理摄像头52和垃圾处理人脸识别芯片53，垃圾处理记录控制器51分别电性连接垃圾处理摄像头52、二维码扫描枪，垃圾处理人脸识别芯片53和垃圾处理摄像头52电性连接，用于识别医疗垃圾处理操作员信息。操作员在每台手术后把可回收器械和不可回收医疗垃圾分开，可回收器械进入手术包和腔镜处理环节，二维码生成器为每个术后分类处理形成的医疗垃圾包生成唯一二维码，每个垃圾包或回收清洗，或作为医疗垃圾处置，根据分工由不同的操作员领取处理；在每个环节完成后，由操作员用该环节的二维码扫描枪扫描该手术包二维码，并通过垃圾处理摄像头52进行人脸识别，将操作名称、操作方法、操作时间、操作员身份信息等数据均上传垃圾处理记录控制器51，以便后期查询。

如图3所示，本系统的工作流程为：手术开始前，核心控制单元1预先输入所有可以进入手术室区域的人员的人脸信息和虹膜信息，发送给门禁控制器21，并通过时间授权控制器6限定人员在手术室区域和指定手术室的时限。人员首先通过第一门禁管理模块22的人脸识别，进入手术室区域。需要做腔镜清洗和准备手术包的操作员分别通过设置在不同备品室中的腔镜清洗3D动作捕捉模块3、手术包流程记录模块4进行手术用品准备。进行腔镜清洗的操作员全程通过RGB相机和3D建模完成动作捕捉识别，与预存的标准动作、操作时间进行比对。进行手术包操作的人员，进行手术包器械的分类、消毒灭菌、打包、分配到各科室、接收入库等各环节。腔镜清洗和手术包各环节操作员均通过二维码扫描枪上传记录信息。在各个环节准备工作之后通过第二门禁管理模块23的人脸识别或虹膜识别进入指定手术室。手术室环境监测模块7设置在手术室和医疗设备内，全程进行手术室和医疗设备数据监测，将实时数据上传至核心控制单元1，以便核心控制单元1根据分析数据情况并发送信息给相应模块。在手术完成后，通过设置在污物处理室的医疗垃圾处理记录模块5完成手术后清理工作。以上模块均为现有技术，可以通过采购方式改造获取。上述所有模块均通过输入电源或蓄电池供电。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多处理对象处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

在本说明书一个或多个实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书一个或多个实施例。在本说明书一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本说明书一个或多个实施例可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书一个或多个实施例范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书一个或多个实施例，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例保护的范围之内。