25总院王松涛医院放射科空调系统及防辐射设计

医院放射科空调系统及防辐射设计深圳市建筑设计研究总院有限公司王松涛☆李欣赵艳波杜艳利香港华艺设计顾问（深圳）有限公司倪贝摘要：简单描述了医院X线、CT、ECT、PET-CT、MRI等放射科房间的功能特性，根据房间的功能特性及医疗卫生环境要求，详细阐述了放射科各房间的空调系统设计类型。介绍了医院放射科射线的产生机理，根据射线类型的不同采取相应的辐射防护措施，为医院放射科的空调系统及射线防护设计提供合理的建议。关键词：放射科X线空调系统防辐射屏蔽厚度RadiationprotectionandairconditioningsystemdesignforhospitalradiologydepartmentByWangSongtao★，LiXin，ZhaoYanbo，DuYanliandNiBeiAbstract:DescribesthefeaturesofthedifferentradiologyroominhospitalIncludingX-ray,CT,ECT,PET-CT,MRIandotherradiologydepartments.AccordingtothefunctionalcharacteristicsoftheroomsandrequirementsofmedicalAndhealthenvironment，presentstheairconditioningsystemdesignoftheradiologydepartment.Statestheproducingmechanismofradiation，andtakesdifferentradiationprotectionmeasuresaccordingtothedifferenttypesofrays，whichcanprovidereasonablesuggestionsfortheairconditioningsystemandradiationprotectiondesignofthehospitalradiologydepartment.Keywords：RadiologydepartmentX-rayAirconditioningsystemRadiationprotectionShieldingthickness★ShenzhenGeneralInstituteOfArchitecturalDesignAndResearchCO.LTD，Shenzhen，China0引言医学影像诊断技术在很好地适应各种疾病诊断需要的同时，也给接受诊断检查的受检者带来一定的X射线辐射【1-2】，且存在一定的潜在电离辐射风险。因此，在充分利用X射线诊断技术的同时，必须关注其所产生辐射剂量对人体健康的影响。探讨优化放射科的空调系统及防辐射设计和安装，己成为放射医学、放射卫生与防护等领域的热点和重点研究课题【3-4】。1射线的种类及其产生机理放射科一般分为三大类诊室【5】：1）一般的X线室，如X线，数字化直接成像DR，CT，E-CT，PET-CT，导管王松涛，男，1984年9月生，硕士，工程师518031深圳市建筑设计研究总院有限公司(0755)88392668-652E-mail：[e-mail]（介入）等区域；2）磁共振成像（MRI）室；3）直线加速器室。医学影像诊断技术主要包括X线诊断、超声成像、核素以及磁共振成像。现有统计数据表明，超声成像和磁共振成像无电离辐射，对人体无创伤，一般认为是安全的。在放射科各种X线诊断设备以及放射治疗设备中，均由X线管发出X线。医用X线的波长一般在0.008～0.031nm之间，具有穿透和电离作用，可以抑制、损坏组织细胞，对人体具有伤害性，因而必须采取相应的防护措施。2空调系统的选择2.1室内设计参数的确定放射诊断的方法是医学影像分析。为了保证影像诊疗设备的精度，必须控制合适的温湿度、洁净度及空气含尘度。