肿瘤医院放疗平台大型医用设备建筑设计理论探析——以直线加速器建筑设计模块研究为例

张翼鹏，廖 斌，黄 佳

（广东省建筑设计研究院有限公司 广州 510010）

1 研究背景

当前我国医疗卫生体系正逐步健全，但作为人口大国癌症发病率逐年上升。2022 年国家癌症中心发布的统计数据表明（由于登记中心数据滞后，报告为2016年统计资料），我国癌症新发病率达到406.4万，新发癌症死亡病例241.35 万，世标发病率186.46/10 万。我国目前是世界癌症发病及死亡全球占比第一的国家，肿瘤防治形势严峻，社会对癌症诊疗需求倍增。

随着医疗设施设备及诊断技术的不断推陈出新，肿瘤医院的大型医用设备建设重点也不断更新迭代。以放疗平台为例，20世纪六七十年代进入医用直线加速器时代，为肿瘤治疗的持续进步做出了重大贡献。20世纪90年代末随着计算机技术的引入，逐渐进入精准放疗的时代。2018年至今，放疗仪器的重要变革之一是将诊断级的影像设备与直线加速器进行一体化的高度集成，目前诊断级一体化CT 直线加速器CT-linac，MR 一体化直线加速器MR-linac 与PET/CT 一体化直线加速器PET/CT-linac 已陆续推向国内及国际市场。此外，质子重离子治疗作为放疗尖端技术，相较传统光子线，运用粒子线对肿瘤进行集中爆破，可有效减少对身体组织的伤害，也是未来的新兴肿瘤治疗趋势。

反观现阶段我国大型医用设备理论研究，暂无系统性的大型医用设备建筑设计理论研究成果，建筑师在处理相关大型医用设备建筑功能设计时，往往需要查阅大量规范、文献资料，甚至有时需面临有些技术参数无从参照的尴尬［1］。

2 肿瘤医院建设特点

肿瘤医院是专门从事肿瘤的临床诊治的专科医院，提供肿瘤预防、诊疗、教学、科研等防治服务。当前，肿瘤医院建设正处于加速期，建设需求大，无论是公立还是私立医院，国家都予以鼓励的态度。一般来说，由于综合医院资源更加全面，如果肿瘤患者还有其他基础性疾病，往往会优先选择大型综合医院的肿瘤科就诊，以此得到更加全面系统的医疗技术支持；而如果患者的肿瘤侵犯范围较广，需要一系列综合治疗（包括化疗、靶向治疗时），患者此时需要到肿瘤专科医院接受专业性治疗。

肿瘤医院相较常规综合医院有所不同，主要区别在于：①肿瘤医院大多数科室围绕肿瘤诊疗而设，如放疗科、影像科等科室针对诊疗手段设置；胰胃肿瘤外科、乳腺肿瘤外科等科室是针对某类肿瘤疾病而设，与肿瘤疾病关联度低的疾病科室不会设置，如妇产科、儿科等同等级综合医院必备科室；②功能用房规模不同：一方面，由于肿瘤治疗的特殊性，医技用房配置远高于综合医院标准；另一方面，一般前来的肿瘤患者已经过确诊，且少有急诊患者，因此肿瘤医院的门诊、急诊用房面积相比综合医院更小［2］。此外，肿瘤医院学科诊疗模式在不断发展，现阶段逐渐发展为基于多学科中心、专科平台建设的MDT（多学科诊疗）模式：以诊疗中心为模块，专科门诊、专科检查、专科治疗一体化配置，形成有机整体，如图1所示，多学科诊疗的发展影响着肿瘤医院的规划空间组织形式，要求各科室的联系更为紧密。

图1 肿瘤医院MDT多学科诊疗模式Fig.1 Cancer Hospital MDT Multidisciplinary Diagnosis and Treatment Model

3 放疗平台大型医用设备建设

放射治疗作为肿瘤治疗的主要手段之一，所有肿瘤专科医院必须配备放射治疗。放疗平台采用多种放疗设备和放疗技术进行相应肿瘤疾病的治疗，内部空间组织与医疗流程、医疗技术和医疗设备密切相关。放疗平台的大型医用设备包括直线加速器、后装治疗机、伽马刀治疗室、射波刀、模拟定位机、质子、重离子加速器等。大型医用设备机房需根据不同的设备工艺特点进行设计，并将设备安装运输条件一并考虑。

