放射科环境足迹评估：温室气体排放与一次能源核算及可持续实践策略——基于瑞士某医院从煤电到水电转型的实证研究

《Insights into Imaging》：Environmental impact of a radiology department: greenhouse gas emissions and primary energy accounting and strategies for sustainable practice

　　

目的：评估放射科运营的环境影响（一次能源消耗与温室气体（GHG）排放），并识别主要的减排杠杆。 材料与方法：数据收集包括影像设备（2台磁共振成像（MRI）、2台计算机断层扫描（CT）、1间介入放射学（IR）套间、2台超声（US）、3台X线机）、工作站、照明、通风、影像系统及房间的冷却与加热、物料/药品、外部服务（如洗衣和信息技术（IT））的可测量与可计算能耗。建筑系统、照明和IT设备的电能消耗主要通过测量确定；其他能耗数据则依据技术资料和气象数据进行估算。为计算GHG排放和一次能源消耗，研究人员开发了一个专用工具，采用来自成熟环境数据库的特定转换因子。 结果：该医院将电力来源从煤电转换为可再生水电，使放射科的一次能源消耗减少64%，GHG排放减少92%。在此转变后，尽管直接能耗未降低，MRI系统的一次能源消耗仍显著下降，但其单次检查的一次能源消耗仍然最高（49.2千瓦时（kWh），相比之下CT1为13.9 kWh，IR为48.9 kWh）。转向可再生能源后，GHG排放的主要来源从电能转变为物料/药品。 结论：研究结果支持将可再生能源作为减少放射科GHG排放和一次能源需求的关键策略。在此转变之后，选择具有较低排放和一次能源因子的物料与药品可进一步减轻环境影响。 关键点： 问题：放射科是能耗和GHG排放的重要来源。 发现：采用可再生能源可减少一次能源消耗和GHG排放。 关键相关性声明：通过向可再生能源转型，放射科的GHG排放可大幅降低。此转变后，排放将主要取决于所使用的物料和药品，如一次性耗材和造影剂。

论文解读：放射科环境影响的全面评估与可持续转型策略

一、研究背景与问题提出

医疗保健系统是全球温室气体（GHG）排放的重要贡献者，约占全球排放量的4%至10%。在医院内部，放射科因其高能耗设备（如磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）、介入放射学（IR）套间等）的大量使用，成为能源消耗、物料使用和废弃物产生的主要源头，进而也是GHG排放的关键部门。现有文献虽已指出MRI和CT是最耗能的影像模态，并报告了单台设备年排放量（如MRI约53.1±13.2吨二氧化碳当量（CO₂e），CT约12.6±2.9吨CO₂e）及单次检查排放范围（MRI为6.2-76.2千克（kg），CT为1.1-13.4 kg），但尚未充分将放射科作为一个嵌入更广泛医院系统的组织单元进行全面环境影响评估，尤其缺乏对一次能源消耗和GHG排放的综合核算，而这正是制定有效减排策略的关键。因此，本研究旨在对放射科的一次能源消耗和GHG排放进行彻底评估，以识别关键的减排领域，推动可持续放射学实践。

二、研究方法概述

这是一项观察性、回顾性、单中心研究。研究人员对瑞士一家约200张床位的区域医院的放射科进行了系统边界界定和数据收集。主要技术方法包括：利用医院能源监控系统对几乎所有用电设备进行连续功率测量（2023年11月至2025年4月，约30万个数据点）；对于无法直接测量的设备（如1.5T MRI），基于设备利用率和技术规格建立模型推算其能耗；基于设备能耗和典型制冷效率（季节能效比（SEER）=3.33）估算冷却能耗；依据房间布局、建筑特性、室内外温度等计算供暖能耗；依据瑞士工程师与建筑师协会标准计算通风能耗。此外，研究人员还整合了物料/药品使用数据（基于2023年详细采购记录）以及外部服务（如洗衣、信息技术（IT））的能耗。最关键的是，针对近800种不同物料和药品缺乏生命周期评价（LCA）数据的难题，研究人员创新性地采用多个人工智能（AI）工具（包括ChatGPT 5、Claude Sonnet 4.5和Gemini 3 Pro）分步进行聚类估算、详细计算和交叉验证，最终对占GHG排放和一次能源消耗90%以上的70多种产品进行了符合ISO 14040标准的LCA再计算。所有数据被输入一个专门开发的工具，用于计算GHG排放和一次能源消耗。

