提要　我國標準將潔凈層流手術(shù)室分為四級, 其中前三級要求在手術(shù)臺上方集中布置送風(fēng)口,這樣做是為了保護關(guān)鍵區域, 符合我國早就提出的局部?jì)艋椭髁鲄^理論。按主流區理論計算結果表明, 這樣布置送風(fēng)口, 將在同樣換氣次數下使手術(shù)臺區潔凈度提高一個(gè)級別, 使主流區細菌濃度和周邊區細菌濃度之比降到0 .5 以下。

1 　保護關(guān)鍵區域和局部?jì)艋?

我國國家標準《醫院潔凈手術(shù)部建設標準》已從2000 年10 月1 日起施行。《標準》對潔凈用房分為4 級。其中對潔凈層流手術(shù)室是按手術(shù)臺區和周邊區的細菌濃度和空氣潔凈度來(lái)分級的, 這在國際上還是第一次。《標準》第29 條規定“ Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ級潔凈層流手術(shù)室應采用局部集中送風(fēng)方式, 集中布置的送風(fēng)口面積即手術(shù)區的大小應和層流手術(shù)室等級相適應, Ⅰ 級時(shí)的不小于6 .2 m2(其中頭部專(zhuān)用的不小于1 .4 m2),Ⅱ級不小于4 .6 m2 , Ⅲ級不小于3 .6m2” 。

這樣規定, 完全不同于比較流行的工業(yè)做法(如日本):全室單向流或者亂流方式。這樣規定, 其指導思想是應用主流區理論,保護關(guān)鍵區域, 達到既提高潔凈效果又更經(jīng)濟的目的。保護關(guān)鍵部位和局部?jì)艋墙梃b德國的做法。德國在醫院層流手術(shù)室推行的不是全室凈化和均勻送風(fēng), 而是著(zhù)眼于將關(guān)鍵區域(手術(shù)臺和器械桌)的浮游菌濃度控制在限定的范圍之內。著(zhù)眼于提供一個(gè)工作區的合格的背景環(huán)境。

德國醫院潔凈層流手術(shù)室的這一技術(shù)路線(xiàn)和柏林工業(yè)大學(xué)艾斯東(Esdorn)教授1977 年提出的污染度Us 和相對污染度Ex 兩個(gè)概念[1] (定義參見(jiàn)文獻[2] )密不可分。

德國標準DIN 1946 第4 部分“醫院通風(fēng)空調”采用了上述概念, 并規定所謂一般無(wú)菌層流手術(shù)室允許Us =1 , 所謂高度無(wú)菌層流手術(shù)室允許Us =2/3 。

污染度概念的提出對于德國稱(chēng)之為無(wú)菌層流手術(shù)室的潔凈層流手術(shù)室以不同于當時(shí)工業(yè)潔凈室一般做法的模式發(fā)展, 起到了促進(jìn)作用。它的主要優(yōu)點(diǎn)是:

①以細菌濃度作為判斷依據, 適合醫務(wù)人員習慣。

② 給出了達到所謂一般無(wú)菌要求的基本條件———20h-1潔凈空氣量的換氣次數, 認為這樣的換氣量就可以滿(mǎn)足所謂一般無(wú)菌層流手術(shù)室的衛生要求,這就是說(shuō), 潔凈層流手術(shù)室必須送潔凈風(fēng), 換氣量至少相當于20h-1 。

③給出了工作區是關(guān)鍵區域的概念, 提出了將20h-1換氣量集中在工作區上方送出的主張,使手術(shù)區達到的細菌濃度僅為室內平均濃度的一半, 即污染度降到0 .5 。這就是集中布置過(guò)濾器和常規分散布置過(guò)濾器的區別。

④沒(méi)有停留在概念上, 而是把概念和實(shí)施的裝置結合起來(lái), 開(kāi)發(fā)了層流手術(shù)室送風(fēng)吊頂單元, 并將此項開(kāi)發(fā)成果轉讓給偉醫士(Weiss)公司, 這也就

是今天我們看到的歐洲許多潔凈層流手術(shù)室送風(fēng)吊頂單元(包括德國T rox Technik , Nickel 和瑞士Luwa等公司)的基型。

但是, 污染度概念表現的不足在于:

① 沒(méi)有給潔凈層流手術(shù)室定下細菌濃度絕對量的標準, 這在DIN 1946 第4 部分中也沒(méi)有反映。雖然2400m3/h 基本風(fēng)量是經(jīng)過(guò)測定等給出的, 但沒(méi)有給出這一風(fēng)量所能達到的細菌濃度標準, 也沒(méi)給出有關(guān)的條件(如面積、人數)。這樣相對量之間的比較就意義不大, 可操作性不強, 而且顯得2 400m3/h(或20 h-1換氣)的認定有隨意性。

