一、引言
手術(shù)是醫(yī)院中Z長的開放性醫(yī)療過程。手術(shù)過程中將患者Z好的屏障——表皮或粘膜打開，使得機體的內(nèi)部直接暴露在外，不同途徑帶入的病菌均有可能輕而易舉地進入機體內(nèi)部，極易引起感染。因此術(shù)后感染一直是醫(yī)院一種普遍的、Z難以提防的、可能誘發(fā)嚴重后果的院內(nèi)感染。
一般來說術(shù)后感染可涉及到下列因素，這些因素分為可控因素和不可控因素：
（一）患者自身風險因素（不可控因素）
高齡、肥胖、糖尿病、吸煙、營養(yǎng)不良、身體狀況、藥物、感染、放療/化療、術(shù)前住院院時間等。
（二）手術(shù)本身風險因素（可控因素）
手術(shù)類型、抗菌藥物使用、切口大小、無菌操作、手術(shù)技巧與手術(shù)時間長短等。
（三）其他感染風險因素（可控因素）
器械、敷料、手術(shù)衣與手套消毒滅菌以及手術(shù)室環(huán)境（菌、塵濃度、壓差、溫濕度控制等）。
其中，“患者自身風險因素”和“手術(shù)本身風險因素”是Z大的影響因素。
患者自身風險，如在手術(shù)前有潛在的內(nèi)臟器官功能損害，再加上手術(shù)和麻醉的打擊，術(shù)后感染很有可能使這類患者術(shù)后發(fā)生一系列嚴重的并發(fā)癥，乃至威脅患者的生命。手術(shù)所造成的生理紊亂可持續(xù)一個較長的過程，不會因為成功的手術(shù)會被立即糾正。如果患者自身免疫缺省或服用抗排異藥物，萬一感染后果更不堪設(shè)想。
手術(shù)本身的風險，可通過手術(shù)部位清潔消毒、術(shù)前正確使用有效的預(yù)防性抗生素、嚴格防范手術(shù)過程中內(nèi)源性污染、接觸手術(shù)部位的器物徹底消毒滅菌等對手術(shù)部位感染進行控制，對于普通外科手術(shù)來說空氣途徑感染是次要的。但對于器官移植、關(guān)節(jié)置換等大手術(shù)，加上患者服用抗排斥藥物，使得將手術(shù)環(huán)境處于受控狀態(tài)成為一個關(guān)鍵因素。
對于“其他感染風險因素”，只能采用工程控制措施進行控制，特別是手術(shù)環(huán)境，將可控風險因素處于受控狀態(tài)，可以有效降低手術(shù)風險。
二、手術(shù)室送風天花裝置的重要性
不論是我國2002年頒布的GB50333《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱“規(guī)范”）[1]，還是國外的醫(yī)院相關(guān)標準均對手術(shù)環(huán)境控制格外重視，盡可能降低在手術(shù)過程中對病患的傷害。
如何從技術(shù)措施保障手術(shù)環(huán)境控制？由于整個手術(shù)室所保護的只是手術(shù)區(qū)域，但傳統(tǒng)的思路是將整個手術(shù)室處于無菌狀態(tài)，不僅難以達到，而且更難以維持。近年來發(fā)展了手術(shù)區(qū)域局部控制的理念，即將所有送風口集中布置在手術(shù)床上方，形成送風天花。由于其有效性、簡便性、造價低、且運行費用少，得到了極大的推廣，并被各國醫(yī)院相關(guān)標準所采用，作為推薦的控制模式。就連美國醫(yī)院通風標準也在2008年采用了這種方式。
但是無論設(shè)計院，還是醫(yī)院業(yè)主都普遍重視手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)性能及控制系統(tǒng)，在客觀上忽視了局部凈化的送風裝置——送風天花的性能。有的醫(yī)院誤認為只需進口國外空調(diào)機組、先進的自控系統(tǒng)、甚至配置智能化或數(shù)字化的手術(shù)室，就可實現(xiàn)完善的手術(shù)環(huán)境控制。因此在評審設(shè)計方案或工程公司投標標書時，往往重視手術(shù)部裝修、配置、空調(diào)凈化系統(tǒng)及其控制，鮮有過問工程公司自產(chǎn)的送風天花的性能。
為什么要強調(diào)手術(shù)室送風天花性能的重要性以及對術(shù)后感染的控制作用？因為它的性能決定了手術(shù)區(qū)域環(huán)境控制質(zhì)量，極大地影響了手術(shù)感染風險控制。
