基于視覺舒適的心內科CICU空間光照實驗研究——4000K色溫條件下照度、照明方式對醫患滿意度的影響作用

徐俊麗，郝洛西，崔　哲

(1.同濟大學建筑與城市規劃學院，上海　200092; 2.蘇州大學建筑學院，江蘇 蘇州　215123)

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基于視覺舒適的心內科CICU空間光照實驗研究
——4000K色溫條件下照度、照明方式對醫患滿意度的影響作用

徐俊麗1，2，郝洛西1，崔哲1

(1.同濟大學建筑與城市規劃學院，上海200092; 2.蘇州大學建筑學院，江蘇 蘇州215123)

摘要：深入調研了目前心內科心臟重癥監護病房(CICU)的光照環境，結果顯示存在的主要問題有：1)照度偏低，2)照明方式不當引起的不舒適眩光，3)燈具配光不合理，4)光源色溫過高，以上原因均降低了病患與醫護人員的視覺舒適。本研究以健康光照環境的視覺需求為切入點，搭建了CICU模擬空間，設計了不同光照環境實驗場景，通過主觀評價及生理指標監測，探討4000K色溫條件下照度、照明方式對醫患滿意度的影響作用。結果顯示：1)當照度為200lx時，病患的滿意度達最大值。2)在照度一定的情況下，間接照明的比例與病患的滿意度成正相關。3)當照度在100、200、400lx時，照度值與醫護的滿意度成正相關。4)在照度一定的情況下，不同照明方式與醫護的滿意度并未呈現顯著線性關系。

關鍵詞：CICU；光照；視覺舒適；照度；照明方式

引言

病房作為醫院建筑最常見的一類空間，不但要滿足不同使用者的功能需求，還應營造一個舒適的室內環境。光環境是其中重要的影響因素。當病患在病房休養、康復的過程中，光起著很關鍵的作用，它影響著病患的很多方面——視覺、情感、生理。而最基本的層面就是視覺。視覺舒適與否影響著病人的情緒，情緒進而影響著病人的康復。特別在心內科的心臟重癥監護病房(Cardiac Intensive Care Unit，簡稱CICU)，室內不舒適眩光，過高的色溫等問題嚴重影響了病患的視覺舒適度。再加之CICU病區相對封閉，治療氣氛緊張，易導致顯著的心理及情感問題，因此探索有利于視覺舒適的CICU空間健康光照環境具有一定的現實意義。

國外方面，針對醫院健康光照環境的相關研究已積累了一定的基礎。Novaes M等人(1997)[1]隨機選擇50名ICU的病人進行了問卷調查，他們認為人性化的ICU空間將有助于重癥病人的身心康復。Dalke H等人(2006)[2]通過研究不同人群對于醫院光照環境的偏好，歸納總結出醫院不同空間屬性對光照環境的需求，指出光照環境可以改善醫院空間體驗，不僅影響病患康復速率，同時與醫護人員工作效率呈現出相關性。研究還提到，雖然光與色彩對病人沒有治愈作用，但是，不好的光照條件對于病人的康復及醫護人員的工作肯定產生不利影響。Tsios A(2008)[3]對CICU精神綜合癥進行了研究，提出CICU空間需要相對柔和的光照環境。飛利浦研究中心(2011)[4]針對病房光照環境進行了改造，通過照度和色溫可變的自然光模擬系統，不僅創造了有利于康復的積極氛圍，而且對病患的情緒和睡眠也有促進作用。

國內方面，關于醫院光照環境的研究工作還不夠，缺少深度，基于視覺舒適的CICU空間光照環境研究更為匱乏。《建筑照明設計標準》(GB 50034—2013)[5]對于醫院不同場所的照度標準值、眩光值、顯色性做了規定，尚未建立完整的體系，并不能詳細指導醫院CICU空間光照環境的設計與研究。莊宇等人(2007)[6]從病房自然采光和人工照明兩方面著手，分析不同采光方式和人工照明的優缺點。郝洛西課題組[7]自2012年9月以來，與上海市第十人民醫院心血管內科共同開展了針對CICU空間的光照情感效應初步研究，并在心導管手術室設計安裝了“醫用光照情感效應媒體界面”[8]，根據醫患的自我報告，證實可以緩解手術中病人的恐懼緊張情緒。

綜上所述，如何將健康照明應用于CICU空間，提高危重病人的生命質量及醫護人員的工作效率，具有重要的研究價值。我們倡導的健康照明，首先要滿足病患與醫護的視覺舒適。因此，本研究通過實驗，量化探討照度、照明方式、色溫與視覺舒適之間的相關性，從而建立病房健康光照環境的設計參數。由于篇幅限制，本文首先探討色溫4000K條件下照度、照明方式對病患與醫護人員滿意度的影響作用。

