腫瘤醫(yī)院放療平臺大型醫(yī)用設備建筑設計理論探析
——以直線加速器建筑設計模塊研究為例

張翼鵬，廖 斌，黃 佳

（廣東省建筑設計研究院有限公司 廣州 510010）

1 研究背景

當前我國醫(yī)療衛(wèi)生體系正逐步健全，但作為人口大國癌癥發(fā)病率逐年上升。2022 年國家癌癥中心發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明（由于登記中心數(shù)據(jù)滯后，報告為2016年統(tǒng)計資料），我國癌癥新發(fā)病率達到406.4萬，新發(fā)癌癥死亡病例241.35 萬，世標發(fā)病率186.46/10 萬。我國目前是世界癌癥發(fā)病及死亡全球占比第一的國家，腫瘤防治形勢嚴峻，社會對癌癥診療需求倍增。

隨著醫(yī)療設施設備及診斷技術(shù)的不斷推陳出新，腫瘤醫(yī)院的大型醫(yī)用設備建設重點也不斷更新迭代。以放療平臺為例，20世紀六七十年代進入醫(yī)用直線加速器時代，為腫瘤治療的持續(xù)進步做出了重大貢獻。20世紀90年代末隨著計算機技術(shù)的引入，逐漸進入精準放療的時代。2018年至今，放療儀器的重要變革之一是將診斷級的影像設備與直線加速器進行一體化的高度集成，目前診斷級一體化CT 直線加速器CT-linac，MR 一體化直線加速器MR-linac 與PET/CT 一體化直線加速器PET/CT-linac 已陸續(xù)推向國內(nèi)及國際市場。此外，質(zhì)子重離子治療作為放療尖端技術(shù)，相較傳統(tǒng)光子線，運用粒子線對腫瘤進行集中爆破，可有效減少對身體組織的傷害，也是未來的新興腫瘤治療趨勢。

反觀現(xiàn)階段我國大型醫(yī)用設備理論研究，暫無系統(tǒng)性的大型醫(yī)用設備建筑設計理論研究成果，建筑師在處理相關大型醫(yī)用設備建筑功能設計時，往往需要查閱大量規(guī)范、文獻資料，甚至有時需面臨有些技術(shù)參數(shù)無從參照的尷尬［1］。

2 腫瘤醫(yī)院建設特點

腫瘤醫(yī)院是專門從事腫瘤的臨床診治的?？漆t(yī)院，提供腫瘤預防、診療、教學、科研等防治服務。當前，腫瘤醫(yī)院建設正處于加速期，建設需求大，無論是公立還是私立醫(yī)院，國家都予以鼓勵的態(tài)度。一般來說，由于綜合醫(yī)院資源更加全面，如果腫瘤患者還有其他基礎性疾病，往往會優(yōu)先選擇大型綜合醫(yī)院的腫瘤科就診，以此得到更加全面系統(tǒng)的醫(yī)療技術(shù)支持；而如果患者的腫瘤侵犯范圍較廣，需要一系列綜合治療（包括化療、靶向治療時），患者此時需要到腫瘤?？漆t(yī)院接受專業(yè)性治療。

腫瘤醫(yī)院相較常規(guī)綜合醫(yī)院有所不同，主要區(qū)別在于：①腫瘤醫(yī)院大多數(shù)科室圍繞腫瘤診療而設，如放療科、影像科等科室針對診療手段設置；胰胃腫瘤外科、乳腺腫瘤外科等科室是針對某類腫瘤疾病而設，與腫瘤疾病關聯(lián)度低的疾病科室不會設置，如婦產(chǎn)科、兒科等同等級綜合醫(yī)院必備科室；②功能用房規(guī)模不同：一方面，由于腫瘤治療的特殊性，醫(yī)技用房配置遠高于綜合醫(yī)院標準；另一方面，一般前來的腫瘤患者已經(jīng)過確診，且少有急診患者，因此腫瘤醫(yī)院的門診、急診用房面積相比綜合醫(yī)院更小［2］。此外，腫瘤醫(yī)院學科診療模式在不斷發(fā)展，現(xiàn)階段逐漸發(fā)展為基于多學科中心、?？破脚_建設的MDT（多學科診療）模式：以診療中心為模塊，?？崎T診、專科檢查、?？浦委熞惑w化配置，形成有機整體，如圖1所示，多學科診療的發(fā)展影響著腫瘤醫(yī)院的規(guī)劃空間組織形式，要求各科室的聯(lián)系更為緊密。

圖1 腫瘤醫(yī)院MDT多學科診療模式Fig.1 Cancer Hospital MDT Multidisciplinary Diagnosis and Treatment Model

3 放療平臺大型醫(yī)用設備建設

放射治療作為腫瘤治療的主要手段之一，所有腫瘤專科醫(yī)院必須配備放射治療。放療平臺采用多種放療設備和放療技術(shù)進行相應腫瘤疾病的治療，內(nèi)部空間組織與醫(yī)療流程、醫(yī)療技術(shù)和醫(yī)療設備密切相關。放療平臺的大型醫(yī)用設備包括直線加速器、后裝治療機、伽馬刀治療室、射波刀、模擬定位機、質(zhì)子、重離子加速器等。大型醫(yī)用設備機房需根據(jù)不同的設備工藝特點進行設計，并將設備安裝運輸條件一并考慮。

