Stosowanie lamp bakteriobójczych w salach operacyjnych szpitali

Celem stosowania lamp bakteriobójczych w salach operacyjnych szpitali jest oczyszczanie środowiska z zanieczyszczeń mikrobiologicznych. Spotyka się lampy przeznaczone do dezynfekcji powierzchni, tzw. bezpośredniego działania, oraz do dezynfekcji powietrza przepływającego przez lampę tzw. przepływową.

Lampy bakteriobójcze emitują promieniowanie UVC, którego zadaniem jest unieszkodliwianie zanieczyszczeń mikrobiologicznych znajdujących się w zasięgu ich działania. Stosując odpowiednio dobrany czas i natężenie promieniowania UV, można zniszczyć drobnoustroje poprzez destrukcję ich DNA. Dla zniszczenia określonych drobnoustrojów podawane są dawki UV w mJ/cm², tzw. dawki biobójcze.

Jedną z bardziej odpornych na działanie UV bakterii jest Legionella pneumophila. Z całego zakresu promieniowania UV 100–400 nm zakres od 200 do 280 nm jest odpowiedzialny za bakteriobójcze oddziaływanie ultrafioletu na drobnoustroje.

W literaturze tematu podaje się, że największy efekt bakteriobójczy przypada na długość fali ok. 250–270 nm. Skuteczność oddziaływania promieniowania UVC maleje m.in. w przypadku występowania biofilmu.

Lampy UVC mogą również generować pewne ilości ozonu, który również ma zdolność dezynfekcyjną, ale niestety jego obecność w pomieszczeniu jest niepożądana ze względu na zdrowie ludzi.

• W lampach przepływowych dezynfekcja powietrza odbywa się w zamkniętej obudowie – komorze uniemożliwiającej przenikanie promieniowania na zewnątrz lampy, dzięki czemu podczas ich działania nie występuje narażenie osób przebywających w pomieszczeniu z zainstalowaną lampą na oddziaływanie emitowanego przez nią promieniowania.
• W lampach bezpośredniego działania promieniowanie jest emitowane na powierzchnię naświetlaną i jednocześnie przenika również do całego pomieszczenia. Z tego powodu stosowanie lamp bezpośredniego działania wymaga zapewnienia odpowiednich środków bezpieczeństwa zmniejszających ryzyko przypadkowego wejścia osób na salę i przebywania na niej, podczas gdy lampy są załączone. Przed wejściem do pomieszczenia powinno się znajdować wyraźne oznakowanie sygnalizujące o ich załączeniu.

Ogólnie rzecz ujmując, lampy bakteriobójcze spełniają podobne zadanie jak system klimatyzacji-wentylacji sali operacyjnej, czyli oczyszczają środowisko z zanieczyszczeń mikrobiologicznych.

W wielu ulotkach reklamowych producentów można znaleźć informacje o wysokim poziomie skuteczności dezynfekcji powietrza, dochodzącej nawet do 99,9%, i szybkim działaniu biobójczym. Należy jednak pamiętać, że istnieją pewne ograniczenia, których niektórzy pracownicy służby zdrowia często nie zauważają.

Wpływ lamp na czystość powietrza w salach operacyjnych jest często przeceniany. W związku z tym należałoby przeanalizować, w jakich sytuacjach ich stosowanie jest uzasadnione i jakie lampy do tego celu wykorzystać.

Czytelnik znajdzie poniżej kilka wskazówek.

Wpływ lamp przepływowych UVC na czystość mikrobiologiczną sali operacyjnej

W salach operacyjnych wyposażonych w instalacje klimatyzacji-wentylacji o odpowiedniej wydajności, doprowadzające czyste powietrze (właściwa filtracja) i wyprowadzające powietrze zużyte przy jednoczesnym zachowaniu wymaganego kierunku przepływu powietrza przez pomieszczenie, włączanie bakteriobójczych lamp przepływowych nie może w sposób widoczny wpływać na poziom zanieczyszczeń mikrobiologicznych w powietrzu pomieszczenia. Dotyczy to sytuacji, gdy instalacja klimatyzacji-wentylacji działa z pełną wydajnością, czyli podczas zabiegów medycznych. Ilość powietrza wentylacyjnego jest w tym przypadku znacznie większa niż ilość powietrza przepływającego przez lampę UV.

W okresach przerw pomiędzy zabiegami załączanie lamp UVC i ich stosowanie może w znaczący sposób obniżać stężenie zanieczyszczeń mikrobiologicznych. Oczywiście sprawna instalacja klimatyzacji-wentylacji ma zazwyczaj również większe znaczenie w oczyszczaniu powietrza, pomimo że często stosuje się w tym okresie obniżenie wydajności. Rola lamp przepływowych wzrasta zatem wraz ze zmniejszaniem wydajności instalacji klimatyzacji-wentylacji. Zazwyczaj jednak ilość powietrza wentylującego pomieszczenie – nawet podczas przerwy pomiędzy zabiegami – jest znacznie większa niż ilość powietrza przepływającego przez lampę bakteriobójczą.