1調研

1.1調研對象

本研究調研了國內多家三級甲等醫院(如上海新華醫院、長海醫院等)CICU病房，并重點分析了上海市第十人民醫院心內科CICU空間的照明現狀。如圖1所示，天花表面安裝的吸頂燈，提供主要下照光；醫用設備吊塔集成的上照、下照光，分別形成病房空間的環境照明及重點照明；距地面0.3m處設有夜燈，便于病患起夜及醫護人員夜間查房。

圖1　CICU空間照明現狀Fig.1　Current situation of CICU lighting

考慮到病房的主要使用人群，我們分別針對病患、醫護人員展開主觀問卷調研，尤其是病患，我們挑選有自理能力，思維意識清晰，能配合完成問卷、訪談的病人為調研對象。

1.2調研過程

調研主要以問卷及訪談的形式，了解CICU空間的照明現狀及問題。以下為調研流程：1)分析使用人群(病患、醫護人員)在CICU空間的主要行為，如表1所示。2)通過問卷評估光環境現狀。3)繪制病房的平面圖、剖面圖及燈具布置圖。4)記錄CICU空間的照明方式，以及光源類型、品牌、數量、功率等參數。5)測量光源表面亮度、色溫及不同工作面的水平照度、垂直照度值。6)拍攝病房的實景照片。

表1　使用者主要行為

1.3調研結論

通過現場調研，我們統計分析了目前醫院CICU空間光照環境存在的主要問題，結果顯示：

1)照度偏低。《建筑照明設計標準》(GB 50034—2013)中規定了病房空間的照度標準值為100lx(地面為參考平面)。但經實測測量，夜晚的平均照度約為53lx，相較于規范照度值偏低。

2)不舒適眩光。CICU空間患者病情嚴重，大多時間臥床，正對天花表面的吸頂燈，其表面亮度達3500cd/m2，病人易受眩光影響引起視覺不適。

3)燈具配光不合理。醫用設備吊塔集成了既提供環境照明又能檢查病情的重點照明，但配光曲線不合理，易引起病患情緒煩躁。此外，地燈外泄的光線進入病患視野，影響夜間入睡。

4)光源色溫過高，達6300K，醫患身處其中，感覺冰冷，沒有人情味。

總之，現有CICU空間光照環境并沒有充分考慮使用者在病房空間的具體行為及光照環境需求，因此降低了病患與醫護人員的視覺舒適度。

2實驗準備

2.1實驗目的

本研究通過設計不同光照環境實驗場景，探討色溫4000K條件下照度、照明方式對醫患滿意度的影響作用。

2.2實驗室搭建

由于實驗場所及被試的特殊性，課題組基于調研與實測，提取出單人CICU空間的典型平面，并在同濟大學建筑與城市規劃學院光環境實驗室1∶1搭建了CICU空間的模擬實驗室，如圖2所示。模擬病房尺寸為3.6m×3.6m×2.8m，病床居中布置，床頭處配備多功能醫用設備帶。病床一側放置床頭柜，其上安置心電血壓監護儀。L型醫用隔簾用于分隔單人病床的休息空間。室內裝修色彩采用中性色。

圖2　CICU模擬實驗室布置Fig.2　Layout of the test laboratory

實驗用燈采用了55W的NLED面板燈和56W的LED BCS680床頭燈，用于提供直接照明及間接照明。圖2中X處為照度測量點。X2、X3 與X4、X5分別測量1200mm平面(病患半躺時的眼位高度)、800mm平面(醫護檢查病情時的主要高度)的水平照度，X1、X6分別測量輸液袋、心電監護儀屏幕處的垂直照度。

2.3照明場景設計

照明場景如表2所示。通過調節兩種變量，組合成15種不同的照明場景。其中，病患眼位高度平面(距地1200mm)的照度值設定為100lx、200lx、400lx三種；照明方式分A、B、C、D、E五種，通過調節直接、間接照明的比例形成。所有實驗場景中，室內溫度設定為24℃，相對濕度控制在30%。

表2　照明場景

2.4被試情況

每個場景的實驗均會有兩位被試同時參與：一位是有住院經歷的病患被試(以下簡稱病患)，一位是在CICU工作的醫護被試(以下簡稱醫護)。如表3所示，共有7名病患參與實驗。其中，男性4人，女性3人。老年組(年齡在62～83歲之間)3人，青年組(年齡在20～27歲之間)4人。醫護，共有7人參與實驗，其中男性1人，女性6人，均來自于醫院工作的護士，年齡在21～28歲之間。視覺及心理均健康。

