Autor: dr inż. Amelia Staszowska
Dym zabiegowy (ang. surgical smoke), określany w polskiej terminologii również jako dym chirurgiczny to uboczny produkt powstający w trakcie zabiegów z wykorzystaniem sprzętu elektrochirurgicznego, laserów i innych urządzeń do cięcia tkanek i koagulacji naczyń krwionośnych zawierający ponad tysiąc różnych produktów spalania. Wśród nich wykryto obecność rakotwórczych, mutagennych i potencjalnie teratogennych substancji.
Składniki dymu zabiegowego
Dominującym składnikiem dymu chirurgicznego jest para wodna – stanowi aż 95%. Pozostałe składniki (5%) to nieaktywne cząstki stałe, gazowe substancje chemiczne pod postacią lotnych związków organicznych, tlenku węgla, benzen oraz żywe patogeny i wirusy.
Pyły zawieszone
W trakcie zabiegów z użyciem sprzętu elektrochirurgicznego powstają cząstki aerozolowe (pyły zawieszone) o różnych wymiarach i masach. Ich ilość oraz rozkład ziarnowy zależą od takich czynników jak rodzaj użytego sprzętu energetycznego i tkanek. I tak np. średnica cząstek dymu wytwarzanych przez elektrokauteryzację wynosi 0,07–0,42 μm, średnica cząstek dymu wytwarzanych przez lasery wynosi 0,1–0,8 μm, a średnica cząstek dymu wytwarzanych przez skalpele ultradźwiękowe jest większa i wynosi 0,35–6,5 μm.4 Ponadto średnica cząstek dymu jest związana z tkanką. W jednym z badań użyto noża elektrycznego do cięcia dziesięciu różnych tkanek: mięśni szkieletowych, wątroby, płuc, oskrzeli, tłuszczu podskórnego, miedniczki nerkowej, kory nerkowej, istoty szarej i białej mózgu oraz skóry. Uzyskane wyniki pozwalają sklasyfikować tkanki na trzy grupy: grupę o wysokim stężeniu pyłu zawieszonego (wątroba), grupę o średnim stężeniu pyłu zawieszonego (mięśnie szkieletowe, miedniczka nerkowa i kora nerkowa) i grupę o niskim stężeniu pyłu zawieszonego (płuca, oskrzela, tłuszcz podskórny, istota szara i biała mózgu oraz skóra). Powstające podczas zabiegów cząstki dymu stanowią nośnik innych niebezpiecznych składników dymu. Dodatkowo ze względu na swoje zróżnicowane wymiary cząstki pyłów osadzają się w różnych obszarach dróg oddechowych powodując różne poziomy szkód. Na przykład cząstki o średnicy około 5 μm lub większe osadzają się na ścianie nosa, gardła, tchawicy i oskrzeli. Natomiast cząstki dymu mniejsze niż 2 μm osadzają się w oskrzelikach i pęcherzykach płucnych, powodując stany zapalne w płucach. Należy podkreślić, że dla pyłów ultradrobnych naczynia włosowate nie stanowią żadnej bariery. Składniki dymu są swobodnie rozprowadzane wraz z krwią po całym organizmie.
Związki gazowe
W dymie chirurgicznym wytwarzanym przez urządzenia energetyczne zidentyfikowano dziesiątki substancji gazowych, w tym lotnych związków organicznych, m.in., benzen, toluen, etylobenzen, ksylen, styren, formaldehyd i aldehyd octowy. Ponadto w dymie chirurgicznym wykryto sewofluran, powszechnie stosowany środek znieczulający i tlenek węgla. Oznacza to, że stosowanie leków może wpływać na skład dymu chirurgicznego. Skład emitowanych lotnych związków organicznych zależy również od rodzaju urządzenia energetycznego i tkanki poddawanej ablacji. Na przykład w dymie chirurgicznym wytwarzanym przez elektrokauteryzację występują liczne węglowodory, nitryfikatory, kwasy tłuszczowe i fenole. Dym powstający podczas laserowej ablacji tkanek zawiera więcej benzenu, formaldehydu, akroleiny i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Dym powstający podczas kauteryzacji tkanki naskórka za pomocą noża elektrycznego o wysokiej częstotliwości zawiera wyższe stężenia toluenu, etylobenzenu i ksylenu, natomiast dym powstający podczas kauteryzacji tkanki tłuszczowej zawiera niższe stężenia toluenu i wyższe stężenia aldehydów. Badania wykazały, że poziom lotnych związków organicznych w dymie chirurgicznym wytwarzanym przez skalpele ultradźwiękowe jest niższy niż w przypadku elektrokauteryzacji podczas laparoskopowej cholecystektomii. W porównaniu z tkanką mięśniową, tkanka wątroby może wytwarzać wyższe stężenie furfuralu podczas spalania nożem elektrycznym.
Ważnym składnikiem dymu chirurgicznego jest tlenek węgla (czad) powstający w wyniku niepełnego spalania tkanek. Może on być wchłaniany do krwi przez skórę, błony śluzowe i drogi oddechowe. Warto zauważyć, że stężenie tlenku węgla wzrasta z powodu gromadzenia się gazu w jamie brzusznej, i może być on wchłaniany do krwi przez otrzewną. Gaz ten wiąże się z hemoglobiną, tworząc hemoglobinę karbonylową a jego zdolność wiązania się z hemoglobiną jest znacznie większa niż tlenu. W konsekwencji może to powodować niedotlenienie różnych narządów i tkanek, prowadząc do szeregu nieprzyjemnych objawów, takich jak ból głowy, zawroty głowy i zmęczenie. Stężenie HbCO powyżej 50% może mieć poważne negatywne skutki dla zdrowia. Długotrwała ekspozycja na niskie stężenie tlenku węgla może prowadzić do zawrotów głowy i hipomnezji.