3.1 放療平臺功能布局

放療平臺按照安全防護等級分為非限制區(qū)、半制區(qū)和限制區(qū)。非限制區(qū)包括診室、等候區(qū)、醫(yī)護及醫(yī)護辦公區(qū)（放療計劃室、會議示教室、辦公區(qū)、更衣室、休息室、庫房等）；半限制區(qū)指進入限制區(qū)前的緩沖區(qū)域、控制室、設備間等；限制區(qū)包括直線加速器機房、賽博刀治療機房、伽馬刀治療機房、后裝治療室、模擬定位機房等［3］，常規(guī)醫(yī)院放療平臺標準平面布局如圖2所示。

圖2 廣州醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院（南沙院區(qū)）放療中心分區(qū)示意Fig.2 Guangzhou Medical University Affiliated Cancer Hospital（Nansha Hospital）Radiotherapy Center Zoning

3.2 放療平臺工藝流程

放療平臺的工藝流程主要結(jié)合患者流線、醫(yī)護流線和潔凈物品流線進行設計。從患者的角度，醫(yī)療流程依次為登記、公共區(qū)域等候、診室就診、治療準備、二次等候、治療、離開。從醫(yī)護工作人員的角度，從專門的工作入口通過醫(yī)護通道進入進入辦公區(qū)，再通過醫(yī)護通道進入各限制區(qū)用房，如圖3 所示。潔凈物品包括醫(yī)療器械、敷料包等無菌物品，通過專門物資通道送達科室內(nèi)部，不與污染物品的運輸路線交叉。

圖3 放療平臺工藝流程Fig.3 Radiotherapy Platform Process Flow

4 放療平臺直線加速器模塊研究

高頻直線加速器（high-frequency linear accelerator）簡稱直線加速器，是指用沿直線軌道分布的高頻電場加速帶電粒子的醫(yī)療儀器，被加速的粒子運行軌跡呈直線。數(shù)字化醫(yī)用直線加速器能夠為患者提供普通放射治療、3D 適形、強調(diào)治療、VMAT治療以及實時的驗證系統(tǒng)，適應現(xiàn)代醫(yī)學放射治療需求［4］。從設備覆蓋普及度和發(fā)展成熟度而言，直線加速器在放療平臺中都具有代表性，也是未來集成化發(fā)展的基礎，因此本文以直線加速器作為放療平臺主要研究對象。

4.1 直線加速器機房選址

直線加速器機房一般設置在醫(yī)院院區(qū)內(nèi)相對獨立的位置，盡可能避免其他功能用房以及閑雜人員的干擾，空間預留充足，適應未來發(fā)展需求。一般建在放療樓底層的一端，如果確實需要建在地下，需要預留便于加速器安裝時運輸?shù)跹b用的天井、卸貨、運輸區(qū)域和通道。若是醫(yī)院機房改造升級，則需參照《電子加速器放射治療放射防護要求》和《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》等相關規(guī)定，嚴格落實到施工建設。

4.2 直線加速器平面設計

直線加速器核心工作房間主要是由治療室、控制室和輔助機房組成。常規(guī)的直線加速器機房最小面積為45 m2，裝修完成面室內(nèi)凈高≥2.8 m（理想情況≥3 m）。所謂布局最優(yōu)化應是以最小經(jīng)濟成本滿足各項使用條件從而謀求凈利益最大化，而非盲目要求降低受照劑量［5］。本文結(jié)合項目經(jīng)驗與廠家資料各方數(shù)據(jù)總結(jié)得出常規(guī)直線加速器平面各功能房間大小、設備層高度、凈高、基坑降板地溝等推薦尺寸，如圖4及表1所示。

表1 直線加速器機房推薦尺寸Tab.1 Linear Accelerator Room Recommended Dimensions （mm）

圖4 直線加速器機房平面剖面布局Fig.4 Linear Accelerator Room Plane Profile Layout （mm）

直線加速器作為射線類放療設備的機房門宜采用外開或消防雙控聯(lián)動醫(yī)用密閉門，寬度應滿足設備通行要求；模擬定位機房觀察窗尺寸按醫(yī)療需求設置，一般宜1 500 mm×900 mm，并應使用鉛玻璃窗等以滿足防輻射或電磁屏蔽的要求。在室內(nèi)裝飾裝修上，所用材料燃燒性等級需滿足防火規(guī)范要求，無毒、環(huán)保、易清潔、耐腐蝕、防滑，同時避免影響輔助配套設備及安裝維修，地面宜敷設醫(yī)用PVC 或其他彈性地膠［6］。

