数字孪生智慧医院：构建三维医疗管控系统

随着经济发展与居民生活水平的不断提升,社会对医疗服务水平提升的需求日益增长,医疗机构管理者希望通过信息化手段来改善运营效率.在新兴技术的支持下,智慧医院.互联网+医疗.移动医疗.远程医疗以及大数据与智能可穿戴设备等新型模式正在逐步崛起.高度分散的技术环境.不断演化的组织架构以及海量的数据资源都将在科技技术的支持下实现数字化转型.

该系统完美融合了二维与三维技术的基础上构建了一个高效且轻量化的一体化智慧医院管控平台。整合为一个大型集成式大屏后分别展示了医疗业务调度中心、临床科室监控界面以及医院整体运营管理界面。实现了各系统的有机联动与统一管理

采用三个大屏模块进行集成展示的方式实现一个超大的长屏幕效果，在布局上将主屏幕居中放置两侧各设一个副屏幕，并使各个大屏模块之间相互独立却又融为一体。系统支持HT自带交互功能实现前后场景间的任意切换功能包涵旋转和平移操作并提供全方位无死角的查看体验

HT 可视化系统具备高度定制化的编辑器排版能力，并内置丰富的菜单栏工具。该系统支持对二维与三维场景进行嵌套式叠加处理，并允许对这些场景进行任意角度旋转以及按比例缩放操作。该平台采用高级级数组合技术实现模块间的无缝集成，并能够承载着超过10万级别的通用组件图元量，适用于海量物联网设备及复杂数据场景的需求。

医院园区外景

在界面初始化完成后，在案例主场景中从线框架构逐步演变为具象化场景的过程中完成了从简单到复杂的转变。整体设计主打现实风格作为核心理念，在医院内部建筑设施及道路等部位进行三维建模，并融合了大量二维与三维布局组合。通过仿真技术复现了数字化医院的整体效果及数据展示情况。同时利用图扑软件（Hightopo）自主研发的引擎渲染技术，在Web浏览器中实现了高效的加载运行并保证了高质量的画面呈现效果

园区漫游场景

初始画面实现了对场景的漫游展示，并提供全方位无死角的园区景观展示。通过内置交互接口HT，则能够轻松实现鼠标操作中的旋转、平移以及缩放效果。此外，在跨平台设计方面具有显著优势，并适用于各类移动终端设备使用。此方案无需为不同交互模式带来额外困扰。

园区信息可视化

HT 的可视化功能与园区管理系统实现了深度融合，并通过整合园区管理数据至可视化平台实现动态更新占用面积、建筑数量、标准床位数量以及科室内人员在社区卫生服务中心的诊疗记录。Community Medical Service System 为市民提供了基础疾病诊疗服务、慢性病健康管理服务以及前后转诊服务等全方位医疗保障。

访问科室信息以显示各楼层的诊室分布情况, 便于看病人员选择相应的楼层科室.

通过点击医院建筑可以实时显示楼宇内的温湿度数据；同时提供风速、PM值以及粉尘浓度等详细数据；便于维护团队实时监控各项指标并据此优化内部环境管理；以确保医护人员和访客都能在一个舒适的工作或访问环境中；同时为公共区域提供一个恒定适宜的工作环境，并使病房内部具备实时监控能力

核酸检测可视化

在新冠疫情呈现常态化发展的背景下，在全球范围内对疫情进行实时监测与及时应对的重要性日益凸显。借助核酸检测管理系统与HT的整合实现了从无纸化智能采集到快速检测再到云端管理和电子报告生成的过程，并通过可视化展示实现了数据的高效处理。有助于提升疫情防控效率的同时推动核酸检测工作的全方位信息化进程。利用HT提供的2D可视化面板来展示包括预约人数在内的关键数据统计信息

能耗管理

因为其工作性质的特殊性, 医院对其供电安全要求异常严格, 各类电气设备一旦出现超负荷运转现象, 可能会引起停电、手术中断或设备故障等问题, 对此造成的经济损失不容忽视. 实时监测供电系统的能耗情况, 实现手机端也可随时查看2D组态界面; 同时依据相关用电限额标准, 全面采集数据后汇总统计, 并在存在超限用电状态时及时发出预警信息; 最后利用先进的技术手段自动识别异常运行状态并采取预防措施.

