大型醫(yī)療影像設(shè)備配電探討

黃 金 梅

(中國建筑第八工程局有限公司, 上海 200120)

0 引 言

對于二級、三級醫(yī)院,JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》[1]表4.2.1規(guī)定,除心血管造影檢查室等場所中涉及患者生命安全的設(shè)備及其照明用電為一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷外,影像科、放射醫(yī)療室、核醫(yī)學(xué)室的診療設(shè)備及照明用電為一級負(fù)荷,影像科診斷用電設(shè)備為二級負(fù)荷。然而影像科CT、DR、DSA、MRI在醫(yī)學(xué)上均用于診斷而不是診療,上述醫(yī)療設(shè)備并無治療用途。規(guī)范中規(guī)定影像科的診療設(shè)備為一級負(fù)荷,影像科診斷用電設(shè)備為二級負(fù)荷,二者邏輯上有矛盾。

國家標(biāo)準(zhǔn)JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》附錄A僅對“二級以上醫(yī)院”用電負(fù)荷級別有規(guī)定,但未指出二級醫(yī)院用電負(fù)荷分級;附錄A對影像科、放射醫(yī)療室、核醫(yī)學(xué)室的醫(yī)療設(shè)備負(fù)荷分級規(guī)定不清晰。

GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》[2]對醫(yī)院影像科設(shè)備的負(fù)荷分級,與JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》要求一致,邏輯上存在同樣矛盾。

大型醫(yī)療設(shè)備冷卻系統(tǒng)對維持設(shè)備的正常運(yùn)行至關(guān)重要,然而上述規(guī)范并未提及冷卻系統(tǒng)的負(fù)荷分級及供電要求。

在進(jìn)行醫(yī)院建筑項(xiàng)目設(shè)計時,參考了國內(nèi)多家知名設(shè)計院的醫(yī)院電氣設(shè)計圖紙后發(fā)現(xiàn),各個設(shè)計院對影像科DSA、MRI的配電方式與放射醫(yī)療室、核醫(yī)學(xué)室的醫(yī)療設(shè)備配電方式一致,均按一級負(fù)荷放射式供電,雙電源末端切換;而對影像科CT、DR的配電方式則不一致,還存在同一設(shè)計院在兩個不同三甲醫(yī)院中對其采用的配電方式也不一致的現(xiàn)象,既有按二級負(fù)荷供電的,也有按一級負(fù)荷供電的。

針對規(guī)范中負(fù)荷分級給電氣設(shè)計帶來的困擾,本文對綜合醫(yī)院影像科大型醫(yī)療設(shè)備的負(fù)荷分級及其供電系統(tǒng)進(jìn)行分析討論。

1 影像科醫(yī)療設(shè)備負(fù)荷分級

1.1 電力負(fù)荷分級

根據(jù)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》[3]負(fù)荷分級要求,電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電在對人身安全、經(jīng)濟(jì)損失上所造成的影響程度進(jìn)行分級,并應(yīng)符合下列規(guī)定:

(1) 符合下列情況之一時,應(yīng)視為一級負(fù)荷。

① 中斷供電將造成人身傷害時。

② 中斷供電將在經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時。

③ 中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。

(2) 在一級負(fù)荷中,當(dāng)中斷供電將造成人員傷亡或重大設(shè)備損壞或發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷,以及特別重要場所的不允許中斷供電的負(fù)荷,應(yīng)視為一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷。

(3) 符合下列情況之一時,應(yīng)視為二級負(fù)荷。

① 中斷供電將在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時。

② 中斷供電將影響較重要用電單位的正常工作。

1.2 MRI負(fù)荷分級

本文列舉了幾家代表性二級、三級綜合醫(yī)院及專科醫(yī)院、民營醫(yī)院的大型醫(yī)療影像設(shè)備的負(fù)荷分級要求。各醫(yī)院MRI主機(jī)及其冷卻系統(tǒng)負(fù)荷分級與配電方式如表1所示。

磁共振制冷系統(tǒng)由水冷機(jī)組、氦制冷機(jī)、冷頭3部分組成。超導(dǎo)磁共振維持超導(dǎo)臨界超低溫,必須使用液氦作為制冷介質(zhì),主磁體密封在裝載液氦的容器內(nèi),主機(jī)停機(jī)時水冷機(jī)組也要保持持續(xù)運(yùn)行,以確保致冷劑液氦不揮發(fā)。

