淺析某醫(yī)院醫(yī)用加速器機房建筑設計

我國是癌癥的高發(fā)國家，癌癥治療任重道遠。近年來新建的醫(yī)院也日漸增多，不少有實力的醫(yī)院引進了醫(yī)用加速器來治療癌癥。以武漢某醫(yī)院放療科地下室加速器治療室及配套房間設計，進行了深入的分析，總結了一些醫(yī)用加速器在設計過程需要注意的一些問題，并提出解決方案或處理措施。

醫(yī)用加速器； 機房選址； 平面布局； 防護設計； 設備運輸

TU246.1+81A

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［定稿日期］2023-12-05

［作者簡介］沈繼祥（1983—），男，本科，高級工程師，一級注冊建筑師，從事建筑設計工作。

0" 引言

我國癌癥新發(fā)人數(shù)遠超世界其他國家，癌癥治療任重道遠。放射治療是治療惡性腫瘤的主要手段之一。放射治療技術有圖像引導放療（IGRT），立體定向放療（伽馬刀、SRS、SRT、SBRT、賽博刀）、質子、重離子治療。

為了彌補癌癥放療短缺，一些實力雄厚的新建綜合性醫(yī)院，配備了醫(yī)用加速器放療設備。本文以武漢某醫(yī)院加速器機房設計為對象，重點分析研究了在設計過程中需要注意的問題。

1" 選址原則

選址分兩部分：一是項目的選址，也就是整個醫(yī)院的用地選址，主要是有政府等職能部門主導；二是放射科室的選址，一般是設計主導，院方提需求，協(xié)商后確定。

1.1" 醫(yī)院選址原則

綜合醫(yī)院選址和立項一般都是由政府部門、規(guī)劃部門、衛(wèi)生健康委員會、醫(yī)院機構等部門一起研究后決定的。通過統(tǒng)籌醫(yī)療資源總量、結構、布局、補短板、強弱項，完善城鄉(xiāng)醫(yī)療服務體系，不斷提高醫(yī)療資源整體效能，增強重大疫情應對等公共衛(wèi)生服務能力［1］。由此可見，醫(yī)院的選址是科學的布置過程，結合了人口分布情況，年齡結構，交通布局等綜合需求，合理配置醫(yī)療資源，并遵循均衡發(fā)展原則。當然醫(yī)院的選址，還需滿足相關規(guī)范的要求：

（1）選址應滿足GB 51039-2014《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范》中的4.1章節(jié)的要求。

（2）選址應滿足建標110-2021《綜合醫(yī)院建設標準》中的第十三條的要求。

（3）醫(yī)院建設的可行性研究報告中應詳盡地描述選址的原則、發(fā)展的必要性和長期發(fā)展的可行性。此部分在設計前期配合可研設計單位一起完成。可行性研究報告是項目實施階段中報送國家或地方發(fā)展及改革委員會審批的重要資料之一。

1.2" 醫(yī)用加速機房的選址原則

加速器機房選址、放射防護必須符合《放射衛(wèi)生防護基本標準》《醫(yī)用電子加速器衛(wèi)生防護標準》《放射工作衛(wèi)生防護管理辦法》等要求［2］。

由于醫(yī)用加速器有很強的放射性，必須考慮周邊場所的影響，大多設置在較為偏僻或獨立的位置。

（1）擴建項目中如果有很好的發(fā)展用地，且為了降低建設成本，可將加速器機房設置在地上（無地下室時）人流量較少的角落，但需與放射科室聯(lián)系緊密。

（2）新建項目，放射科室屬于醫(yī)學影像科室，布局在醫(yī)技樓（或醫(yī)技科室）內，而醫(yī)技樓為了服務各大功能樓座如門診急診、臨床科室、預防保健管理科室、醫(yī)療管理科室等，大多布置在項目地塊的中心位置。新建項目都采用地下室停車來解決與地面人車分流的問題，在有醫(yī)用加速器的醫(yī)院，一般將加速器的機房結合車庫一起設計，此做法有幾點因素：①地下車庫人員較少，加速機房容易避開人員密集區(qū)；②加速器機房優(yōu)先采用成本低廉厚重的混凝土作為放射防護設施屏蔽體，由于混凝土的屏蔽體太過于厚重，在其下方不適建筑功能房間，否則成本太高，不適合推廣；③加速器機房與車庫地下室一起建造時，地下室基坑一起施工更為方便，基坑支護的成本也會更低。

