1
Úspěšnost operačních zákroků byla v minulosti značně limitována bakteriálními infekcemi, které jsou způsobeny mikroorganismy, které vnikají do otevřené operační rány v čase operace. Po odhalení této skutečnosti v 2/2 19. století začaly být podnikány kroky k eliminaci tohoto jevu prvním a zásadním byla aplikace desinfekčního roztoku ve formě spreje (fenol = kyselina karbolová, acidum carbolicum; teplota tání 43 C, teplota varu 181,4 C. Krystalická látka nasládlé vůně omezeně rozpustná ve vodě) do vzduchu a na oděv. Tento způsob objevil a rozšířil Joseph Lister (otec moderní chirurgie), od jehož smrti letos slavíme 100leté výročí. Na fotografii je vidět, že lékaři mají kravaty, obleky a venkovní obuv. Na počátku 20. století již začaly být operační sály budovány s omyvatelnými povrchy (keramický obklad, terazzo) a personál má speciální oděv včetně pokrývky hlavy a roušky. Za dalších 50 let začala být pozornost věnována větrání, aby bylo operační pole chráněno čistým vzduchem. Druhá světová válka přiměla lidstvo k řadě objevů, mezi něž patří vynález vzduchových filtrů schopných odloučit mikroskopický (radioaktivní) prach jako obrana proti jaderným zbraním a výrazné zdokonalení konstrukce a vybavení čistých prostorů, aby tyto zbraně mohly být vyráběny. Tyto poznatky byly během času přeneseny z průmyslu do zdravotnictví, a operační sály používají této koncepce dosud: ohraničený, čistitelný prostor + přívod filtrovaného vzduchu a udržování tlakové bariéry + speciální oděv kryjící většinu lidského těla jako zásadního zdroje znečištění + mytí, dezinfekce a všeobecně hygienická kázeň. http://lister2012.com/ Joseph Lister, the pioneer of antiseptic surgery; father of modern surgery http://www.abpischools.org.uk/page/modules/infectiousdiseases_timeline/t imeline5.cfm 2
Funkce, které při tvorbě vnitřního prostředí v ČP zajišťuje vzduchotechnické zařízení. 3
Vnitřní prostředí (mikroklima) budov můžeme klasifikovat podle druhu látek, obsažených ve vzduchu. Chemické složení vzduchu bývá souhrnně označováno jako kvalita vzduchu, pojem vznikl překladem z anglického originálu, také se používá zkratka IAQ. V operačním sále je zásadním ukazatelem kvality vzduchu počet živých částic. Předpokládá se však, že mikrobi musí být spojeny s pevnou částicí. Většina mikrobů je větších jak 0,3 µm. Tyto částice jsou odloučeny filtrací, proto nemohou proniknout do prostoru spolu s větracím vzduchem. Proto se OS hodnotí kvalitativně podle počtu všech pevných částic, toto měření je podstatně rychlejší než posuzování množství životaschopných organismů. Třídy čistoty definuje mezinárodní norma ČSN EN 14 644. Pro jednotlivé typy ČP ve zdravotnictví (OS, ARO, JIP) jsou podle stanoviska SZÚ vyžadovány určité třídy čistoty. Koncentrace chemických látek, požadavky na teploty vzduchu jsou stanoveny obecnou vyhláškou 361/2007 Sb. 4
Operační trakt je soubor vzájemně propojených místností s různými parametry vnitřního prostředí a druhu užívání, v podstatě je to soubor čistých prostorů. Čisté prostory jsou dvojího druhu: jednu skupinu tvoří provozy pro výrobu mikromechanismů (kompaktní disky), elektroniky (procesory, TV obrazovky) nebo optiky (čočky, laserové přístroje), druhou skupinu tvoří prostory biotechnologií, výroby zdravotnických pomůcek, farmacie a vybrané zdravotnické provozy (OS). Pro první skupinu je důležitým parametrem počet (neživých) mikročástic, pro druhou skupinu jsou kritické částice živé. Podle předchozího předpokladu, že mikrobi se nevyskytují ve vzduchu izolovaně, se i v OS hodnotí kvalita vzduchu podle počtu pevných částic v jednom metru krychlovém vzduchu. 5
