阜外医院的洁净手术室是这样设计的

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外医院的洁净手术室是这样设计的
2015-03-19中国医院建筑与装备作者：胡道涛 程芳甸 宋晓东 张慧慧
心血管病手术环境对温度调节要求非常高，规定时间范围内需快速升温或降温，看看阜外医院的手术室是如何设计的。
阜外医院是隶属国家卫生计生委、中国医学科学院的一所大型三级甲等心血管病专科医院，为满足医疗需求，为患者提供良好的就医环境，我院于2006年启动阜外医院改扩建项目。改扩建工程集门诊、急诊、病房为一体，建筑面积8.8万平方米，地上14层，地下3层，其中一层为门诊、急诊大厅；二层为医技科室；三层为介入导管室；四层为手术室；五层为手术办公用房；六层至十四层为病房。
手术室区域位于四层北侧，占地面积3307m2，净化级别为Ⅰ级；四层南侧为外科恢复室，占地面积3169m2，净化级别为Ⅲ级。四层净化区域的设备机房位于四层与五层夹层（即设备层）。
阜外医院心脏外科对手术洁净区的特殊要求
阜外医院作为全球最大的心脏治疗中心，因其手术数量巨大，造成空调系统超负荷运行、运行不间断、维护时间不确定，因此手术中心对空调系统有着特殊的要求。手术使人体内部器官暴露在外，病菌可能进入到患者体腔，产生感染，加大了手术的风险，为此，我们需要对手术的环境进行严格的把控，借助净化空调系统，通过对风量、压力的调节，将室外的空气经过几次过滤后送入室内，使整个洁净手术部整体都处于受控状态，尽可能地降低外感染风险。
心脏外科手术对快速升降温的特殊要求
大多数心脏外科手术需要在术中为患者建立体外循环，以便施行心脏手术时，利用体外循环泵临时代替心脏功能。在建立体外循环之初，要对患者施行低温麻醉，并需要手术室尽快降温，以尽可能降低患者基础代谢和对组织的损伤；撤销体外循环之后，又需要手术室能够快速升温。这就要求洁净手术部必须依据手术实时需要，做到灵活控制、有效控温，在规定时间范围内快速升温或快速降温，并且不间断地维持整个手术部的有序压力梯度分布，维持各室间的正压气流的定向流动，避免交叉感染。
心脏外科手术对空调机组供热制冷的特殊要求
因为心脏手术往往需要快速制冷降温，手术部用能特点是全年能耗高、供冷需求量大、几乎需要全年供冷。为保证手术室温湿度控制，在夏季需要采用一次回风再加热；在冬季，手术室工作前，需要进行供热，随着手术的进行，热负荷加大，空调系统又需要切换到供冷工况。由于洁净手术室一年四季处于这种需要不断切换的特殊情况，风冷热泵机组很难满足同时供冷供热的要求；空调循环机组采用冷却除湿再加热的方式，造成了冷热量互相抵消，产生了明显而又不合理的能耗，使整个洁净手术部成为医院高能耗区域。
阜外医院扩建工程中手术洁净区空调系统设计
我们在扩建工程中，基于心脏外科手术的特点、阜外心血管病医院的手术数量以及对现有手术室环境的调研，经过研究讨论，探索出适合阜外心血管病医院的通风空调系统。
合理选择冷热源是进行空气调节的必要条件
在手术洁净区域的设计初期，我们不仅考虑了冬夏设计工况，还同时考虑到春秋过渡季节系统运行对冷热源的需求，将医院的整个大系统与手术部的小系统结合起来。夏季，由地下二层冷水机组供给冷水；冬季，由锅炉房市政热水通过板式交换器后供给热水；在大楼的屋面设置了3台风冷机组和1台热泵机组，以满足在过渡季节和应急情况下的洁净室冷热源供应。
根据心脏手术特点，阜外医院每年开始供热的时间比市政供热早，停止供热的时间比市政供热晚。对ICU区域，利用热泵机组提前供热和滞后断热；对手术部内区，由3台风冷机组承担秋季、冬季的制冷任务。即：在过渡季节，整个大楼停止供冷后，当手术室仍需要供冷时，启动楼顶风冷机组，继续为手术室内区供冷；当整个大楼停止供热（比如春季），恢复室仍然需要供热时，由楼顶热泵提供热源。
合理配置新风机组与循环机组，寻找空气处理的最佳方式
在阜外心血管病医院改扩建项目中，每间手术室单独设置净化循环机组，每3~5间手术室共用一套新风系统。
新风系统主要承担除湿任务，不仅消除新风自身的高湿量，还要消除室内的余湿量。新风机组还有另外一个功能，就是用来维持整个手术部内的正压分布。而循环机组则负担室内的热负荷、满足洁净度要求。这种设置，可以使手术部处于受控状态，并且运行起来十分稳定、可靠。
