تهویه مطبوع اتاق عمل و جراحی

تهویه اتاق عمل (Operation Room) و اتاق جراحی (surgery room) زیر مجموعه ای از تهویه مطبوع بیمارستانی یا مراکز درمانی است که استاندرادهای ویژه و خاص خود را دارد. اتاق‌ های عمل بیمارستان به تأسیسات تهویه مطبوع یا HVAC کارآمد نیاز دارند تا شرایط محیطیِ بسیار سخت داخلی را برای بیماران و پرسنل پزشکی ایمن کنند.

در این مقاله استانداردها و دستورالعمل‌های منتشر شده در مورد طراحی، نصب، راه‌اندازی، بهره‌ برداری و نگهداری تأسیسات HVAC در اتاق‌ عمل بیمارستان و نیز شرایط حرارتی داخل ساختمان بررسی می شود. در این مطالعه داده‌ های اندازه‌ گیری شده از پایش کوتاه شرایط حرارتی داخلی به همراه نتایج ممیزی و ویژگی‌های اصلی 20 اتاق عمل مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها نشان می دهد در 10 بیمارستان بزرگ از گروه مراقبت های بهداشتی Hellenic، دمای اندازه‌گیری شده در داخل اتاق عمل از 14 تا 29 درجه سانتی‌گراد، رطوبت نسبی از 13 تا 80 درصد و تعداد دفعات تعویض هوا در ساعت از 32 تا 58 مرتبه، متغیر بوده است.

پیشنهاد مطالعه:

تهویه مطبوع هتل

تهویه مطبوع ساختمان اداری

تهویه مطبوع استخر

مشکلاتی که معمولاً در تهویه اتاق عمل با آن مواجه می شوند عبارتند از: تبادل هوای داخلی ناکافی، کنترل ضعیف در شرایط حرارتی داخلی، ارگونومی بد فضایی که بر عملکرد سیستم تهویه تاثیر می گذارد و تعمیر و نگهداری ضعیف تاسیسات فنی. با این وجود، هنوز فرصت‌ هایی برای صرفه‌جویی در انرژی، بدون به خطر انداختن آسایش و کیفیت کلی مراقبت یا خدمات بیمار وجود دارد.

بیمارستان‌ ها و ساختمان‌های مراقبت‌ های بهداشتی از جمله پیچیده‌ ترین مکان هایی هستند که کاربردهای نهایی متعددی از فضاها و عملکردهای داخلی دارند. به طور خاص، مهمترین فضاهای داخلی مستقل در یک بیمارستان، سالن‌ های عمل بیمارستانی (سوئیت‌ها) هستند که شامل اتاق‌ های عمل یا سالن‌ های جراحی، راهروهای متصل به هم و مناطق کاریِ فرعی آن‌ ها هستند.

کیفیت محیط داخلی در  اتاق‌ های عمل، از جمله آسایش حرارتی، بصری و صوتی و کیفیت هوای داخل، بر شرایط کاری، رفاه، ایمنی و سلامت پرسنل پزشکی که در این محیط ها کار می کنند، تاثیر می گذارد. حدود 50 درصد از تعداد کل پزشکان در اتاق‌ های عمل کار می کنند، به عنوان جراح یا با مسئولیت های دیگر (مثلاً متخصص بیهوشی). تأسیسات گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) کیفیت هوای داخلی و شرایط ضدعفونی شده را کنترل می‌کنند و شرایط حرارتی داخلی (مانند دما، رطوبت، کیفیت هوا و جریان هوا) را برای جراحان، کادر پزشکی و البته بیماران، سالم، ایمن و مناسب می سازند.

هوا در یک اتاق‌ عمل باید ضدعفونی شده باشد، دما و رطوبت نسبتاً ثابتی داشته باشد و سرعت جریان آن نسبتاً پایین باشد تا از کشش‌ ها و چرخش‌ هایی که باعث گردش مجدد میکروب‌ ها می گردد و ممکن است در طول عملیات جراحی اختلال ایجاد کند، جلوگیری شود. نرخ تهویه به صورت جریان حجمی هوا از طریق تقسیم بر حجم فضا بیان می شود، به عنوان مثال، تعداد تغییرات هوا در ساعت (ACH).

با طراحی، نصب، بهره برداری و نگهداری مناسب تجهیزات الکترومکانیکی مانند تجهیزات HVAC و سیستم های روشنایی فضا می توان شرایط مطلوب را برآورده نمود. به دلیل شرایط سخت داخلی، سالن‌های عمل گران‌ ترین بخش مؤسسات مراقبت‌ های بهداشتی را تشکیل می‌دهند که نیازمند مدیریت کارآمدی بوده و تقریباً 33 درصد از کل هزینه را شامل می شوند.