Dominantním zdrojem znečištění v ČP je člověk. Proto je nutné užití speciálních oděvů, které neemitují vlákna a mají dostatečně hustou strukturu, bránící šíření částic kůže do prostředí. Teplota i vlhkost mají být uzpůsobeny povaze oděvu. Kvalitativní parametry oděvu pro zdravotnické ČP uvádí: ČSN EN 13795 Operační roušky, pláště a operační oděvy do čistých prostor, používané jako zdravotnické prostředky pro pacienty, nemocniční personál a zařízení Všeobecné požadavky na výrobce, zpracovatele a výrobky, metody zkoušení, požadavky na provedení a úrovně provedení Parametry oděvu: Čistota, třepivost, odolnost proti pronikání tekutin, pevnost v protržení, pevnost v tahu, odolnost proti pronikání mikrobů Oděvní komplety jsou předepsány jen pro farmaceutickou výrobu podle třídy čistoty. Analogie pro OS: Superaseptický sál ISO 5 nebo 6; aseptický ISO 7; zákrokový ISO 8. Používaným standardem pro OS je sestava pro tř. C doplněná o operační plášť. Třída D (ISO 8): Vlasy a kde je to potřebné i vousy mají být zakryty. Má se používat běžný ochranný oděv a vhodná obuv nebo návleky. Mají být přijata vhodná opatření k vyloučení vnášení kontaminace z vnějšku do čistých prostor. Třída C (ISO 7): Vlasy a kde je to potřebné i vousy mají být zakryty. Oblečení se sestává z krátkého kabátku a kalhot, nebo z kombinézy, rukávy mají být na zápěstí staženy, kabátek má mít vysoký límec, a na nohou mají být vhodné boty nebo návleky. Z oblečení se nemají uvolňovat prakticky žádná vlákna nebo částice. Třída A/B (ISO 5): Pokrývka hlavy (kukla) má dokonale zakrývat vlasy a kde je to potřebné i vousy a má být zasunuta pod límec kombinézy Přes tvář má být nasazena maska, bránící uvolňování kapiček. Na rukou mají mít pracovníci vysterilizované, nepráškované gumové nebo plastové rukavice, a na nohou vysterilizovanou nebo vydezinfikovanou obuv nebo návleky. Spodní konce kalhot mají být zasunuty do obuvi nebo návleků a rukávy kombinézy mají být zasunuty do rukavic. Ochranný oblek nemá 6
Počet částic pevného aerosolu je základní kvalitativní ukazatel ČP. Proto je třeba poznat jak jeho zdroje, tak možnosti šíření v prostoru OS. Nejúčinnější metoda je vždy omezení zdroje aerosolu. Těmi jsou zejména: Venkovní vzduch je zbaven aerosolu z více než 99,99 %. Filtry však neodlučují plynné látky (např. výfukové plyny). Dispozice vstup do čistého prostoru omezený pouze personální nebo materiálovou propustí. Jednotlivé místnosti v ČP mají definovány různé třídy čistoty dle svého účelu. Kontaminaci částicemi z prostorů s menší čistotou je bráněno tlakovou bariérou. Povrchy stavebních konstrukcí a vnitřního (technologického) vybavení. Nesmí emitovat částice a musí umožňovat úklid namokro s použitím dezinfekce (hladké povrchy, oblé hrany). Včistých prostorech má být co nejméně obalů a jiných materiálů, z nichž se snadno uvolňují vlákna (obvazy). Člověk i s použitím ochranných oděvů je zdrojem aerosolu. Velké nebezpečí je také v přenosu infekce z povrchu kůže samotného pacienta do rány. Na obrázku je znázorněna operační rouška. I při vhodných opatřeních je během provozu do vzduchu vnášeno značné, ale proměnlivé množství částic. Některé mohou přímo exponovat operační ránu, jiné dopadnou na pevné povrchy a vlivem pohybu vzduchu nebo jiných sil mohou být později zpět emitovány do vzduchu. Tyto jevy jsou do značné míry eliminovány určitým uspořádáním přívodu a odvodu vzduchu, které vytváří obraz proudění vzduchu v místnosti. 7
