手術室送風天花重要性
一、引言
手術是醫院中最長的開放性醫療過程。手術過程中將患者最好的屏障——表皮或粘膜打開，使得機體(ti) 的內(nei) 部直接暴露在外，不同途徑帶入的病菌均有可能輕而易舉(ju) 地進入機體(ti) 內(nei) 部，極易引起感染。因此術後感染一直是醫院一種普遍的、最難以提防的、可能誘發嚴(yan) 重後果的院內(nei) 感染。
一般來說術後感染可涉及到下列因素，這些因素分為(wei) 可控因素和不可控因素：
（一）患者自身風險因素（不可控因素）
高齡、肥胖、糖尿病、吸煙、營養(yang) 不良、身體(ti) 狀況、藥物、感染、放療/化療、術前住院院時間等。
（二）手術本身風險因素（可控因素）
手術類型、抗菌藥物使用、切口大小、無菌操作、手術技巧與(yu) 手術時間長短等。
（三）其他感染風險因素（可控因素）
器械、敷料、手術衣與(yu) 手套消毒滅菌以及手術室環境（菌、塵濃度、壓差、溫濕度控製等）。
其中，“患者自身風險因素”和“手術本身風險因素”是最大的影響因素。
患者自身風險，如在手術前有潛在的內(nei) 髒器官功能損害，再加上手術和麻醉的打擊，術後感染很有可能使這類患者術後發生一係列嚴(yan) 重的並發症，乃至威脅患者的生命。手術所造成的生理紊亂(luan) 可持續一個(ge) 較長的過程，不會(hui) 因為(wei) 成功的手術會(hui) 被立即糾正。如果患者自身免疫缺省或服用抗排異藥物，萬(wan) 一感染後果更不堪設想。
手術本身的風險，可通過手術部位清潔消毒、術前正確使用有效的預防性抗生素、嚴(yan) 格防範手術過程中內(nei) 源性汙染、接觸手術部位的器物徹底消毒滅菌等對手術部位感染進行控製，對於(yu) 普通外科手術來說空氣途徑感染是次要的。但對於(yu) 器官移植、關(guan) 節置換等大手術，加上患者服用抗排斥藥物，使得將手術環境處於(yu) 受控狀態成為(wei) 一個(ge) 關(guan) 鍵因素。
對於(yu) “其他感染風險因素”，隻能采用工程控製措施進行控製，特別是手術環境，將可控風險因素處於(yu) 受控狀態，可以有效降低手術風險。
二、手術室送風天花裝置的重要性
不論是我國2002年頒布的GB50333《醫院潔淨手術部建築技術規範》（以下簡稱“規範”）[1]，還是國外的醫院相關(guan) 標準均對手術環境控製格外重視，盡可能降低在手術過程中對病患的傷(shang) 害。
如何從(cong) 技術措施保障手術環境控製？由於(yu) 整個(ge) 手術室所保護的隻是手術區域，但傳(chuan) 統的思路是將整個(ge) 手術室處於(yu) 無菌狀態，不僅(jin) 難以達到，而且更難以維持。近年來發展了手術區域局部控製的理念，即將所有送風口集中布置在手術床上方，形成送風天花。由於(yu) 其有效性、簡便性、造價(jia) 低、且運行費用少，得到了極大的推廣，並被各國醫院相關(guan) 標準所采用，作為(wei) 推薦的控製模式。就連美國醫院通風標準也在2008年采用了這種方式。
但是無論設計院，還是醫院業(ye) 主都普遍重視手術室空調係統性能及控製係統，在客觀上忽視了局部淨化的送風裝置——送風天花的性能。有的醫院誤認為(wei) 隻需進口國外空調機組、先進的自控係統、甚至配置智能化或數字化的手術室，就可實現完善的手術環境控製。因此在評審設計方案或工程公司投標標書(shu) 時，往往重視手術部裝修、配置、空調淨化係統及其控製，鮮有過問工程公司自產(chan) 的送風天花的性能。
為(wei) 什麽(me) 要強調手術室送風天花性能的重要性以及對術後感染的控製作用？因為(wei) 它的性能決(jue) 定了手術區域環境控製質量，極大地影響了手術感染風險控製。
