術(shù)中核磁共振手術(shù)室凈化空調(diào)的設(shè)計(jì)

1、術(shù)中核磁共振手術(shù)室的凈化空調(diào)設(shè)計(jì)摘要 醫(yī)療技術(shù)不斷地發(fā)展，產(chǎn)生了許多新興技術(shù)，術(shù)中核磁共振就是 這些新興技術(shù)之一。在使用術(shù)中核磁共振時(shí)，其對空調(diào)設(shè)計(jì)提出了 更高的要求。文章探討了術(shù)中核磁共振手術(shù)室的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)問 題。關(guān)鍵詞術(shù)中核磁 ?氣流組織 ?壓差控制abstractin recent years, with the development of medical technologies, many new technologies have been introduced which make doctors more convenient to diagnose and treat a

2、nd bring good news to patients as well. intraoperative nuclear magnetic resonance (nmr) is one of the new technologies that demands high quality air conditioning design. this article will discuss some questions in hvac for intraoperative nmr.keywordsintraoperative nmr?air distribution pressure diffe

3、rence control隨著我國醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，許多新興醫(yī)療技術(shù)得到應(yīng)用。在各類手術(shù)中，顱腦手術(shù)是一項(xiàng)技術(shù)難度更高、風(fēng)險(xiǎn)性更大的 技術(shù)。術(shù)中核磁共振是現(xiàn)今這方面比較先進(jìn)的醫(yī)療技術(shù)。它打破常 規(guī)，把頭顱核磁共振檢測和手術(shù)結(jié)合了起來，不再僅僅局限于術(shù)前 的核磁共振診斷頭顱病變情況。這套系統(tǒng)使醫(yī)生能在顱內(nèi)手術(shù)后再次進(jìn)行核磁共振的掃描，以確 認(rèn)手術(shù)是否完成得徹底、 準(zhǔn)確。如果沒有做到位， 還可以繼續(xù)手術(shù)。 這樣大大方便了醫(yī)生的診治，使患者的治愈成功率大大提高。頭顱 核磁共振檢測技術(shù)不僅僅是涉及術(shù)中核磁醫(yī)療技術(shù)本身，而且還涉 及到相關(guān)用房的凈化空調(diào)設(shè)計(jì)。一、術(shù)中核磁工作原理首先，術(shù)中核磁手術(shù)

4、室在建筑布局和房間設(shè)置上與常規(guī)手術(shù)室不 同，它是由兩個(gè)各自獨(dú)立的房間組成的統(tǒng)一體。一間是手術(shù)室，稱 為 or ，另一間則是磁體設(shè)備房間，稱為 dr 。or 與 dr 之間有一道移 動(dòng)屏蔽門相隔，平時(shí)關(guān)閉，手術(shù)時(shí)可開啟也可關(guān)閉。房間吊頂有軌 道相通，磁體設(shè)備吊裝在軌道上，可以來回滑動(dòng)（見圖 1、圖 2）。其工作過程為：1. 患者先在 dr 進(jìn)行磁共振檢測，確認(rèn)頭顱病灶的部位；2. 患者被推入 or 準(zhǔn)備手術(shù)，此時(shí)移動(dòng)屏蔽門是先開后關(guān)的狀態(tài)；3. 患者在 or 接受手術(shù)， 此時(shí)移動(dòng)屏蔽門是關(guān)閉狀態(tài)， or 與 dr 為 獨(dú)立的兩間潔凈室；4. 術(shù)后移動(dòng)屏蔽門打開，由 dr 的磁體設(shè)備移動(dòng)至 or

5、進(jìn)行磁共振 掃描，以便觀察手術(shù)是否徹底、成功。此時(shí) or 與 dr 聯(lián)通，成為一間整體潔凈室；5. 手術(shù)結(jié)束，患者離開手術(shù)室。眾所周知，腦外手術(shù)為 i 級(jí)手術(shù)，對手術(shù)室潔凈度與氣流組織要 求很高，而 or 與 dr 在工作過程中需要打開移動(dòng)屏蔽門，移動(dòng)磁體 設(shè)備，這必然對潔凈室環(huán)境造成影響，如何控制手術(shù)室潔凈度及其 氣流組織，保持壓差，是凈化空調(diào)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。二、案例分析（一）工程概況 此項(xiàng)目由某醫(yī)院綜合樓一層原來的功能房改建為術(shù)中核磁手術(shù) 室，改建面積約 250m2，層高約 5.4m。包括手術(shù)室（ or ）、磁體室 （ dr ）、操作室、及一些凈化輔房。為保證術(shù)中核磁工作人員及患 者需要，此區(qū)