اولین امکانات جراحی مستند به 500 سال قبل از میلاد برمی گردد. اتاق های عمل جدید با کنترل‌های خودکار برای تنظیم شرایط محیطی حرارتی و بصری داخل، کیفیت هوای داخلی (مانند گردش هوای مناسب، تامین هوای پاک و خروج آلاینده‌های داخلی) و حتی به نمایشگرهای دما و رطوبت و ابزارهای پشتیبانی برای هشدار به کارکنان پزشکی مجهز شده‌اند. از سوی دیگر، تعداد زیادی از اتاق های عملِ موجود با مشکلات جدیِ تاسیسات قدیمی  HVACمواجه هستند.

یک اتاق‌ عمل را می توان فضایی تمیز با تأکید بر کنترل انواع خاصی از آلودگی به جای کمیت ذرات موجود در نظر گرفت. سطح پاکیزگی ذرات معلق در هوا با مراجعه به اعداد کلاس مشخص شده به عنوان حداکثر تعداد مجاز ذرات در هر متر مکعب هوا متمایز می گردد. طبق طبقه‌ بندی سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) در تمیزی هوا، 9 سطح کلاس از کلاس 1 تا 9 تعریف می شود. یک اتاق‌ عمل باید حداقل کلاس ISO 7 (معادل کلاس 10000 سابق طبق استاندارد فدرال ایالات متحده E209، کلاس های پاکیزگی ذرات هوایی در اتاق های تمیز و مناطق تمیز، 1992) داشته باشد. یعنی محیطی جوی که حاوی کمتر از 352000 ذره به قطر 5/0 میکرومتر در هر متر مکعب هوا می باشد. برای کلاس ISO 8 (کلاس 100000 سابق)، محیط جوی حاوی کمتر از 3520000 ذره به قطر 5/0 میکرومتر در هر متر مکعب هوا است. اکثر استانداردهای ملی برای همسویی با استاندارد ISO اصلاح شده یا در حال حاضر در حال اصلاح هستند.

مصرف انرژی

بیمارستان ها بیشترین مصرف انرژی را در واحد سطح در بخش ساختمانی دارند. مصرف انرژی بالا به دلیل بارهای گرمایش، سرمایش و تهویه زیاد فضا، کارکرد مداوم 24 ساعته برای اکثر امکانات و تعداد بالای تجهیزات پزشکی است.

از یک کمپین ممیزی انرژی ساختمان های مراقبت های بهداشتی یونان در اوایل دهه 1990، میانگین کل مصرف انرژی سالانه، 407 کیلووات ساعت بر متر مربع و در یک تحقیق ملی دیگر، کل مصرف انرژی سالانه 5/371 کیلووات ساعت بر متر مربع گزارش شد.

داده های جدیدتر از 10 بیمارستان در آتن، که در این مقاله گزارش شده است، نشان می دهد که میانگین مصرف انرژی سالانه حدود 426 کیلووات ساعت بر متر مربع است. تغییرات قابل توجهی در مصرف انرژی، ممکن است بین تأسیسات مختلف رخ دهد که عمدتاً به دلیل تفاوت در تأسیسات HVAC  است. اکثر بیمارستان های گروه Hellenic، به طور کامل دارای سیستم تهویه مطبوع نیستند (تهویه مطبوع مرکزی عمدتاً در بیمارستان های جدید استفاده می شود).

برای مثال، بیمارستان‌های کاملاً مجهز به تهویه مطبوع ممکن است به مصرف انرژی سالانه نزدیک به ۷۰۰ کیلووات ساعت بر متر مربع برسند. سرویس بهداشت ملی (NHS) در بریتانیا تلاشی را برای کاهش مصرف انرژی اولیه به میزان 15 درصد و حذف انتشار حداقل 15 میلیون کیلوگرم کربن معادل آن در این دهه آغاز کرده است و مقادیر معیاری را برای بهترین عملکرد منتشر کرده است.

بر این اساس، تأسیسات مراقبت‌های بهداشتی بریتانیا به صورت سالانه جهت نظارت بر عملکرد انرژی مورد بازرسی قرار می‌گیرند. هدف این است که کل مصرف انرژی سالانۀ تمام ساختمان های موجود تا سطح 53 GJ/100m³ یا حدود کمتر از 445 kWh/m² برای عملکرد خوب و 66 GJ/100m³ یا حدود کمتر از550 kWh/m²  برای شرایط معمولی بهبود یابند. طبیعتا برای دستیابی به معیاری کمتر از 55 GJ/100m³ یا حدود کمتر از 459 kWh/m² به ساختمان های جدید نیاز است.

