4. März 2019 Autor: Rolf Grupp (Bearbeiter)

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cci Forum: TAV-Deckenauslässe in OP-Sälen

2016/2017 wurden mehrere Publikationen herausgebracht, in denen die Installation von TAV-Decken (turbulenzarme Verdrängungsströmung) in OP-Sälen abgelehnt wird.
Das Institut für Hygiene und Umweltmedizin der Charité - Universitätsmedizin Berlin rund um Gastmeier, Bischoff und Brandt spricht sich gegen TAV-Decken und für TVS (turbulente Verdünnungsströmung) im OP-Saal aus.
Die Kommission für Krankenhaushygiene und Infektionsprävention (KRINKO) des Robert Koch-Instituts (RKI) sagen der TAV keinen eigene infektionspräventive Wirkung zu (unter anderem im Epidmiologischen Bulletin 4/2010 des RKI: "Die Studienlage zum infektionsprophylaktischen Effekt von RLT-Anlagen mit turbulenzarmer Verdrängungsströmung (TAV) zeigt gegenwärtig keinen Vorteil in Bezug auf Prävention von postoperativen Wundinfektionen. Eine Differenzierung in Raumklasse 1a und 1b ist somit unter diesem Gesichtspunkt nicht gerechtfertigt").
Die Neufassung der DIN 1946 Teil 4 „Raumlufttechnik - Raumlufttechnische Anlagen in Gebäuden und Räumen des Gesundheitswesens“ (September 2018) sieht die TAV weiterhin als Stand der Technik mit signifikant höherer Reduktionswirkung der Erreger- und Partikellast im Schutzbereich im Vergleich zu TVS an.
Die Deutsche Gesellschaft für Krankenhaushygiene (DGKH) hat Ende 2018 eine Stellungnahme veröffentlicht, die zum Schluss kommt, dass auf keinen Fall eine Empfehlung gegen TAV-Decken im OP-Saal gegeben werden kann, dass aber in der Summe keine endgültige Bewertung möglich sei (cci Branchenticker vom 11. Januar 2019, cci69273).

In der aktuellen Situation sind sich die Experten uneinig, Planer und Anwender sind verunsichert. Die Frage bleibt: Welche Strömungsform ist zu bevorzugen?

1.
Die Erklärung, weshalb die TAV-Lüftungen seit vielen Jahren in der Kritik stehen, wird in der Stellungnahme gleich mitgeliefert. Sie beschreibt ausführlich als wohl wichtigste Keimquelle die Köpfe der Operateure (Ohren, Haare, Nase), die beim Operieren oberhalb des Operationsfeldes sind. Hier geben diese ihre bakterienbeladenen Partikel in den Luftstrom ab, der gegen die offene Wunde gerichtet ist! Es ist wohl eher ein Glücksfall für die Patienten, dass die Luftströmung hier infolge der Störquellen (OP-Lampen, Deckenversorgungseinheiten, Operateure) eher chaotisch als laminar nach unten gerichtet erfolgt. Seit der Einführung und in allen Prüfverfahren wird jedoch konsequent von bodennahen Partikelquellen ausserhalb und innerhalb der Schutzbereiches ausgegangen (in DIN 1946-4/2018 neu 120 cm ab Boden) und nie von einer Partikelquelle oberhalb des Operationsfeldes. – Die zahlreichen Fälle von luftübertragenen, postoperativen Mykoplasmen-Infekten aus Heater-Cooler Einheiten ausserhalb des Schutzbereiches haben gezeigt, wie fragil die Schutzwirkung ist, auch für Erreger die von ausserhalb kommen.
Unrichtig ist die Aussage, dass die einströmende, etwas kühlere Luft «langsam nach physikalischem Prinzip nach unten fällt» und widersinnig ist die Feststellung, dass «dieses physikalische Prinzip durch den Wärmeeintrag der Personen und Geräte ohne zusätzliche Massnahmen gewährleistet wird». Die für die Schutzwirkung geforderte, nach unten gerichtete Luftströmung von 0.23 m/s kann nur erreicht werden, wenn die Luft mit gerichteten Impuls eingebracht wird. Diesem Impuls entgegengesetzt ist der thermische Auftrieb durch die bodennahen Wärmequellen, der turbulenzfördernd wirkt.
Man darf gespannt sein auf die definitiven Resultate des momentan am Hermann-Rietschel-Institut der TU Berlin laufenden Forschungsprojektes, in dem die TAV-Lüftung zusammen mit verschiedenen Varianten von Misch- und Quelllüftungen mit modernster Methodik bezüglich ihrer Schutzwirkungen evaluiert werden.

