Naukowcy z Politechniki Warszawskiej sprawdzają, jak chronić przed wychłodzeniem w czasie operacji

Katarzyna Pinkosz, Wprost: Wciąż często nie zdajemy sobie sprawy z tego, jak ważna w szpitalu jest wentylacja i klimatyzacja, w tym właściwa temperatura – nie tylko dla komfortu pacjenta, ale też w celu uchronienia go przez zakażeniami szpitalnymi. Tymczasem w wielu starszych szpitalach w salach chorych jedynym sposobem wentylacji jest wciąż… otworzenie okna?

Prof. Anna Bogdan: To, jak ważne są systemy klimatyzacji w szpitalach, zostało bardzo mocno dostrzeżone w trakcie epidemii COVID-19. Przypomnijmy, że wentylacja polega tylko na wymianie powietrza, zaś klimatyzacja to wentylacja i wpływ na temperaturę powietrza, jego prędkość i wilgotność, a zatem równocześnie na środowisko cieplne. W niektórych przypadkach środowisko cieplne może pogorszyć proces zdrowienia pacjenta. W wielu starszych szpitalach niestety nie ma systemów klimatyzacji, a wentylacja polega na otwarciu okna. W standardowych salach pacjentów są duże okna; z jednej strony to dobrze, bo korzystnie wpływa to psychikę, a z drugiej strony – przez takie bardzo duże okno wpada dużo ciepła, które nie jest w żaden sposób odprowadzanie z sali i powoduje odczucie gorąca u pacjentów.

Dziś mamy coraz większe możliwości technologiczne, by instalować nowoczesne metody klimatyzacji i wentylacji, ale gdy budynek jest stary, przedwojenny, to potrzebne są duże środki na dostosowanie obiektu i montaż urządzeń lub instalacji zapewniających odpowiednie warunki środowiska wewnętrznego.

Latem w salach jest gorąco i w zasadzie zimą też, gdyż grzeją kaloryfery, co również powoduje, że powietrze jest mocno wysuszone.

Wzrost świadomości, jak ważne jest oczyszczone powietrze i właściwe warunki cieplne, jest istotny zarówno u osób, które zarządzają szpitalami, jak u osób przekazujących środki na szpitale. Wiadomo, że na pierwszym miejscu jest zapewnienie leczenia, pensje dla personelu, zapłacenie na media itp., a dopiero potem zastanawiamy się, czy znajdą się pieniądze na remonty. Gdy przeprowadzałam na ten temat badania w szpitalach, to przekonałam się, że personel techniczny doskonale zdaje sobie sprawę z tego, jak powinny wyglądać optymalne metody wentylacji i klimatyzacji.

Problem polega jednak na tym, że zapisy rozporządzeń dotyczących warunków w szpitalach są bardzo ogólnikowe i w zasadzie każdy szpital je spełnia. Jednak wiedza na temat wpływu parametrów powietrza wewnętrznego jest coraz większa, co szczególnie zostało dostrzeżone podczas pandemii.

Do wielu poważnych zakażeń dochodzi właśnie w szpitalach…

Niestety, było wiele przypadków, kiedy pacjenci zarażali się COVID-19 w szpitalach, ponieważ na jednej sali leżało wielu pacjentów o różnym stopniu zakażenia, a nie było możliwości ani ich dostatecznego rozdzielenia, ani zastosowania dodatkowych zabezpieczających rozwiązań technicznych. Oczywiście, zupełnie inna sytuacja jest w salach OIOM oraz salach operacyjnych – tam muszą być zamontowane bardzo dobre systemy wentylacji i klimatyzacji.

Wiemy jednak, że w przypadku standardowych sal pacjentów też można zastosować pewne rozwiązania, które chronią przed zakażeniami, np. moglibyśmy nad każdym pacjentem zainstalować pewnego typu „okap wyciągowy” – podobny do tego, jak mamy w kuchni.

Są już takie możliwości?

Oczywiście; nad każdym pacjentem można zainstalować specjalny nawiewnik – są systemy, które potrafią zrobić taką „kurtynę” dookoła łóżka pacjenta, żeby wydychane przez niego powietrze nie przepłynęło do innego chorego, a także zabezpieczyć go przed napływem zanieczyszczeń z innych części sali.

Dlaczego w takim razie tak rzadko się je stosuje?

Tego typu urządzenia w zwykłych salach pacjentów to więcej niż wymagania minimalne. Przede wszystkim dyrektor szpitala musi mieć świadomość, że takie systemy powinny być zainstalowane i mieć na to odpowiedni budżet.

