Kontekst badania
Ograniczanie transmisji patogenów przenoszonych drogą powietrzną pozostaje jednym z najważniejszych wyzwań w projektowaniu i eksploatacji szpitali. Dotyczy to szczególnie oddziałów, na których hospitalizowani są pacjenci z zakażeniami układu oddechowego. O ile środki ochrony indywidualnej, takie jak respirator N95, skutecznie zmniejszają ryzyko zakażenia, ich efektywność zależy od prawidłowego i konsekwentnego stosowania przez personel. Rozwiązania inżynierskie, w tym odpowiednio zaprojektowana wentylacja, mogą ograniczać rozprzestrzenianie się zanieczyszczonego powietrza niezależnie od zachowań użytkowników. Autorzy ocenili, czy zmiana konfiguracji instalacji wentylacyjnej może zwiększyć skuteczność stosowania respiratorów i poprawić ochronę personelu medycznego.
Cele i hipotezy
Celem pracy było określenie wpływu zastosowania wywiewu powietrza bezpośrednio z sal pacjentów na rozprzestrzenianie aerozolu zawierającego SARS-CoV-2 oraz sprawdzenie, czy rozwiązanie to działa synergiczznie z polityką stosowania respiratorów N95 wyłącznie podczas przebywania w salach pacjentów. Autorzy zakładali, że odpowiednia konfiguracja wentylacji ograniczy transport zanieczyszczonego powietrza do korytarzy i innych stref klinicznych, zwiększając skuteczność ochrony personelu.
Metody badawcze
Badanie miało charakter symulacyjny. Wykorzystano wieloskalowy model komputerowy łączący model agentowy opisujący pracę personelu pielęgniarskiego, model rozwoju zakażenia SARS-CoV-2, model Wellsa–Rileya do oceny transmisji drogą powietrzną oraz model przepływu powietrza oparty na obliczeniowej mechanice płynów (CFD). Analizy przeprowadzono dla rzeczywistego oddziału szpitalnego w Melbourne wyposażonego w 32 łóżka, porównując dwa warianty wentylacji. W rozwiązaniu standardowym powietrze było usuwane głównie z korytarzy, natomiast w wariancie projektowanym dodatkowe kratki wywiewne znajdowały się również w salach pacjentów. W obu przypadkach zachowano sześciokrotną wymianę powietrza na godzinę. Oceniano także różne strategie stosowania respiratorów N95 przez personel.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Symulacje wykazały, że sama zmiana konfiguracji wentylacji zapewnia jedynie umiarkowaną poprawę bezpieczeństwa. Istotny efekt pojawia się dopiero po połączeniu wywiewu z sal pacjentów z obowiązkowym stosowaniem respiratorów N95 podczas wykonywania czynności przy pacjentach. W takim wariancie średni czas potrzebny do zakażenia połowy personelu pielęgniarskiego wydłużył się z około 7 do 47 dni, podczas gdy przy standardowej konfiguracji wentylacji wzrastał jedynie z około 5,5 do 20 dni. Oznacza to ponad dwukrotnie silniejszy efekt ochronny wynikający ze współdziałania obu środków zapobiegawczych.
Analiza rozkładu narażenia wykazała mechanizm tego zjawiska. Respiratory skutecznie ograniczały ekspozycję w salach pacjentów, natomiast zastosowanie wywiewu bezpośrednio z tych pomieszczeń znacząco zmniejszało ilość zakaźnego aerozolu przedostającego się do korytarzy. W efekcie ograniczano ryzyko zakażenia podczas przemieszczania się personelu oraz wykonywania czynności administracyjnych poza salami chorych. W standardowym układzie wentylacji, po zastosowaniu respiratorów wyłącznie w salach pacjentów, właśnie korytarze stawały się dominującym miejscem narażenia. Zastosowanie wywiewu z sal praktycznie eliminowało ten problem. Autorzy wskazują również, że uzyskany poziom ochrony był zbliżony do sytuacji, w której personel nosiłby respiratory N95 we wszystkich strefach klinicznych przy zachowaniu standardowej wentylacji.
Badanie wykazało także, że rozszerzenie obowiązku noszenia respiratorów na korytarze i stanowiska pielęgniarskie przy jednoczesnym zastosowaniu wywiewu z sal przynosi już niewielkie dodatkowe korzyści. Wynika to z faktu, że odpowiednio zaprojektowana wentylacja sama ogranicza obecność zakaźnego aerozolu w tych przestrzeniach. Autorzy zwracają uwagę, że po ograniczeniu ryzyka w strefach klinicznych relatywnie większego znaczenia nabierają pomieszczenia socjalne, w których personel przebywa bez środków ochrony dróg oddechowych.
Wnioski
Badanie wskazuje, że odpowiednia konfiguracja instalacji wentylacyjnej może znacząco zwiększyć skuteczność środków ochrony indywidualnej. Wyposażenie sal pacjentów w lokalny wywiew ograniczający przepływ zanieczyszczonego powietrza do korytarzy działa synergicznie z punktowym stosowaniem respiratorów N95 i pozwala osiągnąć poziom ochrony zbliżony do obowiązku noszenia respiratorów we wszystkich przestrzeniach klinicznych. Wyniki podkreślają znaczenie projektowania wentylacji jako elementu strategii kontroli zakażeń oraz wskazują, że inwestycje w rozwiązania inżynierskie mogą zwiększać skuteczność obowiązujących procedur ochrony personelu.
Ograniczenia zakresu badawczego
Badanie opierało się na modelach symulacyjnych odwzorowujących rzeczywisty oddział szpitalny i przebieg epidemii SARS-CoV-2. Autorzy podkreślają, że wyniki zależą od przyjętych założeń dotyczących organizacji pracy personelu, czasu przebywania w poszczególnych strefach oraz dominującej roli transmisji drogą aerozolową. Model nie uwzględniał szczegółowo transmisji związanej z bliskim kontaktem i większymi kroplami oddechowymi, dlatego rzeczywiste efekty poszczególnych działań mogą różnić się w zależności od warunków klinicznych i charakterystyki patogenu.
Artykuł dostępny na stronie czasopisma Journal of Hospital Infection