4.3 直線加速器安全防護設計

在輻射防護方面，醫(yī)院輻射防護隔墻可采用混凝土或鉛作為材料，鑒于鉛具有較好的輻射與抗腐蝕能力，但花費成本較高；混凝土防輻射及抗腐蝕性能雖不及鉛，但成本相對更為便宜，因此直線加速器目前仍普遍采用加厚混凝土墻的方式增加防護能力。機房通常設在醫(yī)院地下室位置，地面無需考慮防護，防護重點關注屏蔽墻、迷路、控制室、候診區(qū)、防護門等設置要求。

主、副屏蔽墻的厚度參照直線加速器掩體附近區(qū)域在公眾防護要求中對普通混凝土的屏蔽厚度標準取值。且在此標準值基礎上可適當增加厚度進行冗余防護，避免質(zhì)量誤差帶來的安全問題。機房的迷路大致分為兩種形式：L 形和Z 形，通常選用Z 形迷路。L 形迷路的防護門直接開在迷路末端，對防護門的要求更高；相較于L 形，Z 形迷路防護門開在迷路末端的側(cè)面，散射線較少，更有利于防護［7］。

控制室、候診區(qū)等外部房間設在迷路外側(cè)，有效降低出入口處的輻射劑量，同時減少防護門厚度，節(jié)約了成本。辦公室、外部走廊皆設在迷路外側(cè)，但應注意避免緊鄰主、副屏蔽墻，減少輻射危險。根據(jù)不同迷宮類型、長度、設備能量、治療室入口門的屏蔽量和類型等因素，對防護門的標準要求有所不同：通常情況下，低能量的加速器配備帶鉛芯和手動操作的木門即可；雙能量加速器則需配備帶鉛、硼酸聚乙烯芯和機動操作的鋼門［8］。與屏蔽墻同理，防護門厚度同樣應預增加一定余量以確保安全。

4.4 直線加速器運輸安裝條件

直線加速器涉及到的相關物理環(huán)境條件包括結(jié)構(gòu)承重工藝、空調(diào)通風、溫度濕度、電氣條件、安全運輸、輻射防護等方面，都需要滿足特定需求，設計過程中環(huán)境要求應按具體的廠家型號確定。當無確定產(chǎn)品時，可參考本文平面設計推薦要求實施。

例如結(jié)構(gòu)承重方面，需制定大體積混凝土澆筑方案，對模板支撐體系的對拉螺桿及螺桿孔處理、防混凝土開裂制定針對性方案，綜合考慮消防、電氣和通風空調(diào)專業(yè)管線的預埋以及設備吊裝、運輸路線，相應區(qū)域?qū)x取合理的荷載取值［9］。

又如安裝運輸方面，需要考量迷路、防護門、地面與吊車梁設計：迷路與防護門的高度與寬度應能方便的運入加速器，尺寸為大于1.8 m（寬）×2.5 m（高），加速器從包裝箱取出到運入治療室途中所經(jīng)各處也應如此。安裝設備過程中搬運的路線結(jié)構(gòu)要有足夠承載力，確保小型運輸車能夠運輸通過。在迷路拐彎處、迷路沒口對面的墻等相應位置預埋吃重10 t 的拉環(huán)，主機裝在專用小車上人力推入，可以便于運入加速器。治療室屋頂對應加速器機架中心軸處裝工字梁（25b 工字鋼）一根工字鋼安裝后，槽部露出部分不能妨礙行車移動軌跡?？裳b單軌手動行車與五噸手動葫蘆，且建議永久保留，以方便前期安裝與后期維修［10］。結(jié)合多方廠家數(shù)據(jù)尺寸與醫(yī)院建設經(jīng)驗，本文整理得出常規(guī)直線加速器機房運輸通道、吊裝口最小建議尺寸，如圖5及表2所示。

表2 直線加速器機房運輸通道、吊裝口尺寸Tab.2 Linear Accelerator Room transport Channel，Lifting Port Size （mm）

圖5 直線加速器機房運輸示意圖Fig.5 Transport Schematic Diagram of Linear Accelerator Room （mm）

5 結(jié)論

在腫瘤醫(yī)院放療平臺大型醫(yī)用設備的建設中，為使大型醫(yī)用設備達到最理想的使用條件，最大化發(fā)揮治療作用，應從建筑層面轉(zhuǎn)譯醫(yī)療技術(shù)的空間要求：研究分析平臺科室的功能布局、工藝流程等特點，總結(jié)設備與各功能用房相互的流線關系；以設備機房為研究對象，關注設備的機房選址、平面設計、安全防護設計、運輸安裝條件以及醫(yī)療工藝建設要點，將復雜設備反映到建筑空間設計條件中，解決建在哪、建多大、怎么建的問題。腫瘤醫(yī)院放療平臺涵蓋的大型醫(yī)用設備較多，由于篇幅有限，本文選取具有代表性的直線加速器為研究對象論述，以解決當前建筑設計理論領域相關技術(shù)參考不足的窘境。醫(yī)院建設中其他放療平臺大型醫(yī)用設備，亦可參照此思路進行系統(tǒng)性研究。