基于視覺舒適的心內(nèi)科CICU空間光照實(shí)驗(yàn)研究——4000K色溫條件下照度、照明方式對醫(yī)患滿意度的影響作用

徐俊麗，郝洛西，崔　哲

(1.同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，上?！?00092; 2.蘇州大學(xué)建筑學(xué)院，江蘇 蘇州　215123)

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基于視覺舒適的心內(nèi)科CICU空間光照實(shí)驗(yàn)研究
——4000K色溫條件下照度、照明方式對醫(yī)患滿意度的影響作用

徐俊麗1，2，郝洛西1，崔哲1

(1.同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，上海200092; 2.蘇州大學(xué)建筑學(xué)院，江蘇 蘇州215123)

摘要：深入調(diào)研了目前心內(nèi)科心臟重癥監(jiān)護(hù)病房(CICU)的光照環(huán)境，結(jié)果顯示存在的主要問題有：1)照度偏低，2)照明方式不當(dāng)引起的不舒適眩光，3)燈具配光不合理，4)光源色溫過高，以上原因均降低了病患與醫(yī)護(hù)人員的視覺舒適。本研究以健康光照環(huán)境的視覺需求為切入點(diǎn)，搭建了CICU模擬空間，設(shè)計(jì)了不同光照環(huán)境實(shí)驗(yàn)場景，通過主觀評價(jià)及生理指標(biāo)監(jiān)測，探討4000K色溫條件下照度、照明方式對醫(yī)患滿意度的影響作用。結(jié)果顯示：1)當(dāng)照度為200lx時(shí)，病患的滿意度達(dá)最大值。2)在照度一定的情況下，間接照明的比例與病患的滿意度成正相關(guān)。3)當(dāng)照度在100、200、400lx時(shí)，照度值與醫(yī)護(hù)的滿意度成正相關(guān)。4)在照度一定的情況下，不同照明方式與醫(yī)護(hù)的滿意度并未呈現(xiàn)顯著線性關(guān)系。

關(guān)鍵詞：CICU；光照；視覺舒適；照度；照明方式

引言

病房作為醫(yī)院建筑最常見的一類空間，不但要滿足不同使用者的功能需求，還應(yīng)營造一個(gè)舒適的室內(nèi)環(huán)境。光環(huán)境是其中重要的影響因素。當(dāng)病患在病房休養(yǎng)、康復(fù)的過程中，光起著很關(guān)鍵的作用，它影響著病患的很多方面——視覺、情感、生理。而最基本的層面就是視覺。視覺舒適與否影響著病人的情緒，情緒進(jìn)而影響著病人的康復(fù)。特別在心內(nèi)科的心臟重癥監(jiān)護(hù)病房(Cardiac Intensive Care Unit，簡稱CICU)，室內(nèi)不舒適眩光，過高的色溫等問題嚴(yán)重影響了病患的視覺舒適度。再加之CICU病區(qū)相對封閉，治療氣氛緊張，易導(dǎo)致顯著的心理及情感問題，因此探索有利于視覺舒適的CICU空間健康光照環(huán)境具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

國外方面，針對醫(yī)院健康光照環(huán)境的相關(guān)研究已積累了一定的基礎(chǔ)。Novaes M等人(1997)[1]隨機(jī)選擇50名ICU的病人進(jìn)行了問卷調(diào)查，他們認(rèn)為人性化的ICU空間將有助于重癥病人的身心康復(fù)。Dalke H等人(2006)[2]通過研究不同人群對于醫(yī)院光照環(huán)境的偏好，歸納總結(jié)出醫(yī)院不同空間屬性對光照環(huán)境的需求，指出光照環(huán)境可以改善醫(yī)院空間體驗(yàn)，不僅影響病患康復(fù)速率，同時(shí)與醫(yī)護(hù)人員工作效率呈現(xiàn)出相關(guān)性。研究還提到，雖然光與色彩對病人沒有治愈作用，但是，不好的光照條件對于病人的康復(fù)及醫(yī)護(hù)人員的工作肯定產(chǎn)生不利影響。Tsios A(2008)[3]對CICU精神綜合癥進(jìn)行了研究，提出CICU空間需要相對柔和的光照環(huán)境。飛利浦研究中心(2011)[4]針對病房光照環(huán)境進(jìn)行了改造，通過照度和色溫可變的自然光模擬系統(tǒng)，不僅創(chuàng)造了有利于康復(fù)的積極氛圍，而且對病患的情緒和睡眠也有促進(jìn)作用。

