北京小湯山醫(yī)院新建病區(qū)的數(shù)字醫(yī)院基礎設施設計

趙小文

(北京市建筑設計研究院有限公司，北京 100045)

0 引言

2020年抗擊新冠肺炎疫情期間，北京小湯山醫(yī)院新建病區(qū)(諸如5G遠程醫(yī)療、視頻會議、疫情防控影像智能診斷、醫(yī)患可視對講、智能音箱、手機移動點餐、移動支付、虹膜識別門禁、機器人、無人機等)的數(shù)字化技術應用，為疫情防控提供了強大技術支撐。

智慧醫(yī)院系統(tǒng)包括數(shù)字醫(yī)院和應用提升，防疫應急工程與智慧醫(yī)院建設兩者并不矛盾。本文以北京小湯山醫(yī)院新建病區(qū)項目為例，總結介紹了防疫應急工程設計中的部分數(shù)字醫(yī)院設施內容，希望拋磚引玉與行業(yè)同仁共同探討，以期未來項目借鑒參考。

1 項目概況

北京小湯山醫(yī)院新建病區(qū)位于2003年北京小湯山非典應急醫(yī)院原址，是2020年北京市唯一新建的新冠肺炎防疫應急工程，總面積59 584m2，建筑功能為呼吸道傳染病應急醫(yī)院，設計床位1 500張，收治病人為已確診的輕、中度感染且無其他病史病人。除病房設施、實驗室檢測、影像檢查外，還包括消毒防護、污水處理、換熱站、食堂、消防安全等室外附屬設施。

新建病房樓為多層民用公共建筑(臨時應急建筑)，地上3層集裝箱。平面呈魚骨狀布局，由中央醫(yī)護區(qū)串聯(lián)，北側是醫(yī)技區(qū)。 建筑模塊集裝箱體總高2.9m，凈高2.54m。設備專業(yè)在清潔區(qū)采用多聯(lián)機空調和新風機，污染區(qū)采用負壓通風，散熱器集中供熱。建筑電氣為預裝式電源模組供配電，醫(yī)技樓首層設新建病區(qū)的消防控制中心。

新建病區(qū)設計理念和定位是在滿足防疫應急工程“快建快用”的建設要求上，適當兼顧未來提升和多用途使用的可能性。

2 應急醫(yī)院的數(shù)字基礎

一般來說，數(shù)字醫(yī)院基礎設施的設計原則主要包括五點：(1)滿足應急醫(yī)院快速建造要求，因地制宜設計；(2)滿足正規(guī)傳染病醫(yī)院設計標準和醫(yī)療建筑智能化設計標準；(3)滿足醫(yī)院方提供的信息系統(tǒng)需求；(4)選擇適宜本次疫情防控的信息設施和新技術應用；(5)適當考慮戰(zhàn)備醫(yī)院提升的發(fā)展預留。下文就結合項目實例對應急醫(yī)院的數(shù)字基礎設計進行分析。

2.1 信息設施建設

2.1.1 信息設施系統(tǒng)架構

信息基礎設施是數(shù)字化的根基。小湯山醫(yī)院原有一座信息機房，本次新建一座信息機房，新舊形成主備，信息網(wǎng)絡和信息儲存網(wǎng)路形成雙路由、雙備份，大幅提升了信息設施容量和數(shù)字醫(yī)院平臺標準。圖1所示為新建病區(qū)信息設施機房位置和主干線架構示意圖。

圖1 新建病區(qū)信息設施機房位置和主干線架構示意圖

電信、有線電視等弱電系統(tǒng)干線由建筑南側室外引入室內后，沿中軸敷設并串聯(lián)弱電間。相較于強電間，合并減少弱電間數(shù)量，以便于系統(tǒng)集成，避免強弱綜合，降低工程造價。

新建病區(qū)共30個病區(qū)(10個病房樓，每樓3層病區(qū))，每間強、弱電間面積10～12m2，均選址清潔區(qū)。強電間按病區(qū)1∶1配置，弱電間按病區(qū)2∶1 配置，弱電支線半徑合理，強電間至末端60m、弱電間至末端70m，布置均衡，保證了強弱電間距，降低了電磁干擾；室內強弱電干線各行其道，無需綜合，便于施工組織；同時減少了管線綜合和集裝箱(凈高2.5m)的區(qū)間穿越，有利于集裝箱負壓病區(qū)的氣密封堵和防火封堵。

2.1.2 信息網(wǎng)絡系統(tǒng)

新建病區(qū)按照醫(yī)療內網(wǎng)(承載醫(yī)療專業(yè)業(yè)務系統(tǒng))、辦公外網(wǎng)(承載病人及醫(yī)護人員的有線及無線互聯(lián)網(wǎng)需求)物理隔離的原則設計部署網(wǎng)絡結構，所有病區(qū)都包括內網(wǎng)、外網(wǎng)以及獨立的設備網(wǎng)。

