高速动力系统对鼻内镜下经筛径路手术空气质量的影响
2023-10-27章菁菁彭园园黄美娜李纯纯梁希希张佩华陈燕燕
章菁菁,彭园园,黄美娜,李纯纯,梁希希,张佩华,陈燕燕
温州医科大学附属眼视光医院 国家眼耳鼻喉疾病(眼部疾病)临床医学研究中心 手术室,浙江 温州 325027
气溶胶是一种悬浮在气体介质中的固态或液态微粒分散体系,其颗粒直径介于0.001至100 μm之间[1]。气溶胶中含有丰富的微生物核,这些核物质可能成为潜在的传染源,当气溶胶颗粒足够大时,它们能够在短时间内沉降到地面或物体表面上,并通过表面接触,从而使病原微生物得以通过或 不经由医师传播疾病,成为医患间接感染的一种途径[2]。
随着鼻内镜鼻窦外科技术的迅速发展,在耳鼻喉科的基础上应运而生的眼鼻相关微创外科,创新性地在经筛径路下开展视神经、眼眶、泪道疾病的微创治疗,具有创伤小、治疗效果好,术后恢复快等优点。但鼻内镜下经筛径路手术术中会用到高速运转的切削刀头、磨头等耳鼻喉动力装置,其高速的震荡和旋转、切割使空气中易产生微小飞沫和气溶胶,患者和医务人员长期暴露于含有致病微生物气溶胶的环境中,极易发生院内感染[3-4]。国家卫生健康委员会明确指出新型冠状病毒存在机会性气溶胶传播的可能性[5]。此外,经筛径路手术操作均在鼻腔内进行,而上呼吸道本身就携带高病毒载量,研究表明,耳鼻喉科医师尤其易感与上呼吸道密切接触相关的继发感染[6-8]。美国耳鼻咽喉-头颈外科学会因此建议限制涉及黏膜破裂或雾化喷雾剂的选择性程序,这可能包括鼻内窥镜检查、功能性内窥镜鼻窦手术和涉及使用动力器械的鼻内手 术[9-10]。尽管有这些建议,但目前缺乏量化这些程序相关风险的证据。
由于手术室的空气质量与切口感染之间存在着显著的正相关关系[11],因此,提高手术室空气质量,对预防或减少术后切口感染具有重要意义。本研究通过监测鼻内镜下经筛径路手术术中的气溶胶密度的动态变化,分析高速动力系统的使用对手术室空气质量产生的影响,为制订科学、合理的手术感染预防策略提供重要依据。
1 对象和方法
1.1 研究对象 选择温州医科大学附属眼视光医院洁净手术室万级手术间作为研究地点,手术室建筑布局、层流净化水平均符合国家相关标准,手术室内温度控制在22~25 ℃,湿度控制在50%~60%。选择2021年9月至11月在我院进行鼻内镜下经筛径路手术时的空气为研究对象。检测目标为术中气溶胶密度和空气中微生物含量。纳入标准:①所有手术需为经筛径路,术中均使用高速动力系统;②所有手术均为单侧手术;③手术时间>60 min。排除标准:术中同时使用电刀等可能影响监测数据的手术。最终纳入21台手术。
1.2 研究方法
1.2.1 采样时间和采样点设计:①基线测量:按照《医院洁净手术部建筑技术规范》[12]要求,在消毒处理后启动层流洁净系统30 min后,开展医疗活动之前且无人条件下(静态)进行。②术中动态检测采样时间:根据鼻内镜下经筛径路手术的操作步骤,设计采样时间分别为手术划刀时、金刚砂磨钻在鼻内使用时、微动力刨削刀头在鼻内使用时、污染的高速动力系统在体外激活时以及停止使用高速动力系统10 min后进行采样。③采样点:设计采样点分别于患者鼻孔(切口处)、主刀口鼻(距患者鼻孔 50 cm处)、器械护士口鼻(距患者鼻孔1.5 m处)、手术室周边区(室内0.8~1.5 m高度处)进行采样。④采样方法:术中动态采样,当不同的采样时间点开始相应的手术操作时,将空气质量检测仪分别置于各采样点,记录各采样点的瞬时气溶胶浓度。之后,立即将空气微生物采样器分别置于以上各采样点持续采样1 min,将快速流动空气中的浮游菌以惯性撞击的方式截留捕获于制备好的培养皿中。