6、域全年滿足凈化工藝對空調(diào)的要求。磁體設(shè)備對暖通空調(diào)專業(yè)的參數(shù)要求，見表 1、表 2。最大室溫變動(dòng)應(yīng)小于 30（ 5.50 ）。 如果溫度或濕度值超標(biāo)， 將產(chǎn)生凝結(jié)水。（二）冷熱源及系統(tǒng)簡介1. 冷熱源：該工程夏季空調(diào)總冷負(fù)荷約 138kw，冬季空調(diào)總熱負(fù) 荷約 60kw?？照{(diào)冷、熱源選用一臺(tái)用制冷量 155kw，制熱量 125kw 的能同時(shí)供冷、熱的四管制風(fēng)冷熱泵機(jī)組，機(jī)組設(shè)置在大樓五層屋 面。2. 凈化空調(diào)系統(tǒng)：為 or 和 dr 各自設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的潔凈空調(diào)系 統(tǒng)，其余各輔助用房設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)。新風(fēng)機(jī)設(shè)有粗、中 效空氣過濾段、表冷段、熱水盤管段、送風(fēng)機(jī)段；空調(diào)箱功能段設(shè) 有粗、中效空

7、氣過濾段、表冷段、熱水盤管段、蒸汽加濕段、送風(fēng) 機(jī)段。各功能區(qū)域新風(fēng)直接取自室外并由新風(fēng)機(jī)集中處理后送入各 空調(diào)箱經(jīng)二次處理后再送入各功能室。3. 空調(diào)水系統(tǒng)：該工程采用四管制閉式循環(huán)系統(tǒng)，冷水泵配置兩 臺(tái)，熱水泵配置兩臺(tái)，冷、熱水系統(tǒng)水泵分別為一用一備。水系統(tǒng) 為異程式，采用平衡閥平衡系統(tǒng)阻力。冷、熱水系統(tǒng)分別由兩套穩(wěn) 壓型定壓罐定壓補(bǔ)水。（三）潔凈度標(biāo)準(zhǔn)就一般 dr 而言，是不需要凈化空調(diào)的，但是術(shù)中核磁將檢查與 手術(shù)聯(lián)系到一起，需要相互“互動(dòng)” 。因此，dr 也需要做凈化設(shè)計(jì)。由于 or 主要進(jìn)行腦外科手術(shù)， 手術(shù)室級(jí)別定為 i 級(jí)，而 dr 與 or 之間在手術(shù)過程中移動(dòng)屏蔽門將打開，

8、 彼此連成一體， 為了保證 or 內(nèi)的潔凈度及氣流組織的穩(wěn)定， 我們考慮將 dr 設(shè)計(jì)為 ii 級(jí)手術(shù)室， 否則會(huì)造成 or 與 dr 之間壓差及潔凈度相差過大，開門時(shí)造成兩室 氣流的不穩(wěn)定， 對 i 級(jí)層流的擾動(dòng)太大從而影響手術(shù)的效果。 但是， 對于一間 dr 說，設(shè)計(jì) ii 級(jí)手術(shù)室的標(biāo)準(zhǔn)又太高，同時(shí)也不利于節(jié) 能。因此，根據(jù) or 與 dr 的工作特性， 我們采取了一個(gè)折中的辦法。 即在 or 于 dr 之間屏蔽門關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，其實(shí)兩室是獨(dú)立的，只有在 門打開時(shí)才相互連通。因此，我們考慮為 dr 設(shè)計(jì)一個(gè)變風(fēng)量系統(tǒng)， 在屏蔽門關(guān)閉時(shí)，設(shè)計(jì)成一般萬級(jí)潔凈室的標(biāo)準(zhǔn)，保證房間的潔凈 度及相對于鄰