實驗前一天，禁酒。實驗前一小時，禁煙禁食。實驗過程中，病患著病員服，模擬在病房休養的狀態，半躺保持情緒平靜，從視覺舒適的角度評價病房光照環境。醫護著護士服，模擬在病房中的工作狀態，從具體行為操作的角度評價光照環境。

表3　被試

2.5數據采集

本實驗主要采用主觀評價方法，輔以客觀數據，進而分析符合病患、醫護視覺舒適的CICU空間光照環境。

1)實驗所用的儀器主要有照度、濕溫度記錄計。實驗過程中，每10s自動記錄環境物理數據，包含照度、溫度及濕度。此外，針對病患被試，還采用了心電血壓監護儀、紅外體溫儀監測其心率、血壓及體溫，每場景監測一次，如表4所示。

表4　實驗儀器

2)主觀問卷設計盡量簡潔。病患問卷的第一部分是基本資料，包含性別、年齡、既往病史等；第二部分是“語義差別量表”，通過對12組形容詞(含視覺、情緒兩方面)的打分，評估病患在病房中休養的主觀感受。醫護問卷結合護理工作時的各項行為操作，了解醫護人員的真實感受。

2.6實驗流程

實驗流程如圖3所示。1)病患、醫護于晚7點進入實驗室，更衣，填寫個人信息，適應模擬CICU空間環境，病患測心率、血壓及體溫。期間，主試發放問卷，進行實驗介紹；2)病患半躺在病床上休息，醫護坐在病床邊，戴上眼罩(控制在0.05lx以下)，期間，主試調換場景1；3)被試均摘下眼罩，適應2min；4)病患、醫護分別針對室內光照環境進行評價，完成問卷，主試記錄實驗數據；5)重復步驟2)～4)，直至完成15個場景。實驗結束后，再次測病患的心率、血壓及體溫。

圖3　實驗流程Fig.3　The experimental process

3數據分析

3.1不同照度、照明方式對病患的影響

如圖4所示，病患在色溫4000K，不同照度下(100、200、400lx)對于各組詞匯的打分。整體來說，當照度在100lx時，各組詞匯的得分較低；當照度在200、400lx 時，各組詞匯的得分接近，相對較高。詞匯“刺眼——柔和”在照度400lx時得分最低。詞匯“昏暗——明亮”、“寒冷——溫暖”、“模糊——清晰”、“膚色不好——膚色好”，在照度400lx時的得分大于200lx；其他九組詞匯，在照度200lx時的得分大于400lx。

圖4　不同照度下病患對各組詞匯的打分Fig.4　The degree of illuminance on the adjectives

如圖5所示，病患在色溫4000K，不同照明方式下(A、B、C、D、E)對于各組詞匯的打分。整體來說，詞匯“昏暗——明亮”、“寒冷——溫暖”、“模糊——清晰”，在不同照明方式時的得分差異不大；其他九組詞匯，在方式A時的得分相對較低；在方式B和C時的得分接近；在方式D和E時的得分接近，并相對較高。

圖5　不同照明方式下病患對各組詞匯的打分Fig.5　The degree of lighting modes on the adjectives

如圖6所示，不同照度對于不同年齡段病患滿意度的影響作用。老年人在照度100lx時，滿意度最低；照度200lx時，滿意度增加至0.53，趨勢明顯；照度400lx時，滿意度增加至0.60，趨勢緩慢。即照度達200lx后，照度增大對老年人滿意度的影響大大減緩。青年人在照度100lx時，滿意度最低；照度200lx時滿意度最高；照度再繼續增加至400lx時，滿意度反而降低。綜合老年人、青年人滿意度的算術平均值，可以看出：當照度為100lx時，病患的滿意度最低；當照度為200lx時，病患的滿意度最高；當照度再繼續增加至400lx時，病患的滿意度反而降低。

圖6　不同照度對不同年齡病患滿意度的影響作用Fig.6　The impact of illuminance on satisfaction forpatients of various ages

如圖7所示，不同照明方式對于不同年齡段病患滿意度的影響作用。青年人的滿意度，隨間接照明比重的增加而增加。老年人的滿意度與照明方式之間并沒有顯示明顯的趨勢。方式C時，老年人滿意度的得分最低；方式A和B時，滿意度次之，均為0.33；方式E時，滿意度為0.22；方式D時，滿意度最高。我們認為方式E沒有直接照明方式，老年人視野內的整體亮度低，導致滿意度偏低。綜合老年人、青年人兩組數據的算術平均值，可以看出:在以直接照明為主的照明場景中，病患的滿意度較低；以間接照明為主的照明場景中(方式D、方式E)，病患的滿意度較高。

