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美國的醫院標準和手術室設計

作者:佚名     转贴自:互联网     更新时间:2005-12-08

  美國醫院尤其是手術部的設計概念及控制思路有別於歐洲和日本。

  衆所周知,醫院彙集著各種各樣的病人,被看作爲病原微生物的聚集中心。空氣中浮游的致病菌種類多、濃度高,不但病人本 身而且醫護人員都有可能攜帶至病菌,進而成爲病菌的傳播者。醫院內所有的人員都暴露在這樣的環境中,隨時隨地受到交*感染的 威脅。病人在入院時並無某疾病,如受到其他病人、醫護人員、探望者攜帶病菌的感染,以及被儀器、設備、器械、敷料等直接感染, 或經過院內空氣途徑間接感染等稱爲院內感染,它明顯與住院關狀況無關。病人在外科手術中表皮或粘膜被劃開,失去了抵禦病原微 生物的最好的屏障。無論何種途徑帶入的病菌都可長驅直入到機體的內部,很容易引起感染,在手術過程中的感染稱爲術後感染。通 常認爲手術切口的污染來源於內外兩個方面:內部感染源是通過術前皮膚清潔不當引起病人自身感染;外部感染源途徑則是1)直接接 觸未經消毒的器具、污染表面,或與病人接觸的院內人員産生的液滴的擴散;2)空氣中的液滴和灰塵,把微生物粒子傳播到手術切口。 可見在醫院諸部門中手術環境的潛在危害最大,其控制要求也理應最高。
  1 潔淨手術環境的宗旨
  在美國,手術環境危害被定義爲感染、斷電、機電設備失去功能、火災與爆炸等。並強調手術環境的控制不等於始於手術切口、 終於切口的縫合,是一個全程序控制。絕大多數的外科醫生和病人都很重視手術結果的評定,但幾乎很少有人對手術環境的危害有所 瞭解。其實手術環境需要各種工種;各種設施的支撐,完全依賴化學來菌是不行的,同樣完全依賴建築及其設施設計也是不行的。這需 要一個綜合性保障措施,即最大限度地消除或避免各種途徑帶入的病原微生物,降低致病菌濃以及隔離致病菌與手術切口接觸等,其 中空氣淨化措施是消滅隱患、建立良好環境控制或質量保證的一個重要手段。美國認爲“淨化空調系統具有對患者保護的潛在優勢”, 並不強調空氣淨化對術後感染率的因果關係,僅著眼於綜合保障措施。這與先前依賴消毒的無菌控制是兩個完全不同的概念。(見表 1)
  表1;  兩個完全不同的無菌控制概念的比較
專案
現代控制概念
先前控制概念
控制概念
全程序控制的概念,不單是“患者不感染”的結果
依賴藥物控制,達到“患者不感染”的結果
控制要求
整個手術過程的控制,切斷所有污染途徑(包括空氣),阻止細菌接觸手術創口
依*藥物消毒環境,患者服用大量的抗生素
控制思路
“預防”措施
“補救”措施
效果
“控制全過程”,防止細菌進入人體,藥物僅是一種安全措施,保障患者受損失最小的“結果”
細菌已經進入並損傷人體,再*大量藥物去控制感染,只體現一個“結果”,而“控制過程”已經失效
  在美國認爲醫院的潔淨技術也不同于工業潔淨技術,這是因爲控制的物件不同。
  如在積體電路的製造工藝過程中,控制粒徑是指能引起致命傷害的“殺傷粒子”(killer particles)的粒徑,一般考慮爲特徵 線寬的1/3或更小。處於關鍵部位的一顆微粒就能毀掉整個積體電路。空氣中容許的塵埃濃度是由成品率來計算。
  而在醫院環境中,不但要求控制塵粒,更主要的是控制細菌,控制的粒徑相對要大一些。生物微粒要達到一定的濃度才能構成危害,是一種累積性危害微粒(progressive failure particle)。由醫療質量控制要求來確定空氣中容許微粒濃度。其目的是造成 一種良好的無菌環境控制,減少一切可能發生的交*感染。
 