2" 平面布置

在進行平面設計前，應首先了解一下放療的就診流程。患者在各門診科室就診后，由主治醫(yī)生開具放療單據(jù)，患者憑單據(jù)在一層放療科登記，醫(yī)技人員根據(jù)腫瘤確診患者的登記信息進行體模設計，在模體和患者身上做位置標記；根據(jù)患者病情確定體位，在患者體表標記定位點，使用CT/MRI對患者腫瘤部位進行掃描，將患者定位圖像推送至治療計劃系統(tǒng)，進行圖像登記，放射治療醫(yī)師對患者腫瘤的靶區(qū)及危及器官進行輪廓勾畫，物理師對放射治療計劃進行設計，依據(jù)有關標準對靶區(qū)和正常組織器官的照射劑量進行審核，審核無誤后將治療計劃系統(tǒng)傳至網絡系統(tǒng)，調強放射治療需進行劑量驗證，擺位人員引導患者進入加速器機房，按照定位標記對患者進行擺位，調整治療床的位置、高度和機頭的掃描角度，使照射焦點位于腫瘤部位中心位置，用電子射野影像系統(tǒng)進行位置驗證，照射位置固定后，醫(yī)技人員離開治療機房，按確定的照射方式、照射時間實施照射治療。照射結束后，醫(yī)技人員進入治療機房，引導患者離開治療機房，放射治療結束［3］。放射治療流程見圖1。

武漢某醫(yī)院的放射科坐落在醫(yī)技樓的西側，后裝機、模擬機（CT/MRI）、登記室、注射室、準備室、準備等候廳在一層；醫(yī)生辦公室、會議室、計劃室、水冷機房等房間，設置在地下室夾層；直線加速器治療室和分診候診區(qū)設置在地下一層。

本文研究的對象僅為地下放療的功能區(qū)間，包含有醫(yī)用加速器機房有5個，1～3號為速光刀瓦里安TrueBeam常規(guī)加速器，4號為醫(yī)科達Elekta Unity MR-Linac核磁加速器，5號為Cyber knife CK-M6射波刀，以及其他配套的功能房間。平面具體布置如圖2所示。

根據(jù)GB 50016-2014（2018年版）《建筑設計防火規(guī)范》表5.3.1規(guī)定（注：本項目設計時間為2019—2020年），地下室醫(yī)療功能的防火分區(qū)最大允許面積不應大于1 000 m2（設置自動滅火系統(tǒng)）。本項目加速器治療機房、候診廳及其他輔助房間面積有1 867 m2，劃分為兩個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)的面積均小于1 000 m2。如圖3所示：1～3號TrueBeam治療室所在的防火分區(qū)為B1-26，面積為905 m2;4號MR-Linac治療室和5號CK-M6治療室所在的防火分區(qū)為B1-27，面積為962 m2。

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2.2" 消防疏散的組織

2.2.1" 疏散出口的設置

根據(jù)GB 50016-2014（2018年版） 《建筑設計防火規(guī)范》5.5.9.2條：建筑面積大于1 000 m2 的防火分區(qū)，直通室外的安全出口不應少于2 個；建筑面積不大于1 000 m2 的防火分區(qū)，直通室外的安全出口不應少于1 個［4］。本項目B1-27防火分區(qū)設置有2個直接安全疏散樓梯；B1-26防火分區(qū)設置有1個安全疏散樓梯，第二安全出口借用相鄰的B1-27防火分區(qū)疏散，該處的防火門采用甲級防火門。防火分區(qū)如圖3所示，疏散口的數(shù)量均能滿足規(guī)范要求。