同樣是對環境要求高度無菌的無菌病房，其技術措施與(yu) 控製方式和手術室不同。鑒於(yu) 手術室的特點，環境控製的關(guan) 鍵在於(yu) 手術區域，而手術區域控製的關(guan) 鍵在於(yu) 手術切口，因此需要高度無菌程度控製的隻是一個(ge) 局部區域而非全室。從(cong) 手術過程來說，真正需要控製的隻是在切口被打開的狀態。因為(wei) 手術前切口尚未打開前以及手術後切口已經縫合後，環境控製並非重要。或者說從(cong) 空間上來講，控製的隻是一個(ge) 局部的點；從(cong) 時間來講，控製的隻是某個(ge) 時間段[2]。而不像無菌病房必須一天24小時對整個(ge) 病房持續地控製，絲(si) 毫不能馬虎。無菌病房對於(yu) 免疫缺省的病患猶如一個(ge) 生命島。
另外，手術區域無菌無塵程度影響直接進入機體(ti) 內(nei) 部的空氣質量。最新研究表明，不僅(jin) 是懸浮菌濃度，塵埃濃度也影響術後感染率。主刀醫生操作手與(yu) 手術器械上的落菌幾率，也會(hui) 加大感染的風險。特別對於(yu) 那些器官移植、關(guan) 節置換、整形手術等深部手術尤為(wei) 重要。因為(wei) 這類手術風險太高，術後感染會(hui) 危及生命。而不像無菌病房那樣特別重視空氣中懸浮病菌，對於(yu) 免疫能力低下的病患，即使新鮮空氣中的真菌也會(hui) 造成不堪設想的後果。為(wei) 此我國“規範”定為(wei) 特別的潔淨手術室（I級），不同於(yu) Ⅱ級標準的潔淨手術室。德國等歐洲標準是將I級中特別再分出Ia級，日本標準定義(yi) 為(wei) 生物潔淨手術室，美國標準歸類為(wei) 特殊手術室。
手術室送風天花性能，是利用了空氣潔淨技術領域中低速單向流氣流（或稱低紊流度的置換流）和局部淨化技術。局部淨化方式節能、有效，但也有不足[3]，由於(yu) 局部淨化裝置常常處在無菌程度較低的環境中，在送風過程中無菌送風氣流會(hui) 與(yu) 周邊區空氣進行動量交換，內(nei) 部高度無菌區域易受周圍環境影響。送風氣流速度也會(hui) 逐步衰減，其衰減量大於(yu) 全室單向流。要維持低速單向流流態，相對於(yu) 全室單向流需要較大的出口麵風速。
如果直接將工業(ye) 用的層流罩（FFU）套用在生物領域往往流速過大、噪聲過高、反而會(hui) 使無菌區域縮小。盡管美國醫務界一直對手術室淨化不太感興(xing) 趣，但美國通風空調製冷工程師學會(hui) （ASHARE）一直推廣高效過濾與(yu) 層流技術。為(wei) 了適應手術環境控製特點、擴大送風天花裝置送風區域內(nei) 的無菌範圍，減少周邊汙染氣流的幹擾，必須對手術室送風天花裝置性能進行研究。率先研究的是柏林工業(ye) 大學的艾斯東(dong) 教授（Esdorn）[4]，1977年提出了手術室送風天花的模式，采用了原德國DIN1946-4標準中提出的手術室最小20次換氣的送風量集中在手術台上方的3.0m×3.0m送風天花送出，由於(yu) 此時送風速度過小，當送熱風時下不來，在我國上海應用時就發生了這種情況。此時手術區達到的細菌濃度僅(jin) 為(wei) 室內(nei) 的一半。後來柏林工業(ye) 大學的費次納教授（Fitzner）[5]繼續研究了這項工作，對手術室送風天花作了一些改進，效果進一步提高。
從(cong) 理論上分析，送風氣流同時依靠出風動量和送風溫差來維持其運動，後者相當於(yu) 熱（冷）動力，當送風溫度低於(yu) 室溫時氣流作下沉運動。從(cong) 工程意義(yi) 上講，熱（冷）動力對氣流運動所起的作用一般不予考慮。但對於(yu) 低速送風天花裝置來說，因其出風動量不大，溫差對氣流的作用不容忽略。隨著送風量的增大，出口風速變大，溫差減小，即送風氣流的空氣動力增強，而熱（冷）動力減弱，那麽(me) 由溫差引射的周邊空氣越少，且中心區抗幹擾的能力增強，控製效果更好。送風溫差太大，中心無菌區域會(hui) 縮小；送風溫差太小，送風氣流送不下來。艾斯東(dong) 教授研究認為(wei) 送風溫度低於(yu) 室溫不小於(yu) 0.5°C 、不大於(yu) 2 °C ~3 °C的範圍內(nei) 效果最佳[4]。當風量超過某一範圍後，接近於(yu) 等溫送風時，熱（冷）動力的作用已經很小，此時送風的動量對控製效果起決(jue) 定性作用，如果局部裝置的風速過大，易加劇射流誘導，把室內(nei) 懸浮菌引導到送風天花上風側(ce) ，再被局部高速氣流帶至下風側(ce) ，導致汙染程度的加大。