三、研究结果

1. 一次能源消耗

研究发现，该医院在2023年底前使用煤电，而2024年转为可再生水电。由于煤电与可再生能源的一次能源因子差异巨大（煤电：3.94千瓦时/千瓦时（kWh/kWh）；水电：1.19 kWh/kWh），这一转变导致放射科总一次能源消耗从2023年的1669千千瓦时（MWh）降至2024年的605 MWh，降幅达64%。所有设备系统均显示出一次能源消耗的大幅减少。其中，MRI 3.0T单次检查的一次能源消耗从155 kWh降至49.2 kWh，但仍为各模态中最高（CT1为13.9 kWh，IR为48.9 kWh）。值得注意的是，由于运行原因，MRI 1.5T的年检查量远低于MRI 3.0T，导致其非生产性消耗（如夜间待机）摊分到每次检查后更高，单次检查一次能源消耗达75.8 kWh。

2. GHG排放

从煤电转向可再生能源后，放射科总体GHG排放从2023年的531吨（t）骤降至2024年的41 t，降幅高达92%。此前，电能是GHG排放的主导来源；而在2024年，GHG排放的主要来源明显转向了物料和药品。这是由可再生能源极低的排放因子（水电：0.007 kg CO₂e/kWh；煤电：1.300 kg CO₂e/kWh）所决定的。模拟分析显示，即使改用化石燃料供暖，物料和药品的影响也远超供暖。在煤电条件下，MRI单次检查的GHG排放远高于CT；而改用可再生电力后，两者变得可比。例如，MRI 3.0T单次检查GHG排放从2023年的50.4 kg CO₂e降至2024年的1.0 kg CO₂e，而CT1则从9.0 kg CO₂e降至1.5 kg CO₂e。介入放射学（IR）套间在2024年单次检查GHG排放（6.3 kg CO₂e）虽然也大幅下降，但仍为科室最高，这主要归因于IR手术中使用的高环境影响药品和物料。

3. 物料与药品的详细分析

对物料和药品消费的深入分析确认，造影剂和一次性耗材占据了GHG排放和一次能源消耗的最大份额。补充分析表明，物料和药品相关的排放和能耗深受能源结构、运输、产品组成和系统边界的影响。这也解释了为何在使用可再生电力后，CT单次检查的总GHG排放略高于MRI：因为当电力排放占比极小时，造影剂的影响成为主导。

四、讨论与结论总结

研究人员在讨论中指出，本研究表明，虽然通常认为MRI和CT的电能消耗是放射科GHG排放的最大贡献者，但从煤电等不可再生能源转向水力发电等可再生能源，能够带来比某些节能措施（如在非工作时间关闭设备）更为显著的碳足迹削减。在此转变之后，排放的主要来源变为物料和药品，特别是造影剂和一次性耗材，这凸显了在医疗环境中实施可持续采购和废物管理实践的关键作用。研究人员强调，鉴于全球多数地区的能源市场都允许通过市场机制实现可再生电力的环境属性认领，这种能源转型策略具有广泛的适用性。研究同时指出，增加MRI的年检查量可以有效降低单次检查的非生产性能耗。此外，研究揭示了医药行业缺乏公开的LCA数据这一重大障碍，呼吁物料和制药行业提高其产品在整个供应链中环境影响的透明度。

研究结论原文翻译如下：总之，我们的研究结果支持将放射科从化石基不可再生电力向可再生电力转型作为减少GHG排放的关键策略。随着医疗系统日益将可持续性融入临床实践，电力供应的脱碳应被视为优先事项，并以采购具有较低环境影响的物料和药品作为补充。这将需要整个医疗供应链提供标准化、由供应商提供的LCA数据，以便进行有意义的比较和循证采购。未来的研究应解决当前的数据空白，并制定实用的标准化框架，将环境指标纳入放射学实践和医疗采购中。