國內(nèi)方面，關(guān)于醫(yī)院光照環(huán)境的研究工作還不夠，缺少深度，基于視覺舒適的CICU空間光照環(huán)境研究更為匱乏?！督ㄖ彰髟O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50034—2013)[5]對于醫(yī)院不同場所的照度標(biāo)準(zhǔn)值、眩光值、顯色性做了規(guī)定，尚未建立完整的體系，并不能詳細(xì)指導(dǎo)醫(yī)院CICU空間光照環(huán)境的設(shè)計(jì)與研究。莊宇等人(2007)[6]從病房自然采光和人工照明兩方面著手，分析不同采光方式和人工照明的優(yōu)缺點(diǎn)。郝洛西課題組[7]自2012年9月以來，與上海市第十人民醫(yī)院心血管內(nèi)科共同開展了針對CICU空間的光照情感效應(yīng)初步研究，并在心導(dǎo)管手術(shù)室設(shè)計(jì)安裝了“醫(yī)用光照情感效應(yīng)媒體界面”[8]，根據(jù)醫(yī)患的自我報(bào)告，證實(shí)可以緩解手術(shù)中病人的恐懼緊張情緒。

綜上所述，如何將健康照明應(yīng)用于CICU空間，提高危重病人的生命質(zhì)量及醫(yī)護(hù)人員的工作效率，具有重要的研究價(jià)值。我們倡導(dǎo)的健康照明，首先要滿足病患與醫(yī)護(hù)的視覺舒適。因此，本研究通過實(shí)驗(yàn)，量化探討照度、照明方式、色溫與視覺舒適之間的相關(guān)性，從而建立病房健康光照環(huán)境的設(shè)計(jì)參數(shù)。由于篇幅限制，本文首先探討色溫4000K條件下照度、照明方式對病患與醫(yī)護(hù)人員滿意度的影響作用。

1調(diào)研

1.1調(diào)研對象

本研究調(diào)研了國內(nèi)多家三級甲等醫(yī)院(如上海新華醫(yī)院、長海醫(yī)院等)CICU病房，并重點(diǎn)分析了上海市第十人民醫(yī)院心內(nèi)科CICU空間的照明現(xiàn)狀。如圖1所示，天花表面安裝的吸頂燈，提供主要下照光；醫(yī)用設(shè)備吊塔集成的上照、下照光，分別形成病房空間的環(huán)境照明及重點(diǎn)照明；距地面0.3m處設(shè)有夜燈，便于病患起夜及醫(yī)護(hù)人員夜間查房。

圖1　CICU空間照明現(xiàn)狀Fig.1　Current situation of CICU lighting

考慮到病房的主要使用人群，我們分別針對病患、醫(yī)護(hù)人員展開主觀問卷調(diào)研，尤其是病患，我們挑選有自理能力，思維意識清晰，能配合完成問卷、訪談的病人為調(diào)研對象。

1.2調(diào)研過程

調(diào)研主要以問卷及訪談的形式，了解CICU空間的照明現(xiàn)狀及問題。以下為調(diào)研流程：1)分析使用人群(病患、醫(yī)護(hù)人員)在CICU空間的主要行為，如表1所示。2)通過問卷評估光環(huán)境現(xiàn)狀。3)繪制病房的平面圖、剖面圖及燈具布置圖。4)記錄CICU空間的照明方式，以及光源類型、品牌、數(shù)量、功率等參數(shù)。5)測量光源表面亮度、色溫及不同工作面的水平照度、垂直照度值。6)拍攝病房的實(shí)景照片。

表1　使用者主要行為

1.3調(diào)研結(jié)論

通過現(xiàn)場調(diào)研，我們統(tǒng)計(jì)分析了目前醫(yī)院CICU空間光照環(huán)境存在的主要問題，結(jié)果顯示：

1)照度偏低。《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50034—2013)中規(guī)定了病房空間的照度標(biāo)準(zhǔn)值為100lx(地面為參考平面)。但經(jīng)實(shí)測測量，夜晚的平均照度約為53lx，相較于規(guī)范照度值偏低。

2)不舒適眩光。CICU空間患者病情嚴(yán)重，大多時(shí)間臥床，正對天花表面的吸頂燈，其表面亮度達(dá)3500cd/m2，病人易受眩光影響引起視覺不適。

3)燈具配光不合理。醫(yī)用設(shè)備吊塔集成了既提供環(huán)境照明又能檢查病情的重點(diǎn)照明，但配光曲線不合理，易引起病患情緒煩躁。此外，地?zé)敉庑沟墓饩€進(jìn)入病患視野，影響夜間入睡。