液氦屬于稀缺資源,主要靠進(jìn)口獲得,在設(shè)備投入正常使用后醫(yī)院應(yīng)及時做好液氦的采購計劃。當(dāng)磁體內(nèi)液氦低于50%時,醫(yī)院需要及時采購并請專業(yè)公司添加液氦。當(dāng)液氦低于30%時,需立即補(bǔ)充液氦,否則一旦失超會損傷磁體。磁體在安裝前未通電時冷頭不工作,液氦每天揮發(fā)接近4%;如果突然停電時冷頭停止工作,每天液氦揮發(fā)大約7%。冷頭工作狀態(tài)直接影響液氦揮發(fā)。冷頭和氦壓縮機(jī)不停運(yùn)行,冷頭工作壽命一般在1.5～2 a。

MRI無論是整機(jī)的價格還是配件的價格都比較昂貴,維持MRI運(yùn)行的冷頭和液氦均為耗材且運(yùn)營成本較高。MRI本身對人體無傷害,但因其一次檢查時間較長且發(fā)出的噪聲較大,部分患者易產(chǎn)生恐懼心理;且主機(jī)突然斷電也可能導(dǎo)致其他故障。

綜上,根據(jù)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》負(fù)荷分級要求,MRI冷卻系統(tǒng)為連續(xù)工作制應(yīng)按一級負(fù)荷配電,有條件時應(yīng)接入柴油發(fā)電機(jī);MRI主機(jī)因其用于1類醫(yī)療場所,宜按一級負(fù)荷配電。

1.3 DSA負(fù)荷分級

DSA屬于醫(yī)用X射線診斷設(shè)備,因其用于2類醫(yī)療場所,中斷供電時對手術(shù)中的病人存在生命安全隱患。根據(jù)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》負(fù)荷分級要求,DSA主機(jī)應(yīng)按一級負(fù)荷配電。

X線球管是DSA的核心部件,屬于易損壞部件而且價格昂貴,應(yīng)當(dāng)盡量延長其使用壽命。X線球管在工作狀態(tài)時,內(nèi)部溫度很高,瞬間可達(dá)3 000 ℃,冷卻系統(tǒng)的正常運(yùn)行是球管安全使用的重要保證。不同廠家不同型號的DSA球管冷卻方式也有所不同。DSA冷卻系統(tǒng)包括給X線球管降溫的冷卻系統(tǒng)和維持設(shè)備環(huán)境溫度的空調(diào)制冷系統(tǒng)2部分。

DSA主機(jī)為斷續(xù)反復(fù)工作制,其冷卻系統(tǒng)是DSA正常運(yùn)行的重要組成部分,宜按一級負(fù)荷供電。各醫(yī)院DSA主機(jī)及其冷卻系統(tǒng)負(fù)荷分級與配電方式如表2所示。

1.4 CT負(fù)荷分級

各醫(yī)院CT主機(jī)及其冷卻系統(tǒng)負(fù)荷分級與配電方式如表3所示。

從表3可看出,各醫(yī)院對CT主機(jī)及其冷卻系統(tǒng)負(fù)荷分級要求并不一致(表3中CT均不是復(fù)合手術(shù)室中的CT)。對此,從以下方面對CT的負(fù)荷分級進(jìn)行分析探討。

表2 各醫(yī)院DSA主機(jī)及其冷卻系統(tǒng)負(fù)荷分級與配電方式

表3 各醫(yī)院CT主機(jī)及其冷卻系統(tǒng)負(fù)荷分級與配電方式

(1) 從人身安全角度考慮。CT屬于醫(yī)用X射線診斷設(shè)備。大眾對此類設(shè)備的主要擔(dān)憂是射線輻射對人體產(chǎn)生有害影響,而要談輻射影響就要結(jié)合輻射劑量。人體不同組織或器官對輻射敏感度是不同的,射線對人體作用時白血球、血小板、染色體3種生化指標(biāo)可能會發(fā)生變化。

根據(jù)GB 18871—2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》普通成人的安全輻射劑量一年不能超過100 mSv。從事輻射工作的人員,每年平均有效劑量不應(yīng)超過20 mSv,單年不超過50 mSv。

(2) 從經(jīng)濟(jì)性角度考慮,CT檔次不同,其成本也不同。一級醫(yī)院單雙排低檔CT份額占有量最多,二甲及三級以上醫(yī)院CT占有份額多為64排及以上進(jìn)口品牌。醫(yī)療機(jī)構(gòu)從滿足不同成像需求及經(jīng)濟(jì)性方面來選擇相應(yīng)的CT排數(shù),然而越是低檔CT,造成的輻射反而更大。根據(jù)醫(yī)院影像科設(shè)備維修中出現(xiàn)的問題發(fā)現(xiàn),電源系統(tǒng)對CT掃描系統(tǒng)的正常工作至關(guān)重要。突然斷電對于機(jī)器損害是很大的,不正常關(guān)機(jī)常常引起其他故障,使設(shè)備維修成本增加;突然斷電也可能導(dǎo)致圖像丟失、出錯,只能重新進(jìn)行掃描,使患者增加一次輻射風(fēng)險。