同樣是對環(huán)境要求高度無菌的無菌病房，其技術(shù)措施與控制方式和手術(shù)室不同。鑒于手術(shù)室的特點，環(huán)境控制的關(guān)鍵在于手術(shù)區(qū)域，而手術(shù)區(qū)域控制的關(guān)鍵在于手術(shù)切口，因此需要高度無菌程度控制的只是一個局部區(qū)域而非全室。從手術(shù)過程來說，真正需要控制的只是在切口被打開的狀態(tài)。因為手術(shù)前切口尚未打開前以及手術(shù)后切口已經(jīng)縫合后，環(huán)境控制并非重要。或者說從空間上來講，控制的只是一個局部的點；從時間來講，控制的只是某個時間段[2]。而不像無菌病房必須一天24小時對整個病房持續(xù)地控制，絲毫不能馬虎。無菌病房對于免疫缺省的病患猶如一個生命島。
另外，手術(shù)區(qū)域無菌無塵程度影響直接進入機體內(nèi)部的空氣質(zhì)量。Z新研究表明，不僅是懸浮菌濃度，塵埃濃度也影響術(shù)后感染率。主刀醫(yī)生操作手與手術(shù)器械上的落菌幾率，也會加大感染的風險。特別對于那些器官移植、關(guān)節(jié)置換、整形手術(shù)等深部手術(shù)尤為重要。因為這類手術(shù)風險太高，術(shù)后感染會危及生命。而不像無菌病房那樣特別重視空氣中懸浮病菌，對于免疫能力低下的病患，即使新鮮空氣中的真菌也會造成不堪設(shè)想的后果。為此我國“規(guī)范”定為特別的潔凈手術(shù)室（I級），不同于Ⅱ級標準的潔凈手術(shù)室。德國等歐洲標準是將I級中特別再分出Ia級，日本標準定義為生物潔凈手術(shù)室，美國標準歸類為特殊手術(shù)室。
手術(shù)室送風天花性能，是利用了空氣潔凈技術(shù)領(lǐng)域中低速單向流氣流（或稱低紊流度的置換流）和局部凈化技術(shù)。局部凈化方式節(jié)能、有效，但也有不足[3]，由于局部凈化裝置常常處在無菌程度較低的環(huán)境中，在送風過程中無菌送風氣流會與周邊區(qū)空氣進行動量交換，內(nèi)部高度無菌區(qū)域易受周圍環(huán)境影響。送風氣流速度也會逐步衰減，其衰減量大于全室單向流。要維持低速單向流流態(tài)，相對于全室單向流需要較大的出口面風速。
如果直接將工業(yè)用的層流罩（FFU）套用在生物領(lǐng)域往往流速過大、噪聲過高、反而會使無菌區(qū)域縮小。盡管美國醫(yī)務(wù)界一直對手術(shù)室凈化不太感興趣，但美國通風空調(diào)制冷工程師學會（ASHARE）一直推廣高效過濾與層流技術(shù)。為了適應(yīng)手術(shù)環(huán)境控制特點、擴大送風天花裝置送風區(qū)域內(nèi)的無菌范圍，減少周邊污染氣流的干擾，必須對手術(shù)室送風天花裝置性能進行研究。率先研究的是柏林工業(yè)大學的艾斯東教授（Esdorn）[4]，1977年提出了手術(shù)室送風天花的模式，采用了原德國DIN1946-4標準中提出的手術(shù)室Z小20次換氣的送風量集中在手術(shù)臺上方的3.0m×3.0m送風天花送出，由于此時送風速度過小，當送熱風時下不來，在我國上海應(yīng)用時就發(fā)生了這種情況。此時手術(shù)區(qū)達到的細菌濃度僅為室內(nèi)的一半。后來柏林工業(yè)大學的費次納教授（Fitzner）[5]繼續(xù)研究了這項工作，對手術(shù)室送風天花作了一些改進，效果進一步提高。
從理論上分析，送風氣流同時依靠出風動量和送風溫差來維持其運動，后者相當于熱（冷）動力，當送風溫度低于室溫時氣流作下沉運動。從工程意義上講，熱（冷）動力對氣流運動所起的作用一般不予考慮。但對于低速送風天花裝置來說，因其出風動量不大，溫差對氣流的作用不容忽略。隨著送風量的增大，出口風速變大，溫差減小，即送風氣流的空氣動力增強，而熱（冷）動力減弱，那么由溫差引射的周邊空氣越少，且中心區(qū)抗干擾的能力增強，控制效果更好。送風溫差太大，中心無菌區(qū)域會縮小；送風溫差太小，送風氣流送不下來。艾斯東教授研究認為送風溫度低于室溫不小于0.5°C、不大于2°C~3°C的范圍內(nèi)效果Z佳[4]。當風量超過某一范圍后，接近于等溫送風時，熱（冷）動力的作用已經(jīng)很小，此時送風的動量對控制效果起決定性作用，如果局部裝置的風速過大，易加劇射流誘導(dǎo)，把室內(nèi)懸浮菌引導(dǎo)到送風天花上風側(cè)，再被局部高速氣流帶至下風側(cè)，導(dǎo)致污染程度的加大。