2.2.2" 疏散距離的控制

本項目地下室最大埋深小于10 m，地上單體醫(yī)技樓的建筑高度也小于24 m，地下室的耐火等級為一級，地下室部分的醫(yī)療用房的疏散距離按照GB 50016-2014（2018年版） 《建筑設計防火規(guī)范》表5.5.17規(guī)定，制定了本項目地下醫(yī)療用房的疏散距離控制表1，研究對象中任何位置的疏散均不超過表1的要求。

2.2.3" 疏散寬度的設計

疏散寬度的計算原則為：防火分區(qū)內總人數(shù)的疏散寬度小于或等于該防火分區(qū)內樓梯間疏散寬度的總和。

3" 治療機房的布局及防護

由于醫(yī)院功能的復雜性，設計中最為重要的環(huán)節(jié)便是要同院方的科室交流溝通，及時了解使用方的需求，收集好意見，若有沖突的環(huán)節(jié)，應同相關方一起協(xié)商解決后，落實到設計當中去。

應院方的要求，并經多輪溝通，地下室僅布置放療科的部分功能：地下室放療科加速器治療區(qū)設置在一層放療科室的正下方，通過專用樓梯和電梯進行豎向聯(lián)系，交通便捷（圖4）；地下一層設置加速器治療流程的功能房間，包含加速器治療室、加速器控制室、候診室、模具間、衛(wèi)生間、以及加速器配套的機房；地下夾層的空間設置有醫(yī)生辦公室、冷水機房、衛(wèi)生間、計劃室等功能。

3.1" 布局的設計

（1）在設計加速器治療室時的首要任務是和院方落實加速器的設備種類型號和數(shù)量要求，每家設備廠商對配套的房間的要求都差異巨大，該因素對平面的布局有決定性作用。

（2）由院方提供確定設備廠商，并由廠商提供治療機房及配套房間的設計任務書或產品設計指南（簡稱任務書或指南），任務書（或指南）中應提供重要的設計指標數(shù)據(jù)，如機房、迷路等其他房間的尺寸要求，管線預留預埋的控制標準等。

（3）深入了解院方的意愿和要求，結合廠商的任務書（或指南）落實好平面布局，將平面圖紙反饋給院方和廠商，進行多輪的溝通，直至雙方認可并確認。

如圖2所示，就診患者在地面診室接受就診和放療準備后，通過右下角專用電梯或樓梯進入地下室放療區(qū)的候診大廳，等候叫號后，方可進入加速器治療室放療。

醫(yī)用加速器治療室有5間，加速機房采區(qū)集中式布置，1～3號加速器機房采用“一”字水平分布；4號、5號治療室豎向相鄰布置；每間治療室外側配備控制室、機房、患者更衣室。加速器治療室通過候診區(qū)和走道串聯(lián)在一起。

3.2" 加速器治療室防護設計

鑒于加速器超強的輻射特性，加速器治療室的防護設計是設計重點之一。放射線的發(fā)射源是加速器，而加速器是安裝在治療室當中，因此防護的核心是在治療室區(qū)域，通常是采取屏蔽的方式，應避免超過劑量限值放射線穿過治療的墻體，危害治療室外的人員。

3.2.1" 屏蔽放射線的材料

（1） 防輻射混凝土，材料有較大容重，對射線或中子有很好的屏蔽能力，而且成本低廉施工方便，適合在建筑最底層房間的防護，常用作輻射當量大的工程，如加速治療室、后裝機、粒子治療、衰變池，等防護工程。

（2）鉛是一種常用的X射線防護材料，鉛對X射線有很好的防護能力以及抗輻射耐腐蝕性能，造價較高，適合改造項目或作為屏蔽補償措施，制作屏蔽門，防護服裝、防護帽等。

（3）鉛玻璃，是一種在玻璃中添加氧化鉛的特殊玻璃，對伽馬射線和X射線有很好的吸收作用，常用于制作控制室的觀察窗。

（4）實心黏土磚（灰砂磚）、重晶石磚密度不小于1 700 kg/m3，常用于輻射量較小房間的墻體防護，如CT、DR、CBCT、DSA治療室、核醫(yī)學科室等。

