Studie Die unsichtbare Infektions-Gefahr in Krankenhäusern

Die unsichtbare Infektions-Gefahr
in Krankenhäusern

Autoren: Autoren: Dr. Stephanie Taylor, Dr. med Walter Hugentobler

Originaltitel: Is low indoor humidity a driver for healthcare-associated infections? “INDOOR AIR 2016” Conference in Ghent, Belgium

Veröffentlicht: 2016


Kurzzusammenfassung



Hintergrund

In den USA und in Europa sind Fehler in der stationären medizinischen Versorgung die sechsthäufigste Todesursache (1). Ein signifikanter Teil dieser schrecklichen Statistik sind Todesfälle aufgrund neuer Infektionen, sogenannter nosokomialer Infektionen oder therapieassoziierter Infektionen (HAI), die Patienten im Krankenhaus bekommen. Mindestens 10% aller Patienten, die zur Behandlung eine stationäre Einrichtung betreten, entwickeln einen HAI (2). Tragischerweise sterben allein in den USA jährlich mehr als 100.000 Menschen an diesen Infektionen. Was sind die Umweltfaktoren hinter dieser Situation und was können wir noch tun, um die Epidemie zu kontrollieren?

Die Studie

Zehn einzelne Patientenzimmer auf zwei Etagen wurden zwölf Monate lang überwacht. Fünf Zimmer auf einer Etage waren für Patienten mit akuten medizinischen oder chirurgischen Erkrankungen und fünf Zimmer auf der anderen Etage waren für Onkologiepatienten vorgesehen. In den zehn Patientenzimmern wurden alle fünf Minuten Umgebungsparameter gemessen, die über das gesamte Jahr mehrere Millionen Datenpunkte ergaben.

Die aus den nicht identifizierten Aufzeichnungen ermittelten Patientenergebnisse standen im Zusammenhang mit den Raumbedingungen. Eine multivariate statistische Analyse mit linearer Regression wurde durchgeführt, um die Korrelation zwischen den Messungen in Innenräumen und den Neuinfektionen von Patienten (HAIs) zu bewerten.

Ergebnisse (Teil der Studie „The Hospital Microbiome“)
Eine niedrige relative Luftfeuchtigkeit in Innenräumen war mit mehr Patienten-HAIs verbunden. Patienten-HAIs wurden umgekehrt proportional zur relativen Luftfeuchtigkeit (r. F.) als unabhängige Variable in den jeweiligen Patientenbehandlungsräumen assoziiert.
Quellen für Ansteckung
Fazit
Die Befeuchtung bietet eine wirksame, aber noch zu wenig genutzte Präventivmaßnahme gegen mit dem Gesundheitswesen zusammenhängende Infektionen, die sowohl durch bakterielle als auch durch virale Infektionen verursacht werden. Eine relative Luftfeuchtigkeit von 40 bis 60% kann den Patienten eine sicherere Umgebung bieten.



Studie von Dr. Stephanie Taylor



Die heutigen Praktiken der Infektionsbekämpfung in Krankenhäusern konzentrieren sich weitgehend auf Hand-, Instrumenten- und Oberflächenhygiene sowie auf Mund- und Gesichtsschutz. Während diese Vorgehensweisen darauf abzielen, die Übertragung durch Kontakt und Verteilung von Sprühtröpfchen aus kurzer Distanz zu stoppen, stoppen sie nicht die feinen Tröpfchen in Aerosolgröße, die infektiöse Mikroorganismen über beachtliche Distanzen und längere Zeiträume an die Luft abgeben können.

Epidemiologen stimmen darin überein, dass trotz der strengen Oberflächenhygienemaßnahmen zur Kontrolle der Krankenhausinfektion (Healthcare Associated Infection, HAI) die Zahl der verzeichneten Fälle in den letzten 20 Jahren um 36% gestiegen ist und jedes Jahr weiter wächst. Im Freien ist das Ansteckungsrisiko für virale oder bakterielle Erkrankungen äußerst gering. Die Erreger werden in der unendlichen Luftmenge rasch verdünnt. Anders verhält es sich in geschlossenen Räumen. Dort sind wir einer beschränkten Zuluft ausgesetzt und teilen diese Atemluft miteinander. In Krankenhäusern herrscht in vielen Bereichen ein erhöhtes Risiko für eine sogenannte nosokomiale Infektion, also eine Ansteckung mit Keimen, die der Patient nicht mitbringt, sondern die er sich erst im Krankenhaus einfängt. Um diese Ansteckungsgefahr gering zu halten ist eine Behandlung der Raumluft erforderlich. Warum?


Massive Keimverbreitung durch trockene Luft, in der Keime länger überleben und aufgrund
geringerer Aerosolgröße eine lange Schwebedauer haben.

Eindämmung der Keimverbreitung durch optimal befeuchteter Luft (40-60% r.F.).

Infektionsschutz durch die richtige Raumluftfeuchte

Interessant ist festzustellen, dass sowohl eine trockene Raumluft das Überleben von Viren und Bakterien begünstigt – d.h. wenn die relative Luftfeuchte unter 40% fällt – als auch dann, wenn sie zu feucht ist (Werte über 60 %). Infektionen der Atemwege nehmen grundsätzlich bei trockener Luft zu. Es ist wissenschaftlich erwiesen, dass die optimale relative Luftfeuchte (Relative Humidity, RH) für den Menschen in einem Korridor zwischen 40 und 60% liegt. Die Raumluft muss so konditioniert sein, dass Erreger praktisch keine Überlebenschancen haben. Dafür maßgeblich sind die Temperatur und die Einstellung der relativen Feuchte auf Werte zwischen 40 und 60 %. Abhängig von der Jahreszeit muss angesaugte Außenluft in einer Zentralklimaanlage dafür be- oder entfeuchtet werden. Wie lässt sich dieser Korridor erklären?