1.2.2 术中气溶胶密度测量:采用LKC-1000S+系列乐控Temtop空气质量检测仪测量气溶胶和颗粒物。检测仪初始置于通风处24 h以上进行校准,按照《医院洁净手术部建筑技术规范》[12]要求进行基线测量。术中动态检测时按照《医院消毒卫生标 准》[13]要求,将检测仪置于各采样点,分别记录不同采样时间各检测点的气溶胶颗粒的浓度(PM2.5、PM10和粒子数)。检测仪读出的颗粒物浓度单位为μg/m3;粒子数单位为个/L。结果判定:检测仪测试3次取平均值,作为各采样点的气溶胶密度值。
1.2.3 术中空气中微生物测量:①基线测量:采用平板沉降法采样,按照《医院洁净手术部建筑技术规范》[12]要求,用9 cm直径的普通营养琼脂培养基平板,按规定设置采样点数。采样时将平板盖打开,扣放于平板旁,暴露采样30 min。采样结束后将平板置于37 ℃温箱中培养48 h,计数平板上菌落数和细菌总数(CFU/皿)。结果判定:按照《医院洁净手术部建筑技术规范》[12]中III级洁净手术室用房标准,空气沉降菌总数手术区≤2 CFU/(皿· 30 min),周边区≤4 CFU/(皿·30 min)。②术中动态测量:采用air IDEAL空气微生物采样器监测浮游菌浓度,采样流量设置为100 L/min。采样时待术中气溶胶密度检测后,立即将采样器分别置于各采样点持续采样1 min。采样后的平板尽快置于 37 ℃条件下培养48 h,计数平板上的菌落数和细菌总数(CFU/m3)。结果判定:按照《医院洁净手术部污染控制规范》[14]III级洁净手术室用房标准,动态空气浮游菌总数≤450 CFU/m3。
1.3 研究过程标准化 采用EC300系列美敦力耳
鼻喉微动力系统,检测时要求动力系统必须连续使用5 s以上。金刚砂磨钻选择5 mm直径,采样时在FWD(向前-顺时针方向旋转)模式下,转速为0~ 6 000 r/min,冲洗液流速30 mL/min;微动力刨削刀头选择0° 4 mm直刨削刀头,检测时在OSC(摆动)模式下,转速为0~5 000 r/min,冲洗液流速5 mL/min。 检测人员均由从事手术室工作5 年以上的专业人员实施,并进行统一培训。检测时手术步骤采取标准化,维持手术间内人员数量不变和手术室自动门关闭状态。检测人员应选择合适的时机和位置,避免接触无菌操作面和手术器械等。
1.4 统计学处理方法 采用SPSS24.0软件进行统计学分析。计量资料经Shapiro-Wilk检验呈非正态分布,以M(P25,P75)表示,多组间比较采用秩和检验;距切口不同工作距离和切口处气溶胶密度的相关性采用Spearman相关性分析。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 术中气溶胶密度监测结果
2.1.1 高速动力系统的使用和气溶胶密度的相关性:除手术划刀时的PM2.5外(P>0.05),不同采样位置之间的PM2.5、PM10及粒子数差异均有统计学意义(P<0.01),从大到小依次为:患者鼻孔>主刀口鼻>器械护士口鼻>手术室周边区。同一位置PM2.5、PM10及粒子数随着高速动力系统的使用呈现波动上升趋势,在体外激活时达到峰值,当停止使用高速动力系统后呈现急速降低的趋势,浓度从高到低依次为:污染的高速动力系统在体外激活时>微动力刨削刀头在鼻内使用时>金刚砂磨钻在鼻内使用时,差异有统计学意义(P<0.01)。见图1。