3.1 放疗平台功能布局

放疗平台按照安全防护等级分为非限制区、半制区和限制区。非限制区包括诊室、等候区、医护及医护办公区（放疗计划室、会议示教室、办公区、更衣室、休息室、库房等）；半限制区指进入限制区前的缓冲区域、控制室、设备间等；限制区包括直线加速器机房、赛博刀治疗机房、伽马刀治疗机房、后装治疗室、模拟定位机房等［3］，常规医院放疗平台标准平面布局如图2所示。

图2 广州医科大学附属肿瘤医院（南沙院区）放疗中心分区示意Fig.2 Guangzhou Medical University Affiliated Cancer Hospital（Nansha Hospital）Radiotherapy Center Zoning

3.2 放疗平台工艺流程

放疗平台的工艺流程主要结合患者流线、医护流线和洁净物品流线进行设计。从患者的角度，医疗流程依次为登记、公共区域等候、诊室就诊、治疗准备、二次等候、治疗、离开。从医护工作人员的角度，从专门的工作入口通过医护通道进入进入办公区，再通过医护通道进入各限制区用房，如图3 所示。洁净物品包括医疗器械、敷料包等无菌物品，通过专门物资通道送达科室内部，不与污染物品的运输路线交叉。

图3 放疗平台工艺流程Fig.3 Radiotherapy Platform Process Flow

4 放疗平台直线加速器模块研究

高频直线加速器（high-frequency linear accelerator）简称直线加速器，是指用沿直线轨道分布的高频电场加速带电粒子的医疗仪器，被加速的粒子运行轨迹呈直线。数字化医用直线加速器能够为患者提供普通放射治疗、3D 适形、强调治疗、VMAT治疗以及实时的验证系统，适应现代医学放射治疗需求［4］。从设备覆盖普及度和发展成熟度而言，直线加速器在放疗平台中都具有代表性，也是未来集成化发展的基础，因此本文以直线加速器作为放疗平台主要研究对象。

4.1 直线加速器机房选址

直线加速器机房一般设置在医院院区内相对独立的位置，尽可能避免其他功能用房以及闲杂人员的干扰，空间预留充足，适应未来发展需求。一般建在放疗楼底层的一端，如果确实需要建在地下，需要预留便于加速器安装时运输吊装用的天井、卸货、运输区域和通道。若是医院机房改造升级，则需参照《电子加速器放射治疗放射防护要求》和《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》等相关规定，严格落实到施工建设。

4.2 直线加速器平面设计

直线加速器核心工作房间主要是由治疗室、控制室和辅助机房组成。常规的直线加速器机房最小面积为45 m2，装修完成面室内净高≥2.8 m（理想情况≥3 m）。所谓布局最优化应是以最小经济成本满足各项使用条件从而谋求净利益最大化，而非盲目要求降低受照剂量［5］。本文结合项目经验与厂家资料各方数据总结得出常规直线加速器平面各功能房间大小、设备层高度、净高、基坑降板地沟等推荐尺寸，如图4及表1所示。

表1 直线加速器机房推荐尺寸Tab.1 Linear Accelerator Room Recommended Dimensions （mm）

图4 直线加速器机房平面剖面布局Fig.4 Linear Accelerator Room Plane Profile Layout （mm）

直线加速器作为射线类放疗设备的机房门宜采用外开或消防双控联动医用密闭门，宽度应满足设备通行要求；模拟定位机房观察窗尺寸按医疗需求设置，一般宜1 500 mm×900 mm，并应使用铅玻璃窗等以满足防辐射或电磁屏蔽的要求。在室内装饰装修上，所用材料燃烧性等级需满足防火规范要求，无毒、环保、易清洁、耐腐蚀、防滑，同时避免影响辅助配套设备及安装维修，地面宜敷设医用PVC 或其他弹性地胶［6］。