低速低紊流度的置換流為(wei) 了克服避免熱源（手術燈）和橫向擾動（手術過程操作）對送風氣流的幹擾，早期產(chan) 品不得不靠氣流噴管來支撐著低速的送風氣流（見圖1），繼而又采用了塑料圍簾（見圖2）來降低低速送風氣流的衰減，兩(liang) 者效果均不理想。後來的送風天花裝置開始向提高送風速度或縮小送風麵積兩(liang) 個(ge) 方向發展[6]，造就了各種形式的產(chan) 品（見圖3），但現已很少采用氣流噴嘴與(yu) 塑料圍簾。
傳(chuan) 統的送風天花裝置（圖3）是將高效過濾器布置在送風靜壓箱的末端，靠末端過濾器性能和安裝質量作最後把關(guan) 來實現其性能。這種傳(chuan) 統裝置要在那麽(me) 大的送風麵積上安裝那麽(me) 多的高效過濾器、並產(chan) 生潔淨（完全過濾而不泄漏）、均勻（完善的氣流分布）、單向和平行（垂直於(yu) 過濾器麵）的氣流十分不易。這等於(yu) 要求整個(ge) 送風麵上每個(ge) 高效過濾器不僅(jin) 僅(jin) 本身起過濾作用，而且還起類似孔板的均流作用和氣流分布作用，又要象盲板一樣的不泄漏作用，這三個(ge) 作用的“耦合”，使得滿布高效過濾器的做法對送風末端要求異常高，無論靜壓箱本體(ti) ，還是過濾器及其接合麵隻要有一點滲漏，就會(hui) 沿著單向流直接達到工藝關(guan) 鍵部位，會(hui) 使得整個(ge) 局部淨化失敗。因此傳(chuan) 統裝置不但加工難度高，安裝複雜，檢漏麻煩，而且其造價(jia) 昂貴。
1995年，中國建築科學院許鍾麟教授提出了有自主知識產(chan) 權的阻漏層理論，推動了送風天花裝置進一步發展。阻漏層理論提出不再將高效過濾器設置在末端，而適當前移，單獨組成的過濾箱設置在送風天花裝置外。過濾箱內(nei) 采用零壓密封解決(jue) 了高效過濾器安裝接合麵的滲漏問題。在送風裝置內(nei) 設有混流器和在末端設置具有亞(ya) 高效水平的阻尼層。這種新型的送風天花裝置，即使高效過濾器及其接合麵有一點滲漏，滲漏粒子數相對於(yu) 那樣大的送風量是一個(ge) 高價(jia) 小量，經送風末端氣流混合和過濾，使得原來局部的“漏”變成了整體(ti) 的“不漏”，起到了阻擋滲漏的作用。大大降低了靜壓箱本體(ti) 、高效過濾器本體(ti) 及其接合麵的安裝要求，也簡化了加工、安裝和檢漏過程。因此阻漏層理論將傳(chuan) 統的送風末端裝置的過濾、防漏和氣流分布三個(ge) 作用的“耦合”非常巧妙地解耦，從(cong) 理論和實踐上突破了高效過濾器必須布置在末端的傳(chuan) 統模式，從(cong) 本質上改變了末端密封堵漏的性質，消除了發生漏泄的危害。擴大了單向流潔淨空間的活塞流滿布比，提高了送風氣流品質[7]。現在阻漏層理論已經轉化成成熟的送風天花產(chan) 品（見圖4），已經批量生產(chan) ，並實現標準化、模數化和裝配化，為(wei) 設計者、施工者和使用者帶來極大的方便。
三、手術室阻漏式送風天花的安全性
手術室送風天花的安全性主要取決(jue) 於(yu) 兩(liang) 個(ge) 方麵：送風天花的大小與(yu) 性能。
德國權威的研究機構羅伯特-科赫研究所認為(wei) ，送風天花形成的保護區域必須包含手術台與(yu) 器械桌，這要求高度無菌手術室（相當於(yu) 德國標準Ia級）送風天花的保護區域麵積至少維持在2.8m×2.8m，德國2008年修訂了標準DIN1946第4部分，規定送風天花的出風麵積3.2m×3.2m。當然對於(yu) 一般無菌手術室（相當於(yu) 德國標準Ib級）的送風天花隻要求保護手術台，即保護區域為(wei) 2.0m×0.8m，出風麵積需為(wei) 2.4m×1.8m。如圖5、圖6所示。