Dr. med. Walter Hugentobler, medizinischer Berater Condair A

2.
Ich bin erschüttert und verstehe diese nicht enden wollenden Diskussionen nicht. In Ländern wie Indien, Pakistan, Ägypten, Irak oder der Türkei will man im Sinne der Patienten die bestmögliche Lösung und baut Operationssäle mit TAV-Deckenauslässen und prüft diese nach der strengen DIN 1946 Teil 4 "Raumlufttechnik - Raumlufttechnische Anlagen in Gebäuden und Räumen des Gesundheitswesens" oder der SWKI VA 105-01 "Raumlufttechnische Anlagen in medizinisch genutzten Räumen (Planung, Realisierung, Qualifizierung, Betrieb)". Nur in Deutschland, einem der reichsten Industrieländer der Welt, wird um jeden Cent bei einem Krankenhausneubau oder einer Krankenhaussanierung gestritten und an erster Stelle die OP-Raumklasse Ia und somit die TAV-Deckenauslässe im Budget gestrichen, wenn es darum geht, die Investitionskosten zu senken. Das können wir uns ja nicht leisten bei einem Haushaltsüberschuss des Bundes 2018 von nur 18 Mrd. €. Wenn man Hygieniker, darunter einige derjenigen, die die genannten Studien zu verantworten haben (auch fehlerbehaftete) persönlich fragt, ob diese sich im Krankheitsfall in einem OP der Raumklasse Ib (turbulente Mischlüftung) operieren lassen würden, erhält man die Antwort: Dafür würden die Damen/Herren eine Klinik mit Operationssälen der Raumklasse Ia aufsuchen. Schon erstaunlich. Aber der Durchschnittsbürger - für den reicht offenbar 1b. Eine hypothetische Frage: Warum baut man eigentlich Airbags in Fahrzeuge ein? Diese können doch nachweislich im Fall eines Unfalls bei den Fahrzeuginsassen zu erheblichen Verletzungen (Gehörschäden, starke Prellungen und Rippenbrüche) führen. Wir können doch erst einmal annehmen, prinzipiell, dass ein Fahrzeug nur im Ausnahmefall in einen Unfall verwickelt wird!? Oder habe ich da etwas falsch verstanden?"

Dipl.-Ing.(FH) Ralph Langholz, Vertriebsleiter Deutschland, Drexel und Weiss Deutschland GmbH, Frankfurt

3.
Aus lüftungstechnischer Perspektive ist eine Verdrängungsströmung unter gleichzeitiger Anwendung endständiger Schwebstofffilter in der Lage, Schutzbereiche höchster Luftreinheit zu schaffen. Die von Kappstein (2001) gefundene und in der Stellungnahme herangezogene Schlussfolgerung, das Prinzip der Luftströmung im OP-Saal müsse eine stabile turbulenzarme Verdrängungsströmung sein, entstammt der logischen Überlegung, dass ein möglichst erregerarmer Bereich in einem Raum mit Erregerquellen am besten durch diese Lüftungsart zu gewährleisten ist. Soweit ist diese Überlegung nachvollziehbar. Das Problem dabei ist jedoch, dass sich eine stabile Verdrängungsströmung lokal über dem Wundfeld oft nicht einstellt. Dies liegt zum einen an den verschiedenen Störkörpern, allen voran den OP-Leuchten. Diese erzeugen stromabwärts ein großskaliges Nachlaufgebiet, in dem keine Verdrängungswirkung stattfindet und sich Verunreinigungen aus der Umgebung aufkonzentrieren. Dieses Nachlaufgebiet reicht bis zum OP-Tisch, und infolgedessen können die Verunreinigungen zum Wundfeld des Patienten gelangen. Die Leuchten werden vom OP-Personal stets individuell platziert, sodass eine generelle Aussage über den Ort der Störung und damit den Ort hoher lokaler Verunreinigungen nicht getroffen werden kann. Neben weiterer Ausrüstung, wie etwa C-Bögen, stören auch die am OP-Tisch arbeitenden und zum Teil über das Wundfeld gebeugten Personen die Strömung. Gerade diese Personen sind eine wesentliche Quelle luftgetragener Erreger (wie in der Stellungnahme der Deutschen Gesellschaft für Krankenhaushygiene (DGKH) ausführlich dargelegt wird). Die lokale Luftströmung über dem Wundfeld wird also nicht nur gestört, sondern zusätzlich kontaminiert. In diesem Zusammenhang ist die DGKH-Aussage, die hygienischen Abnahmebedingungen nach DIN 1946 Teil 4 seien realitätsnah, nicht nachvollziehbar. Hinsichtlich der Funktionsweise der TAV als eine teils thermisch durch Untertemperatur aufrechterhaltene Verdrängungsströmung überrascht auch die Aussage: „Durch die Nutzung des OP-Raums und den Wärmeeintrag der Geräte und Personen ist dieses physikalische Prinzip ohne zusätzliche Maßnahmen gewährleistet.“ Wärmequellen, also Geräte und Personen, erzeugen einen der TAV entgegengerichteten thermischen Auftrieb und können daher sehr wohl das „physikalische Prinzip“ der Fallluftströmung erheblich stören. In der Aufzählung der kritischen Einschränkungen der TAV fehlen also wesentliche Punkte: das Personalverhalten und die Anordnung von Leuchten und Ausrüstung. Die Erkenntnis, dass ein TAV-System nur dann einwandfrei funktionieren kann, wenn sich das Personal korrekt verhält, ist nicht neu, und die Empfehlungen hierzu wurden von der KRINKO im Jahr 2007 ausgesprochen. An diesem Problem hat sich also in mehr als zehn Jahren offenbar nichts geändert, wie mit dem Zitat der DGKH belegt wird. Es ist daher davon auszugehen, dass ein TAV-System im realen OP-Betrieb nicht einwandfrei und uneingeschränkt funktioniert.