电梯运行监测

通过2D面板持续更新状态对电梯进行实时监控操作，并在各个楼层获取医用电梯、货运电梯及客运电梯的实时数据信息便于院内人员日常使用同时也方便运维团队及时发现异常情况发出预警信息并完成设备安全检测

车位/车辆信息

基于医院的特殊性特征，在频繁进出的人流区域较多的情况下

视频监控模块

医院作为人员流动性大的公共场所，在现有安全设施中配备了园区巡逻安保设施但仍然无法实现全程实时监控和持续巡查。结合可视化技术实现全天候全方位实时监控的同时进行以下三项功能：统计分析全天各时间段的人流密度变化；实时采集园区各区域可疑人员活动数据；并基于城市安保系统构建数字化管理系统帮助管理者规范化实施安保流程以确保园区内人员的生命财产安全

为增强园区的安全管理效能, HT具备无缝集成HTML5多媒体功能,与各安防子系统联动,覆盖公共区域、办公区及设备间等全方位区域实施动态安防监控.并对各区域内的视频设备进行了位置追踪和运行状态监测.通过设备编号及名称等信息可快速定位并查看相应的监控画面.可获取监控画面对应的PIN码、帧率(FPS)及运行时长等关键数据参数.

传统视频监控难以实现对广域场景的大范围实时、直观监控；而态势感知系统则能有效捕捉动态变化信息。HT（Heavy Traffic）视频融合方案可将二维图像嵌入三维模型中，并向操作员展示清晰的画面并提供便捷的操作界面。该技术通过GPU高性能计算能力实现对视频图像的实际处理，并确保不会占用CPU资源；整体呈现效果平滑过渡。

医院楼层管理

基于各项空间特征与时间特征等多维度数据, 对院区各楼层环境信息.工作人员以及科室挂号人员等相关数据实施实时动态更新.整合各楼层科室人员分布情况.手术室占用状况.水电消耗情况.监控系统运行状态以及消防报警装置等多重信息, 构建多参数实时在线监测系统.全面促进医院各楼层间业务间的深度融合与资源共享, 实现资源间的联动控制, 达成院区整体管理目标.

HT二维技术可与三维技术在三维空间完美结合以实现素材资源共享。通过点击右侧面板中的科室选项可切换至相应科室区域，在该区域中医院运营部门可根据实际需求通过该面板分别了解各科室的具体环境特征及其相关管理信息。

逃生路线

不同楼层的场景逃生路线规划方案图,可在CAD图纸中导入到HT平台中,并采用明显的突出显示方式来标识这些路线.另外还可以制定科学合理的逃生路线指引方案.

放射科室监测

CT 检查操作演示

亦称电子计算机断层扫描（Computed Tomography, CT）也是一种先进医疗成像技术。它采用精确准直的X射线束、γ射线以及超声波等多种探测手段，在人体某一特定部位进行切片式的扫描操作。该技术具有快速成像和高清晰度的特点，并且能够用于多种疾病的确诊工作。在现代医疗设备中，CT系统通常由多个核心组件组成：包括用于采集数据的信息采集模块；经计算机系统处理收集来的信息数据实现存储与运算；以及一套完善的图像显示及存储系统。通过这一整套系统的运行，在医生的工作屏幕上可以直接显示出经计算机处理后重建完成的医学图像；同时也可以通过多幅摄影机或激光成像设备将图像进行定格保存以供进一步分析研究

HT 是一种利用 HTML5 实现的二维与三维图形渲染引擎，在展示形式和效果上具有丰富的多样性。案例中我们构建了 CT 检查过程中的动态展示场景以及操作界面设置情景。借助 HT 的可视化功能让用户更加直观地呈现检查的画面场景，并且能够灵活地对 CT 检查的颜色、切面等参数进行调整以解决相关问题。

支持实现内置CT检查区系统数据的整合工作，并对内外环境要素、用电状况、设备故障及医患互动等情况进行系统监控。该平台配备多种分析工具以供参考，并可为管理者提供全面了解各区域运行状态的能力。通过该系统提供的实时反馈信息, 从而帮助优化医疗资源分配并制定精准治疗方案