② 艾斯東污染度的概念, 實(shí)質(zhì)上是追求一種最小風(fēng)量的思路, 他的方案只適用于所謂一般無(wú)菌的層流手術(shù)室, 這顯然是有很大局限性的, 而且同在歐洲的英國、瑞士等國標準中的送風(fēng)量就比德國大得多。這一點(diǎn)也被曾在偉醫士公司工作的許密特(Schmidt)教授指出, 認為上述最小風(fēng)量思路并非正確, 增加的一些投資與其所產(chǎn)生的避免感染、保證手術(shù)成功的效益及減少可能引起法律訴訟的損失相比, 是很微小的, 他則提出了所謂高度無(wú)菌層流手術(shù)室風(fēng)量必須大于7 500 m3/h 。

③ 不論是艾斯東教授得出的Us =0 .5 的結果, 還是許密特教授由大量測定歸納出的送風(fēng)面積和保護區面積的結果(見(jiàn)文獻[2]表1), 都沒(méi)有達到理論預測的程度, 沒(méi)有提供一種基本可行的理論計算方法, 這也就降低了實(shí)踐中的可操作性。

其實(shí), 反映在污染度概念和DIN 1946 第4 部分中的若干思想, 對于我們來(lái)說(shuō)并不陌生。

德國1977 年提出的這一污染度思路, 認為潔凈層流手術(shù)室不必進(jìn)行全室凈化, 只需局部降低細菌濃度以及有效保護關(guān)鍵區域;并集中使用20h-1 換氣量的潔凈風(fēng)于手術(shù)臺上方送出。這一思路的實(shí)質(zhì)就是“局部?jì)艋焙汀爸髁鲄^”概念的結合。

我國1977 年7 月經(jīng)全國鑒定審查會(huì )通過(guò)并于1979 年正式出版的《空氣潔凈技術(shù)措施》[3] 就第一次提出了“全面凈化”和“局部?jì)艋钡母拍?

“凡是通過(guò)空氣凈化及其它綜合處理措施, 使室內的整個(gè)工作區域成為潔凈空氣環(huán)境, 這種做法稱(chēng)全面凈化” 。“凡僅使室內的局部工作區或特定的局部空間成為潔凈空氣環(huán)境, 這種做法稱(chēng)局部?jì)艋?nbsp;。“在滿(mǎn)足工藝要求的條件下應盡量采用局部?jì)艋?nbsp;。當然這種局部?jì)艋步o全區帶來(lái)凈化效果。

2　主流區概念及不均勻分布濃度計算

主流區, 是1978 年國內首次提出的概念[ 4] :在亂流潔凈室內, 在送風(fēng)口下方一個(gè)范圍內為主流區, 其潔凈度最高;在回風(fēng)口附近有一很小的回風(fēng)口區, 其潔凈度可以高于也可以低于室內平均濃度, 這要視不均勻分布系數Ψ大于或小于1 而定,但是它等于理論的均勻分布時(shí)(Ψc =1)的室平均濃度;此外, 在送風(fēng)口兩側的其他區域是含有渦流的紊流區域, 習慣簡(jiǎn)稱(chēng)渦流區(并不是說(shuō)整個(gè)區域都是渦流), 其潔凈度明顯低于中心的主流區。三區不均勻分布見(jiàn)圖1 。

根據主流區概念, 對于末端為高效過(guò)濾器的潔凈空間,由于送風(fēng)濃度極小,因而有:

不均勻分布的室平均濃度

主流區濃度Na=Ψa N , 渦流區濃度Nb =Ψb N , 回風(fēng)口區濃度Nc = Ψc N。

式中　Ψ——不均勻分布系數,；

Ψa —— 主流區不均勻分布系數,；

Ψb —— 渦流區不均勻分布系數,；

Ψc —— 回風(fēng)口區不均勻分布系數, Ψc =1 ;

n —— 換氣次數;

N —— 均勻分布的室平均濃度,,Ns —— 送風(fēng)濃度;

G —— 單位容積發(fā)塵量;

β ——主流區發(fā)塵量占全室發(fā)塵量的比例;

——主流區的引帶系數;

—— 渦流區容積占全室容積之比。

3　主流區污染度

Ψc =1 說(shuō)明, 回風(fēng)口區濃度就是均勻分布時(shí)的總平均濃度, 過(guò)去的理論研究成果已指出應把工作區置于主流區下, 為了判定集中布置送風(fēng)口并使工作區布置在主流區下與常規分散布置相比的優(yōu)越程度, 有以下幾種考慮。

① 這一程度用主流區濃度與室平均濃度之比即Ψa/ Ψ來(lái)表達, 因為室平均濃度中包括主流區濃度, 則從比值上可能反映不出主流區的優(yōu)越。同時(shí), 當采用集中布置送風(fēng)口的主流區方案時(shí), 對室平均濃度的認同易產(chǎn)生分歧, 因為在主流區內的測點(diǎn)應占多少和各自加權系數有關(guān), 不好確定, 因而可操作性不強。

② 這一程度用主流區濃度與回風(fēng)口濃度或均勻分布時(shí)室平均濃度之比即Ψa/ Ψc 表達, 也就是用Ψa 表達, 雖然有可操作性, 即回風(fēng)口區濃度(也就是相當回風(fēng)濃度)可測出來(lái), 但因為工作點(diǎn)不可能布置在回風(fēng)口區, 它們之比不是最受關(guān)心的。前述德國的污染度概念就是這樣一個(gè)比值, 它不能回答集中布置送風(fēng)口以后關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題, 即沒(méi)有送風(fēng)口的周邊區如何? 此外, 雖然回風(fēng)口濃度可以測, 但顯然不同位置的回風(fēng)口其濃度有較大不同,這就需要全測才不至于失真太大。