图1 不同手术步骤中不同位置PM2.5、PM10及粒子数变化
2.1.2 高速动力系统工作距离和气溶胶密度的相关性:高速动力系统不同工作距离产生的颗粒物浓度:切口处(患者鼻孔)>距切口50 cm处(主刀口鼻)>距切口1.5 m处(器械护士口鼻)>手术室周边区,见图1。其中除距切口1.5 m处(器械护士口鼻)的PM2.5和切口处(患者鼻孔)的PM2.5之间不存在相关性外(P>0.05),其他距切口不同距离检测点的PM2.5、PM10和粒子数均与切口处(患者鼻孔)的PM2.5、PM10和粒子数之间存在显著的相关性(P<0.05),见表1。
表1 距切口不同工作距离和切口处(患者鼻孔)气溶胶密度的相关性分析结果
2.2 空气中浮游菌浓度监测结果 同一手术步骤时不同采样位置的浮游菌浓度差异均有统计学意义(P<0.001),见表2。术中动态检测时,不同采样位置的浮游菌浓度均高于初始基线,差异有统计学意义(P<0.05),见图2。
表2 不同手术步骤中不同采样位置的浮游菌浓度比较[M(P25,P75),CFU/m3]
图2 不同手术步骤浮游菌浓度变化情况
3 讨论
气溶胶是由大量微小粒子组成,它们以细微气泡形式存在于空气中。由于气溶胶的粒径大小不同,它们可以进入呼吸道的不同部位,而粒径为1~ 5 μm的气溶胶则可以直接侵入肺泡[15],因此手术室内微小粒径的气溶胶对人体健康构成了严重的威胁[16]。相对其他类型的气溶胶,含有活性病毒、活性细胞、血源性传播病原体的烟雾,对手术室工作人员的潜在危害更为严重,有研究[17]发现,电外科手术工具如高速刨削器、骨锯等,都可气化含HIV的血液,产生的烟雾含有活性HIV并有可能感染人类的T细胞。HARREL等[18]研究显示,超声器械使用过程中气溶胶的产生量最多,高速设备次之。但目前对于高速动力系统产生的气溶胶污染研究多集中在口腔专科诊疗方面,广大医护人员对耳鼻喉动力系统产生的气溶胶传播感染及其对手术室空气质量的影响认知仍十分匮乏。
本研究发现,术中高速动力系统的使用会对手术室空气质量产生明显的影响。高速动力系统在不同使用模式下产生的气溶胶密度:微动力刨削刀头使用时>金刚砂磨钻使用时。分析其原因可能为:高速动力系统在高速运转的同时需要冲洗液持续对手柄头端进行冲洗,以此对局部组织进行降温,又能对视野中的血液和碎骨片、黏膜等组织进行冲刷。当高速水流及气流从刨削刀头管腔和金刚砂钻头的前端喷出时,可夹杂着鼻腔内的骨尘和飞溅的液滴形成大片气溶胶颗粒。由于刨削刀头呈0°直线型结构,管腔开口达直径4 mm,相较于头端呈15°弯曲且为实心管腔的金刚砂磨钻,刨削刀头的直型空心管腔更有利于大量冲洗液和冲刷的组织同时通过。此外,刨削刀头切削的多为鼻黏膜等血供较丰富的软组织,金刚砂磨钻处理的则多为骨密质,前者会产生更高病毒载量的体液和血液飞溅,在本研究中也发现手术室周边区及主刀口鼻处的微生物浓度在刨削刀头使用时可一过性超过上述两个区域的上限,分别达到30 CFU/m3和80 CFU/m3,以上因素均可能导致刨削刀头在使用时造成更严重的微生物气溶胶污染,增加了术中感染的风险。