根据放射科的特点及节能标准的要求，室内设计参数如表1所示。2.2空调系统的确定2.2.1空调冷热源一方面随着影像诊断技术在医院诊治方面的广泛运用，放射科的工作时间可能会提前或延迟；另一方面放射科诊室多为内区房间，空调负荷变化特性与大系统的负荷特性不一致；同时病人检查时，可能需要脱衣检查等因素。为满足医务人员及病人的舒适性和医疗设备的正常运行，一般宜设置独立的冷热源。2.2.2空调末端X线，CT，ECT，PET-CT，MRI等医疗设备比较贵重，且发热量大，必须控制合适的温湿度以及通风换气次数，以保证精密仪器的正常使用。X线、DR、导管介入等普通X线室一般采用多联机+新风系统。CT，ECT，PET-CT，MRI一般采用恒温恒湿空调机组。选择空调需要考虑扩容需要量和留有冗余。同时需要考虑预留加湿管以及冷凝水的排放问题。显冷是用来降温，潜冷是用来除湿。CT，MRI选择恒温恒湿空调机组时，显冷比越大越好（显冷和潜冷的和是全冷，显冷比是显冷与全冷的比值）。直线加速器室一般采用多联机+新风系统或全新风直流系统。2.3设备散热量的计算：X线，CT，ECT，PET-CT，MRI等房间医疗设备发热量大，空调末端机组可以根据式（1），（2）计算所得散热量选择合适的空调末端机组。由设备安装功率计算散热量Q【6】：Q=1000PαβΩγ（1）式中：P为安装功率，kW；α为安装系数，是设备最大实耗功率与安装功率之比，α=0.7～0.8；β为同时使用系数，是室内同时使用的设备安装功率与总安装功率之比，β=0.4～0.8；Ω为负荷系数，平均实耗功率与设计最大实耗功率之比，Ω=0.15～0.5；γ为蓄热系数（厂家提供）。根据电网指示电流、电压计算散热量Q【6】：Q=I0VKλ（2）式中：I0为电网指示电流，A；V为电网指示电压，V；K为系数，K=0.4～0.8；λ为功率因数，λ=cosφ=0.82～0.85。3X线的辐射防护3.1医用X射线初级防护屏蔽厚度的计算方法初级防护屏蔽主要是为了屏蔽主射线。屏蔽材料的透射参数ξ的计算式如下【7】：2LWHRWUq（3）式中：LWH为允许有效周剂量值，一般为1mSv/周；R为参考点与辐射源的距离，m；W为工作负荷；U为定向因子，一般地板取1，墙壁取0.25；q为居留因子，长期居住为1，临时居住为0.25。WUq为有效工作负荷，对有电流表的X线机，单位是mA·min/周，对无电流表的X线机，单位是Sv·m2/周。当WUq单位为mA·min/周时，ξ为透射系数δx；当WUq单位为Sv·m2/周时，ξ为透射比ηx。根据透射系数等相关参数，参考文献[7]表9-21和图9-20～26可知初级防护屏蔽厚度。3.2医用X线次级防护屏蔽厚度的计算方法在实际屏蔽计算中，除了要考虑初级防护屏蔽对主射线的影响外，还要考虑漏射线和散射线的影响。而次级防护就是用来衰减这两种射线。漏射线的屏蔽计算【7】如下：2LWxHRIAWq（4）xlg(1)n（5）110dnd（6）式（4）～（6）中：A为射线活度；I为电流强度，mA；n为相应透射比下d1/10的个数；d为次级防护屏蔽厚度，cm；d1/10为10倍衰减厚度，指将入射的X线或γ光子数衰减到1/10时所需屏蔽物质的厚度，cm。对于散射线的屏蔽计算与初级防护屏蔽厚度的计算相似，参考文献[7]表9-18～25，可以求出次级防护屏蔽厚度d。3.3辐射防护的基本限值根据国家防辐射相关规定：职业人员在限定5a内，平均每年不超过20mSv，任何单独一年不超过50mSv；其他人员，若为全身照射，则年当量剂量应低于5mSv，若为单个组织或器官，则年当量剂量应低于50mSv。3.4相关房间的辐射防护3.4.1X线，DR，CT，ECT，PET-CT室等空调系统的辐射防护X线，DR，CT，PET-CT，ECT室产生的X线引起的电辐射污染可导致DNA被破坏、引发癌症、造成胎儿畸形等。唯一能阻挡X线辐射的是铅。防止电辐射污染主要包括主防护和副防护。主防护指对原发射线照射的屏蔽防护。