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上海质子重离子医院建设管理难点与思考

王岚 诸葛立荣 郭小毛 蒋国粱 吕力琅  来源:中国医院建筑与装备  2021-03-04

质子重离子放疗是目前世界上最尖端的肿瘤放疗技术,以治癌效果好、毒副作用小而被誉为“杀癌利剑”。上海历经“十年磨一剑”,在政府各部门和有关单位的大力支持下,成功引进质子重离子系统设备,建成全球第一家质子重离子医院。医院项目从 2003 年 7 月开始前期调研, 2007 年 2 月立项, 2009 年 11 月开工建设, 2011 年底基本建设完工, 2012 年 1 月质子重离子系统设备开始安装调试,2014 年 6 月 14 日顺利进行首例肿瘤患者的临床试验治疗, 2015 年 5 月 8 日医院正式开业。


一、项目概况

上海市质子重离子医院位于浦东新区周浦地区,占地面积为 190 亩,总建筑面积约为 52542m2,设床位 220 张,功能包括质子重离子放疗系统以及配套的门诊、医技、病房、行政科研和后勤等部分。


二、瞄准前沿技术,严把技术路线决策关

项目从 2003 年开始前期论证,围绕是否引进质子 / 重离子技术问题,市相关部门和单位组成筹建办,开展了大量前期调查研究工作。筹建办先后多次赴德国、日本、美国等少数掌握此技术的发达国家和国内相关机构进行考察,在对单套质子设备和质子、重离子技术相结合的系统设备进行逐项详细对比论证的基础上,结合大多数专家意见建议, 2007 年 12月市委、市政府最终决定引进质子重离子系统设备。


确定技术路线后,筹备办开展系统设备招标准备工作,邀请临床医疗、高能物理、加速器、辐射安全、建筑设计、法律、外贸进口等方面的专家、技术人员、管理人员参与,并签订廉政保密协议。为确保技术先进性、安全性和完整性,核心团队历经 5 个月、 9 轮的艰难谈判,就有关技术内容、临床应用、验收程序、质量标准、 IT 技术、加速器技术、开机率、辐射防护、供货范围、使用时间、技术培训、合同价格、法律责任、赔偿和仲裁等内容与设备供应商达成一致意见,并于 2009 年 1 月与其签订了系统设备采购合同和服务合同。


三、科学研究,攻克引进设备技术难点

( 一 )精准设计,提出针对性解决方案

为保证设备运行安全,针对核心区域的设备机房在墙体、顶板、底板分别设计了厚度为 3.7m、 2.7m、 2.9m的混凝土,以及满足辐射防护要求的钢筋混凝土屏蔽墙,其中每间治疗室主辐射墙屏蔽墙由数十块钢板组成,每块钢板高 4.65m、宽 2m、厚 0.1m,交错叠加至 1.5m 的厚度,确保混凝土裂缝控制<0.2mm,防止可能出现的金属活化现象,避免辐射污染。


此外,为保证治疗的精确性,设备厂商对建筑差异沉降仅允许 ±0.25mm,针对项目所处地块为软地基土的特点,设计选用了第九层土作为桩基基础的持力层,核心的质子重离子区域灌注桩长 68m,共 729 根,桩距是桩直径的 3 倍,以控制绝对沉降量,满足相对沉降差的要求。同时,为控制桩端受力时的微变形,采取了桩端注浆施工工艺。


    ( 二 )创新研发,满足设备运行要求
      质子重离子系统设备区域建筑面积共 17000m2,其中约 7000m2的同步加速器机房、直线加速器机房、高能束流段等重要机房要求温度控制在 21℃~26℃范围内,湿度控制要求为 40%~70% ;同时,为确保质子重离子系统检测数据的稳定,设备厂商又提出,在设备安装调试阶段,治疗室、控制室、贮藏室等区域温湿度必须保持恒定和一致。


    ( 三 )深化合作,支撑核心技术攻关
      工艺冷却水系统是直接影响到质子重离子系统设备正常运行的关键条件。由于在患者治疗期间质子重离子系统设备束流能量不断发生变化,故对冷却水进水口的温度和压力控制精度要求保持恒定,同时,必须确保冷却系统开机率达到 99.9%,全容量水循环维持一年 365 天、每天 24h 运转。


