如何基于昼夜节律调节进行医院病房照明设计？

病房作为医院建筑中一种较为普遍的空间，是为患者提供检查、治疗、住宿的场所。住院患者基本上每天 24h 身在病房之中，而医护人员因为轮班也会在夜班查房。已有研究表明，病房照明对患者和医护人员的昼夜节律调节有显著影响，在病房的设计中应给予重点考虑。
一、照明对昼夜节律调节的影响
1、昼夜节律的定义
昼夜节律（circadian rhythm）是指生命活动以24h 左右为周期的变动。地球上所有活生物体都具有昼夜节律，这些昼夜节律是每天重复的生物周期，并受到环境信号的调节或带动。人类睡眠和清醒状态受暴露于光明和黑暗的时间长短的影响。每天的明暗循环影响着人的行为和生理节律变化。研究发现，这些变化是由生物钟控制的，对于人类来说，生物钟位于两个大脑上方区域，称为视交叉上核。昼夜明暗交替循环可以确保白天警觉性达到高峰，而夜间则可以巩固睡眠。通常，人类在失眠或睡眠障碍中会产生疲劳，缺乏机敏性或机能，可以使用人工照明将昼夜节律重新调整为人类所需的睡眠和唤醒时间。
2、影响昼夜节律调节的照明因素
在影响昼夜节律调节的照明因素中，包含“静态”因素和“非静态”因素。“静态”因素是指光谱功率分布（SPD）和角膜照度，这两者通常由照明设计师决定；“非静态”因素包括时间、持续时间以及曝光历史等，通常由受光者决定 。LED 光谱优化旨在常规照明要求的约束下，可有效提高生物钟的可调范围等。角膜照度作为昼夜节律的重要影响因素已经得到研究者的广泛认同，可分为两部分：一是直接角膜照度，这是由光源直接到达眼睛的光造成的；二是间接角膜照度，这是由房间表面相互反射的光引起的。对于人工照明来说，提高直接角膜照度，意味着提高光源发出的光通量，容易引起眩光；所以，通常认为提高间接角膜照度对调节人类的昼夜节律非常重要。
3、现有照明条件对患者昼夜节律的影响
患者尤其是 ICU 中的患者长期处于病房当中，对光照的需求很高。当自然光无法满足照度要求时，通常会以人工照明加以辅助。典型的医院照明富含蓝光，当患者在夜间暴露在强光环境中时，会抑制褪黑激素（夜间黑暗期间产生的“促睡眠激素”）产生，降低睡眠质量；同时，增加皮质醇激素（通常称为“压力激素”），破坏患者的昼夜节律。因为病房光环境长期得不到改善，节律紊乱带来生物钟相位移动，进而影响患者的摄食、躯体活动、睡眠和觉醒等行为；甚至连学习与记忆能力、情绪等也有明显的昼夜节律波动。
4、有利于患者昼夜节律调节的光环境
相对于传统的建筑照明设计主要关注可见性问题，如减少眩光和阴影、显色性、安全性和美观性等，基于昼夜节律调节进行照明设计时，会涉及更多不同的照明设计目标，因此，其度量标准也不同于照明设计师当前使用的度量标准。在指定昼夜节律照明时，重要的是要考虑角膜照度、光谱、光色、光照照射的时间和持续时间以及先前接受的曝光量 。研 究 表 明， 在 4000K CCT（ 相 关 色 温 ） 和CRI ≥ 80 的条件下，即使采用先进的LED 光谱优化，实现昼夜节律调节目标⸺昼夜节律刺激（CS）=0.35也需要 442lx 的最小角膜照度。对比发现所需的角膜照度值比当前照明设计实践中达到的值高出几倍。
结束语
病房照明与病房使用者的昼夜节律活动关系密切。如何在病房照明设计中合理、高效地利用人工照明从而促进患者和医护人员的昼夜节律改善是值得深入研究的课题。了解病房的功能、了解患者和医护人员对照明的需求和期望对于实现昼夜节律调节的照明设计至关重要。

来源于本刊2021年4期：《基于昼夜节律调节的病房照明设计策略研究》
李喆 刘博 毕琳琦
北京建筑大学建筑与城市规划学院