③ 這一程度用主流區濃度與渦流區即周邊區濃度之比即Ψa/ Ψb 表達, 則能比較清楚地說(shuō)明問(wèn)題。前面已說(shuō)過(guò), 渦流區是指主流區兩側含有渦流區的紊流區(www..com)

4　分級計算

① 層流手術(shù)室的平面

層流手術(shù)室內平面按功能可分成若干區, 可以借鑒軍隊有關(guān)標準[5] 的劃分, 見(jiàn)圖2 。

圖2 中“1” 區是按手術(shù)床長(cháng)1 .8 m 、遇特高患者時(shí)可打開(kāi)兩頭至2 .1 m 考慮的。各區間隔基本是0 .6m 。

② 手術(shù)人數

手術(shù)人數和層流手術(shù)室內人員配置方案有關(guān), 手術(shù)中醫護人員密集在手術(shù)臺四周, 外科醫生靠手術(shù)臺, 他們是主刀、第一助手、第二助手、護士長(cháng)(或器械護士), 頭部近旁有麻醉師。同時(shí), 醫療設備越現代化, 需要的人員越少,因為一臺儀器原則上要1 人照料, 儀器現代化多功能后臺數減少, 輔助人員也就減少了。輔助人員一般在8 ～ 12 人之間, 使用現代化設備后一般不超過(guò)10 人。見(jiàn)圖3～ 6[6] 。

③ 送風(fēng)面積

既然送風(fēng)集中于工作區, 則送風(fēng)面積大小很重要。送風(fēng)面積太大則風(fēng)量要求太大或在一定風(fēng)量下風(fēng)速太低, 造價(jià)高;太小則影響對工作區的保護。

現在分三種情況:最低、中間和最高的標準。

最低標準是把僅包括手術(shù)臺的工作區包籠在主流區內, 中間標準是包括手術(shù)臺外圍0 .6 m 的區域, 最高標準可包括手術(shù)臺側邊外0.9 m 的區域。(在《標準》條文中實(shí)際數字略小, 因此計算結果更可保證實(shí)現。)

在這里應考慮弱射流氣流邊界的混摻和削弱現象(參見(jiàn)文獻[7]圖14-3), 邊界可有10.7°角的縮小(包括10.7°角在內的區域仍屬主流區)。根據無(wú)影燈類(lèi)別, 室內凈高為2 .9 ～ 3 m , 手術(shù)臺高0 .8 m , 人體切口高度0 .3 m , 工作面高1 .1m , 則每邊縮小距離為[(2 .9 ～ 3)m -1.1 m] tan10 .7°=0 .34 ～ 0 .36 m 。

④ 發(fā)菌量發(fā)菌量不是按人員密度計算的, 要直接算。室內表面發(fā)菌量還沒(méi)有直接數據, 可參考表面發(fā)塵量, 即設8 m2 地面所代表的表面的發(fā)菌量, 相當于1 個(gè)人靜止時(shí)的發(fā)菌量。人靜止發(fā)菌量最大可取300 個(gè)/(人?min), 測定人員按2 名考慮, 則總發(fā)菌量為(+2)×300 個(gè)/min 。

⑤ 系數

按送風(fēng)面滿(mǎn)布比, 依次取0.4 , 1.3 , 0.26 ,0.2 ;β 按送風(fēng)面滿(mǎn)布比, 依次取0.7 , 0.65, 0.8 ,0.85 ;Vb/V按送風(fēng)面滿(mǎn)布比, 依次取0.45 , 0.65 ,0.32, 0.24 。

計算結果列于表1。

　　如果送風(fēng)口滿(mǎn)布比很大, β 達到0.95 , 標準兩側滿(mǎn)布回風(fēng)口, =0 .05 , 則a =0.095 , 可算出Ψa/ Ψb ≈0.048 , 則Ψb =1.98 , 可知周邊區濃度約是主流區的20 倍, 如果主流區屬于100 級范疇, 則周邊區在1000 級范圍之內。

5　結論

由于手術(shù)區是層流手術(shù)室中發(fā)塵集中的地點(diǎn), 按主流區理論, 若將這一區域置于主流區內, 則對提高主流區和全室的潔凈度大有好處, 計算結果表明,將工業(yè)潔凈室均勻布置送風(fēng)口(1000級換氣次數標準), 改為集中布置送風(fēng)口, 則可在手術(shù)區達到100 級的效果(不僅潔凈度高, 而且氣流流型好), 而周邊區則為1000 級。依此類(lèi)推關(guān)鍵區域均可提高一級[8] 。要說(shuō)明的是, 為了縮短手術(shù)的時(shí)間, 采用了自?xún)魮Q氣次數概念[9] , 上述層流手術(shù)室的1000 , 10000 , 100000 級換氣次數比常規的略高,而對于非層