副防护指对散射线或漏射线照射的屏蔽防护。根据式（3）~（6）分析计算：X线诊断机房的主防护应有2mm厚度的铅板，副防护应有1mm厚度的铅板。穿越该房间的风管必须用厚度3～4mm的铅板做包裹处理，以防止X线泄漏污染。CT，ECT，PET-CT辐射剂量较普通X线室大。穿越该房间的风管必须用厚度5mm的铅板做包裹处理。具体做法如图1～4所示。图1X光室空调风管局部防护图图2X光室空调水管局部防护图图3穿防护墙的空调水管的辅助防护示意图图4穿防护墙的空调风管的辅助防护示意图3.4.2MRI室空调系统的屏蔽防护MRI通过对静磁场中的人体施加某种特定频率的射频脉冲，使人体中的氢质子受到激励而发生磁共振现象。MRI对人体没有电离辐射损伤。由于在核磁共振机器及核磁共振检查室内存在非常强大的磁场，金属铁离子可能影响图像质量，甚至影响正确诊断。因此MRI必须考虑磁屏蔽，房间内不能摆放空调机组，内部风管、水管安装在房间楼板与铜屏蔽体上部外间。送风口采用无磁铝制波导风口，回风口采用的是无磁铝制波导回风窗，能够保证空气流通的同时又能阻止电磁信号的泄漏和电磁波的穿越，如图5所示。为了防止周围磁性影响MRI的磁场，在MRI房间所用的通风管道及其他配管都应采用非磁性材料。如不锈钢、铝合金、玻璃钢、聚乙烯等。图5MRI室空调系统的防辐射3.4.3直线加速器室空调系统的辐射防护医用直线加速器是用于癌症放射治疗的大型医疗设备，它通过产生X线和电子线，对病人体内的肿瘤进行直接照射，从而达到消除或减小肿瘤的目的。直线加速器产生的X线和电子线对人体电离辐射损伤非常大。为了防止其产生的X线和电子线泄漏，根据建筑布局送、排风管根据建筑布局采用迷宫式布置，设置单独的排风系统，采用下排风口。如图6,7所示。根据直线加速器的功率参数和式（3）~（6）分析，相应提高机房的主防护和副防护的厚度。穿越该房间的风管必须用厚度≥5mm的铅板做包裹处理，以防止X射线和电子线泄漏污染。图6直线加速器室的排风系统图7直线加速器室的空调系统3.4.4导管介入室空调系统的辐射防护介入放射学是以影诊断学为基础，利用导管等技术，在影像监视下对一些疾病进行非手术治疗。根据设备应用可分为X线透视引导、CT引导、B超引导、MRI引导。该房间的空调系统及防辐射处理措施应根据其房间功能及配套设备引导类型来确定。4结论4.1放射科宜设置独立冷热源。4.2普通X线室、导管介入室采用多联机+新风系统；CT，PET-CT，ECT，MRI宜设置恒温恒湿空调系统；直线加速器室采用多联机+新风系统或全新风直流系统。4.3X线、DR等会产生X线电辐射，穿越其房间的风管、空调水管必须用3~4mm厚的铅板包裹处理。CT，PET-CT，ECT辐射剂量较X线室大，穿越其房间的风管、空调水管等必须用5mm厚的铅板包裹处理。4.4MRI室必须考虑磁屏蔽。MRI室通风管道及其他配管都应采用非磁性材料。送风口均为无磁铝制波导风口，回风口采用无磁铝制波导回风窗。4.5直线加速器产生X线和电子线，对人体电离辐射损伤非常大。送、排风管根据建筑布局采用迷宫式布置，设置单独的排风系统，采用下排风口。穿越其房间的风管、空调水管等必须采用5mm厚的铅板作包裹处理。参考文献：[1]陈文.综合医院建筑防辐射技术研究[D].重庆：重庆大学，2002[2]刘海宽.X射线诊断所致受检者剂量的估算模式研究[D].上海：复旦大学，2009[3]LiYueyu,LiLuo,Researchofpatient`streatmentserviceprocessandsimulationinhospitalradiologydepartment[C]//ProceedingsofInternationalSymposiumonModelingandSimulationofComplexManagementSystems，2013[4]TeichgräberUlfK,MaximiliandeBucourtM.Applyingvalue