智能取药

该智慧药房系统旨在为医院提供全方位的数字化药品管理解决方案。具体而言，在患者完成缴费后，在患者完成缴费后（注：此处保持原文结构），其处方信息将随之发送至发药机端（注：此处保持原文结构），发药机根据接收到的处方信息自主选择相应药物（注：此处保持原文结构），经由传送带将药品转运至药房服务窗口（注：此处保持原文结构）。这一系统通过智能分配实现了处理时间缩短至原本几分钟中的十几秒（注：此处保持原文结构），显著提升了医师调配和发放药物的工作效率（注：此处保持原文结构），从而缩短患者的等待时间并有效避免交叉感染的风险（注：此处保持原文结构）。

HT 数据可视化药房作为一种直观简洁的管理形式，在很大程度上规范化了药品盘点入库发放等多个环节的问题。该系统实现了对单盒药品流向追踪入库类型比例登记畅销或滞销商品提醒以及麻醉药物与第一类精神药物"五专"记录管理等多种功能。智能盘点系统可增添自定义趋势查看数据分析消耗曲线对比等功能灵活配置多维度同步分析从而彻底改善了过去的人工盘库耗时费力且账实相符率较低的问题助力医院门诊药房实现精细化智能化流程化的运营模式

采用智能传感器技术，在存取药柜、药架以及加药系统等关键设备实施实时监控；针对药品短缺情况等各类问题提供自主分析预警能力，并通过定位确定缺货位置并定量计算补货数量；当出现异常情况时自动报警并停止作业流程；同时构建完整的药品动态管理闭环以确保系统的高效运转

人体监测

科室监测

HT 3D可视化人体监测板块根据人体性别差异设计，在遵循自然解剖学的基础上采用线框工艺高精度构建出男女两种完整的三维立体模型。该系统整合了人体各部位常见病症的信息库，并通过整合实现对不同科室区域的实时动态跟踪定位功能：通过点击左侧按钮可切换至不同科室区域，在相应的模型展示区域实时呈现相关的病症信息；系统不仅能够直观反映患者患病部位以及仪器检测提示的问题区域位置，并能实时同步收集患者的主诉症状等相关数据；同时该系统还特别支持提供与相关身体部位症状的查询比对功能：医生可以根据系统反馈的数据信息综合评估患者的病情风险等级并及时采取干预措施；基于此平台还可以科学推断出最适合患者的个性化治疗方案

通过一点击中面板两侧区域的患者信息模块（如HT），可快速查看患者的编号、病史记录、医嘱安排以及药物相关信息。通过HT多样化的可视化图表形式（如柱状图或折线图），能够直观呈现所收集的患者等待时间数据、实时客流量变化以及其他相关指标。在完成上述操作后，在线系统会自动生成相应的报告，并根据数据分析结果和实践案例验证，在提升看诊效率的同时显著减少了患者的等待时间。

电子病历

图扑式智慧医院可视化系统整合了电子病历，并对来自不同来源的数据实施时空校准处理。从患者病情到康复进程等多维度对医疗数据进行综合分析工作。通过建立电子档案的可视化呈现方式优化存储信息的实用性，并强化线上线下诊疗服务一体化建设目标。以智慧服务为抓手推动医疗信息化发展进程，在提升患者就医体验方面取得显著成效

肺部监测

传统CT图像存在颜色局限性、数据规模庞大以及成像耗时长的特点，并且其解剖结构显示复杂度高。具体而言，在新冠肺炎病例的CT影像评估过程中，每位患者需要完成从入院拍片评估到病情进展观察再到最终康复出院的整个影像学检查流程。其中最少每名患者需拍摄两次CT影像（如病情稳定或轻微变化），最多则需拍摄四次（如病情变化较大），而单张CT片子通常包含600至800个独立帧的数据信息。对于集中病例地区的医疗机构而言，在这种繁重的阅片工作中既缺乏效率又存在较大的工作强度风险，容易导致医护人员难以及时应对突发情况。

生命此刻分秒必争。HT 3D可视化大屏可用于显示常规器官检测影像及分析结果，并同时能够完成对应器官组织结构的清晰逼真渲染绘制工作；从而实现对其空间定位、体积大小以及形态特征的详细展示；通过直观展示病变部位的空间分布及其形态特征的变化，在视觉上帮助患者与医生更加全面地了解病理变化情况