圖7　不同照明方式對不同年齡段病患滿意度的影響Fig.7　The impact of lighting modes on satisfaction for

3.2不同照度、照明方式對醫護的影響

如圖8所示，醫護在不同照度下對于各組詞匯的打分。整體來說，當照度在100lx時，各組詞匯的得分最低；當照度在200、400lx時，各組詞匯的得分接近，并相對較高。除了“整體亮度”、“滿意度”在照度200、400lx時的得分無明顯差異外，其他各組詞匯均是400lx時的得分最高。如圖9所示，醫護在不同照明方式下對于各組詞匯的打分。可以看出，不同照明方式下，醫護對于各組詞匯打分的趨勢一致，差異不大。

圖8　不同照度下醫護對各組詞匯的打分Fig.8　The degree of illumination on the adjectives

圖9　基于心率變化的光生物效應光譜響應曲線Fig.9　The degree of lighting modes on the adjectives

如圖10所示，醫護在不同照度下對于滿意度的影響。整體來說，照度與醫護的滿意度成正相關。當照度為100lx時，醫護的滿意度最低；照度200lx時，滿意度增加至1.46，趨勢明顯；照度400lx時，滿意度增加至1.54，趨勢緩慢。即照度達200lx后，照度增大對醫護滿意度的影響大大減緩。如圖11所示，醫護在不同照明方式下對于滿意度的影響。方式C和D的照明場景中，醫護的滿意度相對較高；其次是方式A；方式B和E的醫護滿意度最低。整體來說，并無顯著線性關系。

圖10　不同照度對醫護滿意度的影響Fig.10　The impact of illuminance on staff's satisfaction

圖11　不同照明方式對醫護滿意度的影響Fig.11　The impact of lighting modes on staff's satisfaction

4結論

本研究量化探討了色溫4000K的CICU空間中，照度、照明方式與使用人群(病患、醫護人員)視覺舒適度之間的相關性。實驗結果顯示：1)當照度為200lx時，病患滿意度達最大值。2)在照度一定的情況下，間接照明的比重與病患滿意度成正相關。3)當照度在100、200、400lx時，照度與醫護滿意度成正相關。4)在照度一定的情況下，間接照明的比重與醫護滿意度并未呈現顯著線性關系。綜上看出，病患較滿意照度200lx，間接照明占70%以上的光照環境。醫護人員較滿意照度400lx的光照環境，照明方式無明顯傾向。

我們將進一步從統計學角度，分析三因素(照度、照明方式、色溫)對于病患及醫護滿意度的影響；并通過因子分析法對詞匯降維，來衡量滿意度的影響因素。

參考文獻

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Experimental Study of Lighting in CICU Based on Visual Comfort

—The Effect of Illuminance and Lighting Modes on Patients and

Staff’s Satisfaction at Color Temperature of 4000 K

Xu Junli1，2, Hao Luoxi1, Cui Zhe1

(1.CollegeofArchitectureandUrbanPlanning,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;

2.SchoolofArchitecture,SoochowUniversity,Suzhou215123,China)

Abstract：This study surveyed the lighting environment in Cardiac Intensive Care Unit (CICU). The results indicated that: 1) the illuminance is lower than required; 2) improper lighting modes cause discomfort glare; 3) the light distribution of the lamps is not optimized; 4) the light sources are at cool white color temperature. All the situations above caused visual discomfort to the patients and staff. Therefore, the main purpose of this study is to find a healthy lighting condition in CICU which is good for the visual comfort. A simulated CICU with different lighting scenarios was built. This work studied the impact of illuminance and lighting modes on patients and staff’s satisfaction at color temperature of 4000 K by subjective questionnaires and physiological data. The results showed that: 1) patients’ satisfaction reached maximum at illumination of 200 lx; 2) the proportion of indirect illumination is positively correlated to the degree of patients’ satisfaction at a certain illumination level; 3) the illumination was positively correlated to staff’s satisfaction when the illumination levels were 100, 200 and 400 lx; 4) there is no significant linear correlation between different lighting modes and staff’s satisfaction at a certain illumination.

Key words:CICU；lighting environment；visual comfort；illuminance；lighting modes

基金項目：國家自然科學基金資助項目(資助編號：5147832)；國家自然科學基金資助項目(資助編號：51178320)

中圖分類號：TU1

文獻標識碼：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.06.001