Ein potenzieller Fehler in der Belüftung des Operationssaals kann das Risiko einer COVID-19-Infektion erhöhen

Ingenieure der NYU Abu Dhabi (NYUAD) haben bei der Untersuchung von Lüftungssystemen in chirurgischen Operationssälen herausgefunden, dass herkömmliche Lüftungssysteme unbeabsichtigt die Zirkulation von aerosolisierten, krankheitserregertragenden Partikeln fördern können. Dadurch besteht für Operationsteams ein höheres Risiko einer Infektion durch COVID-19 und andere durch die Luft übertragene Krankheiten.

Die Forschung erscheint in Lebensjournal.

Mithilfe grundlegender technischer Werkzeuge, einschließlich Computermodellierung und experimenteller Verfahren in Operationssälen, identifizierten die Forscher Mängel in herkömmlichen Beatmungssystemen und schlugen einen flexiblen, neuen Beatmungsrahmen vor. Ihre Erkenntnisse machen auf die Grenzen aktueller Beatmungssysteme in Operationssälen aufmerksam und würden eine Vielzahl chirurgischer Eingriffe für Patienten und Klinikpersonal gleichermaßen sicherer machen.

Die Übertragung luftübertragener Keime von Patienten auf Operationsteams ist ein großes Problem, das während der COVID-19-Pandemie noch verschärft wurde, als weltweit Millionen von geplanten Operationen aus Sicherheitsgründen abgesagt oder verschoben wurden.

Beatmungssysteme dienen in erster Linie dazu, Patienten vor Luftverschmutzung und Infektionen der Operationsstelle zu schützen, indem sie die Luft aus dem Bereich um den Operationstisch wegdrücken. Allerdings zirkulieren bei dieser Konfiguration vom Patienten freigesetzte Partikel in der Luft – insbesondere solche, die durch den Einsatz angetriebener chirurgischer Instrumente entstehen – im Raum, wodurch das Operationsteam Krankheitserregern und möglichen Infektionen ausgesetzt wird.

Die Studie mit dem Titel „Beatmungsbasierte Strategie zur Bewältigung der intraoperativen Aerosol-Virusübertragung im Zeitalter von SARS-CoV-2“ begann während der Pandemie, um die Effizienz von Beatmungssystemen in Operationssälen zu bestimmen, in denen sich ein COVID-19-positiver Patient aufhielt behandelt.

In Zusammenarbeit mit Chirurgen der Cleveland Clinic Abu Dhabi nutzte das NYUAD-Forschungsteam unter der Leitung von Mohammad Qasaimeh, Direktor des Advanced Microfluidics and Microdevices Laboratory (AMMLab) der Universität, experimentelle und rechnergestützte technische Werkzeuge, um den Luftstrom in aktiven Operationssälen zu untersuchen.

Die Forscher fanden heraus, dass herkömmliche Lüftungssysteme für Operationssäle dazu neigen, Keime zu verbreiten, insbesondere in Richtung des Randes des Operationssaals. Dadurch ist das unterstützende OP-Personal einem höheren Risiko ausgesetzt, was im Widerspruch zur üblichen Praxis steht, es vom Patienten weg in Richtung der Wände des Operationssaals zu verlegen.

Durch eine Kombination aus numerischer Modellierung und grundlegender experimenteller Validierung identifizierten die Forscher zusammen mit den Chirurgen Schlüsselparameter, die Luftströmungsmuster und Partikelzirkulation in verschiedenen Operationssaalkonfigurationen beeinflussen. Sie stellen ein neues, einfaches Design für OP-Beatmungssysteme vor, das sich an unterschiedliche Situationen während Operationen anpassen kann, beispielsweise wenn während einer Operation „OP-Rauch“ auftritt.

„Unsere Forschung hat erhebliche Auswirkungen und ein Bewusstsein für Sicherheitsprotokolle im Gesundheitswesen und verspricht, die Praxis im Operationssaal zu revolutionieren und das Risiko einer Übertragung über die Luft in Umgebungen mit hohem Risiko zu verringern“, sagte Qasaimeh. „Durch die Verbesserung des Luftstroms präsentieren wir einfache Lösungen für sicherere Operationen und bessere Ergebnisse und rüsten unser Gesundheitssystem für eine effektivere Bewältigung zukünftiger Ausbrüche.“

Unter der Leitung von Qasaimeh wurde die Studie von den NYUAD-Forschern Ayoola Brimmo und Ayoub Glia und in Zusammenarbeit mit mehreren Chirurgen des CCAD, darunter Juan S. Barajas-Gamboa, Carlos Abril und Matthew Kroh, durchgeführt.