全樓的網(wǎng)絡以萬兆光纖為核心，樓內光纖均采用48芯萬MB多模光纖，6類線到桌面。影像科室等傳輸信息量較大的場所，搭建光纖到桌面。

2.1.3 綜合布線系統(tǒng)

病房樓內共計15個弱電間，每排每層1個，每間配置5個42U網(wǎng)絡機柜。綜合布線采用CAT-6類網(wǎng)線。

每個病床設置4個信息接口，包含1個外網(wǎng)信息接口、2個內網(wǎng)接口和1個預留接口；辦公室、護士站根據(jù)辦公桌位置設置信息點位，每個辦公桌設置4個信息接口，包含1個外網(wǎng)信息接口、2個內網(wǎng)接口和1個預留接口。

內網(wǎng)WiFi全樓覆蓋。每層樓無線接入點位預留，CAT-6 類標準線纜，支持POE供電。普通病房每個病房設置一個無線點。采用網(wǎng)絡電視系統(tǒng)，在每個病房設置一處電視點位。

2.2 信息應用系統(tǒng)(HIS)

醫(yī)用可視對講系統(tǒng)：每個病床設置，主機設在各護士站，分機設在每個病房床頭。系統(tǒng)采用總線制，可實現(xiàn)護士站與病人、醫(yī)生雙向可視對講。

病房視頻監(jiān)控系統(tǒng): 每個病床間設置，主機設在護士站，用于醫(yī)護實時監(jiān)控病人情況。

病房視頻監(jiān)控與醫(yī)用可視對講系統(tǒng)分開設置，是考慮到病人隔離時心理壓力較大，更需要增強溝通。醫(yī)護人員無需進入病房也可隨時與患者“面對面”溝通，有效避免感染機會及防護用品無謂消耗。

移動臨床信息系統(tǒng)(CIS)：包括護士工作站、護理電子病歷系統(tǒng)、護理管理系統(tǒng)、移動輸液管理系統(tǒng)等。

基于良好的信息網(wǎng)絡條件，HIS、PACS等智慧系統(tǒng)可延伸到病區(qū)、ICU和患者床旁，醫(yī)護人員及患者可以隨時查看病歷、醫(yī)囑、檢驗化驗、檢查報告單、影像圖片、體溫單、就診診斷、個人住院日清單等信息，保證了醫(yī)囑和病歷的準確性、實時性。

另外，醫(yī)生通過辦公室顯示大屏與病房內每個病床視頻連接，也可集體學習和討論，與不同病區(qū)醫(yī)生辦公室、其他市屬醫(yī)院、上級部門運行遠程視頻。

醫(yī)院信息應用模塊內容可以根據(jù)醫(yī)院最新需求及時開發(fā)上線，譬如急診留觀系統(tǒng)、核酸檢測系統(tǒng)等。

2.3 負壓設備管理系統(tǒng)

醫(yī)院設備網(wǎng)獨立設置。針對新建病區(qū)污染區(qū)負壓系統(tǒng)的實際工況，設計了負壓設備集中控制系統(tǒng)。

2.3.1 設備管理原則

新建病區(qū)包括病房樓和醫(yī)技樓，清污分區(qū)。其中清潔區(qū)設備主要是服務中央醫(yī)護走道、部分公共區(qū)的多聯(lián)機空調和新風機。

污染區(qū)按規(guī)范要求設負壓通風系統(tǒng)，但情況比較復雜。由于工程規(guī)模大，受地塊限制建筑為三層結構，負壓通風為豎向工藝，320臺負壓通風設備布置在屋頂，由病房閥門開啟數(shù)量通過變頻器調速， 3 000 多個負壓通風密閉閥設置在各病房和其他非清潔區(qū)，一般由醫(yī)護人員屬地管理。

經(jīng)工況分析后，確定了設備管理原則：(1)清潔區(qū)、污染區(qū)分開管理；(2)屋頂通風設備物業(yè)負責，在中控室集中控制；負壓通風設備增加硬拉線；(3)負壓密閉閥醫(yī)護負責，按病區(qū)屬地集中控制；醫(yī)技樓等非清潔區(qū)工作區(qū)就地控制；(4)清潔區(qū)為醫(yī)護工作區(qū)及公共區(qū)，空調設備等按常規(guī)樓宇控制模式。

2.3.2 設備管理架構

包括1個中心(選址消安防控制中心，污染區(qū)和清潔區(qū)分設兩個工作站)和30多個基本點(30個病區(qū)的密閉閥由該護士站屬地管理，醫(yī)技樓污染區(qū)密閉閥本區(qū)就地管理)。其中，中央控制動態(tài)監(jiān)控各病區(qū)所有負壓密閉閥和通風設備的狀態(tài)；負壓密閉閥在各病區(qū)護士站就地可控，各閥狀態(tài)可視可查，操作失誤聲光報警。

