Der Anteil nosokomialer Infektionskrankheiten, welche via die Luft übertragen werden, ist im Vergleich zu Infektionen, welche durch direkten Kontakt erworben werden, gering. Diese Tatsache wird dadurch unterstrichen, dass sich vorallem in den letzten Jahren der Fokus klinisch-epidemiologischer Studien zur Pathogenese nosokomialer Infektionen auf die durch Kontakt übertragenen Infektionen richtet. Dies führt dazu, dass sich die Beurteilung des Infektionsrisikos im Spital bezüglich durch Luft übertragener Infektionskrankheiten auf eine relativ beschränkte wissenschaftliche Basis abstützen kann. Dementsprechend stellt dieses Thema auch ein erhebliches Forschungspotential dar. In diesem und einem Folgeartikel werden, basierend auf der vorhandenen wissenschaftlichen Evidenz, die wichtigsten Aspekte der Anforderungen an Präventionsmassnahmen im Bereich der Spitallüftung dargestellt. Der erste Artikel befasst sich mit der Lüftung in Operationsabteilungen. Im zweiten Artikel wird die Lüftung in anderen Spitalbereichen und in Spezialsituationen diskutiert.

Die Anforderungen an die Lüftung in Operationsabteilungen müssen unter Berücksichtigung der Hauptzielsetzung aus hygienischer Sicht beurteilt werden. Das Hauptziel ist hier die Prävention der postoperativen Wundinfektion (surgical site infection, SSI). Dieses Risiko variiert sehr stark und ist abhängig von der Art des chirurgischen Eingriffs. Die meisten postoperativen Infektionen werden durch die patienteneigene Flora (der Haut oder anderer natürlicherweise kontaminierter Organe wie z. B. Darm) verursacht. In dieser Situation spielt die Qualität der Luft im Operationsfeld eine relativ untergeordnete Rolle. Trotzdem gehört auch bei darmchirurgischen Eingriffen die Sterilität der Instrumente bzw. das Vermeiden der aerogenen Kontamination des Instrumentariums zu den Standardanforderungen an eine moderne Chirurgie. In gewissen chirurgischen Disziplinen wie zum Beispiel der orthopädischen Chirurgie oder anderen Eingriffsarten, während denen prothetisches Fremdmaterial implantiert wird, kommt hingegen der Vermeidung der aerogenen Wund- bzw. Instrumentenkontamination eine sehr wichtige Rolle zu.

In Tabelle 1 wird im Sinne einer vereinfachenden Gewichtung die mögliche Rolle der verschiedenen Quellen für eine Wundkontamination dargestellt. Die primäre Kontamination der Luft mit aerogenen Keimen kann auf defekte Filter oder auf unkontrollierte Luftströmungen aus benachbarten Räumen bei ungenügender Funktion des Ueberdruckes im OP-Saal zurückgeführt werden. Sie sollte durch Wartung und Kontrolle der Anlagen gemäss den nachstehend erwähnten Richtlinien vermieden werden können.

Tabelle 1: Quellen und Wahrscheinlichkeit der intraoperativen Wundkontamination

Einschätzung der Wahrscheinlichkeit, dass die erwähnte Quelle als Ursache für eine Kontamination der Wunde in Frage kommt:

0 als Quelle irrelevant; + sehr wichtige potentielle Quelle; ++ wichtige potentielle Quelle; +++ als Quelle von untergeordneter Bedeutung

Wesentlich schwieriger zu kontrollieren und vor allem bei Eingriffen in sterilem Gewebe (clean surgery) und dort insbesondere bei Implantation von Fremdmaterial wahrscheinlich von grosser Bedeutung ist die sekundäre Kontamination der Luft mit Einbringung von Keimen in das Operationsgebiet. Als wichtigste Ursache für diesen Uebertragungsweg muss hier das Personal im OP genannt werden. Verschiedene Studien haben eine erhöhte Keimbelastung der Luft nachgewiesen, falls Baumwoll-OP-Kleidung an Stelle der neueren synthetischen Kleidung getragen wird. Zusätzlich können Häufungen von Wundinfektionen durch aerogene Uebertragung von Bakterien wie zum Beispiel Streptokokken der Gruppe A von im OP anwesenden kolonisierten Medizinalpersonen ausgelöst werden. Schliesslich müssen die Hände des Operateurs – unbemerkte Defekte der Handschuhe intraoperativ häufig – sowie die Haut des Patienten als weitere, je nach Eingriffsart wichtige Infektionsquellen erwähnt werden.

Aus dieser Auflistung möglicher Quellen geht hervor, dass das Konzept der Infektionsprävention im Operationssaal nicht auf das Sicherstellen einer optimalen Lüftung reduziert werden kann.