 
  基於這種認識,美國發展了完全不同于工業潔淨室技術的醫院淨化空調技術。
  2 醫院建築設計標準
  儘管美國航空航天局(NASA)在1967年8月建立了世界上第一個生物潔淨室標準HB 5340.3,但是美國外科學會手術環境委員 會(CORE)並不遵循要求嚴格的生物潔淨室標準,仍認爲在醫院環境中控制活性微生物粒子是最根本的任務,並定義醫院潔淨區域爲 “送風經過過濾且針對生物醫學活動的特性而設計的空間”。早在1968年美國學者Blower和Wallace 已經觀察到空氣中懸浮菌濃度爲 700~180個/m3容易引起敗血症,美國傳染病中心也證實了這一結果。當室內懸浮菌濃度低於180個/m3,感 染危險已經很小了,如再下降到閾值(如40個/m3)以下,尚無充分證據證明對降低術後感染率有明顯作用或顯著相關性。 這個閾值就是潔淨手術室允許濃度。1976年美國外科學會的手術室環境委員會和國家研究總署對醫院手術室中懸浮菌允許濃度推薦如 表2所示。
  表2 美國外科學會的手術室環境委員會推薦標準
手術室級別
懸浮菌允許濃度
應用場合
Ⅰ級
35個/m3(1個/ft3)
潔淨手術(人工器官移植)
Ⅱ級
175個/m3(5個/ft3)
准潔淨手術
Ⅲ級
700個/m3(20個/ft3)
一般手術
  潔淨手術環境的宗旨歐洲和日本都認爲這個推薦標準定得太低了,儘管如此,美國醫院污染控制的成效有目共睹。
  美國有關醫院建築的設計資料主要有文獻[1~4]
  3 送風量與氣流流型
  引發感染一般有三個要素:病原微生物的侵入,發生感染的局部環境以及機體抗感染的免疫系統。入侵微生物要引起感染還需 要兩個必要條件,一是存在致病菌,二是具有一定濃度的致病菌。採用空氣潔淨技術杜絕致病菌經過空氣途徑感染確實是一個必要的控 制條件。早在80年代已經證實醫院中全部細菌的99.9%可以被比色效率90%~95%的篩檢程式(相當於我國亞高效篩檢程式)濾掉。但是空 氣潔淨技術不是萬能的,不可能單*空氣淨化來降低術後感染率,而是需要建立一個潔淨無菌的環境、提供一個防止感染的保障體系。 此外,人即使是病人仍具有一定的免疫能力,仍可在一定程度上依*自身的免疫能力消滅入侵的病菌,不是說手術中沈降一個細菌就 會發生感染。由此可得出無菌控制的兩個基本點:一是醫院手術環境必須採用空氣潔淨技術,任何普通空調器不得直接用於手術室, 二是不需要高潔淨度的控制空間,如單向流潔淨室。往往區域無菌程度越高,管理越嚴(如手術室),醫護人員和物品越可能成爲病 菌的主要帶入者,病人通過直接接觸感染或醫生無菌操作不當引起感染的可能性越大。
  美國認爲手術區域單純依*淨化風量的稀釋是不可取的,應該直接控制主要污染源即室內醫護人員。手術衣把手術醫生罩了起 來,等於將污染源隔離。如手術衣具有不發塵(或不掉纖維)和透氣不透菌(或能排氣)的性能,則能大大地降低發塵發菌,有效地 保護手術切口,相應地可以減少稀釋的風量,這是一項更節能的措施。美國很重視手術衣的開發和推廣使用,在無菌手術衣(被動防 護)和排氣手術衣(主動防護)方面的研究世界領先,醫生穿帶排氣的手術衣進行手術的也較多,而其他國家一直沒有普遍使用。
  儘管1966年1月美國在新墨西哥州的巴頓紀念醫院建造了世界上最早的單向流潔淨手術室,但是長期實踐,大量的統計資料,勢 必引起人們的疑問:手術室究竟需要不需要高級別的單向流潔淨室?室內懸浮菌對手術後感染率的影響到底有多大?據統計,美國用 普通的潔淨手術室和一次手術衣時室內可以達到懸浮菌2040/m3,表面菌7001800(m2h);如果採用單 向流氣流則相應室內可以達到懸浮菌2個/m3,表面菌3060(m2h)。單向流氣流可以有效的降低室內懸浮 菌和表面菌濃度。但不能有效降低感染率。美國經過大量的調查統計,都不能說明單向流手術室中的手術感染率一定比亂流潔淨室要 低得多,或者說在統計數位上得不出顯著差異(這結論不同於英國和日本)。許多美國醫學專家不提供手術室採用單向流。爲此美國 醫務界和工程界已經過幾次大討論,至今才逐步取得一致的意見,認爲室內懸浮菌只有在下列情況下才對手術切口有顯著影響:1)空 氣處理系統被污染;2)其他正在運行中的空氣處理系統出現問題;3)高風險的特殊手術過程,如器官移植。其中第3)點並不是已經 有證據證明低濃度的懸浮菌對降低術後感染率有顯著作用,而在於這類手術的風險太高,一點感染就有可能造成手術失敗,乃至死亡, 經濟損失無法估量,容不得絲毫差錯。另外,施行這類手術也值得承擔單向流手術室的費用。