這樣構建的控制方案，實現(xiàn)了設備分類分區(qū)管理、集中與屬地結合，物業(yè)與醫(yī)護各司其職，可實時監(jiān)控可視化。既提高了整個系統(tǒng)的自動化程度和管理效率，也杜絕了負壓控制系統(tǒng)誤操作。

2.3.3 負壓密閉閥控制統(tǒng)一設計

突如其來的新冠肺炎疫情讓設備和物資的生產(chǎn)及運輸都按下了暫停鍵，工程物料極其匱乏，緊急采購和收集的負壓密閉閥數(shù)量龐大，型規(guī)雜亂，對應急醫(yī)院的負壓控制系統(tǒng)設計、電控柜快速加工定制、現(xiàn)場安裝調試以及負壓病區(qū)的安全可靠運維等諸多環(huán)節(jié)都形成很大困難。

對此，筆者所在的設計團隊采取了一些技術措施：(1)與總包協(xié)商，一起檢測并歸納現(xiàn)場所有電動閥的類別后，統(tǒng)一標準規(guī)范采購；(2)統(tǒng)一密閉閥電壓24V DC，便于控制、集成和護士安全操作，同時保障醫(yī)護人員安全；(3)統(tǒng)一密閉閥控制原理，設計密閉閥集中控制柜，設置護士站可視化終端。從而解決了批量定制、快速安裝、統(tǒng)一驗收等系列問題，也規(guī)范了建成后病區(qū)的運維管理。

2.4 病區(qū)管理及感染防控系統(tǒng)

在病房樓隔離區(qū)入口等關鍵卡口、崗哨等重要位置設置非接觸式虹膜識別門禁。傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)為刷門禁卡或人臉識別，但新冠肺炎疫情條件下，醫(yī)護人員穿戴口罩、護目鏡和防護服后，人臉識別無法有效使用；門禁卡反復攜帶進出病區(qū)，具有污染隱患。虹膜識別門禁識別速率高，使用便捷，完全非接觸式，大大減少接觸感染源項，受到了醫(yī)護人員的好評。

室外視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)字攝像機，POE供電，全方位無死角。

3 戰(zhàn)備醫(yī)院的數(shù)字提升

新建病區(qū)數(shù)字基礎設施建設完全滿足醫(yī)院的長期使用，并適度預留了發(fā)展冗余。升級戰(zhàn)備醫(yī)院后設計向醫(yī)院方交付了傳統(tǒng)設計文件類、數(shù)字建筑資產(chǎn)類、戰(zhàn)備醫(yī)院數(shù)字提升方案類三類設計文件，譬如新建病區(qū)的建筑使用說明書、建筑運維重點關注問題、建筑電氣相關系統(tǒng)提升建議等。

3.1 數(shù)字孿生及數(shù)字資產(chǎn)交付

由BIAD數(shù)字科技研究院配合，通過以BIM為主的數(shù)字技術，向醫(yī)院方提供了一份數(shù)字建筑資產(chǎn)——“數(shù)字醫(yī)院”，這是一個與實體醫(yī)院完全映射、承載醫(yī)院智慧醫(yī)療、智慧服務、智慧運維的人、物、場所的數(shù)字孿生載體，將成為醫(yī)院的全生命周期運行、乃至整個醫(yī)療體系信息化建設的重要平臺與紐帶。

3.2 戰(zhàn)備醫(yī)院的數(shù)字提升建議

(1)應用提升：完善醫(yī)院信息系統(tǒng)應急響應能力；根據(jù)需要提升或逐步豐富醫(yī)院信息應用模塊內容，包括物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云以及其他信息應用技術。

(2)設備運維：新建病區(qū)周邊散布的附屬配套設施，運維管理存在路程較遠、管理人員較多、操作較復雜等客觀情況。建議借助物聯(lián)網(wǎng)和云技術，增加數(shù)據(jù)無線傳輸及控制功能。

(3)電力監(jiān)控：如果醫(yī)院長期使用，建議增設電力監(jiān)控系統(tǒng)，提高供配電系統(tǒng)可靠性；根據(jù)運維情況在重要回路的低壓進線處增設電源監(jiān)控系統(tǒng)；按照醫(yī)院管理需求配置能耗監(jiān)測系統(tǒng)等。

(4)智慧消防：小湯山醫(yī)院規(guī)模較大，建議新建和既有的消防控制室整合，建立統(tǒng)一的消防控制中心，可大幅提高消防響應速度，同時減少運營人員和管理成本，可利用云技術建立智慧消防平臺。

4 結束語

醫(yī)療信息化的發(fā)展顯著提高了全社會應對疫情的手段和能力；眾所周知，數(shù)字技術的大規(guī)模運用對疫情防控起到了非常重要的作用。數(shù)字醫(yī)院、智慧醫(yī)療是未來國家醫(yī)療體系建設的重點方向，防疫應急工程中的數(shù)字醫(yī)院基礎建設應予足夠重視。