9、室輔助用房的壓差。在屏蔽將要打開之前，再將 dr 的潔凈級(jí)別提高至 ii 級(jí)手術(shù)室標(biāo)準(zhǔn)，使 dr 與 or 在屏蔽門打開連 通之后， or 室內(nèi)的潔凈環(huán)境不會(huì)受到太大的影響， 保證手術(shù)的正常 進(jìn)行。其余潔凈輔助用房則均按照醫(yī)院潔凈手術(shù)建筑技術(shù)規(guī)范 (gb 50333-2002 )的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。各房間潔凈指標(biāo)見表 3。(四) i-d 計(jì)算及空調(diào)系統(tǒng)or 與 dr 室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度 t=22 ，相對濕度 =55%，計(jì)算 or 百級(jí) 手術(shù)室人員 12人， dr 萬級(jí)磁體室人員 8 人，采用華電源負(fù)荷計(jì)算 軟件( hdy-msad1.82)進(jìn)行空調(diào)負(fù)荷計(jì)算，根據(jù)醫(yī)院潔凈手術(shù)部 建筑技術(shù)規(guī)范(50333-

10、2002)確定手術(shù)室風(fēng)量。1.dr 的計(jì)算及空調(diào)系統(tǒng)dr 為一個(gè)凈化空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)冷負(fù)荷 q=5.1kw，空調(diào)濕負(fù)荷 d=0.29kg/h ，門開和門閉時(shí)室內(nèi)負(fù)荷變化忽略不計(jì)，萬級(jí)潔凈新風(fēng) 量定為 800m3/h，門閉時(shí)送風(fēng)量為 2400m3/h，門開時(shí)送風(fēng)量為 3900m3/h。dr 萬級(jí)磁體室采用一次回風(fēng)系統(tǒng)， 新風(fēng)處理到室內(nèi)焓值， 新風(fēng)不 承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷，新風(fēng)空調(diào)箱僅承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷，室內(nèi)循環(huán)空調(diào)箱承擔(dān) 全部室內(nèi)冷負(fù)荷，循環(huán)空調(diào)箱在濕工況下工作，此種方式在工程設(shè) 計(jì)中經(jīng)常被采用。一次回風(fēng)系統(tǒng)空氣處理流程見圖 3 。從 i-d 圖上分析，回風(fēng) n 點(diǎn)與處理后的新風(fēng) l 點(diǎn)混合，經(jīng)循環(huán)空調(diào)箱冷卻處

11、理到 l '點(diǎn)，經(jīng)再熱到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn) o。根據(jù) dr 的運(yùn)行特點(diǎn)，計(jì)算需分門關(guān)閉和門開啟時(shí)兩種狀態(tài)。（1）門關(guān)閉狀態(tài)，根據(jù) i-d 圖計(jì)算得新風(fēng)預(yù)冷量：q 新=1.2 × g×( iw-il ) /3600= 1.2 × 800×( 90.44-45.22 ) /3600 =12kw再熱量：q 再=1.2 × g×( io-il ') /3600= 1.2 × 2400×( 38.85-35.9 ) /3600=2.36kwdr 凈化空調(diào)箱制冷量：q=1.2 × g×( ic-il

12、 ') /3600=1.2 × 2400×( 45.22-35.9 ) /3600=7.46kw（2）門開啟狀態(tài)，根據(jù) i-d 圖計(jì)算得 新風(fēng)預(yù)冷量：q 新=1.2 × g×（ iw-il ） /3600=1.2 × 800×（ 90.44-45.22 ）/3600再熱量：=12kwq 再=1.2 × g×（ io-il '） /3600= 1.2 × 3900×（ 41.3-36.06 ）/3600=6.8kwdr 凈化空調(diào)箱制冷量：q=1.2 × g×（