（5）防輻射砂漿，由中性硅酸鹽水泥及多種高密度骨料、細硅砂及特種外加劑組成，適用于輻射量較小房間墻體及頂棚的防護。

（6）防輻射涂料，一般由耐輻射較好的聚合物（如聚酰亞胺、聚苯乙烯、酚醛、環(huán)氧等）加入鉛及其氧化物等無機填料所組成，多用于防輻射的衣物、防護服等。

3.2.2" 加速器治療室的防護措施

機房屏蔽部位分為：墻體屏蔽、頂棚屏蔽、出入口屏蔽、設備管線預留洞的屏蔽。

3.2.2.1" 墻體屏蔽、頂棚屏蔽

本研究對象的5個加速治療室墻體、頂棚、底板均采用密度不低于 2.35 t/m3混凝土作為屏蔽材料。

1～3號加速器為常規(guī)加速器，主要輻射類型為X射線、輻射強度為6 MV、10 MV、15 MV；混凝土的厚度根據(jù)設備參數(shù)計算得出，墻體的防護厚度1 700～2 900 mm，頂棚的厚度1 700～3 100 mm，底板由于接觸與土壤不用考慮對其輻射的影響，僅根據(jù)結構計算需求的厚度即可。

4號核磁加速器，主要輻射類型為X射線、輻射強度為7 MV； 5號波射刀加速器系統(tǒng)，主要輻射類型為X射線、輻射強度為6 MV。墻體的防護厚度2 300～2 400 mm，頂棚的厚度2 500 mm，底板由于接觸與土壤不用考慮對其輻射的影響，僅根據(jù)結構計算需求的厚度即可。

加速器治療室的防護墻體厚度需滿足《放射性職業(yè)病危害預評價報告書》的規(guī)定要求。

3.2.2.2" 出入口屏蔽

接受治療的患者均由迷路進入加速器治療室的，為了防止射線或其他輻射物質由迷路入口泄露出來，在入口處設置具有一定防護能力的防護門，防護門的鉛當量需根據(jù)《放射性職業(yè)病危害預評價報告書》來確定。

3.2.2.3" 設備管線預留洞的屏蔽設計

加速器治療室和外部的控制室、配套機房之間是有很多的設備管線進行連接在一起的，在主體結構施工階段所有加速器治療機房外接的設備管線均應預留后期的安裝條件。排水管是在地面的回填層敷設，電纜管、空調管、測試管、泄壓管等均在治療室混凝土墻上預埋管道的方式。由于治療室都是用厚重混凝土整體澆筑而成，幾乎不具備返工和整改的可能性，因此在設計階段要將所有的預留預埋考慮到位，并取得設備廠商的確認，方可施工。所有的設備預留管道是不允許直通防護墻的，管道通常設計成“U”線型、“V”或者內外部變標高的形式（圖5），防止射線或其他輻射物質由管道逃逸。

4" 醫(yī)用加速器的運輸設計

醫(yī)用加速器的尺寸比較大、重量巨大，設計運輸方案的前期就一定要掌握設備的運輸荷載、運輸尺寸的要求。在設計的過程中應注重設備搬運線路的設計方案，以保證設備能夠順利的安裝使用。運輸路線設計從幾個方面控制：場地內室外的運輸線路設計、室外進入室內的方式、室內運輸線路設計、搬運至加速器機房的方式。

4.1" 場地內室外的運輸線路設計

加速器機房是布置在項目地塊中心區(qū)位，被地下車庫包圍，由于車庫和坡道凈高的限制，無法由汽車坡道進入車庫，再通過車道搬運至加速器治療室內。因此只能通過地下室頂板上的內部道路運輸至加速器專用吊裝孔的位置，再由起重機吊裝至地下室。