本研究建议当使用刨削刀头在处理鼻窦腔和鼻黏膜组织时,或使用金刚砂磨钻进行骨质的钻孔和打磨处理时,应避免钻头处体液、血液飞溅和推动液滴喷出鼻腔的作用[19],以防止气溶胶污染扩散。由于污染的高速动力系统在体外激活过程中产生的气溶胶密度可达到峰值,并一度导致其中2台手术护士口鼻处的微生物浓度达到90 CFU/m3,突破该区域微生物浓度的上限。分析其原因可能是因为当在鼻外激活钻头时,失去了鼻腔的软组织边界形成的防止液滴飞溅的屏障作用导致的。因此,建议应避免在鼻腔外激活动力器械,尤其是已经受污染的动力器械。
本研究发现高速动力系统距切割点越近,产生的颗粒物浓度越大,在患者鼻孔处(距切割点约 2 cm)和主刀口鼻处(距切割点50 cm)影响最为明显,最远的污染距离甚至可以到达距患者鼻孔 1.5 m,说明手术室内的医护人员均存在被气溶胶污染的风险。由于经筛径路术中患者需要保持头高(抬高20°~30°)脚低位以利于鼻腔内液体引流,同时为了便于器械在鼻腔内操作,主刀医师通常会将患者头部转向自己身体同侧,从而导致主刀口鼻距离患者鼻腔直线距离往往不足50 cm,大幅增加接触到含高浓度细菌和传染性颗粒的气溶胶烟雾的风险。建议在经筛径路手术时医护人员应注意和患者保持适当的操作距离,同时应规范佩戴医用外科口罩,使口罩完全包裹口鼻。此外可在医护人员与患者鼻孔之间放置防护挡板,或在动力手柄刀头连接处利用低温灭菌后的一次性塑料薄片自制“防气溶胶装置”,以阻挡气溶胶粒子的飞溅。
本研究结果还显示,手术划刀时和停止使用高速动力系统10 min后气溶胶浓度可维持在基线水平,空气质量均良好,说明经筛径路术中常见的非动力操作包括鼻内窥镜的使用、单纯器械操作下的鼻甲及黏膜的咬切术都不是造成液滴或飞溅污染的来源。手术区的微生物浓度在高速动力系统使用时可一过性高于基线,周边区的微生物浓度和基线基本持平,但均未检测出致病性微生物。说明通过手术室的层流净化作用可以有效减少气溶胶污染的传播,确保手术区域的空气质量。由于空气净化装置的放置位置、清除效率和气体流向都与医务人员的气溶胶暴露密切相关[20],巡回护士应在术中密切关注层流系统的运行状况,包括温度、湿度、压差、风速等情况,保持手术室封闭状态、减少无关人员走动,最大程度地保证净化系统的功能,利于气溶胶颗粒的吸收。同时建议主刀术中尽量采取站位,可站于净化空调出风口下方并与患者身体纵轴呈反向“L”形,洗手护士和无菌器械台的位置可位于患者头部上方,调节患者体位时注意床高和头高,避免距离过近导致患者鼻腔内的气溶胶颗粒向手术人员正面喷射。
采用负压吸引系统加速有害气溶胶的排除也是术中常用的方法,包括中心负压吸引系统和局部负压吸引系统。手术过程中需正确操作以发挥吸引器的最大功效,有研究表明吸引器放于烟雾源2.54~5.08 cm内才能有效吸除烟雾[21]。建议在鼻窦腔和前颅底内进行动力咬切或钻孔时同时使用负压吸引,或在距鼻孔5 cm范围内用一次性负压吸引管连接氧气面罩自制简易版气溶胶吸附装置以防止气溶胶颗粒传播。
综上所述,气溶胶是手术室内最为常见的有害物质,会对手术室医护人员的健康产生较大的危害。经筛径路术中随着耳鼻喉高速动力系统的使用,手术室气溶胶密度会呈急速上升,并在体外激活时达到峰值。其不同的工作模式、距切割点的距离均能够对手术室的空气质量产生影响。手术室医护人员应做好个人防护,规范动力系统的操作,减少气溶胶产生。同时保证手术室层流净化系统的正常运行,或采用自制防护装置在高速运转设备使用中进行保护等方式,减少术中气溶胶的扩散,最大程度地降低医护人员职业暴露的风险,预防手术感染。