摘要：随着医疗需求的不断增加，尤其是大需求量的相同类型手术如髋关节或膝关节置换手术，传统的个性化手术模式已难以满足高效、安全、经济的医疗需求。通仓手术室应运而生，旨在将个性化手术转变为工业化的标准手术流程，使有限的医疗资源（人、物、财）能够更快、更省、更安全、更有效
随着医疗需求的不断增加，尤其是大需求量的相同类型手术如髋关节或膝关节置换手术，传统的个性化手术模式已难以满足高效、安全、经济的医疗需求。通仓手术室应运而生，旨在将个性化手术转变为工业化的标准手术流程，使有限的医疗资源（人、物、财）能够更快、更省、更安全、更有效地服务更多人群。在保障手术质量与手术部位感控的前提下，提高手术效率、降低医疗成本，已成为当前医疗领域的重要研究课题。
通过对国外通仓手术室的工程考察，可以发现其发展历程和技术特点。自1991年英国罗伯特琼斯和艾格尼丝亨特整形医院首次采用通仓手术室以来，各国医院纷纷效仿并加以改进。例如，2005年英国利物浦的布罗德格林医院在骨外科手术中采用了超净送风装置和可滑动的屏障，有效避免了手术过程中的碎骨飞溅与血流喷射。2010年，德国汉堡海洛斯医院进一步优化了通仓手术室的设计，采用高围挡的桥架和上下回风系统，确保了手术区域的高度洁净。
研究表明，德国汉堡海洛斯医院的通仓手术室达到了德国DIN标准1946-4“医院通风”中最高级别1A标准，能够有效减少手术区内悬浮菌数量，且无证据表明舱室之间的空气混合。英国莱廷顿医院则通过固定无框玻璃隔板和洁净通道的设计，获得了2016年英国全国卫生保健杰出贡献奖。
系统模式CFD比选与建造实体模型检测
通仓交融手术室的设计与常规手术室有显著不同，其空间布局受限，难以按常规设置下回风，且需考虑各个手术区之间的干扰作用。因此，研究重点在于合理配置室内各种风口（新风、送风、回风与排风），形成良好的气流组织，以实现手术环境的有效控制。
通过CFD仿真模拟，研究人员对不同系统模式进行了比选。方案1采用条缝新风口形成空气幕，但风速较高，影响主送风装置气流；方案2在新风口附近设置巡回护士及医用设备，导致气流向上，不利于污染空气快速排出；方案3则通过上部回风口引导空气向上流动，与物体热羽流与阻碍作用相一致，不易形成涡旋，表现出最佳的气流组织效果。
在浓度场模拟中，方案3抗手术灯等设备、人员对气流影响能力最强，污染物浓度最低，能够满足手术区5CFU/m³的要求。颗粒物轨迹分析也表明，方案3的颗粒物沉降比例最低，患者表面污染物水平最低。
手术区域避免互相干扰：
方案1：
1）条缝新风口形成空气幕风速较高，达到0.37m/s，会卷吸顶部部分空气，影响主送风装置气流。
2）主送风装置送风量远大于条缝新风口风量，主送风装置气流以倒喇叭口状向外扩散，会造成对称面气流对冲，导致新风风速在1.5m高度以下衰减。
3）由于新风口送出空气大部分通过同侧下部回风口排除，与主送风装置气流相互干扰，较易在洁净通道侧处形成局部涡旋，通过调整回风口位置及尺寸方法，对气流组织的影响并不明显，不能有效缓解该问题。
方案2：
1）新风口附近有巡回护士以及医用设备作为障碍物以及热源，导致部分气流向上，随后被高速送出新风卷吸向下，不利于污染空气快速排出。
2）由于孔板送风口影响区域较小，易在洁净通道与污物通道两侧形成较大涡旋。并且破坏了水平方向上气流由手术关键区流向周边区的路径，使气流流动更为混乱。
方案3：
1）由于上部回风口引导空气向上流动；
2）与物体热羽流与阻碍作用造成气流流动相一致；
3）向上的气流不会与主送风装置送入向下气流之间对冲，形成涡旋；
在对称面形成方向向上的气流屏障起到一定的阻隔作用。并且不易在手术室前后两端形成较大涡旋。
初定设计方案模拟
I级
手术灯对气流的影响较大，导致手术灯下方出现涡旋。而在非手术灯下方，流线基本保持平行。终方案与上述三种设计方案比较最大的不同在于，其仅保留污物通道处下部回风口与上排风口，导致手术室洁净通道侧出现较大涡旋，尽管存在较大涡旋，但由于主送风装置送风量大，因此涡旋并未影响手术关键区，而本应由前侧回风口与排风口排出污染空气经上部回风口排出。上部回风口回风量大，能够在各个手术单元之间形成气流方向向上的“空气幕”。手术室前侧污染物浓度明显高于后侧，这主要是由于前侧缺少排风与回风口，在洁净通道处产生涡旋，导致颗粒物滞留造成。而污物通道侧污染空气排出顺畅，故此区域浓度较低。手术室中人员散发皮屑为主要污染源，并且医护人员保持弯腰姿势对气流产生阻碍作用，因此医护人员附近污染物浓度较高，但其衰减较快，在40cm左右污染物浓度能够衰减至5CFU/m³。而左侧由于主刀医生与器械护士之间相互作用，导致衰减速度慢。但在患者胸部区域污染物浓度已经能够降至5CFU/m³。初定设计方案模拟
III级
结论：设计方案模拟污染物浓度远低于规范要求。即便由于设备人员散热造成热羽流，引起主送风装置送入气流轮廓收缩，其覆盖区域也能够涵盖手术关键区。
通仓交融手术室最佳工程设计方案及参数
基于CFD仿真模拟和实体模型测试，研究人员提出了通仓交融手术室的最佳工程设计方案。该方案采用“上送上、下回”净化空调系统，两主送风装置之间设置上回风口，后侧下回风，患者脚部上方单侧排风。每个主送风装置独立设置，新风直接送入主送风装置的静压箱内，回风口则布置在后两墙下部和中间上部。最佳工程设计方案及参数:
01I级手术室
天花送风口：9000m³/h，2600x2400mm，2个，风速0.401m/s
回风口：
2400m³/h（下），1000x400mm，4个，风速0.833m/s；
5600m³/h（上），2000x250mm，8个，风速0.778m/s；
排风口：500m³/h，540x240mm，2个，风速1.072m/s。
02III级手术室
天花送风口：3000m³/h，2600x2400mm，2个，风速0.229m/s ；
回风口：2000m³/h（下），1000x400mm，4个，风速0.694m/s ；
排风口：500m³/h，540x240mm，2个，风速1.072m/s。
通过循证设计，本研究系统评价了国内外通仓手术室的相关文献和实际工程案例，基于CFD仿真模拟和实体模型测试，提出了通仓交融手术室的最佳工程设计方案。该方案通过优化气流组织和风口设计，有效减少了手术区域的污染物浓度，提高了手术环境的洁净度。未来，这一设计方案有望在更多医疗机构中推广应用，为高效、安全的手术环境提供技术支持。
本研究不仅为通仓交融手术室的设计提供了科学依据，也为医疗资源的优化配置和手术效率的提升开辟了新的路径。期待这一研究成果能够得到更多专家的评议与指导，进一步推动通仓手术室技术的发展与应用。
来源：洁净园