Princip klimatizace (= udržování teploty a vlhkosti vzduchu, a zejména koncentrace pevných částic) OS je založen na TRVALÉM přívodu relativně velkého množství upraveného a několikanásobně filtrovaného vzduchu do prostoru operačního pole a odvod vzduchu ze stěn a nebo stropu. Vzhledem k požadavku na kvalitu vzduchu je účelné, aby vzduch byl z atmosféry nasáván na místě bez zdrojů znečištění (parkoviště, heliport, odpadky, rušná komunikace). Klimatizace OS je energeticky náročný provoz, zařízení je vybaveno zpětným získáváním tepla, ohřívačem a chladičem vzduchu, vlhčením vzduchu, filtry; takže je poměrně rozměrné. Technologie pro udržování prostředí zabere téměř tolik místa, jako operační sál samotný. Vzduchotechnické zařízení zajišťuje Čistý vzduch je upravovaný klimatizační jednotkou je do ČP dopravován potrubními rozvody Kaskáda filtrů čistí přiváděný vzduch (eliminuje nežádoucí částice ve vzduchu ) Čerstvý filtrovaný vzduch udržuje zvýšený tlak (proti okolí) v čistém prostoru a nahrazuje použitý vzduch Proudící vzduch chrání kritická místa = operační pole Systém udržuje teplotu a vlhkost vzduchu v čistém prostoru v požadovaných mezích 8
V OS jsou umístěny prvky pro přívod a odvod vzduchu, přičemž jejich velikost, konstrukce a poloha mají vliv na kvalitu prostředí. Pro přívod vzduchu slouží velkoplošná vyústka s vloženým HEPA filtrem. Je ze strany místnosti uzavřena tkaninou zaručující jednosměrné proudění vzduchu shora dolů. Po bocích jsou situovány prvky pro odvod vzduchu, vždy ve spodní i horní části, aby byl zajištěn odvod plynů s rozdílnou hustotou. Mohou být ve stěnách i podhledu. Konstrukce vlastního ČP je často prefabrikovaná, tvořená systémem nosné kostry a opláštění. Podlahy povlakové. HEPA filtr (High Efficiency Particulate Air) má účinnost 99,97% pro zachycení částic velikosti rovné a větší než 0,3 µm. 9
Čisté prostory jsou charakterizovány: a) Správným uspořádáním místností s definovanou třídou čistoty. Přístup do ČP je možný jen přes personální či materiálovou propusť, b) trvalým přívodem filtrovaného vzduchu přes HEPA filtry v kvalitě, c) udržováním přetlaku vůči místnostem s nižším stupněm čistoty, d) omezeným přístupem pracovníků probíhajícím definovaným postupem převlékání a očisty pracovníků. Rozsah a postupy jsou stanoveny v závislosti na definované třídě čistoty, e) materiál je do čistých prostor transportován přesně popsaným postupem, f) pracovníci užívají speciální oblečení pouze pro uvedené prostory g) parametry prostor jsou monitorovány, h) zavedeným systémem sanitace a dezinfekce, i) validací při zahájení provozu a dle potřeby v průběhu užívání. SANITACE = soubor opatření, kterými za použití teplé vody, mycích prostředků a mechanických postupů dosahujeme podstatného snížení počtu mikroorganismů v prostředí DEZINFEKCE = proces zneškodňování původců mikrobiální kontaminace, kterým přerušujeme transport mikrobiální kontaminace od zdroje k produktu, k surovině, k ovzduší a k primárnímu obalu 10
Koncepce jednosměrného (idealizovaně laminárního) proudění vzduchu v ČP byla poprvé realizována v r. 1962 v USA americkým inženýrem Willisem Whitfieldem pro účely mikroelektronické laboratoře. V OS je tento princip použit s jen mírnou úpravou, kdy přívod vzduchu je z hlediska charakteru činnosti (operační stůl musí být přístupný ze všech stran) umístěn shora. Základním nástrojem pro udržení čistoty v operačním poli je přívod velkého množství filtrovaného vzduchu nad operační stůl. Předpokládá se, že tento čistý přiváděný vzduch vytěsňuje částice aerosolu z prostoru operačního pole přes objem místnosti do odvodních elementů. Tato idealizovaná představa je ale platná jen v prázdné místnosti. Všechny objekty v místnosti proudění vzduchu ovlivňují a různě deformují. Zásadní překážky jsou ty, které se nachází v bezprostředním okolí operačního pole, jako je operační svítidlo, nástavce s mediplyny apod. 11
Deformace vzduchového proudu je patrná i z kouřové zkoušky. Prvky, které jsou zároveň tepelnými zdroji (jako operační svítidlo), vytváří i konvektivní proudy. 12