 

  因此在美國所有職能機構,如美國職業安全和衛生管理局、美國疾病控制中心、美國衛生部等頒佈的有關標準或規範中,都沒 有規定或推薦使用單向流的設施。

  美國學者Galson Intage經過長期研究認爲一般無菌手術室只要20h-1換氣就能滿足衛生學要求,術後感染可 以得到控制。這是美國長期以來手術室通風的理論基礎。在美國,目前使用的許多手術室建於60年代初期,都是遵循1959年美國供暖 製冷空調工程師學會設計指南(ASHRAE)的規定,系統均爲全新風,換氣次數812h1。另外一些系統建於70年代,室 內空氣允許迴圈,換氣次數增大到25h1。直到最新1999年版的美國供暖製冷空調工程師學會手冊應用篇中明確規定全新風的手術室 最小換氣次數爲25h1,新風量不小於5h1。送風口要求直接地集中佈置在手術臺的上方,以利於提高送風 效率和手術部位的無菌程度;送風口採用全孔板、部分孔板或擴散75mm;認爲是一種有效的氣流形成,能維持一定的流向,是一種利 用低換氣次數達到的低紊流度的置換氣流。要求高誘導性能送風口或帶部分圍擋壁的送風口不宜在手術室內採用。室內也不能設置空 氣淨化機組。

  若潔淨手術室必須採用單向流氣流方式,也推薦在手術臺上方集中送風,ASHRAE手冊推薦送風靜壓箱開口尺寸爲3m×3m,送風 速度爲0.45m/s,以達到維持單向流的足夠動量(歐洲同類裝置的送風速度比美國低)。最近也有報道,送風速度可以降到0.3m/s甚至 更低。

  4 建築佈局與淨化空間

  美國始終認爲引發感染的途徑多種多樣,主要是接觸途徑,並非空氣途徑。不贊同複雜的建築佈局。合理的設計確實能保證手 術室功能,發揮其作用;合理安排人流和物流,使流線短捷、潔汙流線分開。但建築設計也要重視本國醫務習慣、人員走動路線,方 便醫護人員的活動。這樣才能提高效率,有效防止交*感染。人流和物流不能搞得過於繁瑣、複雜。否則醫護人員會棄之不用,如自 由走動,更易造成污染。

  美國潔淨手術部的設計概念出於這一點,在建築佈局上只強調以下三條流線:1)將與手術切口直接接觸的無菌物品(如滅菌後 敷料和器械)優先考慮,是最潔淨的,其他人流與物流都不秘干擾無菌物品流線。2)汙物最容易引起感染,術後汙物就地處理(污染 不擴散),以最短的路線運出(盡可能縮小污染範圍),不得干擾其他流線。3)醫護人員洗手消毒後直接進入手術室,其他流經不得 干擾。

  美國早期手術部也採用過單走廊系統,這起源於英國。手術部中間是一條清潔走廊,兩側佈置手術室和輔助用房。無菌物品、醫 護人員和病人都在這走廊通過。同樣手術後的汙物裝入容器或封閉小車(國內常採用打包)後也部分經物流在同一個通道,在空間中 難以劃分潔汙流線,只能依*時間差來區分。淨化空調也難於分區。它的唯一的優點是能有效利用面積,人流和物流的路線最短,符合人們習慣。由於無法防止無菌物品不受干擾,近期新設計的醫院建築已不再採用。

 

