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华西“氧气医生”张宏伟:武汉大学人民医院东院供氧系统应急改造

筑医台图书  · 公众号  ·  · 2020-11-11 18:10

正文

Part 01

背景

新冠肺炎疫情爆发后,大量新冠肺炎患者都一定程度上出现肺部损伤、呼吸困难等情况,治疗过程中都会采取氧疗的方式,由于氧疗救治过程中,用氧需求迅速增大,用氧量激增,武汉市各医院普遍出现用氧紧张、氧气压力不足的状况。


武汉大学人民医院东院规划床位2300 张(开放床位 1600 余张),该院被确定为新冠肺炎重症患者定点收治医院后,需将 3 号楼内的 13 个外科病区和 5 号楼内的 12 个内科病区(含中医、康复)共 800 住院床位腾出,用于紧急收治新冠肺炎重症患者。两栋楼的平时病区及新冠肺炎疫情期间的病区分 布见表1。

表 1 平时病区及“新冠”肺炎疫情期间的病区分布

与武汉地区的其他医院一样,武汉大学人民医院东院在收治新冠肺炎重症患者的初期,同样存在用氧紧张、氧气压力不足的情况。正如四川援鄂医疗队危重组组长在 2020年 2 月 9 日接受财新记者采访时所说的“我们人来了,但是就算有十八般武艺,也没有几件武器啊”一样。这位组长所说的武器, 除了包括防护物资和床位资源外,最重要的武器就是“医用氧气”。这位组长还说“对于现在的武汉多家医院而言,氧气成为了奢侈品”。

Part 02

改造前的氧气供应情况、用氧需求测算、气化能力与主管管径分析

1.改造前的氧气供应能力及使用情况

经现场实地调研,改造前该院氧气供应情况如下:

主气源及氧气输出压力: 该院氧气主气源为 2 台容积为 10m³的卧式液氧贮罐,每日用氧量为 8 ~ 10 m³;氧气输出压力为 0.5MPa。



气化器及使用情况: 设置有 2 台气化量为 150 m³/h 的液氧气化器,由于用氧量激增, 气化器结冰、结霜严重,液氧气化不完全,分气缸及管道表面也有结霜现象。


分气缸及输出端管径与供应范围: 分气缸输出端管道外径 32mm(内径 28mm), 分别供应医院门诊楼、医技楼、精神卫生中心、医技楼、干保楼,以及用于收治新冠肺炎重症患者的病房楼(3 号楼、5 号楼)。


终端氧气压力: 改造前(收治新冠肺炎重症患者初期),3 号楼、5 号楼内氧气终端处压力在 0.2MPa 左右,无法正常使用呼吸机及高流量氧治疗仪。

2.用氧需求测算

新冠肺炎患者救治过程中,医生会根据患者病情严重程度采取不同的氧疗手段, 并随时进行调整,呼吸机、高流量氧治疗仪等医疗设备投入使用的具体情况难于准确统计。


根据 GB 50751—2012《医用气体工程技术规范》医用气体系统气源用量计算公式 Q= ∑ [Qa+Qb(n-1)η],结合疫情前期实际病例数统计情况,按照 95% 的患者使用普通鼻导管吸氧、5% 的患者使用高流量鼻导管(CPAP 呼吸机)吸氧,同时使用率均为 100%,计算出 800 床的新冠肺炎重症患者用氧量为 453 /h,折合液氧约13.6 m³/d。

3.气化能力与主管管径分析

经分析计算,医院原有的两台 150 /h 气化器即使同时工作,仍无法满足末端用气量要求,造成氧气输送过程中流速加快、压力损失较大、氧气压降特别明显,造成末端使用压力低至 0.2MPa 左右,无法正常使用呼吸机及高流量氧治疗仪。


供 3 号楼和 5 号楼的原有氧气主管道内径仅为 28mm,根据 GB 50316—2000《工业金属管道设计规范》(2008 年版),管道内氧气流速按 10m/s ~ 15m/s、工作压力按 0.5MPa 计算,其氧气输送能力仅为 133 ~ 199 /h,无法满足前面计算的 453 /h 的氧气输送要求。

Part 03

系统改造综合方案制定

根据前述理论计算,结合对改造前医院日用氧量分析判断,医院原有的主气源 2 台容积为 10 的液氧贮罐,只需适当加大液氧充装频率即可满足用氧需求,可不进行扩容改造。而 2 台气化量为 150 /h 的液氧气化器及一根外径 32mm(内径 28mm)的供氧管道不能满足救治新冠肺炎重症患者的用氧需要,必须进行改造。


制定改造方案前,对现场情况进行全面了解,医院液氧站房距3号楼和5号楼病区楼层最远端距离长达 400 余米,且管道沿线情况复杂,若自液氧站房向病区增设氧气主管道,不仅工作量太大,还涉及在污染区作业的问题,疫情期间,新增管道很难快速实现, 而不增加供氧管道又难于解决供氧量和氧气压力不足的问题。


为此,又仔细查阅了医用气体竣工图,发现自医技楼 ICU 及病房抢救室延伸出的一条备用管道(内径 28 ㎜),在 3 号楼和 5 号楼各楼层的二级减压箱前与病房楼的主管道汇集在一起,正常状态下通过阀门与病区截断,此管可加以利用,为病区增加一条供氧主管道。


在此基础上,综合考虑改造工作量大小、改造实施的边界线,以及改造后可达到的预期效果等因素,制定了氧气系统改造的分步实施方案:

第一步:快速实施的基本改造方案

包括以下基本改造内容:

(1)增加 2 台 400 /h 气化处理量的;

(2)启用前述备用管道,可增加氧气输送流量一倍;

(3)增加二级减压箱旁路并打开流量计旁路,减少管路压力损失。


采取以上三项改造措施后,再适当提高液氧站的氧气管道输出压力(由 0.5MPa 提高至由 0.6MPa),达到增加氧气输送流量的目的。


经分析计算,该方案实施完成后,3 号楼和 5 号楼的供氧量可提高到 310~466 /h, 能在较大程度上解决氧气流量和压力不足的问题,基本能满足前面计算的用氧量需求(453 /h),故将该方案作为改造实施的第一步。

第二步:相邻楼宇借管补充输氧量的后备方案

如果前述“快速实施的基本改造方案”实施完成后,仍不能满足用氧需求,利用医院的干保楼和精神卫生中心的供氧管道分别通过 3 号楼和 5 号楼的基础条件,考虑将干保楼和精神卫生中的供氧管道分别与 3 号楼和 5 号楼的供氧管道并管,用以补充对病区的供氧量。


经分析测算,采取该后备方案后,应能进一步解决氧气流量和压力不足的问题。

第三步:资源调配方案

考虑到疫情发展的不确定性,如遇收治的新冠肺炎重症患者中,使用高流量鼻导管(CPAP 呼吸机)吸氧的患者比例大幅度上升,采取前述的“快速实施的基本改造方案” 和“相邻楼栋借管补充输氧量的后备方案”后仍不能满足用氧需求,可考虑通过资源调配的方式来进行医疗救治,进一步补充供氧量。


采取本方案,不再增加系统改造内容,主要是通过管理方式,进一步增加供氧量, 如对普通鼻导管吸氧患者改用可放置于床旁的小型制氧机供氧,而将中心供氧的氧气资源调配给使用呼吸机、高流量鼻导管(CPAP 呼吸机)吸氧的极重患者使用,由此共同形成综合解决方案。


经分析,采取以上三步后,应能彻底解决氧气流量和压力不足的问题,满足用氧需求。

Part 04







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