Die Gegenüberstellung von orthopädischer Chirurgie und Viszeralchirurgie macht deutlich, dass das Anforderungsprofil an die Lüftung im Operationssaal je nach Art der operativen Tätigkeit theoretisch sehr unterschiedlich definiert werden könnte. So liesse sich sicherlich die Ausstattung eines orthopädischen Operationssaales mit HEPA-Filtern und laminärer Luftführung eher rechtfertigen als dies bei einem viszeralchirurgisch genutzten OP der Fall wäre.

Die Definition der Mindestanforderungen an die Luft im OP ist nicht nur aufgrund der von der jeweiligen chirurgischen Disziplin abhängigen und deshalb variablen Risiken schwierig. In der publizierten Fachliteratur finden sich sehr wenige Studien, die einen direkten Zusammenhang zwischen Keimkonzentration der Luft im OP und dem Auftreten von Wundinfektionen nachweisen können. Die anfangs der 80er Jahre in Grossbritannien von Lidwell auf dem Gebiet der orthopädischen Chirurgie durchgeführte Studie (Lidwell OM. BMJ 1982; 285: 10) wird diesbezüglich immer wieder zitiert, lässt jedoch keine Generalisierung der Schlussfolgerungen auf andere Eingriffe mit Implantation von Fremdmaterial zu. Diesem Umstand tragen verschiedene Richtlinien Rechnung, indem sie, wie beispielsweise die amerikanische Richtlinie zur Prävention chirurgischer Wundinfektionen, auf die Angabe von Grenzwerten der Keimkonzentration in der OP-Luft verzichten.

Die allfällige Relevanz solcher Grenzwerte wird durch folgende Umstände relativiert. Einerseits ist Luft, welche aus korrekt installierten und mittels Partikelmessung als leckfrei dokumentierten Filtern (H14) in den OP eingeblasen wird, weitestgehend keimfrei. Andererseits wird die Luft, wie oben ausgeführt, durch das während eines Eingriffes körperlich zum Teil hart arbeitende Team durch die Abgabe von Mikroorganismen, welche von der Haut durch die Kleidung hindurch freigesetzt werden, belastet. Die Messung der Keimkonzentration der Luft im ruhenden OP vermag deshalb keine zuverlässige Aussage über das intraoperative Risiko einer bakteriellen Wundbelastung zu machen. Deshalb beurteilen verschiedene Experten und Richtlinien (z. B. die CDC-Richtlinie zur Prävention von ,surgical site infections`) solche Messungen als unnötig. Hingegen sind Partikelmessungen vor Inbetriebnahme neuer OPs sowie nach Wartungsarbeiten an den Lüftungsanlagen, insbesondere nachdem Arbeiten an den Filtern vorgenommen wurden, empfehlenswert, um die Leckfreiheit der verwendeten Filter zu dokumentieren. Aus Platzgründen kann hier nicht im Detail auf weitere Aspekte der verschiedenen Kontrollen eingegangen werden, die in den neuen Schweizer Richtlinien (zurzeit in Vernehmlassung; einsehbar unter www.swki.ch) vorgeschlagen werden.

Sollen die einzelnen OPs nun mit massgeschneiderten OPs, derenAnforderungen an das Lüftungssystem durch die in diesen Sälen geplanten Eingriffsarten definiert werden, ausgestattet werden? Aus der Sicht der Infektionsprävention wäre dieser Weg vertretbar. Die Entscheidung über die Dimension und das Design der Lüftung wird im OP aber zusätzlich durch betriebliche Ueberlegungen beeinflusst. Insbesondere bei voraussichtlich multidisziplinärer Nutzung oder bei möglicher späterer Aenderung der Nutzung des OPs erscheint es sinnvoll, eine Lösung zu wählen, welche auch den Anforderungen der Implantatchirurgie genügt. Diese Ueberlegung dürfte sich mittelfristig wahrscheinlich für viele Spitäler als bezogen auf die Kosten weiser Entscheid herausstellen.