四、精心组织,坚持最高标准和最严要求

( 一 )突出科学管理,确保项目质量
      积极会同施工、设计、专业分包等单位,与设备厂商技术人员就质子重离子区域电气、 IT 系统、抗震和工艺冷却水设计等重点技术问题进行阶段性专题讨论,面对分歧求同存异,积极沟通,确保得到各方理解和支持;在施工过程中注重落实和配合,施工完成后,会同设备厂商对质子重离子设备的安装位置、电缆桥架、架空地板和钢结构等关键部位逐一进行了测量和图纸对照。
( 二 )注重精益管理,确保项目投资效益
       我们会同设备供应商、安装公司、设计院共同研究制作了质子重离子区管线三维模拟图像,包括每个治疗室机器人成像仪的位置、治疗室入口电缆桥架、风口位置等,在高约 3m、宽约 2m 的设备夹层,设置 8 层共 16 组电缆桥架、 3 层暖通风管、8 层各类水管,还设 1m 通道,管线高度集中,排放有序,使设备供应商直观了解双方管线衔接点,避免管道、桥架走向等因素影响设备安装。此外,针对重点核心区域的特殊设计要求,筹建办召开了 10 余次技术专题论证会,对设计方案不断进行优化完善。
( 三 )强化协作配合,确保项目进度
      除了技术难点外,项目建设工期特别紧,为了确保项目质量、安全、进度,严格履行国际合同的条款,我们强化责任,要求各参建单位制定精细化的施工进度计划,配强、配足技术和施工人员,落实工程资金按时到位、材料提前到工地、施工机械及时到位。


五、回顾性思考

( 一 )对系统设备运行问题预估不足
       质子重离子系统设备最核心的加速器系统设备,由离子源、束流传输段、射频系统、同步环、治疗室等 10 余个子系统组成,涉及 1000 多个重要部件,技术要求复杂,运行难度高。由于质子重离子系统设备的唯一性和无可替代性,医院在实际运行过程中,一旦设备发生故障,特别是加速器、射频系统、离子源等重要系统故障,修复时间无法预估,对患者治疗和医院运行造成较大影响。
( 二 )系统设备持续研发能力滞后
      医院引进的质子重离子系统设备具有机器人影像验证、呼吸门控和笔形扫描等最先进的技术,但由于设备厂商对系统设备方面的研发停滞,10 年前引进设备时的技术优势逐渐丧失,这制约了医院的可持续发展。根据项目立项时市领导的要求,在质子重离子系统设备引进、安装、调试和应用过程中,要另外组建一支物理科研、工程技术团队全过程参与,这个团队的任务是引进、消化、吸收、研发。经过 5 年运行,医院临床应用水平已达到国际领先水平,完成了设备引进和临床技术消化,后续设备系统的吸收、研发和创新迫在眉睫。
( 三 )新技术在项目建设过程中的运用
      在本项目建设过程中,我们在部分重要阶段和区域制作了三维模拟图像,在减少施工重复、冗余和错误等方面看到了成效。在重要的、技术复杂的、大型的综合医院建设项目上推行项目管理全过程信息化,在设计阶段就把项目主要参与方集合在一起,利用 BIM 技术进行虚拟设计、建设、维护和管理,从而对项目进度、质量、安全、费用实施全过程动态管理,突出精益管理和精益建设的理念,实现全过程的工程信息管理,乃至建筑生命周期管理,是医院项目建设的发展方向。


六、结束语

该项目的质子重离子系统设备是我国首次引进这种设备,它是国际上先进的肿瘤放疗技术。项目筹建过程中,我们严把设备引进的技术先导、自主抉择关;项目建设注重科学化、专业化、精细化的管理,针对项目特殊性,在项目建设各环节提出具有可操作性的措施和方案,使项目能够顺利推进,满足设备厂商的技术要求。在市委、市政府的关心和支持下,成功引进质子重离子系统设备,全面建成上海市质子重离子医院,不仅造福肿瘤患者,为推进这一高端放疗技术在国内的推广应用奠定重要基础。


来源于本刊2021年1期:《上海质子重离子医院建设管理难点与思考》

王岚 诸葛立荣 郭小毛 蒋国粱 吕力琅 陈建平

上海质子重离子医院



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