طراحی کلی اتاق های عمل بیمارستان

طراحی اتاق عمل بایستی متناسب با نیازهای جراحی و عمل مورد نظر باشد. اندازه و تعداد اتاق های عمل در یک بیمارستان، به اندازه کلی مرکز، تعداد تخت ها و نوع درمان پزشکی بستگی دارد. مثلاً به طور معمول، تعداد اتاق های عمل در بیمارستان های گروه Hellenic، حدود 5/2 درصد از تعداد کل تخت های بیمارستان است، اگرچه این موضوع خیلی به عملکرد بیمارستان بستگی دارد. اندازۀ اتاق های عمل بیمارستان های گروه Hellenic، وقتی که برای عملیات مورد نظر نیاز به استفاده از چندین نوع شرایط داخلی پزشکی وجود دارد، حداقل 25 متر مربع است.

اتاق های عمل معمولاً نیازمندترین مناطق در بیمارستان برای حفظ شرایط آسپتیک و شرایط مطلوب حرارتی، بصری و صوتی به حساب می آیند. علاوه بر حصول اطمینان از شرایط کاری مناسب، که مانند اکثر محیط های کاری اهمیت دارد، مشکل جدی دیگری که ممکن است با آن مواجه شد، عفونت های محل جراحی است که امکان دارد بیماران و متخصصان مراقبت های بهداشتی را درگیر کند و آنها را در معرض خطر قرار دهد.

تهویه اتاق عمل

تهویۀ اتاق عمل، پر انرژی ترین خدمات در بیمارستان های مراقبت های حاد است. همچنین، تهویۀ مناسب برای سلامت و ایمنی کارکنان بیمارستان، تیم های جراحی و بیماران ضروری است. بیمارستان‌های مختلف با پیکربندی‌های سیستمی و کنترلی متفاوتی طراحی و مجهز شده‌اند و شیوه‌های عملیاتی سیستم بسیار متفاوت است. به همه این دلایل، در ابتدای سال 2016، Greening Health Care  یک پروژۀ تحقیقاتی کاربردی را با هدف مستندسازی بهترین شیوه‌ ها برای طراحی، مقاوم‌ سازی، بهره‌ برداری و کنترل اتاق عمل جهت استفاده توسط بیمارستان‌ های عضو در بهینه‌ سازی عملکرد انرژی تأسیسات خود آغاز کرد.

ارزیابی های لازم جهت بررسی شرایط اتاق عمل با هر نوع سیستم تهویه مطبوع شامل موارد ذیل است:

– فضاهای اشغال نشده

استراتژی جهانی در همه پیکربندی‌ ها، کاهش جریان هوای تأمین شده برای هر اتاق عمل و سایر نواحی تهویه شونده در زمان عدم استفاده، همراه با تنظیمات دقیق جهت دستیابی به دما و رطوبت کافی است. الزمات تحقق این اهداف عبارتند از:

– تجهیزات کنترل جریان برای هوای ورودی و اگزاستِ اتاق عمل

– نظارت بر فشار نسبی اتاق های عمل در برابر مناطق مجاور

– سنسور(های) تشخیص زمان استفاده از مکان در هر اتاق

– کنترل صدای درایوهای فرکانس متغیر (VFD)بر  روی فن های ورودی و اگزاست

– تنظیم مجدد دمای فضا به طوری که کویل های بازگرمایش غیرفعال می شوند، مگر اینکه به حد بالا یا پایین رسیده باشند

کاهش جریان هوا در دوره‌ های غیر اشغالی، مصرف انرژی برای پیش‌ گرم کردن، سرمایش و مرطوب‌ سازی را متناسب با کاهش جریان هوا کاهش می‌ دهد. صرفه جویی در انرژیِ مصرفی فن نیز طبیعتاً قابل توجه خواهد بود.

– نرخ تعویض هوا

نرخ تعویض هوا در اتاق عمل از مهمترین پارامترهایی است که می بایست به دقت مورد توجه قرار گیرد و حتی پس از راه اندازی سیستم، مورد بررسی قرار گیرد تا حتماً مطابق طراحی باشد.

در کانادا، انجمن استانداردهای کانادایی (CSA) Z 317 الزامات سیستم های تهویه اتاق عمل و شرایط فضا را تعریف می کند. مقررات معادل برای ایالات متحده، ASHRAE 170 است. برای هوای ورودی به اتاق عمل، توصیۀ هر دو استاندارد، 20 مرتبه تعویض هوا در ساعت است. برای هوای تازه، استاندارد ASHRAE 170-2008 بیست درصد هوای تازه معادل 4 مرتبه تعویض هوا در ساعت و استاندارد CSA Z317-15 سختگیرانه تر است و سی درصد هوای تازه معادل 6 مرتبه تعویض هوا در ساعت را الزامی می داند.