Die Überlegenheit der TAV gegenüber der TVS im realen OP-Betrieb ist nicht nachgewiesen: In der Stellungnahme der DGKH führen die Autoren aus, dass zum derzeitigen wissenschaftlichen Stand keine fundierte Aussage darüber getroffen werden kann, ob die TAV einer anderen Lüftungsform grundsätzlich überlegen ist. Umso verwunderlicher ist es, dass an verschiedenen Stellen im Text behauptet wird, dass die TAV für OP-Säle nachweislich der TVS überlegen sei. Es sei weiterhin unstrittig, so die Autoren, dass TAV-Decken Pathogene und Partikel „besser“ verringern als eine turbulente Mischströmung und dass sie ebenfalls kanzerogenen chirurgischen Rauch wirksamer abführen. Die hierzu genannten Quellen lassen diesen Schluss aber nicht zu. In der zitierten Studie von Whyte (1982) wurden Keimzahlen aus zwei 1972 fertig gestellten Operationsräumen verglichen, von denen einer mit einem TAV-System mit Schwebstofffiltern ausgestattet war, das je nach Betriebsart eine vertikale oder eine horizontale Verdrängungsströmung oder eine Mischform („Cross Flow“) erzeugen konnte. Über die Belüftung des zweiten Raums liegen keine Informationen vor – möglicherweise wurde dieser Raum überhaupt nicht maschinell belüftet? Andersson et. al (2014) haben Keimzahlen am OP-Tisch in OP-Sälen verglichen, die entweder mit Quelllüftung und der Filterklasse F9 oder mit einem TAV-Deckenfeld und H14-Filterung belüftet wurden. Ljunggvist und Reinmüller (2013) stellen einen Zusammenhang zwischen dem Luftvolumenstrom und der gemessenen Keimanzahl her. Hierbei stammen die Messwerte mit kleinem Volumenstrom aus Räumen mit Mischlüftung und F9-Filterung. Die Messungen mit großen Volumenströmen stammen aus Räumen mit TAV-Deckenfeld und H14-Filterung. Hansen et al. (2005) verglichen Partikel- und Keimzahlen aus drei OP-Räumen mit TAV-Deckenfeld und H13-Filterung mit jenen aus anderen Räumen im Krankenhaus, die mit F7- oder F9-gefilterter Luft oder gar nicht maschinell belüftet wurden. Aus derartigen Studien kann unmöglich eine Schlussfolgerung über den Vergleich zwischen TAV und TVS im OP getroffen werden, da bei den Untersuchungen völlig unterschiedliche Randbedingungen vorlagen, insbesondere bezüglich der Qualität der Luftfilterung.
Als weiterer Nachweis für die Notwendigkeit und die hygienische Überlegenheit der TAV wird die 2018 neu erschienene DIN 1946 Teil 4 genannt, wo ausgeführt wird, dass die Raumklasse Ia weiter ihre Berechtigung hat. Dies wird in der Norm (Seite 14, 3. Absatz) jedoch lediglich behauptet und nicht weiter belegt.
In der Stellungnahme der DGKH wird die Erholzeit im Schutzbereich der TAV mit <2 min angegeben, bei TVS soll sie <20 min sein. Bei Betrachtung der resultierenden Konzentration ist jedoch eine lokale Bilanzierung zwingend notwendig, da die Verteilung der Erreger im Raum nicht homogen ist. Sie hängt neben dem Lüftungssystem maßgeblich von der Raumausstattung (zum Beispiel OP-Leuchten), Ort und Stärke der Erregerquellen, Ort und Anzahl der Personen(-bewegung) und der daraus resultierenden Raumluftströmung ab. Eigene experimentelle und numerische Untersuchungen zeigen, dass bei Freisetzen von Erregern mit einer definierten Quellstärke unterhalb einer Leuchte bei TAV eine mehr als 50-fach höhere Konzentration im Vergleich zu TVS auftritt. Wird die Kontamination hingegen außerhalb des Nachlaufgebiets im TAV-Feld eingebracht, so ist die TAV der TVS wieder deutlich überlegen.
Es muss also unbedingt unterschieden werden zwischen der globalen und der lokalen Verringerung von Erregern! Selbst wenn die TAV gegenüber der TVS global, also über den Raum gemittelt zu kleineren Erregerkonzentrationen führt, bedeutet dies nicht, dass auch am Instrumententisch und am Wundfeld kleinere Konzentrationen vorliegen müssen.