4)光源色溫過高，達(dá)6300K，醫(yī)患身處其中，感覺冰冷，沒有人情味。

總之，現(xiàn)有CICU空間光照環(huán)境并沒有充分考慮使用者在病房空間的具體行為及光照環(huán)境需求，因此降低了病患與醫(yī)護(hù)人員的視覺舒適度。

2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

本研究通過設(shè)計(jì)不同光照環(huán)境實(shí)驗(yàn)場景，探討色溫4000K條件下照度、照明方式對醫(yī)患滿意度的影響作用。

2.2實(shí)驗(yàn)室搭建

由于實(shí)驗(yàn)場所及被試的特殊性，課題組基于調(diào)研與實(shí)測，提取出單人CICU空間的典型平面，并在同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院光環(huán)境實(shí)驗(yàn)室1∶1搭建了CICU空間的模擬實(shí)驗(yàn)室，如圖2所示。模擬病房尺寸為3.6m×3.6m×2.8m，病床居中布置，床頭處配備多功能醫(yī)用設(shè)備帶。病床一側(cè)放置床頭柜，其上安置心電血壓監(jiān)護(hù)儀。L型醫(yī)用隔簾用于分隔單人病床的休息空間。室內(nèi)裝修色彩采用中性色。

圖2　CICU模擬實(shí)驗(yàn)室布置Fig.2　Layout of the test laboratory

實(shí)驗(yàn)用燈采用了55W的NLED面板燈和56W的LED BCS680床頭燈，用于提供直接照明及間接照明。圖2中X處為照度測量點(diǎn)。X2、X3 與X4、X5分別測量1200mm平面(病患半躺時(shí)的眼位高度)、800mm平面(醫(yī)護(hù)檢查病情時(shí)的主要高度)的水平照度，X1、X6分別測量輸液袋、心電監(jiān)護(hù)儀屏幕處的垂直照度。

2.3照明場景設(shè)計(jì)

照明場景如表2所示。通過調(diào)節(jié)兩種變量，組合成15種不同的照明場景。其中，病患眼位高度平面(距地1200mm)的照度值設(shè)定為100lx、200lx、400lx三種；照明方式分A、B、C、D、E五種，通過調(diào)節(jié)直接、間接照明的比例形成。所有實(shí)驗(yàn)場景中，室內(nèi)溫度設(shè)定為24℃，相對濕度控制在30%。

表2　照明場景

2.4被試情況

每個(gè)場景的實(shí)驗(yàn)均會有兩位被試同時(shí)參與：一位是有住院經(jīng)歷的病患被試(以下簡稱病患)，一位是在CICU工作的醫(yī)護(hù)被試(以下簡稱醫(yī)護(hù))。如表3所示，共有7名病患參與實(shí)驗(yàn)。其中，男性4人，女性3人。老年組(年齡在62～83歲之間)3人，青年組(年齡在20～27歲之間)4人。醫(yī)護(hù)，共有7人參與實(shí)驗(yàn)，其中男性1人，女性6人，均來自于醫(yī)院工作的護(hù)士，年齡在21～28歲之間。視覺及心理均健康。

實(shí)驗(yàn)前一天，禁酒。實(shí)驗(yàn)前一小時(shí)，禁煙禁食。實(shí)驗(yàn)過程中，病患著病員服，模擬在病房休養(yǎng)的狀態(tài)，半躺保持情緒平靜，從視覺舒適的角度評價(jià)病房光照環(huán)境。醫(yī)護(hù)著護(hù)士服，模擬在病房中的工作狀態(tài)，從具體行為操作的角度評價(jià)光照環(huán)境。

表3　被試

2.5數(shù)據(jù)采集

本實(shí)驗(yàn)主要采用主觀評價(jià)方法，輔以客觀數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析符合病患、醫(yī)護(hù)視覺舒適的CICU空間光照環(huán)境。

1)實(shí)驗(yàn)所用的儀器主要有照度、濕溫度記錄計(jì)。實(shí)驗(yàn)過程中，每10s自動記錄環(huán)境物理數(shù)據(jù)，包含照度、溫度及濕度。此外，針對病患被試，還采用了心電血壓監(jiān)護(hù)儀、紅外體溫儀監(jiān)測其心率、血壓及體溫，每場景監(jiān)測一次，如表4所示。

表4　實(shí)驗(yàn)儀器

2)主觀問卷設(shè)計(jì)盡量簡潔。病患問卷的第一部分是基本資料，包含性別、年齡、既往病史等；第二部分是“語義差別量表”，通過對12組形容詞(含視覺、情緒兩方面)的打分，評估病患在病房中休養(yǎng)的主觀感受。醫(yī)護(hù)問卷結(jié)合護(hù)理工作時(shí)的各項(xiàng)行為操作，了解醫(yī)護(hù)人員的真實(shí)感受。