低速低紊流度的置換流為了克服避免熱源（手術(shù)燈）和橫向擾動（手術(shù)過程操作）對送風氣流的干擾，早期產(chǎn)品不得不靠氣流噴管來支撐著低速的送風氣流（見圖1），繼而又采用了塑料圍簾（見圖2）來降低低速送風氣流的衰減，兩者效果均不理想。后來的送風天花裝置開始向提高送風速度或縮小送風面積兩個方向發(fā)展[6]，造就了各種形式的產(chǎn)品（見圖3），但現(xiàn)已很少采用氣流噴嘴與塑料圍簾。
傳統(tǒng)的送風天花裝置（圖3）是將高效過濾器布置在送風靜壓箱的末端，靠末端過濾器性能和安裝質(zhì)量作Z后把關(guān)來實現(xiàn)其性能。這種傳統(tǒng)裝置要在那么大的送風面積上安裝那么多的高效過濾器、并產(chǎn)生潔凈（完全過濾而不泄漏）、均勻（完善的氣流分布）、單向和平行（垂直于過濾器面）的氣流十分不易。這等于要求整個送風面上每個高效過濾器不僅僅本身起過濾作用，而且還起類似孔板的均流作用和氣流分布作用，又要象盲板一樣的不泄漏作用，這三個作用的“耦合”，使得滿布高效過濾器的做法對送風末端要求異常高，無論靜壓箱本體，還是過濾器及其接合面只要有一點滲漏，就會沿著單向流直接達到工藝關(guān)鍵部位，會使得整個局部凈化失敗。因此傳統(tǒng)裝置不但加工難度高，安裝復(fù)雜，檢漏麻煩，而且其造價昂貴。
1995年，中國建筑科學院許鐘麟教授提出了有自主知識產(chǎn)權(quán)的阻漏層理論，推動了送風天花裝置進一步發(fā)展。阻漏層理論提出不再將高效過濾器設(shè)置在末端，而適當前移，單獨組成的過濾箱設(shè)置在送風天花裝置外。過濾箱內(nèi)采用零壓密封解決了高效過濾器安裝接合面的滲漏問題。在送風裝置內(nèi)設(shè)有混流器和在末端設(shè)置具有亞高效水平的阻尼層。這種新型的送風天花裝置，即使高效過濾器及其接合面有一點滲漏，滲漏粒子數(shù)相對于那樣大的送風量是一個高價小量，經(jīng)送風末端氣流混合和過濾，使得原來局部的“漏”變成了整體的“不漏”，起到了阻擋滲漏的作用。大大降低了靜壓箱本體、高效過濾器本體及其接合面的安裝要求，也簡化了加工、安裝和檢漏過程。因此阻漏層理論將傳統(tǒng)的送風末端裝置的過濾、防漏和氣流分布三個作用的“耦合”非常巧妙地解耦，從理論和實踐上突破了高效過濾器必須布置在末端的傳統(tǒng)模式，從本質(zhì)上改變了末端密封堵漏的性質(zhì)，消除了發(fā)生漏泄的危害。擴大了單向流潔凈空間的活塞流滿布比，提高了送風氣流品質(zhì)[7]。現(xiàn)在阻漏層理論已經(jīng)轉(zhuǎn)化成成熟的送風天花產(chǎn)品（見圖4），已經(jīng)批量生產(chǎn)，并實現(xiàn)標準化、模數(shù)化和裝配化，為設(shè)計者、施工者和使用者帶來極大的方便。
三、手術(shù)室阻漏式送風天花的安全性
手術(shù)室送風天花的安全性主要取決于兩個方面：送風天花的大小與性能。
德國權(quán)威的研究機構(gòu)羅伯特-科赫研究所認為，送風天花形成的保護區(qū)域必須包含手術(shù)臺與器械桌，這要求高度無菌手術(shù)室（相當于德國標準Ia級）送風天花的保護區(qū)域面積至少維持在2.8m×2.8m，德國2008年修訂了標準DIN1946第4部分，規(guī)定送風天花的出風面積3.2m×3.2m。當然對于一般無菌手術(shù)室（相當于德國標準Ib級）的送風天花只要求保護手術(shù)臺，即保護區(qū)域為2.0m×0.8m，出風面積需為2.4m×1.8m。如圖5、圖6所示。