綜上,應(yīng)綜合考慮CT帶來的人身傷害和CT本身的經(jīng)濟(jì)價值,不能簡單按一級、二級、三級醫(yī)院來劃分其負(fù)荷分級。根據(jù)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》負(fù)荷分級要求,CT主機(jī)宜按一級負(fù)荷配電。

X線球管是CT的重要組成部分,其冷卻系統(tǒng)工作原理與DSA球管冷卻系統(tǒng)一樣。CT用于1類醫(yī)療場所,其冷卻系統(tǒng)是維持CT正常運(yùn)行的重要組成部分,故CT冷卻系統(tǒng)同樣宜按一級負(fù)荷配電。

(4) DR的負(fù)荷分級。各醫(yī)院DR主機(jī)及其冷卻系統(tǒng)負(fù)荷分級與配電方式如表4所示。

表4 各醫(yī)院DR主機(jī)及其冷卻系統(tǒng)負(fù)荷分級與配電方式

由表4可看出,各醫(yī)院對DR的負(fù)荷分級要求不一致。

DR與CT同屬于醫(yī)用X射線診斷設(shè)備,但DR一次掃描產(chǎn)生的X射線輻射劑量相比CT要低的多,設(shè)備價格也因國產(chǎn)化程度高而相對較低,且設(shè)備耐用更換周期長。因此,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》負(fù)荷分級要求,DR宜按二級負(fù)荷配電,其冷卻系統(tǒng)同樣宜按二級負(fù)荷配電。

2 大型醫(yī)療設(shè)備的供電系統(tǒng)

設(shè)備廠家對大型醫(yī)療設(shè)備提出嚴(yán)格的電源內(nèi)阻要求。為減少其他負(fù)荷對設(shè)備電源產(chǎn)生干擾,影響成像質(zhì)量,大型醫(yī)療設(shè)備主機(jī)應(yīng)采用專用回路供電,其冷卻系統(tǒng)不宜與主機(jī)共電源回路。

對于采用雙路10 kV市電供電,自備0.4 kV柴油發(fā)電機(jī)組的二級、三級醫(yī)院,供電系統(tǒng)方案示例(一)如圖1所示;對于一級、二級負(fù)荷較少或無兩路可靠市電地區(qū),采用一路10 kV市電供電,自備0.4 kV柴油發(fā)電機(jī)組的醫(yī)院,供電系統(tǒng)方案示例(二)如圖2所示。

圖1 供電系統(tǒng)方案示例(一)

圖2 供電系統(tǒng)方案示例(二)

3 對未來醫(yī)院負(fù)荷分級的思考

2018年11月,國家衛(wèi)生健康委員會印發(fā)的《全面提升縣級醫(yī)院綜合能力工作方案(2018—2020年)》,到2020年,500家縣醫(yī)院(包括部分貧困縣縣醫(yī)院)和縣中醫(yī)院分別達(dá)到“三級醫(yī)院”和“三級中醫(yī)院”服務(wù)能力要求。

隨著5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展,智慧醫(yī)療在我國醫(yī)療行業(yè)快速發(fā)展。展望未來,在智慧醫(yī)療系統(tǒng)體系下,一級醫(yī)院或社區(qū)醫(yī)院也能達(dá)到三級醫(yī)院的服務(wù)能力。

要達(dá)到相應(yīng)的服務(wù)能力必配備相應(yīng)的醫(yī)療設(shè)備,而JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》未提及一級醫(yī)院及專科醫(yī)院的大型醫(yī)療設(shè)備負(fù)荷分級要求。對一級醫(yī)院及專科醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備負(fù)荷分級也要有充分的考慮,同時考慮醫(yī)療器械行業(yè)發(fā)展,負(fù)荷分級也不應(yīng)局限于醫(yī)院的一級、二級、三級之分。

4 結(jié) 語

醫(yī)院為特殊的公共建筑,其對保障人身安全和供電可靠性有更高的要求。本文介紹了大型醫(yī)療設(shè)備的負(fù)荷分級及供電系統(tǒng),可為電氣設(shè)計人員提供參考。