Zdarza się też, że na etapie projektowania nowych przestrzeni projektant dostaje informację, że w danej sali będą dwa łóżka; nad każdym z nich projektuje on system chroniący pacjenta. A potem w praktyce okazuje się, że jednak pacjentów w danej sali musi być więcej. Nawet jeśli daje się to zrobić pod kątem technicznym, to może się okazać, że „kurtyny” nie są już nad pacjentem, tylko obok, co może jeszcze pogorszyć sytuację.

Ale są szpitale, w których już takie systemy są instalowane.

Tak dzieje się w nowo budowanych szpitalach. Gorzej jest w tych starszych; często zwracają się do mnie z prośbą o konsultację, ponieważ przychodzą do nich firmy oferujące różnego typu układy lub urządzenia do zamontowania w istniejących obiektach. Niestety, nie zawsze ma to sens. Przykład: w sali operacyjnej powinniśmy mieć kaskadę filtrów oczyszczających powietrze – na początku filtr wstępny, potem kolejne, a na końcu, przed nawiewnikiem, filtr o najwyższej sprawności, np. HEPA, gdyż powietrze docierające do pola operacyjnego musi być naprawdę czyste. Firma chce dostarczyć urządzenie, które ma filtrować powietrze, a ono nawet nie ma zainstalowanych odpowiednich filtrów, albo wydajność urządzenia nie jest dopasowana do kubatury sali. Zdarza się też, że producenci pokazują, że w warunkach laboratoryjnych dane urządzenie świetnie oczyszcza powietrze z bakterii, ale nie mają takich danych z rzeczywistych sali operacyjnej, udowadniających, że konkretne urządzenie naprawdę działa. Warunki laboratoryjne są zupełnie inne od tych, które są w rzeczywistości. Stąd przed wyborem danego urządzenia czy systemu warto bardzo dokładnie przeanalizować wszystkie dostępne dane techniczne i wyniki badań potwierdzających skuteczność, aby mieć pewność, że to konkretne rozwiązanie spełni swoje zadanie.

Szczególne warunki muszą panować w sali operacyjnej: często podczas operacji dochodzi do niezamierzonej hipotermii, temperatura spada poniżej 36 stopni C, co powoduje m.in. większe ryzyko infekcji, gorsze gojenie ran, ale też problemy kardiologiczne, oddechowe. Pani zespół zajmuje się też badaniami nad rozwiązaniami, by temu zapobiec. Jak zapobiec hipotermii podczas operacji?

To nie jest łatwe. Do wychłodzenia podczas operacji dochodzi z kilku powodów. Z jednej strony powodem jest znieczulenie, podczas którego naturalne mechanizmy termoregulacji człowieka ulegają osłabieniu, obniża się więc temperatura ciała; ale także przyczyną jest konieczność braku przyjmowania pokarmów przez wiele godzin przed zabiegiem. Z drugiej strony w sali znajduje się personel medyczny – osoby te pracują w odpowiedniej odzieży ochronnej, w tym w fartuchach nieprzepuszczalnych dla powietrza, płynów itp. W konsekwencji jest im gorąco, czasem wręcz mówią, że pot spływa im do butów, dlatego chcą, by temperatura w pomieszczeniu była nieco niższa. A pacjent często jest w cienkiej koszulce, duże pole operacyjne jest odsłonione, leży w nadmuchu powietrza z systemu klimatyzacji, bo przecież otoczenie pola operacyjnego musi być odpowiednio czyste.

Są dostępne na rynku systemy ogrzewania pacjenta, ale ich efektywność jest różna. Historycznie patrząc, na początku po prostu cieplej nakrywano pacjenta, ale okazywało się, że to za mało. Pacjent ma zbyt mało ciepła w sobie, by to ciepło utrzymać. Są więc specjalne systemy, np. na łóżko operacyjne kładzie się nagrzewany materac, stosuje się też specjalne ogrzewane „obłożenia” pacjenta. Takich systemów jest wiele, pomagają zapobiec obniżeniu temperatury ciała. Mają jednak też „minusy”, jeśli chodzi o czystość powietrza. Można sobie to wyobrazić tak: gdy ogrzewamy pacjenta, ciepłe powietrze idzie do góry, a nad pacjentem tworzy się strumień konwekcyjny.

Powstaje taka „poduszka ciepłego powietrza”, a z drugiej strony (od strony sufitu) mamy system wentylacji, z którego czyste powietrze ma dotrzeć w okolice pola operacyjnego. Są już badania pokazujące, że stosowanie systemów ogrzewania zaburza przepływ czystego powietrza. Nie wiemy jeszcze jednak, czy wpływa to na ryzyko zakażenia miejsca operowanego.

