Kontekst badania
Systemy laminarnych przepływów powietrza (LAF) są powszechnie stosowane w salach operacyjnych w celu ograniczania zakażeń miejsca operowanego poprzez redukcję bioaerozoli. W ostatnich latach coraz większą uwagę zwraca się jednak na dym chirurgiczny, powstający m.in. podczas zabiegów laparoskopowych z użyciem elektrokoagulacji i narzędzi ultradźwiękowych. Dym ten zawiera szkodliwe związki chemiczne (np. benzen) i stanowi zagrożenie zdrowotne dla personelu medycznego. Dotychczasowe badania koncentrowały się głównie na zanieczyszczeniach biologicznych, pomijając specyfikę dymu chirurgicznego, który unosi się ku górze wskutek sił wyporu cieplnego i ma inne charakterystyki rozprzestrzeniania niż bioaerozole.
Cele i hipotezy
Celem pracy było porównanie skuteczności trzech strategii laminarnych przepływów powietrza w usuwaniu dymu chirurgicznego z sali operacyjnej:
- pionowego LAF (VLAF),
- poziomego LAF (HLAF),
- pionowego LAF wspomaganego mobilną jednostką laminarną (MVLAF).
Postawiono hipotezę, że systemy HLAF oraz MVLAF będą skuteczniejsze niż klasyczny VLAF w ograniczaniu ekspozycji personelu na dym chirurgiczny, szczególnie w strefie operacyjnej, gdzie występują zakłócenia przepływu powodowane przez lampy operacyjne i wyposażenie.
Metody badawcze
Badania przeprowadzono z wykorzystaniem numerycznej mechaniki płynów (CFD). Opracowano trójwymiarowy model sali operacyjnej z uwzględnieniem pacjenta, personelu, lamp operacyjnych oraz wyposażenia.
Dym chirurgiczny modelowano jako emisję benzenu z jamy brzusznej pacjenta podczas zabiegu laparoskopowego. Analizę wykonano w stanie ustalonym, stosując model turbulencji RANS (k–ε).
Salę operacyjną podzielono na trzy strefy narażenia:
- strefę operacyjną (chirurg i instrumentariuszka),
- strefę asysty,
- strefę peryferyjną.
Porównywano rozkłady prędkości powietrza, znormalizowane stężenia benzenu oraz lokalną skuteczność usuwania zanieczyszczeń na wysokości strefy oddychania (1,7 m).
Rezultaty badań i ich interpretacja
- VLAF wykazał najwyższe stężenia dymu chirurgicznego w strefie operacyjnej. Zakłócenia przepływu spowodowane przez lampy operacyjne prowadziły do powstawania stref recyrkulacji i lokalnej akumulacji zanieczyszczeń.
- HLAF znacząco obniżył stężenie dymu w bezpośrednim obszarze nad pacjentem (około trzykrotnie w porównaniu z VLAF), dzięki poziomemu „zamiataniu” zanieczyszczeń, jednak wykazywał większą zmienność skuteczności w strefie asysty.
- MVLAF, szczególnie w wariancie z filtrem, zapewnił najniższe i najbardziej jednorodne stężenia dymu chirurgicznego w strefach kluczowych. Mobilna jednostka skutecznie kompensowała obszary słabego przepływu występujące w systemie VLAF.
Wyniki potwierdziły, że lokalne narażenie personelu może znacząco różnić się od średnich wskaźników wentylacyjnych, a klasyczny VLAF nie zawsze zapewnia optymalną ochronę przed dymem chirurgicznym.
Wnioski
Badanie wykazało, że:
- tradycyjny system VLAF jest najmniej skuteczny w ograniczaniu ekspozycji na dym chirurgiczny,
- HLAF i MVLAF istotnie poprawiają warunki w strefie operacyjnej,
- najlepsze rezultaty uzyskuje się przy zastosowaniu systemów hybrydowych z mobilnymi jednostkami laminarnymi, które umożliwiają lokalne sterowanie przepływem powietrza.
Autorzy podkreślają konieczność strefowej oceny narażenia, a nie opierania się wyłącznie na globalnych wskaźnikach czystości powietrza przy projektowaniu wentylacji sal operacyjnych.
Ograniczenia zakresu badawczego
Analiza oparta była na:
- modelu stacjonarnym (brak odwzorowania ruchu personelu i zmiennych warunków w czasie),
- uproszczonym składzie dymu chirurgicznego (reprezentowanym przez benzen),
- symulacjach numerycznych, bez równoległych pomiarów terenowych podczas rzeczywistych operacji.
Autorzy wskazują, że przyszłe badania powinny uwzględniać modelowanie nieustalone (transient) oraz walidację wyników w warunkach klinicznych.
Artykuł opublikowano w ScienceDirect.