W salach operacyjnych wysokoaseptycznych instalacja klimatyzacji-wentylacji działa na ogół w sposób ciągły i to bez obniżania wydajności, a więc zastosowanie w nich lamp bakteriobójczych do dezynfekcji powietrza podczas przerw jest nieuzasadnione.

Stosowanie wyłącznie lamp bakteriobójczych w salach operacyjnych nie powinno mieć miejsca. Lampy te nie mogą zastąpić sprawnie działającej i eksploatowanej instalacji klimatyzacji-wentylacji.

Ograniczeniem lamp bakteriobójczych jest zbyt mała ilość powietrza, jaką są one w stanie oczyszczać. Instalacja klimatyzacji-wentylacji przeciętnej sali operacyjnej przetłacza przez pomieszczenie ok. 2000–2500 m³ powietrza na godzinę, podczas gdy wydajność lamp wynosi na ogół 100–200 m³/h. Ponadto skuteczność działania lampy obniża się w miarę upływu czasu i aby tego uniknąć, konieczna jest regularna wymiana świetlówki, o czym bardzo często użytkownicy zapominają.Skuteczność działania bakteriobójczego obniża się również w miarę zanieczyszczania się powierzchni świetlówki UV.

Stosowanie przepływowych lamp bakteriobójczych jest uzasadnione w przypadkach występowania „stref martwych”, przy niedostatecznej wymianie powietrza zużytego na świeże i pozbawione mikroorganizmów. Należy jednak pamiętać, że takie przypadki nie powinny występować w salach operacyjnych, dla których wymagana jest sprawnie działająca instalacja klimatyzacji-wentylacji.

Wpływ lamp UVC bezpośredniego działania na czystość mikrobiologiczną sali operacyjnej

Z uwagi na szkodliwość oddziaływania promieniowania UVC na organizm człowieka niedopuszczalne jest stosowanie lamp bezpośredniego działania, w czasie gdy w pomieszczeniu przebywają ludzie, zatem ich stosowanie w salach operacyjnych ogranicza się do okresów przerw pomiędzy zabiegami. Dla tego przypadku można rozważyć dwie sytuacje, a mianowicie:

• instalacja klimatyzacji-wentylacji sali operacyjnej pracuje z obniżoną wydajnością - w tym przypadku, gdy wymiana powietrza w pomieszczeniu jest znacząco zmniejszona, stosowanie lamp bezpośredniego działania jest uzasadnione, gdyż promieniowanie UVC dezynfekuje wyposażenie i powierzchnie, do których dociera. Również cząstki żywe będące w zasięgu oddziaływania promieniowania, a zawarte w powietrzu ulegają unieszkodliwianiu.
  Podobnie jak w przypadku lamp przepływowych duże znaczenie dla zdolności dezynfekcyjnej ma zużycie świetlówki, jej czystość, moc i widmo promieniowania.
  Przestrzenie, na które nie oddziałuje odpowiednia dawka promieniowania, nie zostają uwolnione od mikroorganizmów, co wpływa niekorzystnie na proces dezynfekcji. Z tego powodu lampy powinny być tak rozmieszczone, aby swym zasięgiem działania obejmować całe pomieszczenie i jego wyposażenie.
  Należy pamiętać, że nieumiejętne stosowanie lamp bezpośredniego działania może również powodować selekcję zanieczyszczeń mikrobiologicznych i wpływać na względny wzrost stężenia mikroorganizmów bardziej odpornych na promieniowanie. Istotna jest tutaj znajomość progowej, zabójczej dawki promieniowania dla mikroorganizmów, która zależy od natężenia pola i czasu ekspozycji.
  Dawka letalna jest zróżnicowana dla różnych mikroorganizmów, zatem konieczne jest umiejętne zarządzanie pracą lamp UVC i zdrowy rozsądek ich użytkowników. 
• instalacja klimatyzacji-wentylacji sali operacyjnej pracuje z pełną wydajnością - w tym przypadku, gdy wydajność instalacji klimatyzacji-wentylacji jest duża, wpływ lamp bezpośredniego działania na czystość mikrobiologiczną powietrza jest ograniczona, gdyż czas przebywania mikroorganizmów w zasięgu działania promieniowania UVC jest zbyt krótki.
  Podczas pracy instalacji klimatyzacji-wentylacji z pełną wydajnością, przy zachowaniu krotności wymian na poziomie k = 20 h^–1, przeciętny czas przebywania powietrza w pomieszczeniu wynosi ok. 3–6 min, zatem okres ekspozycji zanieczyszczeń mikrobiologicznych na działanie promieniowania UVC może być niewystarczający do ich zlikwidowania.

Przeciętny czas przebywania powietrza w pomieszczeniu wg Sandberga zawiera się w granicach od T przy przepływie wyporowym, do 2T przy całkowitym wymieszaniu, gdzie T = 1/k, a k to krotność wymian powietrza. Jest to czas zdecydowanie zbyt krótki dla wyjałowienia powietrza poprzez promieniowanie UV. Decydujące znaczenie ma tu czystość mikrobiologiczna nawiewanego powietrza [1].