2.6實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)流程如圖3所示。1)病患、醫(yī)護(hù)于晚7點(diǎn)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，更衣，填寫個(gè)人信息，適應(yīng)模擬CICU空間環(huán)境，病患測心率、血壓及體溫。期間，主試發(fā)放問卷，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)介紹；2)病患半躺在病床上休息，醫(yī)護(hù)坐在病床邊，戴上眼罩(控制在0.05lx以下)，期間，主試調(diào)換場景1；3)被試均摘下眼罩，適應(yīng)2min；4)病患、醫(yī)護(hù)分別針對室內(nèi)光照環(huán)境進(jìn)行評價(jià)，完成問卷，主試記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；5)重復(fù)步驟2)～4)，直至完成15個(gè)場景。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，再次測病患的心率、血壓及體溫。

圖3　實(shí)驗(yàn)流程Fig.3　The experimental process

3數(shù)據(jù)分析

3.1不同照度、照明方式對病患的影響

如圖4所示，病患在色溫4000K，不同照度下(100、200、400lx)對于各組詞匯的打分。整體來說，當(dāng)照度在100lx時(shí)，各組詞匯的得分較低；當(dāng)照度在200、400lx 時(shí)，各組詞匯的得分接近，相對較高。詞匯“刺眼——柔和”在照度400lx時(shí)得分最低。詞匯“昏暗——明亮”、“寒冷——溫暖”、“模糊——清晰”、“膚色不好——膚色好”，在照度400lx時(shí)的得分大于200lx；其他九組詞匯，在照度200lx時(shí)的得分大于400lx。

圖4　不同照度下病患對各組詞匯的打分Fig.4　The degree of illuminance on the adjectives

如圖5所示，病患在色溫4000K，不同照明方式下(A、B、C、D、E)對于各組詞匯的打分。整體來說，詞匯“昏暗——明亮”、“寒冷——溫暖”、“模糊——清晰”，在不同照明方式時(shí)的得分差異不大；其他九組詞匯，在方式A時(shí)的得分相對較低；在方式B和C時(shí)的得分接近；在方式D和E時(shí)的得分接近，并相對較高。

圖5　不同照明方式下病患對各組詞匯的打分Fig.5　The degree of lighting modes on the adjectives

如圖6所示，不同照度對于不同年齡段病患滿意度的影響作用。老年人在照度100lx時(shí)，滿意度最低；照度200lx時(shí)，滿意度增加至0.53，趨勢明顯；照度400lx時(shí)，滿意度增加至0.60，趨勢緩慢。即照度達(dá)200lx后，照度增大對老年人滿意度的影響大大減緩。青年人在照度100lx時(shí)，滿意度最低；照度200lx時(shí)滿意度最高；照度再繼續(xù)增加至400lx時(shí)，滿意度反而降低。綜合老年人、青年人滿意度的算術(shù)平均值，可以看出：當(dāng)照度為100lx時(shí)，病患的滿意度最低；當(dāng)照度為200lx時(shí)，病患的滿意度最高；當(dāng)照度再繼續(xù)增加至400lx時(shí)，病患的滿意度反而降低。

圖6　不同照度對不同年齡病患滿意度的影響作用Fig.6　The impact of illuminance on satisfaction forpatients of various ages

如圖7所示，不同照明方式對于不同年齡段病患滿意度的影響作用。青年人的滿意度，隨間接照明比重的增加而增加。老年人的滿意度與照明方式之間并沒有顯示明顯的趨勢。方式C時(shí)，老年人滿意度的得分最低；方式A和B時(shí)，滿意度次之，均為0.33；方式E時(shí)，滿意度為0.22；方式D時(shí)，滿意度最高。我們認(rèn)為方式E沒有直接照明方式，老年人視野內(nèi)的整體亮度低，導(dǎo)致滿意度偏低。綜合老年人、青年人兩組數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，可以看出:在以直接照明為主的照明場景中，病患的滿意度較低；以間接照明為主的照明場景中(方式D、方式E)，病患的滿意度較高。