采用 HT 技术对肺部进行 CT 三维重建，在屏幕上实时显示双侧肺炎受累情况、胸肺三维量化评估以及人体综合指标等二维数据图表；借助 HT 的丰富图形组件，在大屏中实时呈现双肺肺炎的受累程度、胸肺三维量化分析、人体综合指标等 2D 图表，并协助临床医生快速对比分析和规划诊疗方案。为了使患者更好地了解新冠病毒及其感染情况，在需要时可设置小窗口播放视频；根据诊断结果中的病毒类型及其侵袭状态，并结合患者需求设置小窗口视频内容以便观看科普知识。基于诊断结果中的病毒类型及其侵袭状态，并结合患者需求设置小窗口播放视频；基于诊断结果中的病毒类型及其侵袭状态，并结合患者需求设置小窗口播放视频；根据诊断结果中的病毒类型及其侵袭状态，并结合患者需求设置小窗口播放视频；根据诊断结果中的病毒类型及其侵袭状态，并结合患者需求设置小窗口播放视频；根据诊断结果中的病毒类型及入侵状态，并结合患者的个性化需求选择相应科普内容并播放；实现了从病灶发现到病情程度评估以及生成结构化智能报告的全程可视化监管

有效运用2D、3D视觉图像帮助医生对组织形态进行综合分析，在降低工作负担的同时提升诊断效率，并为医疗工作者提供全新的诊疗方式

手术方案

考虑到人体内部构造极其复杂且存在差异性血管变异情况

HT 手术方案可视化涵盖诊断、治疗及康复全过程，在医学影像基础上生成心脑血管系统等部位的智能影像数据，并在心脑血管系统等部位实现分析性识别；同时具备感知功能和操作指导作用。该系统能够辅助构建微血管血流灌注速率分布图，并提供血流速度和红细胞密度的空间分布信息；通过自主分析功能帮助医生直观掌握患者身体内部病变组织情况。

术前

以骨科手术术前为例，在肌骨患者群体中可以通过应用透明化技术来分析手臂内部静动脉、肌肉组织以及神经纤维的分布位置及其相互关系和损伤程度，并参考医学影像检查结果来辅助医生准确评估患者的术后恢复情况。

虚拟仿真手术

使用 HT 引擎的强大渲染功能结合影像数据来处理相关部位的数据，在虚拟环境中构建模型并进行仿真实验性 surgery 操作。系统使患者深入了解整个 surgery 过程的具体细节。通过点击选择手术部位并旋转模型，默认从多个角度自由查看病症位置关系。系统支持反复练习和改进操作流程以提高准确性。有助于减少术中决策时间以及手术风险的出现，并为临床治疗提供全面的支持方案以提升 surgery 成功率

不仅该场景还为临床教学提供了3D人体解剖手术训练的支持，并帮助人们直观查看人体结构。HT支持结合WebVR展示，并且通过适配VR设备让用户佩戴头盔与手持操作台进行交互。能够抓取和移动功能实现沉浸式手术训练体验。再现病况区域的真实情况克服了过去课堂上学生动手机会少仅靠观察无法深入学习的问题在短时间内缩短手术学习曲线并高效协同学生理解组织结构及病症特征。

相较于传统手术教学而言，在完整度、准确度和科学严谨度方面具有显著优势，并且在零损伤特性上具有独特价值。

术中

手术情况

心脏：

以心脏搭桥手术为例，在无需依赖经验判断即可实现复杂手术部位的精准定位的基础上

持续不断地进行实时监控，在一定程度上能够预防诸如冠状动脉 bypass手术、房间颤栗修复 procedure 或其他微创 procedures 在运行过程中可能导致的大出血事件、呼吸停止以及不正常的 heart rhythm 等意外情况的发生。这一技术方案不仅有助于提升手术成功率和减少手术时间成本，并且在推动虚拟现实数字智能化诊疗方面具有重要的临床应用价值

眼科：

准分子激光手术可视化技术是一种集成化医学成像与治疗方案，在大屏显示系统下同步呈现患者主眼眼轴位置的角膜厚度分布情况以及相关光学参数，并通过左右双面显示面板实时整合并展示患者的术前详细信息如眼角膜地形图、角膜深度分析数据等基础检查指标 Additionally it integrates key laser parameters and five-dimensional eye tracking data for comprehensive surgical planning The system aims to ensure precise alignment with the target trajectory during treatment process By leveraging advanced spatial positioning techniques and multi-modal imaging data fusion the solution provides a comprehensive and intuitive workflow for ophthalmologists enabling them to achieve optimal treatment outcomes through a single unified platform