此外，这样设置的好处还在于能够实现湿度优先控制。做好湿度控制，就能够将空气中细菌和病毒的存活时间控制在一个较短范围内。大量针对有潜在感染性的细菌和病毒的研究表明，当室内相对湿度控制在30%~60%时，可以降低室内人员感染的可能。为了医护人员的舒适度以及避免二次污染，我们要尽可能地过滤掉送风中的细菌，控制好“水分”，切断细菌的营养源，减少人体的发菌量。因为新风中很少有致病菌，因此整个系统的除湿任务由新风机组完成，而循环机组起到调节室内温度的作用。由于手术室的热湿比小，系统处理的机器露点低，手术环境控制具有一定的精度，同时，温度调节范围比较大，同时设置了急速升降温，二次回风系统无法胜任。因此，整个系统采用一次回风。
快速升降温是心血管病手术环境温度调节的最佳手段
心血管搭桥手术需要经历五个阶段，在开胸并建立体外循环阶段，需要降低手术室内温度，降低患者基础代谢，以保护心、脑等重要器官，同时减少人体血液与EBO机器循环；当进行心脏搭桥手术时，要将室内温度迅速恢复到正常温度，如22~26°C，以便医生可以在适宜的温度下正常做手术；当搭桥手术过程结束后恢复人体血液循环时，需要急速升高室内温度；在进行关胸手术时，要将温度恢复到室内正常温度。
根据手术特点，阜外医院的每间手术室都配备了具备使温度速升速降功能的直接膨胀机（以下简称“直膨机”）。在手术过程中，手术医生可以根据需求调节温度，当需求温度小于21°C时，自控系统会开启直膨机，在8分钟内将温度降低到要求的温度；同样，当进入到胸口缝合阶段，需要在8分钟内将温度升至所需要的温度，如29°C，手术医生调节温度数值后，自控系统开启直膨机，在8分钟内将温度升至所需要的温度；当胸口缝合完成后，手术医生再将温度调回正常范围值。
合理安排气流组织，降低造价和运行成本
阜外医院扩建工程手术室内采用集中顶部静压箱送风、2.4*2.6送风天花、垂直单向流送风，以实现局部净化的气流组织。通过高效过滤器的洁净气流自上而下流动，在手术区域形成一个局部保护区，把洁净要求高的手术区利用气流屏障与周围环境隔离，形成洁净度最高的主流区，周围为涡流区，回风口附近形成回流区。同时，采用两侧下回风方式，并在回风口处设置对粒径≥1μm的大气尘的计数效率不低于80％的中效过滤器，安装位置方便拆卸更换，同时也保证了送风气流在手术区的二维运动。与全室垂直单向流相比，局部单向流的应用减少了洁净空调系统的造价和运行成本。
自控成为空气调节的捷径
在空气调节过程中，自控必不可少。整个空调系统采用湿度优先控制，在夏季工况下，室外空气经过新风机组过滤后与回风混合，通过循环机组进行降温除湿至机器露点，再通过热盘管加热至送风状态点；在冬季工况下，新风先与回风混合，通过循环机组加热、加湿器等温加湿等过程，通过静压箱送入洁净区域。循环机组与排风机实现联锁控制，每台净化机组均配置电动调节阀、进口温湿度探头，二者分别位于机组供回水总管上以及回风管上，探头将采集到的信号传递给自动控制器，再通过设定的温度来控制调节阀的开启度。
合理设置装机处理室的空调设备
在设置手术室空调系统的同时，也要考虑手术室装机处理室的温度和湿度要求。普通手术室装机处理机房要求恒温恒湿，温度为21~27°C，湿度为50%；杂交手术室装机处理机房要求温度不超过35°C，湿度为50%。
我们考虑到VRV空调运行平稳且维修率小，可以对机房进行恒温恒湿处理，因此选用了VRV恒温恒湿空调对机房进行降温处理，设定温度为23°C。在设计初期应与手术室设备商询问机器设备参数，以选择与之匹配的VRV空调。
综上所述，适合心血管病手术洁净区域的通风空调系统应满足以下几个方面：手术过程中快速升降温要求；手术部在过渡季节的冷热源供应；装机处理室的温度要求；洁净手术室正负压要求；洁净手术室新风量要求；洁净手术室内气流分布要求；洁净手术室的通风空调系统自动调节要求。
在空调机组参数方面，在遵守规范的同时，要结合院内实际运行特点做到冷、热的合理配比，实现机组设备的经济、稳定运行。
（资料来源——中国医学科学院阜外医院项目办公室：胡道涛（通讯作者），程芳甸，宋晓东，张慧慧.符合心脏外科手术要求的净化空调系统建设探索[J].中国医院建筑与装备，2015（2））

青杠虎

设计得真周全，考虑得事无巨细

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路过学习了，谢谢老师！