而美國醫(yī)療機構(gòu)則對此并不認同。美國設(shè)施指南學會（FGI）和美國供熱通風空調(diào)制冷工程師學會合作，溝通了雙方的觀點，協(xié)調(diào)了雙方的控制措施，同意采用手術(shù)區(qū)域集中送風，并將送風速度降到0.13~0.18m/s。2008年頒布的ASHRAE170規(guī)定手術(shù)室送風口每邊只要比手術(shù)臺面大0.3～0.45m（這送風口尺寸與我國標準Ⅲ級手術(shù)室相仿，大大小于德國標準），并要求使用的無影燈和氣塔投影面積不能超過送風口面積30%。
我國認為送風天花的大小與手術(shù)風險及保護級別有關(guān)?！夺t(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》根據(jù)手術(shù)室的級別提出了不同大小的送風天花的送風面積（見表1），因為手術(shù)室的級別本身就體現(xiàn)了手術(shù)風險與保護級別。經(jīng)過近十年來的實施，醫(yī)護界認為是合適的。
其次是送風天花的性能。
送風天花的性能主要表現(xiàn)為氣流的極強抗干擾性，必須形成一股低紊流度的垂直置換氣流。為此要提出“動態(tài)屏蔽”的概念，意在達到手術(shù)區(qū)域動態(tài)保護，不僅要求快速而有效地將源自手術(shù)區(qū)域的污染從保護區(qū)域排除出去，而且要對周圍區(qū)域形成一個有效屏障進行屏蔽。這要求送風氣流在手術(shù)區(qū)域仍保持較強的抑制污染的能力，為此德國不得不建議在送風天花增設(shè)圍擋，并且該圍擋可以延長至距地面2.1m處，以減緩送風氣流衰減。
送風天花性能體現(xiàn)了動力和熱力性對氣流抗干擾性能的綜合影響。送風氣流動力性能主要體現(xiàn)了送風速度和紊流度。低速、均勻、致密的送風氣流，對外的誘導(dǎo)性小，保護區(qū)域大，對內(nèi)抗干擾能力大，能有效抑制污染。送風氣流的熱力主要涉及送風溫濕度以及送風溫差。這對低速氣流來說十分重要。美國相關(guān)標準對此很少涉及。而德國標準DIN1946第4部分卻有詳盡的規(guī)定。規(guī)定了Ia級手術(shù)室的送風天花應(yīng)達到以下要求[10]：
送風速度不低于0.23m/s。
出風氣流紊流度（除了4個角落的所有測試位置）：≤0.15；在4個角落的測試位置：≤0.25；在離地1.2m高的保護區(qū)域氣流紊流度（除了4個角落的所有測試位置）：≤0.20；在4個角落的測試位置：≤0.30。
送風溫度不低于室溫0.5K，送風溫差不超過3K；
我國《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的送風速度不低于0.25m/s，在離地0.8m高的保護區(qū)域內(nèi)送風氣流的紊流度≤0.25。應(yīng)該說中德兩個國家標準基本相當。其實氣流性能與末端過濾器的滿布比有關(guān)，其他國家標準沒有涉及，對此我國規(guī)范有明文規(guī)定。由于我國研發(fā)的阻漏式送風天花采用了阻漏層，極大地提高了滿布比，大大提高了送風氣流的性能。
送風天花的性能還表現(xiàn)在阻漏性。如上所述，傳統(tǒng)的送風天花裝置是將高效過濾器布置在送風靜壓箱的末端，一旦末端過濾器因自身或安裝質(zhì)量出現(xiàn)滲漏，就無法保障其送風的無菌性能。Z新研究再次證實，引起手術(shù)部位感染的環(huán)境微生物源是細菌，而不是病毒。再次肯定了過濾除菌的有效性。因此保證末端過濾裝置不滲漏是一個首要條件，各國的傳統(tǒng)送風天花就是靠強調(diào)制造工藝、材料以及技術(shù)來達到不漏。
我國研發(fā)阻漏式送風天花，利用阻漏層理論解耦了送風末端裝置的過濾、防漏和氣流分布三個作用，從原理上保證了送風氣流經(jīng)過充分過濾，不滲漏，形成了均勻、致密的低紊流度的置換流。保證了在離地0.8m高的保護區(qū)域內(nèi)送風氣流的紊流度≤0.25。而且大量的實際應(yīng)用也充分證明了這一點。阻漏層的原理大大簡化了送風天花制造工藝、材料以及技術(shù)。由于阻漏式送風天花是靠原理保障不漏，可以長期保持不漏。而傳統(tǒng)送風天花是依賴制造工藝、材料以及技術(shù)來達到不漏，因此只是暫時的，或者說需要在運行過程中不斷監(jiān)測、不斷調(diào)整才能達到。