13、ic-il '） /3600=1.2 × 2400×（ 45.22-36.06 ）/3600=11.9kw2. 凈化輔房的計(jì)算及空調(diào)系統(tǒng)所有凈化輔房為一個(gè)凈化空調(diào)系統(tǒng)， 總冷負(fù)荷 q=11.4kw，總濕負(fù) 荷 d=2.29kg/h ，新風(fēng)量定為 1146m3/h，送風(fēng)量為 3735m3/h（各輔 房風(fēng)量確定見表 3）。相關(guān)計(jì)量值，根據(jù) i-d 圖算得新風(fēng)預(yù)冷量：q 新=1.2 × g×（ iw-il ）/3600=1.2 × 1146×（ 90.44-45.22 ）/3600=17.27kw=1.2 ×3735

14、15;再熱量：q 再=1.2 × g×（ io-il '） /360036.06-34.13 ） /3600dr 凈化空調(diào)箱制冷量：=2.4kwq=1.2 × g×（ ic-il '）/3600=1.2 × 3735×（ 45.22-34.13 ）/3600=13.8kw3.or 的計(jì)算及空調(diào)系統(tǒng)or 百級(jí)手術(shù)室室內(nèi)冷負(fù)荷 q=11.3kw，空調(diào)濕負(fù)荷 d=0.6kg/h ，門 開和門閉時(shí)室內(nèi)負(fù)荷變化忽略不計(jì)，百級(jí)手術(shù)新風(fēng)量門開時(shí)定為 1200m3/h，門閉時(shí)定為 2400m3/h，手術(shù)室控制區(qū) 2.6 ×

15、2.4m2,手術(shù) 室控制區(qū)送風(fēng)量 11000m3/h。or 采用的是二次回風(fēng)系統(tǒng)，從 i-d 圖上分析（見圖 4），一次回 風(fēng) n 點(diǎn)與處理后的新風(fēng) l 點(diǎn)混合，經(jīng)循環(huán)空調(diào)箱冷卻處理到 l '點(diǎn)， 再與二次回風(fēng) n 混合至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn) o。根據(jù) or 的運(yùn)行特點(diǎn)，計(jì)算同樣需分為門關(guān)閉和門開啟兩種狀態(tài)。（1）門關(guān)閉狀態(tài)，根據(jù) i-d 圖算得新風(fēng)預(yù)冷量：q 新=1.2 × g×（ iw-il ）/3600=1.2 × 1200×（ 90.44-45.22 ）/3600=18kwor 空調(diào)箱制冷量：q=1.2 × g×（ ic-il

16、'）/3600=1.2 × 11000×（ 45.22-35.73 ）/3600=34.8kw（2）門開啟狀態(tài)，根據(jù) i-d 圖算得新風(fēng)預(yù)冷量：q 新=1.2 × g×（ iw-il ） /3600= 1.2 × 2400×（ 90.44-45.22 ）/3600=36kwor 空調(diào)箱制冷量：q=1.2 × g×（ ic-il '） /3600=1.2 × 11000×（ 45.22-35.73 ）/3600=34.8kw為了方便比較，我們把 or 百級(jí)手術(shù)室也做了一次回風(fēng)系統(tǒng)的

17、計(jì) 算，根據(jù) i-d 圖，其再熱量可算得q 再=1.2 × g×（ io-il '） /3600=1.2 × 11000×（ 42.02-36.12 ）/3600=21.6kw如果 or 采用一次回風(fēng)，那么相對于 dr 其再熱量要高出很多。 由此可看出，百級(jí)手術(shù)室采用二次回風(fēng)系統(tǒng)，其運(yùn)行能耗比一次 回風(fēng)系統(tǒng)下降很多。沒有再熱產(chǎn)生的冷熱抵消的浪費(fèi)。4. 新風(fēng)處理dr 、or 及凈化輔房的新風(fēng)均由一臺(tái)新風(fēng)機(jī)組集中處理新風(fēng)到室內(nèi) 焓值再送至 3 個(gè)凈化空調(diào)箱內(nèi)。 項(xiàng)目總新風(fēng)量 4346m3/h。由室外新 風(fēng)機(jī)處理至室內(nèi)的等焓點(diǎn)送往空調(diào)箱。5. 冷熱源的