Bei der Planung neuer Operationssäle bzw. bei Renovation bestehender Lüftungssysteme sollte die Grösse das Feldes der laminär aus der Decke einströmenden Luft grosszügig bemessen sein, um zu verhindern, dass kritische Komponenten des Operationsbereiches in einen turbulenten Strömungsbereich geraten. Dazu gehören neben dem Operationsfeld zusätzlich:

• Die Patientenabdeckung,
• offene Material- und Instumentiertische, sowie
• das steril eingekleidete OP-Team

Wird durch geeignete Massnahmen verhindert, dass die oben erwähnten Bereiche bzw. Personen durch aus dem Umfeld via Turbulenzen eingebrachte Keime kontaminiert werden, kann im Bereich des OP-Saales auf bisher geforderte Verdünnungskonzepte mit hohen Luftvolumenströmen und aufwändiger Schwebstoff-Filtertechnik verzichtet werden. Als Mindestgrösse für den LAF-Auslass empfehlen die erwähnten neuen Schweizer Richtlinien, die Abmessungen 3 x 3 m einzuhalten. Bei optimaler Luftführung und mit der Unterstützung umlaufender Strömungsleitschürzen bis auf Türhöhe (ca. 2,1 m) wird damit ein Schutzbereich von mindestens 2,8 x 2,8 m erreicht. Die Grösse dieses Schutzbereiches stellt sicher, dass auch das Operationsteam sowie der Instrumentiertisch durch das Feld mit laminärer Lüftung geschützt ist.

Bei der Definition der Anforderungen an die Lüftung müssen neben der Feldgrösse noch andere Aspekte wie die Strömungsgeschwindigkeit berücksichtigt werden. Im Rahmen einer gewissen Bandbreite kann davon ausgegangen werden, dass bei hoher Luftströmung die Turbulenzanfälligkeit geringer ist als bei niedrigerer Luftströmung. Somit wäre eine möglichst hohe Luftströmung aus dem Aspekt der Prävention zu befürworten. Bei der Festlegung der Strömungsgeschwindigkeit sollten aber auch Nachteile der hohen Strömungsgeschwindigkeit wie zum Beispiel erhöhter Bedarf an Betriebsenergie und Einfluss auf das Temperaturempfinden der im Durchzug arbeitenden Personen bedacht werden. Aus diesem Grund wird ein abgestuftes Lüftungskonzept vorgeschlagen, welches einerseits die Risiken der einzelnen Operationskategorien berücksichtigt, andererseits auch die unangenehmen bzw. unökonomischen Seiten der erhöhten Luftströmung in Betracht ziehen. Die in Tabelle 2 enthaltene Aufstellung fasst diese Aspekte zusammen. Dieses abgestufte Vorgehen setzt voraus, dass einerseits die Luftströmung vor Ort auf einfache Art und Weise reguliert werden kann, und dass andererseits die Regulierung der Luftströmung im Alltag eines oft hektischen Operationsbetrieb systematischer und integraler Bestandteil der Operationsvorbereitung ist.

Tabelle 2: Ansprüche an die Lüftung in Abhängigkeit von der Eingriffskategorie

Die Umsetzung dieses Konzeptes führt in den einzelnen OP-Feldern, welche laminär mit einem relativ hohen Luftvolumenstrom belüftet werden, im Vergleich zur Umgebung einen Ueberdruck herbei. Dieser Ueberdruck verhindert im kritischen Bereich, verbunden mit dem Ausschluss von Turbulenzen,, die Keimeinbringung aus der Umgebungsluft. Somit entfallen spezielle Anforderungen an die Luftqualität in den umgebenden Räumen, welche im Prinzip konventionell belüftet werden könnten. Hierbei bleibt aber zu berücksichtigen, dass die arbeitsmedizinischen Vorschriften bezüglich Narkosegase eingehalten werden – z. B. SUVA-Richtlinie 2869/29d mit der Vorschrift, mindestens ein Zuluftvolumen von 800-1000 m³/h sicherzustellen. – Zusätzlich muss verhindert werden, dass Insekten (z. B. Fliegen) in den Operationstrakt gelangen können. Aus diesem Grund bleibt auch im Rahmen des neuen Konzeptes die Anforderung bestehen, dass OP-Abteilungen von den übrigen Abteilungen lüftungstechnisch getrennt sind und die Fenster nicht geöffnet werden dürfen.

Die Verwendung von Schutzfeldern mit laminärer Lüftung ermöglicht im Prinzip die Schaffung von OP-Sälen mit mehreren Operationstischen, welche gegenseitig durch ihren vertikal, laminär geführten Luftstrom abgeschirmt sind. Diesbezüglich wurden bisher vorwiegend im Ausland Erfahrungen gemacht. Gut dokumentierte wissenschaftliche Studien sind bis anhin nicht verfügbar. Aus technischer Sicht sind solche OP-Gestaltungen unter Einhaltung der Anforderungen für die einzelnen OP-Plätze aber machbar.