Jak bylo konstatováno, do prostoru operačního pole přichází vzduch usměrněně, takže trajektorie elementů vzduchu jsou rovnoběžné. Následně však proudí místností více či méně neřízeně, a trajektorie (dráhy) jsou závislé kromě obsazení místností také na uspořádání prvků pro odvod vzduchu. Obrázky znázorňují kromě trajektorie vybraných proudů také stáří vzduchu, tj. jak dlouho se vzduch v místnosti nachází. Laminárním stopem se do místnosti přivádí 3800 m 3 /h vzduchu. Jednou stropní odvodní vyústkou se odvádí 300 m 3 /h (celkem tedy 1200 m 3 /h) a jednotlivými vyústkami umístěnými v rozích u podlahy se odvádí 500 m 3 /h (celkem 2000 m 3 /h). Přebytek vzduchu proudí do sousedních místností netěsnostmi kolem dveří. Objem místnosti 6x6x3 = 108 m3. Výměna vzduchu tedy činí 3800/108 = 35 /h. Průměrná (výpočtová) délka pobytu molekul vzduchu v místnosti činí 1,7 min = 103 s. Rozdílné uspořádání prvků pro odvod vzduchu nemá vliv na proudění vzduchu v bezprostřední blízkosti laminárního stropu, ale ovlivňuje proudění vzduchu ve zbytku místnosti. Jak trajektorie dráhy vzduchu naznačují, proud vzduchu má tendenci vytvářet za zády operačního týmu vír cirkulujícího vzduchu, ve kterém se částice vzduchu zdržují 2x až 3x déle, než odpovídá průměrné hodnotě. Prouděním v prostoru sálu vzduch ředí koncentraci aerosolu, takže lze předpokládat, že čím delší dráhu uběhne, tím má větší znečištění. Dominantním zdrojem částic je člověk, zejména vlasy, oděv, obvazový materiál. 13
Výměna vzduchu v každé místnosti probíhá v prostoru nerovnoměrně. V případě standardní používané distribuce vzduchu v OS vznikají vzdušné víry za zády operačního týmu po celém obvodu místnosti (v závislosti na rozmístění technologie). Vytváří se cirkulační prstenec. Uvnitř tohoto prstence vzduch cirkuluje podstatně delší dobu, než se očekává. OS musí mít schopnost samočištění, tj. po skončení provozu v něm se musí třída čistoty pouhým vyvětráním zvýšit na nominální úroveň. Tento proces regenerace ovzduší by měl trvat nejvýše 20 min. Cirkulace vzduchu v místnosti ji prodlužuje. Deklarovaná třída čistoty ČP je zajištěna trvale pouze v primárním vzdušném proudu, přibližně v obrysu laminárního stropu. Tato skutečnost by měla být respektována při manipulaci s nástroji i pacientem. 14
Z měření počtučástic v mnoha bodech prostoru OS (v přítomnosti osob) byla zjištěno toto rozložení koncentrací: nejčistčí vzduch je vždy v primárním proudu v obrysu přívodního prvku. Relativně čistý vzduch je také u podlahy a stěn, největší koncentrace se nachází ve středním pásmu a pod stropem (pokud je tam umístěn odvod vzduchu). Cílem koncentrovaného přívodu filtrovaného vzduchu nad operační stůl je vytěsňování všech částic, emitovaných různými zdroji směrem ven z tohoto prostoru. Nejvíce aerosolu vzniká z pohybu osob a zařízení, tedy ve středním pásmu. Vytěsňovací větrání tohoto typu dokáže udržet poměr koncentrací částic 0,5 µm v operačním poli a v odváděném vzduchu 1:5. Tento parametr se také označuje jako účinnost větrání. Znamená to, že když zdroje v místnosti vygenerují 10 částic, pak v chráněném prostoru operačního pole se nachází 2 částice. 15
Pro zvýšení účinnosti větrání, zmenšení nevhodné cirkulace vzduchu v místnosti, což jsou obecně opatření vedoucí ke zvýšení čistoty vzduchu, byl autorem vyvinut a odzkoušen inovovaný typ přívodního prvku pro operační sál kombinovaný laminární strop. Jeho testování v reálném provozu nemocnice provedl SZÚ. Jeho princip je založen na přídavném bočním přívodu vzduchu ze svislé stěny prvku, přičemž celý laminární strop je podvěšen 30 cm pod podhled OS. Bočním přívodem vzduchu se zamezuje vnikání vnitřního znečištěného vzduchu do primárního proudu přiváděného vzduchu. Účinnost větrání při tomto způsobu distribuce vzduchu je pro částice 0,5 µm 10. Tzn., jestliže v odváděném vzduchu, který reprezentuje částice emitované v prostoru OS je jich 10 ks, pak v operačním poli je právě 1 částice. Poměr mezi koncentrací v primárním proudu a odváděném vzduchu je oproti klasickému provedení laminárního stropu z.výšena pro jemné částice na dvojnásobek. 16
17