Akrylonitryl to kolejny toksyczny lotny związek organiczny, który wykryto w składzie dymu zabiegowego. Jest bezbarwny i może być wchłaniany przez skórę i drogi oddechowe. Połączenie CN− z Fe3+ w końcowym enzymie łańcucha oddechowego (oksydazie cytochromowej aa3) inaktywuje ten enzym i blokuje transfer elektronów oraz fosforylację oksydacyjną, hamując w ten sposób wykorzystanie tlenu wewnątrzkomórkowego. Krótkotrwała ekspozycja na akrylonitryl może powodować szereg objawów, w tym podrażnienie oczu, kichanie i zmęczenie. Długotrwała ekspozycja skóry na akrylonitryl może powodować zapalenie skóry. Akrylonitryl i inne lotne związki organiczne, w tym benzen, cykloheksanon, formaldehyd, furfural, węglowodory wielopierścieniowe aromatyczne, styren, toluen i ksylen, zawarte w dymie chirurgicznym, zostały uznane za substancje rakotwórcze.
Bakterie i wirusy
Jedną z niepokojących kwestii jest to czy dym chirurgiczny może być wektorem chorób zakaźnych. Kluczowym czynnikiem jest obecność żywych patogenów wśród składników dymu. Wykryto w nim m,in.: Serratia liquefaciens, Escherichia coli, Aeromonas sobria, Serratia marcescens, Lactococcus garvieae, Citrobter braakii, Citrobacter freundii, Raoultella planticola, Hafnia alvei, Serratia marcescens, wirus brodawczaka ludzkiego, koronawirusy RNA, HIV, wirusy zapalenia wątroby.
Możliwość przenoszenia chorób przez dym chirurgiczny nie ogranicza się do wirusów i bakterii, a obecność żywych komórek jest kolejnym ważnym czynnikiem. Komórki wykryto w dymie chirurgicznym podczas laparoskopii i eksperymentów in vitro. Żywe komórki wykryto w dymie z odległości 5 cm, ale tylko przy użyciu skalpela harmonicznego. Odsetek dodatnich wyników malał wraz ze wzrostem odległości. Nie zidentyfikowano żadnych żywych komórek w dymie chirurgicznym z urządzenia elektrochirurgicznego ani urządzenia do ablacji radiowej. Możliwą przyczyną jest to, że temperatura osiągana podczas użycia skalpela harmonicznego jest niższa niż w przypadku innych technik. Dzięki temu integralność struktury komórkowej może być zachowana w większym stopniu. Najnowsze badania pokazują, że ultradźwiękowe cięcie wątroby charakteryzuje się wyższą aktywnością metaboliczną niż elektrochirurgia wątroby. Podczas cięcia kości piłami i cięcia ultradźwiękowego nie uwolniono żadnych żywych komórek. Chociaż obecnie jest brak jednoznacznych dowodów na to, że żywe komórki w dymie chirurgicznym mogą powodować transmisję chorób, nawrót nowotworu i przerzuty guza, należy jednak pamiętać, że żywe komórki w dymie chirurgicznym mogą być czynnikiem niekorzystnym dla pacjentów i personelu sali operacyjnej. Potwierdza to, że bezdotykowa technika izolacji jest absolutnie niezbędna podczas operacji chirurgicznych.
Podsumowanie
Charakterystyka składników dymu chirurgicznego wytwarzanych przez różne rodzaje tkanek lub przy użyciu różnych rodzajów urządzeń energetycznych jest różna. Zgodnie z profilem jego składu, dym chirurgiczny może być ważnym czynnikiem ryzyka wpływającym na zdrowie i bezpieczeństwo personelu sali operacyjnej i pacjentów. Stosowanie masek chirurgicznych, urządzeń ssących i przenośnych systemów ewakuacji dymu może w pewnym stopniu zmniejszyć to ryzyko. Jednak większość członków personelu sali operacyjnej nie wdraża odpowiednich środków w celu ochrony osobistej.
Literatura
- Bree, K., Barnhill, S., & Rundell, W. The Dangers of Electrosurgical Smoke to Operating Room Personnel: A Review. Workplace Health Saf. 2017; 65: 517-26.
- Kahramansoy, N. (2024). Surgical smoke: a matter of hygiene, toxicology, and occupational health. GMS Hygiene and Infection Control, 19, Doc14.
- Li, C. I., Chou, Y. H., Pai, J. Y., Chen, C. H., & Chiang, M. C. (2022). Investigating surgical smoke in otolaryngology operating rooms. Scientific Reports, 12(1), 1719.
- Mahdood, B., Merajikhah, A., Mirzaiee, M., Bastami, M., & Banoueizadeh, S. (2024). Virus and viral components transmitted through surgical smoke; a silent danger in operating room: a systematic review. BMC surgery, 24(1), 227.
- Merajikhah, A., Imani, B., Khazaei, S., & Bouraghi, H. (2022). Impact of surgical smoke on the surgical team and operating room nurses and its reduction strategies: a systematic review. Iranian journal of public health, 51(1), 27.
- Robertson-More, C., & Wu, T. (2021). A knowledge gap unmasked: viral transmission in surgical smoke: a systematic review. Surgical endoscopy, 35(6), 2428-2439.
- Zhou, Y. Z., Wang, C. Q., Zhou, M. H., Li, Z. Y., Chen, D., Lian, A. L., & Ma, Y. (2023). Surgical smoke: A hidden killer in the operating room. Asian Journal of Surgery, 46(9), 3447-3454.