– گردش مجدد هوا

گردش مجدد هوا را برای سیستم‌ هایی که این قابلیت را دارند یا می‌ توان به‌ راحتی دوباره آن را نصب کرد، می بایست عملیاتی نمود.

اطمینان از نظارت مناسب روی گازهای بیهوشی و اینکه حداقل هوای تازۀ مورد نیاز همیشه در هنگام استفاده از اتاق عمل تأمین شود، اهمیت ویژه ای دارد.

– کنترل جریان هوا

توصیه می شود که دستگاه های کنترل جریان هوا برای هوای ورودی و اگزاست اتاق عمل نصب شوند و حداقل سالیانه کالیبره شوند.

– مانیتورینگ و کنترل

می بایست سنسورهای دما و رطوبت را با مانیتورینگ مداوم محلی و مرکزی برای هر اتاق عمل، به صورت جداگانه نصب نمود. همچنین بایستی سنسورهای تشخیص اشغال فضا و فشار نسبی را با نظارت مانیتورینگ برای هر اتاق عمل، به صورت جداگانه و برای سایر فضاهایی که جریان هوا در آن‌ها در دوره‌ های غیر اشغالی متوقف می‌شود، نصب کرد.

عملکرد صحیح و کالیبراسیون سنسورها باید ماهانه بررسی شوند.

 – کنترل نقاط طراحی

دمای فضای اتاق عمل (به غیر از واحد سوختگی) را بین 65 درجه فارنهایت (18 درجه سانتیگراد) و 5/73 درجه فارنهایت (23 درجه سانتیگراد) حفظ کنید تا مطابق با نیاز تیم جراحی باشد. برای واحد سوختگی، محدودۀ دمایی بین 75 درجه فارنهایت (24 درجه سانتیگراد) تا 86 درجه فارنهایت (30 درجه سانتیگراد) است.

رطوبت نسبی (RH) اتاق عمل را همیشه بین 30 تا 60 درصد حفظ کنید. دمای هوای خروجی از سیستم تهویه را به طور خودکار تنظیم مجدد کنید تا در محدوده RH بالایی باقی بماند. در شرایط مرطوب بیرونی، دمای هوای رفت به 50 درجه فارنهایت (10 درجه سانتیگراد) کاهش می یابد. در حالی که در شرایط عادی عملیاتی، دمای هوای رفت می تواند تا 60 درجه فارنهایت (16 درجه سانتیگراد) افزایش یابد. برای حفظ دمای هوای رفت، دمای آب چیلد را می بایست به صورت خودکار تنظیم مجدد نمود.

– اندازه گیری و تأئید

راه اندازی دقیق و نظارت مستمر برای تأیید اینکه سیستم طبق برنامه عمل می کند و در طول زمان به انجام آن ادامه می دهد، ضروری است. روش های تاییدِ توصیه شده به شرح زیر است:

• هر 12 ماه یکبار جریان هوا را در دو حالت اشغال شده و غیر اشغال شده و برای هر زونِ تحت کنترل و سیستم به طور کلی آزمایش و تأیید کنید.
• گزارش‌های روند (Trend Log) را دانلود و آنالیز کنید تا کنترل دقیق و منسجمی را تأیید کنید:

دما و رطوبت نسبی اتاق عمل

اختلاف فشار اتاق عمل

دمای هوای ورودی و اگزاست

حجم هوای تازه

دمای آب چیلد

سیستم HVAC در اتاق عمل

هواساز هایژنیک رکن اصلی سیستم HVAC در تأسیسات مکانیکی اتاق عمل محسوب می شود که مشخصات فنی آن در طراحی و ساخت، متأثر از الزامات ویژۀ اتاق عمل مورد نظر است. هواسازهایی که قادرند هوای کاملاً استریل و تمیزی را که عاری از گرد و غبار، ذرات معلق و مواد آلاینده می باشد، برای اتاق های عمل تأمین کنند.

هر اتاق عمل در یک بیمارستان مشخص، با توجه به شرایط ویژۀ درمانی خود، متعاقباً ممکن است شرایط متفاوتی به لحاظ HVAC داشته باشد. بعلاوه، ساعت اشغال اتاق های عمل در یک بیمارستان، غالباً با یکدیگر متفاوت است؛ بنابراین، آنچه مسلم است، هر اتاق عمل باید سیستم HVAC جداگانه ای داشته باشد.

به همین علت، در بسیاری از بیمارستان های امروزی دیده می شود که یا از کویل DX در هواسازهای هایژنیک استفاده می شود، یا در صورت بکارگیری کویا آبسرد، تأمین آب چیلد از طریق یک مینی چیلر اختصاصی صورت می گیرد.