大型医疗影像设备配电探讨

2021-03-24黄金梅

现代建筑电气 2021年2期

黄金梅

(中国建筑第八工程局有限公司, 上海 200120)

0 引言

对于二级、三级医院,JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》[1]表4.2.1规定,除心血管造影检查室等场所中涉及患者生命安全的设备及其照明用电为一级负荷中的特别重要负荷外,影像科、放射医疗室、核医学室的诊疗设备及照明用电为一级负荷,影像科诊断用电设备为二级负荷。然而影像科CT、DR、DSA、MRI在医学上均用于诊断而不是诊疗,上述医疗设备并无治疗用途。规范中规定影像科的诊疗设备为一级负荷,影像科诊断用电设备为二级负荷,二者逻辑上有矛盾。

国家标准JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》附录A仅对“二级以上医院”用电负荷级别有规定,但未指出二级医院用电负荷分级;附录A对影像科、放射医疗室、核医学室的医疗设备负荷分级规定不清晰。

GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》[2]对医院影像科设备的负荷分级,与JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》要求一致,逻辑上存在同样矛盾。

大型医疗设备冷却系统对维持设备的正常运行至关重要,然而上述规范并未提及冷却系统的负荷分级及供电要求。

在进行医院建筑项目设计时,参考了国内多家知名设计院的医院电气设计图纸后发现,各个设计院对影像科DSA、MRI的配电方式与放射医疗室、核医学室的医疗设备配电方式一致,均按一级负荷放射式供电,双电源末端切换;而对影像科CT、DR的配电方式则不一致,还存在同一设计院在两个不同三甲医院中对其采用的配电方式也不一致的现象,既有按二级负荷供电的,也有按一级负荷供电的。

针对规范中负荷分级给电气设计带来的困扰,本文对综合医院影像科大型医疗设备的负荷分级及其供电系统进行分析讨论。

1 影像科医疗设备负荷分级

1.1 电力负荷分级

根据GB 50052—2009《供配电系统设计规范》[3]负荷分级要求,电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影响程度进行分级,并应符合下列规定:

(1) 符合下列情况之一时,应视为一级负荷。

① 中断供电将造成人身伤害时。

② 中断供电将在经济上造成重大损失时。

③ 中断供电将影响重要用电单位的正常工作。

(2) 在一级负荷中,当中断供电将造成人员伤亡或重大设备损坏或发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷,应视为一级负荷中特别重要的负荷。

(3) 符合下列情况之一时,应视为二级负荷。

① 中断供电将在经济上造成较大损失时。

② 中断供电将影响较重要用电单位的正常工作。

1.2 MRI负荷分级

本文列举了几家代表性二级、三级综合医院及专科医院、民营医院的大型医疗影像设备的负荷分级要求。各医院MRI主机及其冷却系统负荷分级与配电方式如表1所示。

磁共振制冷系统由水冷机组、氦制冷机、冷头3部分组成。超导磁共振维持超导临界超低温,必须使用液氦作为制冷介质,主磁体密封在装载液氦的容器内,主机停机时水冷机组也要保持持续运行,以确保致冷剂液氦不挥发。

液氦属于稀缺资源,主要靠进口获得,在设备投入正常使用后医院应及时做好液氦的采购计划。当磁体内液氦低于50%时,医院需要及时采购并请专业公司添加液氦。当液氦低于30%时,需立即补充液氦,否则一旦失超会损伤磁体。磁体在安装前未通电时冷头不工作,液氦每天挥发接近4%;如果突然停电时冷头停止工作,每天液氦挥发大约7%。冷头工作状态直接影响液氦挥发。冷头和氦压缩机不停运行,冷头工作寿命一般在1.5～2 a。

MRI无论是整机的价格还是配件的价格都比较昂贵,维持MRI运行的冷头和液氦均为耗材且运营成本较高。MRI本身对人体无伤害,但因其一次检查时间较长且发出的噪声较大,部分患者易产生恐惧心理;且主机突然断电也可能导致其他故障。

综上,根据GB 50052—2009《供配电系统设计规范》负荷分级要求,MRI冷却系统为连续工作制应按一级负荷配电,有条件时应接入柴油发电机;MRI主机因其用于1类医疗场所,宜按一级负荷配电。

1.3 DSA负荷分级

DSA属于医用X射线诊断设备,因其用于2类医疗场所,中断供电时对手术中的病人存在生命安全隐患。根据GB 50052—2009《供配电系统设计规范》负荷分级要求,DSA主机应按一级负荷配电。

X线球管是DSA的核心部件,属于易损坏部件而且价格昂贵,应当尽量延长其使用寿命。X线球管在工作状态时,内部温度很高,瞬间可达3 000 ℃,冷却系统的正常运行是球管安全使用的重要保证。不同厂家不同型号的DSA球管冷却方式也有所不同。DSA冷却系统包括给X线球管降温的冷却系统和维持设备环境温度的空调制冷系统2部分。

DSA主机为断续反复工作制,其冷却系统是DSA正常运行的重要组成部分,宜按一级负荷供电。各医院DSA主机及其冷却系统负荷分级与配电方式如表2所示。

1.4 CT负荷分级

各医院CT主机及其冷却系统负荷分级与配电方式如表3所示。

从表3可看出,各医院对CT主机及其冷却系统负荷分级要求并不一致(表3中CT均不是复合手术室中的CT)。对此,从以下方面对CT的负荷分级进行分析探讨。

表2 各医院DSA主机及其冷却系统负荷分级与配电方式

表3 各医院CT主机及其冷却系统负荷分级与配电方式

(1) 从人身安全角度考虑。CT属于医用X射线诊断设备。大众对此类设备的主要担忧是射线辐射对人体产生有害影响,而要谈辐射影响就要结合辐射剂量。人体不同组织或器官对辐射敏感度是不同的,射线对人体作用时白血球、血小板、染色体3种生化指标可能会发生变化。

根据GB 18871—2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》普通成人的安全辐射剂量一年不能超过100 mSv。从事辐射工作的人员,每年平均有效剂量不应超过20 mSv,单年不超过50 mSv。

(2) 从经济性角度考虑,CT档次不同,其成本也不同。一级医院单双排低档CT份额占有量最多,二甲及三级以上医院CT占有份额多为64排及以上进口品牌。医疗机构从满足不同成像需求及经济性方面来选择相应的CT排数,然而越是低档CT,造成的辐射反而更大。根据医院影像科设备维修中出现的问题发现,电源系统对CT扫描系统的正常工作至关重要。突然断电对于机器损害是很大的,不正常关机常常引起其他故障,使设备维修成本增加;突然断电也可能导致图像丢失、出错,只能重新进行扫描,使患者增加一次辐射风险。

综上,应综合考虑CT带来的人身伤害和CT本身的经济价值,不能简单按一级、二级、三级医院来划分其负荷分级。根据GB 50052—2009《供配电系统设计规范》负荷分级要求,CT主机宜按一级负荷配电。

X线球管是CT的重要组成部分,其冷却系统工作原理与DSA球管冷却系统一样。CT用于1类医疗场所,其冷却系统是维持CT正常运行的重要组成部分,故CT冷却系统同样宜按一级负荷配电。

(4) DR的负荷分级。各医院DR主机及其冷却系统负荷分级与配电方式如表4所示。