而美國醫療機構則對此並不認同。美國設施指南學會(hui) （FGI）和美國供熱通風空調製冷工程師學會(hui) 合作，溝通了雙方的觀點，協調了雙方的控製措施，同意采用手術區域集中送風，並將送風速度降到0.13~0.18m/s。2008年頒布的ASHRAE170規定手術室送風口每邊隻要比手術台麵大0.3～0.45 m（這送風口尺寸與(yu) 我國標準Ⅲ級手術室相仿，大大小於(yu) 德國標準），並要求使用的無影燈和氣塔投影麵積不能超過送風口麵積30%。
我國認為(wei) 送風天花的大小與(yu) 手術風險及保護級別有關(guan) 。《醫院潔淨手術部建築技術規範》根據手術室的級別提出了不同大小的送風天花的送風麵積（見表1），因為(wei) 手術室的級別本身就體(ti) 現了手術風險與(yu) 保護級別。經過近十年來的實施，醫護界認為(wei) 是合適的。
其次是送風天花的性能。
送風天花的性能主要表現為(wei) 氣流的極強抗幹擾性，必須形成一股低紊流度的垂直置換氣流。為(wei) 此要提出“動態屏蔽”的概念，意在達到手術區域動態保護，不僅(jin) 要求快速而有效地將源自手術區域的汙染從(cong) 保護區域排除出去，而且要對周圍區域形成一個(ge) 有效屏障進行屏蔽。這要求送風氣流在手術區域仍保持較強的抑製汙染的能力，為(wei) 此德國不得不建議在送風天花增設圍擋，並且該圍擋可以延長至距地麵2.1m處，以減緩送風氣流衰減。
送風天花性能體(ti) 現了動力和熱力性對氣流抗幹擾性能的綜合影響。送風氣流動力性能主要體(ti) 現了送風速度和紊流度。低速、均勻、致密的送風氣流，對外的誘導性小，保護區域大，對內(nei) 抗幹擾能力大，能有效抑製汙染。送風氣流的熱力主要涉及送風溫濕度以及送風溫差。這對低速氣流來說十分重要。美國相關(guan) 標準對此很少涉及。而德國標準DIN1946第4部分卻有詳盡的規定。規定了Ia級手術室的送風天花應達到以下要求[10]：
送風速度不低於(yu) 0.23 m/s。
出風氣流紊流度（除了4個(ge) 角落的所有測試位置）：≤0.15；在4個(ge) 角落的測試位置：≤0.25；在離地1.2m高的保護區域氣流紊流度（除了4個(ge) 角落的所有測試位置）：≤0.20；在4個(ge) 角落的測試位置：≤0.30。
送風溫度不低於(yu) 室溫0.5 K，送風溫差不超過3 K；
我國《醫院潔淨手術部建築技術規範》規定的送風速度不低於(yu) 0.25m/s，在離地0.8m高的保護區域內(nei) 送風氣流的紊流度≤0.25。應該說中德兩(liang) 個(ge) 國家標準基本相當。其實氣流性能與(yu) 末端過濾器的滿布比有關(guan) ，其他國家標準沒有涉及，對此我國規範有明文規定。由於(yu) 我國研發的阻漏式送風天花采用了阻漏層，極大地提高了滿布比，大大提高了送風氣流的性能。
送風天花的性能還表現在阻漏性。如上所述，傳(chuan) 統的送風天花裝置是將高效過濾器布置在送風靜壓箱的末端，一旦末端過濾器因自身或安裝質量出現滲漏，就無法保障其送風的無菌性能。最新研究再次證實，引起手術部位感染的環境微生物源是細菌，而不是病毒。再次肯定了過濾除菌的有效性。因此保證末端過濾裝置不滲漏是一個(ge) 首要條件，各國的傳(chuan) 統送風天花就是靠強調製造工藝、材料以及技術來達到不漏。
我國研發阻漏式送風天花，利用阻漏層理論解耦了送風末端裝置的過濾、防漏和氣流分布三個(ge) 作用，從(cong) 原理上保證了送風氣流經過充分過濾，不滲漏，形成了均勻、致密的低紊流度的置換流。保證了在離地0.8m高的保護區域內(nei) 送風氣流的紊流度≤0.25。而且大量的實際應用也充分證明了這一點。阻漏層的原理大大簡化了送風天花製造工藝、材料以及技術。由於(yu) 阻漏式送風天花是靠原理保障不漏，可以長期保持不漏。而傳(chuan) 統送風天花是依賴製造工藝、材料以及技術來達到不漏，因此隻是暫時的，或者說需要在運行過程中不斷監測、不斷調整才能達到。