环境：

橙色

该系统将全面实施手术过程中关键指标的动态监测方案，在手术过程管理中实现全方位的数据采集与实时更新能力。包括手术室环境监控（如温湿度数据及换气系统运行）、患者信息采集包括术前检查记录及患者基础状况分析、生命体征实时监测以及麻醉参数与耗材消耗统计等多个维度进行动态跟踪记录，并通过两个独立的2D显示屏实现同步显示。当检测值超过预设阈值时将显示橙色警示标识并发出警报提示

满足医护人员对患者术中状态的动态状态监测、应变处置方案以及病历回顾记录等多种功能需求。能够更能清晰呈现整个治疗进程的具体情况。便于随时查看CT、MRI以及核医学图像。方便快捷地在无需转移至专用工作站的情况下完成3D交互式阅片及诊断工作。为远程影像服务、远程会诊以及双向转诊等远程医疗需求提供完整的远程医疗支持体系。

术后

该系统将集成多种智能传感器与无线通信系统，并对医院内部医疗系统的设备数据流进行整合。通过实时监测患者的各项参数如生命体征、体液指标及微循环参数等，并结合电子病例内容帮助医护人员掌握患者的过往病史、敏感药物使用情况及注意事项等重要医嘱信息。这将确保医护人员能够准确完成配药量计算、输液时间安排及护理记录工作，并有效管理患者的病情变化情况。

采用基于HT创新的三维可视化建模技术，在此基础上构建远程开关设备的交互式操作界面，并实现对开关设备启动/停止等基本功能的远程控制。该系统基于预设参数运行，在达到或接近预设阈值时自动发出告警信息，并向医护人员发出指令并指示其迅速前往指定地点以采取相应措施。

医疗看板

该初始场景采用了图扑自主研发的引擎进行渲染，在Hightopo标志的基础上转变为地球展示场景。HT将2D与3D场景在编辑器中相互嵌入叠加，并支持旋转与缩放操作；其设计实现了高度组件化的无缝结合。

主画面展示

看板模块呈现出科幻风格，并对医院运营涉及的各类主题中的软硬件资源进行了集中管理。通过二三维可视化形式展现了基础设施、手术过程以及全球患者数据等信息，并实现了多维度数字化的管理效果。在医疗元宇宙环境中构建了医疗统一管理系统。

基于 Hightopo 自研引擎 HT 的GIS技术实现球面地图展示系统

WebGIS平台旨在通过其强大的功能解决方案用户的GIS类项目需求与应用目标，并降低用户学习GIS技术和投入资源的成本水平。借助HT平台提供的强大可视化引擎技术支持下, 实现包括不同地图分辨率的数据源叠加展示, 倾斜摄影实景图层展示, 三维精细化人工建模成果展示以及POI（点）信息叠加展示等多种功能模块的集成显示与交互体验优化工作, 进一步打破传统GIS系统开发模式, 使系统开发更加便捷高效的同时, 提升数据直观呈现能力与多样化展示效果

采用数据可视化呈现方式整合医疗基础信息后，在临床工作中实现一屏查看各类参数的一览即知效果。在案例分析中采用了VAP预防与发病机制（其中VAP指呼吸机相关性肺炎）、血液病携带病毒性病原体、泌尿系统感染以及重症患者死亡和术后压疮发生相关的手术监控方案。这些设定方案可根据项目实际需求进行优化调整，并据此制定符合各医院具体情况的个性化监控方案。

手术室监测

手术室作为医院的核心业务部门之一，在日常运营中始终保持高度繁忙状态。
每一次手术都牵动着无数人的期待与责任。
任何一次手术中的疏漏都有可能带来难以估量的影响。
通过 HT 可视化管理平台能够整合所有相关功能模块，并与医院内部的信息系统实现无缝连接。
同时该平台能够实时采集各类医疗设备的数据。
该系统不仅提供全方位的数据支持和决策参考依据，
而且能够进行多角度的患者诊疗信息展示，
并结合数据分析帮助医护人员优化诊疗方案，
同时为运维人员提供科学的科室管理和资源分配依据。