18、選擇本項(xiàng)目 dr 及輔房凈化空調(diào)系統(tǒng)采用一次回風(fēng)系統(tǒng)，同樣也有再 熱問題，而采用電再熱的形式將會(huì)造成過高的能源浪費(fèi)，因此我們 采用四管制冷、熱型風(fēng)冷熱泵作為系統(tǒng)冷熱源。熱泵機(jī)組殼管式蒸發(fā)器生產(chǎn)冷凍水，作為系統(tǒng)的冷源，殼管式冷 凝器生產(chǎn)熱水，作為系統(tǒng)的熱源，翅片式換熱器既可作蒸發(fā)器也可 作冷凝器，并根據(jù)系統(tǒng)需要可實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器功能和冷凝器功能之間進(jìn) 行切換，進(jìn)行冷熱量平衡調(diào)節(jié)，滿足潔凈空調(diào)箱冷凍去濕、再加熱 的要求，達(dá)到潔凈手術(shù)室恒溫恒濕的要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。6. 氣流組織按照醫(yī)院潔凈手術(shù)建筑技術(shù)規(guī)范 ，i 級(jí)潔凈手術(shù)室的送風(fēng)面積 不小于 2.4m×2.6m 的區(qū)域，但是 or 吊頂裝了

19、兩根軌道供磁體移動(dòng)， 因此只能將 2.4m×2.6m 的送風(fēng)區(qū)域分成 3 塊，每塊大小 0.8m× 2.6m，同時(shí)由于手術(shù)室面積較大，并且是不規(guī)則形狀，因此在手術(shù) 室四周都設(shè)有下回風(fēng)口，保證氣流組織能分布均勻，以保證室內(nèi)潔 凈度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。為了盡可能地減小開門后 dr 對 or 的影響，當(dāng)門打開時(shí)希望能夠 將氣流紊流狀態(tài)控制在一定范圍內(nèi)，保證手術(shù)臺(tái)區(qū)域的平行流，因 此將兩個(gè)房間的排風(fēng)口設(shè)置在移動(dòng)屏蔽門側(cè)，將紊流控制在排風(fēng)口 范圍內(nèi)，潔凈室施工驗(yàn)收規(guī)范中要求潔凈室開門時(shí)，距門 0.6m 處潔凈度不低。因此兩側(cè)排風(fēng)口設(shè)置在距門約 0.65m0.8m 的距離， 而手術(shù)臺(tái)距門約

20、2.5m。氣流紊流區(qū)域影響不到手術(shù)臺(tái)工作區(qū)域 （見 圖 5圖 7）。當(dāng)門開啟時(shí)， or 對 dr 保持 8pa 的正壓，氣流方向從屏蔽門處 流向 dr ，流經(jīng) dr 排風(fēng)區(qū)域隨著 dr 的排風(fēng)氣流被抽走（見圖 5）。（五）壓差控制由各房間潔凈指標(biāo)表，我們可以得出 dr 與 or 的送風(fēng)量、新風(fēng)量 與排風(fēng)量，但當(dāng)屏蔽門開啟時(shí)，為保證潔凈度， dr 的換氣次數(shù)由 22次/h 提高到 36 次/h ，兩房間之間的門縫滲風(fēng)變成門洞滲風(fēng)，此 時(shí)將 or 新風(fēng)量增大，流入 dr 的風(fēng)量隨之增大，同時(shí)提高 dr 的排 風(fēng)量，以保證兩個(gè)房間連通后的氣流組織穩(wěn)定。風(fēng)量的變化通過變 頻風(fēng)機(jī)與電動(dòng)雙位定風(fēng)量閥實(shí)現(xiàn)。在門開啟時(shí)， or 到 dr 的門洞風(fēng)量約為 1430m3/h，屏蔽門尺寸為 3m×2.5m，因此可以計(jì)算出門洞氣流方向流動(dòng)速度約為 0.053m/s ， 而磁體移動(dòng)時(shí)速度緩慢， 其從 dr 帶入 or 的風(fēng)量可忽略不計(jì)， 因此， 能夠保證 or 對 dr 的氣流組織的穩(wěn)定，使整個(gè)手術(shù)大環(huán)境不受干擾。 項(xiàng)目最終驗(yàn)收實(shí)測時(shí)， or 對dr 的壓