4.3 直线加速器安全防护设计

在辐射防护方面，医院辐射防护隔墙可采用混凝土或铅作为材料，鉴于铅具有较好的辐射与抗腐蚀能力，但花费成本较高；混凝土防辐射及抗腐蚀性能虽不及铅，但成本相对更为便宜，因此直线加速器目前仍普遍采用加厚混凝土墙的方式增加防护能力。机房通常设在医院地下室位置，地面无需考虑防护，防护重点关注屏蔽墙、迷路、控制室、候诊区、防护门等设置要求。

主、副屏蔽墙的厚度参照直线加速器掩体附近区域在公众防护要求中对普通混凝土的屏蔽厚度标准取值。且在此标准值基础上可适当增加厚度进行冗余防护，避免质量误差带来的安全问题。机房的迷路大致分为两种形式：L 形和Z 形，通常选用Z 形迷路。L 形迷路的防护门直接开在迷路末端，对防护门的要求更高；相较于L 形，Z 形迷路防护门开在迷路末端的侧面，散射线较少，更有利于防护［7］。

控制室、候诊区等外部房间设在迷路外侧，有效降低出入口处的辐射剂量，同时减少防护门厚度，节约了成本。办公室、外部走廊皆设在迷路外侧，但应注意避免紧邻主、副屏蔽墙，减少辐射危险。根据不同迷宫类型、长度、设备能量、治疗室入口门的屏蔽量和类型等因素，对防护门的标准要求有所不同：通常情况下，低能量的加速器配备带铅芯和手动操作的木门即可；双能量加速器则需配备带铅、硼酸聚乙烯芯和机动操作的钢门［8］。与屏蔽墙同理，防护门厚度同样应预增加一定余量以确保安全。

4.4 直线加速器运输安装条件

直线加速器涉及到的相关物理环境条件包括结构承重工艺、空调通风、温度湿度、电气条件、安全运输、辐射防护等方面，都需要满足特定需求，设计过程中环境要求应按具体的厂家型号确定。当无确定产品时，可参考本文平面设计推荐要求实施。

例如结构承重方面，需制定大体积混凝土浇筑方案，对模板支撑体系的对拉螺杆及螺杆孔处理、防混凝土开裂制定针对性方案，综合考虑消防、电气和通风空调专业管线的预埋以及设备吊装、运输路线，相应区域对选取合理的荷载取值［9］。

又如安装运输方面，需要考量迷路、防护门、地面与吊车梁设计：迷路与防护门的高度与宽度应能方便的运入加速器，尺寸为大于1.8 m（宽）×2.5 m（高），加速器从包装箱取出到运入治疗室途中所经各处也应如此。安装设备过程中搬运的路线结构要有足够承载力，确保小型运输车能够运输通过。在迷路拐弯处、迷路没口对面的墙等相应位置预埋吃重10 t 的拉环，主机装在专用小车上人力推入，可以便于运入加速器。治疗室屋顶对应加速器机架中心轴处装工字梁（25b 工字钢）一根工字钢安装后，槽部露出部分不能妨碍行车移动轨迹。可装单轨手动行车与五吨手动葫芦，且建议永久保留，以方便前期安装与后期维修［10］。结合多方厂家数据尺寸与医院建设经验，本文整理得出常规直线加速器机房运输通道、吊装口最小建议尺寸，如图5及表2所示。

表2 直线加速器机房运输通道、吊装口尺寸Tab.2 Linear Accelerator Room transport Channel，Lifting Port Size （mm）

图5 直线加速器机房运输示意图Fig.5 Transport Schematic Diagram of Linear Accelerator Room （mm）

5 结论

在肿瘤医院放疗平台大型医用设备的建设中，为使大型医用设备达到最理想的使用条件，最大化发挥治疗作用，应从建筑层面转译医疗技术的空间要求：研究分析平台科室的功能布局、工艺流程等特点，总结设备与各功能用房相互的流线关系；以设备机房为研究对象，关注设备的机房选址、平面设计、安全防护设计、运输安装条件以及医疗工艺建设要点，将复杂设备反映到建筑空间设计条件中，解决建在哪、建多大、怎么建的问题。肿瘤医院放疗平台涵盖的大型医用设备较多，由于篇幅有限，本文选取具有代表性的直线加速器为研究对象论述，以解决当前建筑设计理论领域相关技术参考不足的窘境。医院建设中其他放疗平台大型医用设备，亦可参照此思路进行系统性研究。