抬头显示（Head-Up Display, HUD），亦称平视显示系统，则是一种以驾驶员为中心的设计理念，在此框架下实现无视线盲操作功能的一种多用途仪表盘技术。该系统通过将车速表、导航信息等关键驾驶数据投射至驾驶员前方 windshield上方，在不影响视线的情况下提供全面的信息支持。与传统视线操作相比,HUD技术能够显著提升驾驶效率并降低人为失误的风险

图拓将 HUD 整合入医疗数据可视化系统中，并借鉴其可视化思路对科室内的手术时间和手术台数进行动态跟踪展示；同时通过线条形式直观呈现房间的状态及其闲置情况，并辅以 2D 面板详细展示了包括手术总量、手术过程中的关键指标以及设备运行状况等数据。

设备结算

医疗器械是指单一或集成的医疗设备和器具等用于人体的装置及其材料；此外还包括相关的软件系统。

医疗设备不断升级以提升医学科学技术水平的前提条件同时也是衡量现代化程度的重要指标。其中可通过HT可视化面板实现的数据处理功能将包括来自全球和本市的所有患者每天都能实时更新门诊及急诊患者的入院数据定期汇总统计数据以便运维人员及时掌握维修进度系统能实现费用统计管理并清晰展示支付方式及结算数据的具体情况

机房监控

图扑软件自主开发HT遵循HTML5标准构建Web前端2D/3D图形开发框架，并包含SDK接口组件库与行业标准图标及三维模型资源。该系统提供了针对监控行业的数据可视化图形组件middleware，并具备轻量化设计高性能易用性以及多平台兼容性特点。通过统一工具协作模式实现了二维与三维界面无缝整合，并能快速实现产品迭代并输出创新性2D/2.5D/3D最终界面成果

该系统不仅具备为管理层提供数据查询功能，并能快速掌握机房整体运行状态的能力；同时也能为管理层提供可靠的数据支持；如果出现异常情况，系统会迅速通知管理人员并进行故障定位与处理；系统的首要目标是降低人工成本并提升设备安全性；持续运行7×24小时；通过 HT 可视化技术实现对线路/接口状态、储存空间占用情况等设备运行状态的实时监测，并建立重点设备内部实时监控和告警机制。

告警情况汇总

在机房中，报警系统是处理各类问题的关键机制。当故障或潜在威胁出现时，系统能够迅速触发警报并通知相关人员。借助 HT 技术,管理人员可实时获取包括时间戳、设备名称、触发原因等在内的全面告警信息。有效的提前预警有助于减少故障恢复所需的时间。通过后端统计模块统计过去一周内的所有告警记录,并将这些信息以数据可视化的方式呈现出来,从而帮助分析趋势并采取预防措施,最大限度地降低潜在风险的影响范围

综合看板

医院的互联互通是基于数据资源标准化整合与互联互通基础设施的建设促进医疗信息共享与资源共享，并提升医疗资源配置效率。

通过数字赋能提升医院园区综合信息管理系统的能力方面，则是全面覆盖年度综合统计数据并实现在线咨询服务的同时增强了院内各科室间的协同工作效率及质量控制能力；另一方面则优化了人员资料调阅权限设置并实现了部门间的信息共享与协作

结合 HT 技术整合到系统中可以实现综合信息以多样化的方式展示，并提高资源透明度管理的效率，并实现资源共享。此外，在操作界面中提供一个便捷的操作面板供医护人员直接查询科室人员的值班情况；同时为管理者提供统一调度和协调功能。

把握"互联网+"时代机遇，在智慧医疗的发展进程中聚焦现有医疗痛点，在数据为根本的前提下从感知到认知再到行动的过程中全面推动智慧医院设施设备间的互联融合与开放共享，并消除时空障碍促进患者与医务人员之间的互动

图扑软件（Hightopo）的数据可视化技术能够有效支撑医院在整合了先进的集中监控体系的基础上进行信息整合与优化配置。该系统不仅能够促进决策科学性,还能提升了安全防护能力,实现了信息系统的深度融合,支持精准数据分析,并形成了闭环式的管理体系,从而显著提升了现代化管理水平和树立了良好的品牌形象。采用先进可靠的诊疗技术手段,优化诊疗流程,实现了医疗资源下沉的同时,逐步构建起集医疗运行指挥中心与智慧服务于一体的智能化管理模式