Nie wiadomo więc, czy faktycznie zainstalowanie systemów ogrzewania pacjenta pomaga czy szkodzi?

Na pewno pomaga, chroniąc pacjenta przed hipotermią. Nie wiemy jednak, czy konsekwencje zwiększenia ryzyka niedotrzymania czystości powietrza w polu operacyjnym są poważniejsze dla pacjenta niż ryzyko hipotermii.

Nie wiadomo jeszcze, jak zaradzić, by nie tworzyła się poduszka powietrzna?

Analizujemy to. Nasz zespół na Politechnice prowadził projekt badawczy, polegający na ogrzewaniu pacjenta przez promieniowanie (za pomocą promienników). Mamy nadzieję, że wtedy ta poduszka cieplna będzie mniejsza. Przeprowadziliśmy wstępne badania, były też dyskusje, gdzie taki promiennik można by na sali operacyjnej postawić, by ogrzewać tylko pacjenta, a nie np. personel medyczny i żeby nie przeszkadzał on w trakcie operacji. Okazało się, że może on stać tylko od strony głowy pacjenta lub nóg. Kolejna rzecz – system musiałby być tani, by można było go powszechnie stosować. Trzeba też opracować, jaka powinna być jego moc, by np. pacjenta ogrzać, ale nie oparzyć.

Oczywiście; przy naszych projektach współpracujemy z lekarzami i z epidemiologami zajmującymi się zakażeniami szpitalnymi.

Od niedawna na Wydziale Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej, gdzie Pani pracuje i prowadzi prace badawcze, znajduje się bardzo nowoczesna sala operacyjna. To w niej przeprowadzi się badania nad wpływem systemów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych na temperaturę pacjenta?

Tak, udało nam się taką salę stworzyć i – dzięki grantom i współpracy z firmami branżowymi – wyposażyć w taki sposób, by znakomicie imitowała warunki na nowoczesnej sali operacyjnej. W zasadzie jedyną różnicą jest to, że jej wymiary są mniejsze niż typowej sali operacyjnej w szpitalu. Nasza eksperymentalna sala jest jedną z takich trzech w Europie, w której tego typu badania można prowadzić. Mamy systemy nawiewu stosowanie w salach operacyjnych szpitalnych, manekiny termiczne, udające personel (wydzielają tyle ciepła, ile człowiek). Sala spełnia wszystkie wymagania dotyczące czystości, szczelności.

Prowadzimy w niej m.in. badania związane z ryzykiem hipotermii u pacjentów przy zastosowaniu dwóch najczęściej obecnie występujących w salach operacyjnych systemów klimatyzacji. Badania są prowadzone z udziałem ludzi; obecnie mamy 50 ochotników, ponieważ chcieliśmy, żeby grupa badawcza była stosunkowo duża.

To zdrowe osoby?

Tak, to zdrowe osoby, nie podajemy im też znieczulenia okołooperacyjnego – stwierdziliśmy, że to wiązałoby się ze zbyt dużym ryzykiem. Badanie polega na tym, że są oni poddawani najpierw działaniu jednego z systemów klimatyzacji. Sprawdzamy temperaturę ciała, temperaturę wewnętrzną (przy pomocy specjalnych jednorazowych kapsułek), tętno, oceniamy ryzyko hipotermii. Następnie w drugim pomieszczeniu pacjenci ogrzewają się, a później są poddawani działaniu drugiego z systemów klimatyzacyjnych. Przy tym projekcie współpracujemy z Państwowym Instytutem Medycznym MSWiA, z Instytutem Medycyny Doświadczalnej PAN, a także innymi lekarzami i specjalistami, którzy tworzą Radę Doradczą naszego zespołu. Badania jeszcze nie są zakończone, ale już widzimy, że jest różnica między tymi systemami, jeśli chodzi o wystąpienie hipotermii. Mamy nadzieję, że nasze badania przyczynią się do odpowiedzi na pytanie, jak jej skutecznie zapobiec, jednocześnie chroniąc pacjenta przed zakażeniem.

Dr hab. inż. Anna Bogdan – profesor PW, prodziekan ds. ogólnych i nauki Wydziału Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej. Prezes Polskiego Zrzeszenia Inżynierów i Techników Sanitarnych (w kadencji 2020-2024), delegat Polski w Federation of European Heating, Ventilation and Air Conditioning Associations (REHVA).