圖7　不同照明方式對不同年齡段病患滿意度的影響Fig.7　The impact of lighting modes on satisfaction for

3.2不同照度、照明方式對醫(yī)護(hù)的影響

如圖8所示，醫(yī)護(hù)在不同照度下對于各組詞匯的打分。整體來說，當(dāng)照度在100lx時(shí)，各組詞匯的得分最低；當(dāng)照度在200、400lx時(shí)，各組詞匯的得分接近，并相對較高。除了“整體亮度”、“滿意度”在照度200、400lx時(shí)的得分無明顯差異外，其他各組詞匯均是400lx時(shí)的得分最高。如圖9所示，醫(yī)護(hù)在不同照明方式下對于各組詞匯的打分?？梢钥闯?，不同照明方式下，醫(yī)護(hù)對于各組詞匯打分的趨勢一致，差異不大。

圖8　不同照度下醫(yī)護(hù)對各組詞匯的打分Fig.8　The degree of illumination on the adjectives

圖9　基于心率變化的光生物效應(yīng)光譜響應(yīng)曲線Fig.9　The degree of lighting modes on the adjectives

如圖10所示，醫(yī)護(hù)在不同照度下對于滿意度的影響。整體來說，照度與醫(yī)護(hù)的滿意度成正相關(guān)。當(dāng)照度為100lx時(shí)，醫(yī)護(hù)的滿意度最低；照度200lx時(shí)，滿意度增加至1.46，趨勢明顯；照度400lx時(shí)，滿意度增加至1.54，趨勢緩慢。即照度達(dá)200lx后，照度增大對醫(yī)護(hù)滿意度的影響大大減緩。如圖11所示，醫(yī)護(hù)在不同照明方式下對于滿意度的影響。方式C和D的照明場景中，醫(yī)護(hù)的滿意度相對較高；其次是方式A；方式B和E的醫(yī)護(hù)滿意度最低。整體來說，并無顯著線性關(guān)系。

圖10　不同照度對醫(yī)護(hù)滿意度的影響Fig.10　The impact of illuminance on staff's satisfaction

圖11　不同照明方式對醫(yī)護(hù)滿意度的影響Fig.11　The impact of lighting modes on staff's satisfaction

4結(jié)論

本研究量化探討了色溫4000K的CICU空間中，照度、照明方式與使用人群(病患、醫(yī)護(hù)人員)視覺舒適度之間的相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：1)當(dāng)照度為200lx時(shí)，病患滿意度達(dá)最大值。2)在照度一定的情況下，間接照明的比重與病患滿意度成正相關(guān)。3)當(dāng)照度在100、200、400lx時(shí)，照度與醫(yī)護(hù)滿意度成正相關(guān)。4)在照度一定的情況下，間接照明的比重與醫(yī)護(hù)滿意度并未呈現(xiàn)顯著線性關(guān)系。綜上看出，病患較滿意照度200lx，間接照明占70%以上的光照環(huán)境。醫(yī)護(hù)人員較滿意照度400lx的光照環(huán)境，照明方式無明顯傾向。

我們將進(jìn)一步從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度，分析三因素(照度、照明方式、色溫)對于病患及醫(yī)護(hù)滿意度的影響；并通過因子分析法對詞匯降維，來衡量滿意度的影響因素。

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Experimental Study of Lighting in CICU Based on Visual Comfort

—The Effect of Illuminance and Lighting Modes on Patients and

Staff’s Satisfaction at Color Temperature of 4000 K

Xu Junli1，2, Hao Luoxi1, Cui Zhe1

(1.CollegeofArchitectureandUrbanPlanning,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;

2.SchoolofArchitecture,SoochowUniversity,Suzhou215123,China)

Abstract：This study surveyed the lighting environment in Cardiac Intensive Care Unit (CICU). The results indicated that: 1) the illuminance is lower than required; 2) improper lighting modes cause discomfort glare; 3) the light distribution of the lamps is not optimized; 4) the light sources are at cool white color temperature. All the situations above caused visual discomfort to the patients and staff. Therefore, the main purpose of this study is to find a healthy lighting condition in CICU which is good for the visual comfort. A simulated CICU with different lighting scenarios was built. This work studied the impact of illuminance and lighting modes on patients and staff’s satisfaction at color temperature of 4000 K by subjective questionnaires and physiological data. The results showed that: 1) patients’ satisfaction reached maximum at illumination of 200 lx; 2) the proportion of indirect illumination is positively correlated to the degree of patients’ satisfaction at a certain illumination level; 3) the illumination was positively correlated to staff’s satisfaction when the illumination levels were 100, 200 and 400 lx; 4) there is no significant linear correlation between different lighting modes and staff’s satisfaction at a certain illumination.

Key words:CICU；lighting environment；visual comfort；illuminance；lighting modes

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(資助編號：5147832)；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(資助編號：51178320)

中圖分類號：TU1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.06.001