手術(shù)室送風天花高性能以及高可靠性為我們提出了一個新的控制理念——“動態(tài)保護”。因為手術(shù)室真正要求保護的是某特定時間段（手術(shù)過程）內(nèi)的局部區(qū)域（手術(shù)部位），無論室內(nèi)處于任何污染狀態(tài)下，只要手術(shù)室的送風天花一開啟，就能夠保證手術(shù)區(qū)域的無菌狀態(tài)，使整個手術(shù)過程均能得到所期望的保護，送風天花這一性能被定義為“動態(tài)屏蔽”。這對送風天花的性能提出了更高的要求。可大大降低周邊區(qū)域甚至整個手術(shù)部的無菌狀態(tài)的控制，而且手術(shù)切口一旦被處理，完全可以大大降低送風天花的送風量。從工程上講，可以降低對手術(shù)區(qū)域周邊污染控制、鄰室的環(huán)境控制以及整個手術(shù)部正壓控制要求。這一節(jié)能、有效控制的思路正是由VDI2167提出[11]，現(xiàn)也被2008年12月頒布的Z新一版德國標準DIN1946第4部分“醫(yī)院通風空調(diào)”[10]所認可。
至于德國標準推薦的（不是規(guī)定）送風天花圍擋，其要求不同于以往所使用的圍擋。以前增設(shè)的圍擋是為了使低速氣流能送下來，圍擋材料大多為塑料布，常因氣流流動產(chǎn)生靜電而吸附塵埃，增加了清潔的工作量。如今采用圍擋是保護高速氣流流動過程中維持低紊流度，圍擋材料較為高級、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜（見圖7），或與醫(yī)療氣體供氣橋架結(jié)合在一起（見圖8），形成了新型的送風裝置。
四、結(jié)束語
手術(shù)是一種高風險的醫(yī)療，從工程控制角度來說，手術(shù)部位感染控制就是將可控因素處于受控狀態(tài)。而將手術(shù)環(huán)境處于受控狀態(tài)，是一項主要任務(wù)。從手術(shù)室的醫(yī)療要求與環(huán)境控制特點來看，手術(shù)室送風天花對局部手術(shù)區(qū)控制的重要性與安全性高于凈化空調(diào)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。目前手術(shù)室送風天花性能在我國并沒有引起足夠的重視。我國應(yīng)該了解手術(shù)室送風天花對手術(shù)區(qū)域控制的重要性與安全性，也是今后手術(shù)室節(jié)能運行的關(guān)鍵部件。必須高度重視手術(shù)室送風天花的研發(fā)、生產(chǎn)與檢測，正確理解與執(zhí)行我國《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》對送風天花性能及手術(shù)環(huán)境控制的要求[12]。
我國《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》對送風天花性能有較為詳盡的規(guī)定，推薦較為簡易、有效的區(qū)域控制思路與措施，強調(diào)了送風天花的重要性與安全性，并對送風天花的高效過濾器滿布比、截面平均風速值和速度均勻度等要素提出了較高的要求[1]。Z新頒布的德國標準1946第4部分也對手術(shù)室送風天花提出更高要求，促使我們對送風天花重要性認識進一步提高，也迫使我國必須進一步提高手術(shù)室送風天花的性能。我國大多工程公司生產(chǎn)的手術(shù)室送風天花的性能，如紊流度，難以達到我國《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》要求的0.25。手術(shù)室送風天花普遍存在氣流均勻性較差，氣流易擴散，抗干擾性差，污染誘入角較大，斷面平均速度衰減較快，難以滿足手術(shù)區(qū)域的環(huán)境控制要求。我們認為只有改變了一家一戶的生產(chǎn)送風天花的制造模式，走專業(yè)化生產(chǎn)、專業(yè)化抽檢之路，才能有效提高我國手術(shù)室送風天花的質(zhì)量。目前我國由專業(yè)廠家生產(chǎn)的阻漏層手術(shù)室送風天花性能已經(jīng)達到了國外標準，已被在華外商認可，并應(yīng)用到工程實際[13]。