Zjawisko usuwania zanieczyszczeń powietrza z wentylowanego pomieszczenia cechuje się inercją zależną od ilości nawiewanego powietrza, sposobu rozdziału powietrza itd. Dynamika usuwania zanieczyszczeń w dużym stopniu zależy od zastosowanego systemu rozdziału powietrza [2].

W przypadku idealnego przepływu mieszającego przeciętny rzeczywisty czas przebywania powietrza w pomieszczeniu τr jest dwukrotnie dłuższy od nominalnej stałej czasowej wymiany powietrza, a w warunkach rzeczywistego przepływu mieszającego przeciętny czas przebywania powietrza w pomieszczeniu τr jest wielokrotnością nominalnej stałej czasowej wymiany powietrza większą od 2, czyli [3]:

• τ_r = τ_n dla systemu wyporowego,
• τ_r = 2τ_n dla idealnego systemu mieszającego,
• τ_r > 2τ_n dla rzeczywistego systemu mieszającego.

Skuteczność oczyszczania powierzchni sal operacyjnych i ich wyposażenia wzrasta wraz z czasem działania lamp bezpośredniego działania. Należy pamiętać, że na wszystkich powierzchniach w sali mogą się gromadzić zanieczyszczenia mikrobiologiczne.

Stosowanie lamp bakteriobójczych bezpośredniego działania podczas przerw pomiędzy zabiegami, gdy instalacja klimatyzacji-wentylacji działa z pełną wydajnością i zapewnia dostarczanie czystego powietrza do pomieszczenia, ma przede wszystkim za zadanie dezynfekowanie powierzchni i wyposażenia będących w zasięgu ich działania. Żeby jednak osiągać pozytywne rezultaty, konieczne jest przestrzeganie zaleceń producentów lamp dotyczących np. czasu naświetlania, odległości lampy od powierzchni, częstotliwości wymiany ­świetlówki.

Badania skuteczności dezynfekcji powietrza przez lampy bakteriobójcze

W salach operacyjnych, w których instalacja klimatyzacji-wentylacji jest wyłączana w przerwach pomiędzy zabiegami, a czystość mikrobiologiczna powietrza jest podtrzymywana za pomocą promieniowania UVC, na podstawie przeprowadzonych badań możliwe jest określenie skuteczności dezynfekcji powietrza przez lampy bakteriobójcze [1]. Nie można jednak wówczas wyciągnąć wniosków dotyczących skuteczności instalacji klimatyzacji-wentylacji, mającej dominujący wpływ na czystość powietrza podczas zabiegów.

Podsumowanie

Podstawowym miejscem stosowania lamp bakteriobójczych są sale pooperacyjne i sale chorych, gdzie zakażenia wtórne mogą zniweczyć sukces przeprowadzonych wcześniej zabiegów i zagrozić zdrowiu, a nawet życiu pacjentów

Stosowanie lamp bakteriobójczych w salach operacyjnych szpitali wymaga dokładnego przeanalizowania organizacji pracy bloku operacyjnego, tak aby ich załączanie umożliwiało osiągnięcie zamierzonego celu. Bakteriobójcze działanie promieniowania ultrafioletowego polega na absorbowaniu światła UV przez strukturę DNA, co powoduje zaburzenia procesu replikacji DNA.

W zestawieniu ze sprawnie działającą instalacją klimatyzacji-wentylacji wydawać by się mogło, że znaczenie lamp UVC jest niewielkie w utrzymaniu czystości mikrobiologicznej powietrza sali operacyjnej, jednak nie należy zapominać o możliwości występowania mikroorganizmów na powierzchniach i wyposażeniu tych pomieszczeń. Z powierzchni i wyposażenia mikroorganizmy mogą przenikać do powietrza w pomieszczeniu, co jest sytuacją niepożądaną, zatem duże pole do działania mają w tym przypadku lampy bezpośredniego działania. Należy jednak pamiętać, że promieniowanie UVC nie może być stosowane, gdy w pomieszczeniu przebywają ludzie.

Z powyższej analizy wynika również, że stosowanie lamp UVC podczas zabiegów przy sprawnej i skutecznie działającej instalacji klimatyzacji-wentylacji jest bezcelowe ze względu na małą ilość powietrza przepływającego przez lampę w stosunku do ilości powietrza przepływającego przez pomieszczenie. Ich rola wzrasta natomiast w okresach pracy instalacji klimatyzacji-wentylacji z obniżoną wydajnością.

***

Redakcja RI dziękuje firmie Ultra-Viol Sp.j. za udostępnienie ilustracji obrazujących zasadę działania lamp bakteriobójczych

Literatura

1. Kaiser K., Wolski A., Klimatyzacja i wentylacja w szpitalach. Teoria i praktyka eksploatacji, Wyd. MASTA, Gdańsk 2007.
2. Kaiser K., Wentylacja i klimatyzacja. Wymagania prawne, projektowanie, eksploatacja, Wyd. Masta, Gdańsk 2015.
3. Kaiser K., Wolski A., Hałas i zanieczyszczenia w wentylacji, Wyd. MASTA, Gdańsk 2011.