An das Sterilgutlager und den Versorgungskorridor (Sterilkorridor) werden bezüglich Luftqualität insofern erhöhte Anforderungen gestellt, als eine geringe Keimbelastung der Umgebungsluft sinnvoll erscheint, um eine sekundäre Kontamination der gelagerten, verpackten Materialien zu minimieren. Entsprechend schlägt die neue Richtlinie vor, dass in diesen Bereichen eine erhöhte Luftrate (> 100 m³/h), welche durch einen F9-Endfilter einströmt, vorzusehen ist. Eine laminäre Luftführung ist jedoch nicht notwendig.

Da die Evidenz für den infektionspräventiven Nutzen einer laminären Lüftung für die meisten chirurgischen Eingriffe nicht vorliegt, stellt sich die Frage nach der Notwendigkeit für den Einbau solcher Anlagen, die nicht ganz billig sind, vor allem für Spitäler, die Umbaupläne anstatt Neubaupläne zu bearbeiten haben. Für die Tätigung dieser Investition sprechen Informationen von Fachleuten, die zum Schluss kommen, dass unter Berücksichtigung der (niedrigeren) Betriebskosten ein grosses laminäres Feld kostengünstiger ist, als eine konventionelle Lüftung mit einem hohen Luftvolumenstrom. Auch zu dieser Frage ist zurzeit die Evidenz aus prospektiven, vergleichenden Studien in publizierter Form nicht vorliegend. Operationsabteilungen, in denen sämtliche Operationssäle mit einem grossen laminären Feld ausgestattet sind, ermöglichen theoretisch eine flexiblere Nutzung der Säle, da bei der Saalzuteilung nicht mehr auf die individuelle Ausstattung der Lüftung geachtet werden muss. Dieser Vorteil könnte sich günstig auf das OP-Management auswirken und dadurch ökonomische Vorteile mit sich bringen.

Seit der Publikation der letzten Richtlinie, die sich zur Lüftung von Operationssälen in der Schweiz äusserte, ist einige Zeit vergangen und haben sich einige neue Erkenntnisse ergeben. Die neuen Richtlinien haben diese Erkenntnisse integriert und bauen auf der „Philosophie” auf, dass für die Implantatchirurgie eine möglichst weitgehende Reduktion aerogener Keime durch Verwendung von qualitativ hochstehenden Filtern, laminärer Luftführung und Aufbau eines grosszügig bemessenen Schutzes (Feldgrösse) sinnvoll erscheint.

Im Sinne der heutigen polyvalenten Nutzung von OP-Sälen können derart ausgestattete Säle aber auch für andere Eingriffe genutzt werden. Die Reduktion des Luftvolumenstromes während in Bezug auf die Wundkontamination durch die Luft weniger gefährdeter Eingriffe erscheint aus verschiedenen Gründen sinnvoll. Schliesslich bietet die Umsetzung der neuen Richtlinie eine ideale Gelegenheit, um den bereits ,uralten Zopf` der Einteilung von OPs in septische und aseptische Säle abzuschneiden. Eine moderne, gut funktionierende Lüftung macht durch die aufgebaute Schutzdruckhaltung eine solche Einteilung überflüssig.

Trotz aller technischer Möglichkeiten muss abschliessend auf einige im Alltag relevante Aspekte hingewiesen werden, welche angegangen werden müssen, um eine optimale Infektionsprävention im OP zu erzielen. Dazu gehören: Wahl des Materials für Abdeckung und Kleidung, Disziplin der Mitarbeitenden bezüglich Händedesinfektion, Sprechen während des Eingriffes; offene Türen, häufiges Betreten und Verlassen des Saales durch das Personal, Operationstechnik, insbesondere Blutstillung und anderes mehr.

Das multifaktorielle Problem der ,surgical site infection` erfordert somit eine interdisziplinäre Strategie, die auch diese Punkte aufgreift. Die Festlegung der Lüftung im OP ist somit nur eines unter mehreren wichtigen Elementen der Infektionsprävention.

1. Whyte W, Hambraeus A, Laurell G, Hoborn J. The relative importance of the routes and sources of wound contamination during general surgery. II. Airborne. J Hosp Infect 1992; 22: 41-54
2. Bitkover CY, Marcussion E, Ransjo U. Spread of coagulase-negative staphylococci during cardiac surgery in a modern operating room. Ann Thorac Surg 2000; 69: 1110-5
3. Rutishauser J, Funke G, Lütticken R, Ruef C. Streptococcal toxic shock syndrome in two patients infected by a colonized surgeon. Infection 1999; 27: 259-60
4. Verkkala K, Eklund A, Ojajarvi J, Tiittanen L, Hoborn J, Makela P. The conventionally ventilated operating theatre and air contamination control during cardiac surgery – bacteriological and particulate matter control garment options for low level contamination. Eur J Cardiothorac Surg 1998; 14: 206-10