在此過程中應把控好3點內容：①規(guī)劃好頂板上的運輸線路，運輸線路區(qū)域需復核運輸荷載是否小于結構承載力的要求，如不滿足要求需結構增加承載力設計；②預留的設備吊裝孔尺寸需大于設備吊裝的最小尺寸，吊裝孔可以結合地下室采光井一起設計，也能更好地解決地下室一些重要房間的采光問題；③解決好吊裝孔的排水問題，在吊裝孔周圍設置集水溝和集水井，收集井內的雨水，防止雨水倒灌至地下室室內。

4.2" 室內運輸線路設計

地下室室內運輸線路需結合平面功能布局合理規(guī)劃，應盡量避免拆改， 主要控制好3點內容：①運輸通道的寬度、凈高度應大于運輸設備的最小尺寸要求；②運輸路徑上通道的門洞需大于運輸設備最小尺寸要求，包括寬度和高度；③施工前地下室該區(qū)域需進行BIM模型復核，避免出現(xiàn)管線交叉后凈高不足的情況。

4.3" 搬運至加速器機房的方式

通常情況下迷路是進入加速器治療室的唯一路徑，如果加速器的型號體積不大，在設計初期迷路寬度一般是結合設備搬運尺寸來設計，保證加速器能順利從迷路搬運至治療室。1號～3號、5號治療室采用迷路搬運的方式，如圖5所示。

還有一種狀況就是加速器的型號太大，不能將迷路設計太寬時，需在加速器治療室防護墻上預留搬運洞口，待設備搬運完畢后，采用重晶石磚封堵搬運洞口。4號治療室采用預留搬運洞口的方式進行搬運，如圖 6所示。

5" 其他控制要點

5.1" 結構降板

加速器治療室內部分電纜和空調冷凝水管是敷設在底板的回填層內，回填層的厚度即為結構降板的高度，此尺寸根據(jù)排水管徑和排水的距離來確定，一般按400 mm來控制基本可以滿足要求。加速器安裝位置的地坑降板需安照設備廠家提供的安裝指南來設計。

5.2" 通風換氣

加速器治療室內換氣次數(shù)需滿足放射性職業(yè)病危害預評價報告書報告和環(huán)評報告的要求，且機房的排風需獨立排出建筑物外部。

5.3" 加速器防護墻施工要求

（1）防護墻（頂棚）內的預埋管在綁扎鋼筋時，應和主體鋼筋焊牢固定，防止在澆筑過程中偏位，影響后期設備的安裝。

（2）澆筑防護墻（頂棚）的混凝土容重必須大于2 300 kg/m3，澆筑時應振搗均勻、密實。

（3）防護墻（頂棚）都是屬于大體積混凝土，混凝土在澆筑施工過程中必須采用相應的技術措施妥善處理溫度差值，合理解決溫度應力，防護區(qū)的混凝土避免出現(xiàn)裂縫。

6" 結束語

加速器設備是先進的醫(yī)療設備，具有高昂的價格，以及嚴苛運營條件要求，在設計過程中應考慮周密，及時同院方和設備廠家溝通，各方均確認無誤后方可施工。容不得半點差錯，如果造成設備無法安裝或者無法正常運行，甚至發(fā)生射線泄漏事故，后果是相當嚴重的。

因此在此類設計時，應掌握好醫(yī)療工藝流程，熟悉各環(huán)節(jié)的設計要點，才能更好地設計出色產品。

參考文獻

［1］" 國家衛(wèi)生健康委. 國衛(wèi)醫(yī)發(fā)〔2022〕3號［S］.北京.

［2］" 張九學.現(xiàn)代醫(yī)院建筑設計參考圖［M］. 北京：清華大學出版社，2012.

［3］" 廣州達盛檢測技術服務有限公司. 放射性職業(yè)病危害預評價報告書報告（編號：DSWH 放預 2021014）［R］.廣州，2021.

［4］" 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.建筑設計防火規(guī)范： GB50016-2014（2018年版）［S］.北京：中國計劃出版社，2018.