Schlussfolgerungen: Unserer Auffassung nach sind momentan auf Basis der vorhandenen Studien keine eindeutigen, universellen Aussagen zur Bevorzugung eines Lüftungssystems möglich: weder medizinisch noch bezüglich der Arbeitsschutzanforderungen. Vergleichende Studien zwischen Luftführungssystemen mit sonst gleichen Randbedingungen fehlen. Es besteht daher ein erheblicher Forschungsbedarf, um die Diskussion über die Belüftung von Operationsräumen auf eine wissenschaftliche Basis zu stellen. Dies äußert sich unter anderem in der aktuell weltweit starken Forschungsaktivität auf diesem Gebiet Neben dem Forschungsprojekt „Eneff: OP-Luft“ am HRI befassen sich momentan vor allem Forschergruppen an der Königlichen Technischen Hochschule (KTH), Stockholm/Schweden, der University of Leeds, Leeds/Großbritannien, und der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens (NTNU) Trondheim/Norwegen damit, die Frage zu beantworten: Welche Strömungsform ist zu bevorzugen?
Auf unserer Website: „blogs.tu-berlin.de/hri_op-luft/“ können die aktuellen Forschungsmethoden und Ergebnisse der Arbeit am HRI nachgelesen und diskutiert werden.

Verwiesene Literaturquellen aus der Stellungsnahme der DGKH:
Kappstein, I.: Literaturübersicht über die Bedeutung der Luft als Erregerreservoir für postoperative Infektionen im OP-Gebiet. 2001.
Whyte, W., R. Hodgson, J. Tinkler: The importance of airborne bacterial contamination of wounds. J Hosp Infect 1982, 3, 123-135
Andersson, J.E., M. Petzold, I. Bergh, J. Karlsson, B.I. Eriksson, K. Nilsson: Comparison between mixed and laminar airflow systems in operating rooms and the influence of human factors: Experiences from a Swedish orthopedic center. Am J Infect Control 2014, 42, 665-669
Ljungqvist B., Reinmüller B.:_ Practical Safety Ventilation in Operating Rooms – An Introduction. Chalmers University of Technology, D2013:02, ISBN 978-91-980300-8-2
Hansen, D., C. Krabs, D. Benner, A. Brauksiepe, W. Popp: Laminar air flow provides high air quality in the operating field even during real operating conditions, but personal protection seems to be necessary in operations with tissue combustion. Int J Hyg Environ Health 2005, 208, 455-60

Prof. Dr.-Ing. Martin Kriegel, Leiter des Fachgebiets Gebäude-Energie-Systeme, Hermann-Rietschel-Institut (HRI), TU Berlin, und einige seiner wissenschaftlichen Mitarbeiter: Valeria Hofer, M.Sc., Dipl.-Ing. Anne Hartmann, Dipl.-Ing. Hansjörg Rotheudt und Dipl.-Ing. Benjamin Zielke

 

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Artikelnummer: cci76274

Kommentare (1):

Wenn die OP-Leuchte das von der Decke kommende Verdrängungs- strömungsfeld zu stark verwirbelt - bleibt nur der Versuch, den Umfang der Leuchte als Luftauslass zu gestalten und über einen Flexschlauch an das Lüftungssystem anzuschließen. Der an der unteren Kante der Leuchte über Düsen austretende Luftstrahl (bringt auch Luft unter die Leuchte) kann die von oben aus der Decke kom-mende Luft induktiv bis zum OP-Feld führen.
Entwicklung der geänderten OP - Leuchte u. Modellversuch wäre erforderlich !
Dr.-Ing. G. Bredenbeck
Günter Dr. Bredenbeck 14.04.2019

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