Positioning of sterile tables under laminar airflow ventilation and the effect on surgical site infections

Abstract

Postoperative sårinfeksjoner er i dag en av de mest rapporterte helserelaterte infeksjonene i hele verden. Postoperative sårinfeksjoner regnes som en av de mest alvorlige postoperative komplikasjonene, gitt at de er assosiert med økt sykelighet og dødelighet, samt utvidet behov for terapi og økte helsekostnader. Infeksjoner i operasjonssåret har lenge vært assosiert med luftbåren forurensning, ettersom det har vært antatt at antallet luftbårne bakterier er direkte knyttet til pasientens sjanse for å få en postoperativ sårinfeksjon. Ventilasjonssystemer brukes derfor som et forebyggende tiltak og siden slutten av 1960-tallet har det vært antatt at laminære luftstrømsystemer (LAF) er i stand til å gi lavere luftbåren forurensning i operasjonsstuer sammenlignet med andre ventilasjonsløsninger.

Studier som undersøker effekten av laminær luftstrøm i operasjonsstuer, finner at ventilasjonsløsningen hovedsakelig gir en lav luftforurensning innenfor den laminære luftstrømmen begrenset av LAF-takets areal. Ved bruk av et mindre LAF-tak reduseres området som er beskyttet av den laminære luftstrømmen, noe som kan føre til at utstyr og instrumentbord plasseres i grenseområdet eller til og med utenfor den laminære luftstrømmen. I disse områdene er det en risiko for uønsket turbulent luftstrøm som kan resultere i en økt bakteriell kontaminering.

Denne masteroppgaven undersøkte hvordan bakterie- og partikkelforurensning påvirkes av å plassere sterile bord utenfor, i grensenområdet og innenfor den laminære luftstrømmen under simulert kirurgi. Oppgavens intensjon var å vise nødvendigheten av å ha LAF-tak store nok til å sikre at alt sterilt utstyr er plassert innefor den laminære luftstrømmen. Ved hjelp av åtte simulerte kirurgier utført på en operasjonsstue ved St. Olavs hospital i Trondheim, ble åtte forskjellige posisjoner for de sterile bordene undersøkt. Ved bruk av to luftprøvetakere og flere blodagarplater, ble bakterier på overflaten og i luften rundt de sterile bordene målt.

Resultatene bekreftet at plasseringen av de sterile bordene påvirker bakterie- og partikkelforurensning på og rundt de sterile bordene. Resultatene viste at antall bakterier i luften vil høyst sannsynlig være høyere like utenfor eller i grenseområdet til LAF-taket, sammenlignet med innenfor LAF-taket. Resultatet viste derimot at andre faktorer kan ha en sterkere påvirkning på antall bakterier i luften, da en måledag viste et høyere antall innefor LAF-taket sammenlignet med utenfor og i grensen til LAF-taket. Partikkelmålingene viste et lignende resultat med det høyeste partikkelnivået målt på sterile bord utenfor eller i grenseområdet til LAF-taket, mens det laveste partikkelnivået ble målt innenfor LAF-taket hver måledag.

Resultatene fra blodagarplatene viste at det totale antallet bakterier på alle overflater var mellom ti ganger høyere og to ganger høyere utenfor LAF-taket sammenlignet med innenfor LAF-taket. Resultatene fra målingene av relativ fuktighet viste at relativ fuktighet kan mulignes påvirke antall bakterier som lander på overflater utenfor LAF-taket. Antallet bakterier målt med blodagarplater utenfor LAF-taket sank for hver måledag, mens den relative fuktigheten økte hver måledag.

Surgical site infections (SSIs) are one of the most repeatedly reported health-associated infections world wide today. SSIs are considered as one of the most serious postoperative complications, as they are associated with increased morbidity and mortality, as well as extended therapy and elevated healthcare costs. Surgical site infections have long been associated with airborne contamination, as it has been firmly believed that the number of airborne bacteria is directly linked to the patients chance of contracting a SSI. Ventilation systems are therefore used as preventive measure, and since the late 1960's it has been believed that laminar airflow (LAF) ventilation systems are able to provide lower airborne contamination in operating rooms (ORs) compared to other ventilation solutions.

Studies investigating the efficiency of laminar airflow in OR environments find that the ventilation solution mainly provide a low air contamination within the laminar airflow canopy. When utilizing a smaller ceiling canopy, the area protected by the laminar airflow is reduced, which may result in equipment and instrument tables being placed in the boundary area or even outside of the laminar airflow. In these areas there is a risk of unwanted turbulent airflow resulting in increased bacterial contamination rates.

This master thesis investigated bacterial and particle contamination based on the positioning of sterile tables in a vertical laminar airflow OR environment. The thesis was intended to show the necessity of having vertical LAF systems large enough to ensure that all sterile equipment is placed inside the laminar airflow. Through the use of eight mock surgeries performed in an operating room at St. Olavs hospital in Trondheim, eight different positions for the sterile tables where investigated. Though the use of two air samplers and multiple blood agar plates, CFU was measured in the air around the sterile tables, as well as on the sterile table surfaces.

The results confirmed that the position of the sterile tables does matter in regards to bacterial and particle contamination. The results showed that the CFU level in the air is likely to be higher just outside or in the boundary area of the LAF, compared to inside the LAF. The result did on the other hand show that other factors can have a stronger affect on the CFU level in the air, as one measurement day showed a higher total CFU level inside the LAF compared to outside and in the boundary of the LAF. The particles measurements showed a similar result with the highest particle level measured on sterile table positions outside or in the boundary area of the LAF, while the lowest particle level was measured inside the LAF every measurement day.

The results from the blood agar plates showed that the total number of CFU landing on all surfaces were between ten times higher and two times higher outside of the LAF compared to inside the LAF. Interestingly, the relative humidity results indicated that relative humidity might influence the number of CFU landing on surfaces outside of the LAF. The number of CFU measured with blood agar plates outside of the LAF decreased for every measurement day, as the relative humidity increased every measurement day.