  70年代以來美國創立和發展了醫院潔淨手術部“中心島”思想。這個稱之爲“中心島”的重點保護區,最典型的是一個無菌物 品供應走道,由專門護士將無菌物品分配、存放在各通牆式的儲存櫃中。儲存櫃一側通手術室,另一側通淨電梯供給,是最潔淨的流 線,這樣杜絕了無菌物品(器械和敷料)受任何干擾或污染的可能性。“中心島”被所有的區域與准潔淨區域分開。術前、術後的醫 護人員和病人,以及術後的汙物流線都置於環廊。環廊外就是准潔淨區。“中心島”概念的提出基於美國的豐富資源,昂貴的人力。 它的清晰物流,有利於使用一次物品,並將可重復使用的物品再處理減少到最低程度。它將術後所有的物品作爲汙物打包運出,不再 分類。極大地降低對員工的技能要求和人力費用。但是手術部規模大、佔用面積較多,中心無菌走道面積的利用又不經濟。這種設計 思想明顯帶有美國特色。目前美國大多數新建的醫院都採用這種設計,有的只不過作了一些變通,將醫護人員流線加入了中心島。但 有的認爲醫生應該與病人走同一條流線,從醫護角度上講更顯得合理些。

  手術室的淨化空調系統完全與這種建築佈局相適應。在環廊內外建立兩個獨立的淨化空調區域,再根據不同要求劃分空調子系 統,基本上都是採用全空氣系統。美國認爲合理壓力梯度和氣閘隔離室是阻止懸浮菌傳播的最基本的傳染控制方法。要求擔負這樣大 面積潔淨手術部的淨化空調系統既能保證整體控制,又可使各潔淨手術室靈活使用。通常手術部運行時間一天不超過810h,但有的 手術可能不到1h。爲了節約運行能耗,淨化空調系統可允許減少送風量,如有條件也可使各潔淨手術室自行關閉,但是整個手術部正 壓梯度分佈不能改變,以防止室外污染在系統送風量變化時,侵入潔淨室內。

  199年版的美國供暖製冷空調工程師學會手冊應用篇中規定,潔淨手術室的淨化空調系統必須採用三級過濾,要求末端空所過 濾器的DOP效率不低於99.7%。一般手術室的淨化空調系統允許採用兩級過濾,但末端空氣篩檢程式的DOP效率不低於90%。1991年版手 冊應用篇只要求比色效率不低於9%,可見如今出於保障體系的思路(而不是濾菌效果),對空氣篩檢程式效率的要求提高了。

  按照1999年版手冊的應用篇要求,淨化空調系統能夠保證手術室內的溫度可在17240C範圍內調節,濕度保持在 45%~55%之間。而1991年版手冊的應用篇要求手術室內的溫度控制在20240C ailfmw,濕度保持在50%~60%之間。 可見現在對室內溫度調節範圍擴大了,濕度控制的要求提高了。大量事實表明,儘管淨化空調可以有效地過濾掉送風中的細菌,但仍 須強調整個潔淨手術部內的濕度控制,因爲室內的發菌或原存的細菌,只要有適當的水分,就有了營養源,隨時隨地可以繁殖,最後 會造成整個控制失敗。

  5 結語

  綜上所述,美國手術部的設計思路是強調細菌控制的綜合措施,以最大限度地減少感染風險,只是認爲“淨化空調系統具有對 患者保護的潛在優勢”,而不是片面強調淨化級別。淨化只是一種手段,無菌程度者它控制的目的和結果的體現。因此美國很重視無 菌手術衣等的開發和推廣應用,認爲這是一項更節能的措施。

  儘管科技領先的美國享有很高的聲譽,但美國標準和豐富實踐來源於它的特定國情。手術室“中心島”的設計思想就是一個典型,它出於美國國情對可重復使用的物品與一次物品進行比較:除了一次性物品的購買成本、儲存成本和抛棄處理成本外,可重復使 用的物品還需加上再處理人力成本、再儲存成本和管理成本等,因此採用一次性物品對美國來說是節約的,合理的。但這對我國來說 可能是不合理的。

  美國強調以經濟有效的方法實施手術室潔淨送風系統,亂流潔淨手術室的送風量以20h1爲基準。單向流設施不 能證明其能有效地降低術後感染率,只適用於器官移植等風險的手術,不宜推廣。認爲美國的醫療衛生的經濟狀況不允許采有這類不 經濟的設施。筆者認爲像美國這樣富有的國家對單向流送風裝置尚持慎重態度,建築我國這樣發展中國家更應該如此。儘管如此,美 國衆多的建築設計標準、先進的裝備和設施以及豐富的實踐值得我國醫院潔淨手術室建設和改造借鑒。

 

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