手術室送風天花高性能以及高可靠性為(wei) 我們(men) 提出了一個(ge) 新的控製理念——“動態保護”。因為(wei) 手術室真正要求保護的是某特定時間段（手術過程）內(nei) 的局部區域（手術部位），無論室內(nei) 處於(yu) 任何汙染狀態下，隻要手術室的送風天花一開啟，就能夠保證手術區域的無菌狀態，使整個(ge) 手術過程均能得到所期望的保護，送風天花這一性能被定義(yi) 為(wei) “動態屏蔽”。這對送風天花的性能提出了更高的要求。可大大降低周邊區域甚至整個(ge) 手術部的無菌狀態的控製，而且手術切口一旦被處理，完全可以大大降低送風天花的送風量。從(cong) 工程上講，可以降低對手術區域周邊汙染控製、鄰室的環境控製以及整個(ge) 手術部正壓控製要求。這一節能、有效控製的思路正是由VDI2167提出[11]，現也被2008年12月頒布的最新一版德國標準DIN1946第4部分“醫院通風空調”[10]所認可。
至於(yu) 德國標準推薦的（不是規定）送風天花圍擋，其要求不同於(yu) 以往所使用的圍擋。以前增設的圍擋是為(wei) 了使低速氣流能送下來，圍擋材料大多為(wei) 塑料布，常因氣流流動產(chan) 生靜電而吸附塵埃，增加了清潔的工作量。如今采用圍擋是保護高速氣流流動過程中維持低紊流度，圍擋材料較為(wei) 高級、結構較為(wei) 複雜（見圖7），或與(yu) 醫療氣體(ti) 供氣橋架結合在一起（見圖8），形成了新型的送風裝置。
四、結束語
手術是一種高風險的醫療，從(cong) 工程控製角度來說，手術部位感染控製就是將可控因素處於(yu) 受控狀態。而將手術環境處於(yu) 受控狀態，是一項主要任務。從(cong) 手術室的醫療要求與(yu) 環境控製特點來看，手術室送風天花對局部手術區控製的重要性與(yu) 安全性高於(yu) 淨化空調係統與(yu) 控製係統。目前手術室送風天花性能在我國並沒有引起足夠的重視。我國應該了解手術室送風天花對手術區域控製的重要性與(yu) 安全性，也是今後手術室節能運行的關(guan) 鍵部件。必須高度重視手術室送風天花的研發、生產(chan) 與(yu) 檢測，正確理解與(yu) 執行我國《醫院潔淨手術部建築技術規範》對送風天花性能及手術環境控製的要求[12]。
我國《醫院潔淨手術部建築技術規範》對送風天花性能有較為(wei) 詳盡的規定，推薦較為(wei) 簡易、有效的區域控製思路與(yu) 措施，強調了送風天花的重要性與(yu) 安全性，並對送風天花的高效過濾器滿布比、截麵平均風速值和速度均勻度等要素提出了較高的要求[1]。最新頒布的德國標準1946第4部分也對手術室送風天花提出更高要求，促使我們(men) 對送風天花重要性認識進一步提高，也迫使我國必須進一步提高手術室送風天花的性能。我國大多工程公司生產(chan) 的手術室送風天花的性能，如紊流度，難以達到我國《醫院潔淨手術部建築技術規範》要求的0.25。手術室送風天花普遍存在氣流均勻性較差，氣流易擴散，抗幹擾性差，汙染誘入角較大，斷麵平均速度衰減較快，難以滿足手術區域的環境控製要求。我們(men) 認為(wei) 隻有改變了一家一戶的生產(chan) 送風天花的製造模式，走專(zhuan) 業(ye) 化生產(chan) 、專(zhuan) 業(ye) 化抽檢之路，才能有效提高我國手術室送風天花的質量。目前我國由專(zhuan) 業(ye) 廠家生產(chan) 的阻漏層手術室送風天花性能已經達到了國外標準，已被在華外商認可，並應用到工程實際[13]。
筆者期望本文有益於(yu) 提高對手術室送風天花的重要性和安全性的認識，有助於(yu) 進一步提高我國手術室送風天花性能，使得我國手術室環境控製更上一層樓，更為(wei) 經濟、更為(wei) 有效。
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