Verkrustete Aerosol-Tröpfchen

Zu trockene Raumluft mit einem relativen Feuchteanteil von unter 40% lässt die winzigen Tröpfchen, die mit Grippe- oder Erkältungsviren belastet sind, eintrocknen. Sie schrumpfen dann auf Größen bis 0,5 μm. Gleichzeitig erhöht sich deren Salzkonzentration so stark, dass sich in der trockenen Atmosphäre eine regelrechte Kruste um die Aerosole bildet. So wird die Überlebensfähigkeit der Keime im Inneren der Tröpfchen und die Schwebefähigkeit der Tröpfchen maximiert. Sie können bis zu 41 Stunden „überleben“. Wer also erkältet ist und in einem zu trockenen Raum hustet oder niest, erzeugt eine Kontaminationsatmosphäre, die annähernd 2 Tage überdauern kann.


Je kleiner, desto tiefer
Wir kennen außerdem den Zusammenhang der Größe von Aerosolen – also kleinsten schwebefähigen Partikeln in der Luft – und ihrer Eindringtiefe in unseren Organismus mittlerweile sehr genau. In den Nasen-Rachenraum bspw. gelangen Aerosole in Größenordnungen von 10 – 5 μm. Je kleiner sie sind, desto tiefer dringen sie ein. Aerosole, die bis in die kleinen Lungenbläschen gelangen können, sind nur noch 0,1 – 1 μm groß (so genannte Alveolen). In gut befeuchteten Räumen bleiben die Aerosol-Tröpfchen mit Durchmessern bis 100 μm vergleichsweise groß. Ihre Schwebefähigkeit ist damit stark eingeschränkt. Sie sinken langsam zu Boden und können dann nicht mehr eingeatmet werden.


Die Bedeutung von Infektionen während des Krankenhausaufenthalts / HAI (Healthcare Associated Infections)

Wissenschaftliche Literatur und Patientenerfahrungen machen deutlich, dass sich trotz der aktuellen Praktiken der Infektionsbekämpfung mindestens 5 von jeweils 100 stationären Patienten eine neue Infektion oder eine Krankenhausinfektion zuziehen. Diese schweren und weitgehend vermeidbaren HAIs, die die Heilung von Patienten und ihr Überleben im höchsten Maße gefährden, töten weltweit mehr Menschen als AIDS, Brustkrebs und Autounfälle zusammen.

Der Chirurg und Experte zum Thema Patientensicherheit, Dr. Atul Gawande, bezeichnet die Opfer von HAIs als „die 100.000 Leben, die wir am einfachsten retten können“, weil kein neues Heilmittel notwendig ist. Wir müssen uns fragen, ob es Einrichtungs-Management-Strategien gibt, die uns fehlen. Ein besseres Verständnis dafür, wie Raumbedingungen sowohl die Infektiosität von Mikroben als auch die Fähigkeit von Patienten, gegen Infektionen anzukämpfen beeinflussen trägt dazu bei, die besten Methoden zur Minderung von HAI’s zu erkennen.


Korrelation zwischen der relativen Luftfeuchte und HAI´s

Kürzlich wurde eine Studie von Dr. Stephanie Taylor in einem neu gebauten Universitätskrankenhaus mit ca. 250 Betten in der USA durchgeführt. Über einen Zeitraum von 13 Monaten wurden in 10 Patientenzimmern stündlich Raumtemperatur, absolute und relative Luftfeuchtigkeit, Beleuchtungsstärke (Lux), Raumluftänderungen, Teile der Außenbelüftung und Kohlendioxidgehalt gemessen. Während des gleichen Zeitraums wurden elektronische Akten von Patienten, die diesen Zimmern zugewiesen waren, in Bezug auf das Vorhandensein von HAI’s analysiert. Beim Vergleich aller aufgezeichneten und mit Patienten-Ergebnissen korrelierten Umgebungsmessungen wurde festgestellt, dass die relative Luftfeuchtigkeit im Raum der entscheidende Faktor in Bezug auf die HAI-Raten ist. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die relative Luftfeuchte im Patientenzimmer umgekehrt proportional zu HAI’s war. Mit anderen Worten: Wenn die relative Luftfeuchte im Raum anstieg, sank die HAI-Rate bei Patienten.
Massive Einsparungen
Auch aus finanzieller Sicht brachte die Studie erstaunliche Ergebnisse. Die in diesem Projekt prognostizierten finanziellen Auswirkungen einer Raumluftbefeuchtung wurden für den Fall berechnet, dass die Krankenhausinfektionen um 20% verringert werden. Die Gewinnschwelle (Vermiedene Kosten/Investitionen) wurde schon im 1. Quartal erreicht. Die ermittelte Nettorendite im ersten Jahr betrug knapp 7,3 Mio. US-Dollar.


Technische Umsetzung
Doch wie lässt sich das technisch umsetzen? In Krankenhäusern kommt unter allen verfügbaren technischen Lösungen zur Luftbefeuchtung nur die Luftbefeuchtung mit Dampf in Frage. Elektrische Dampfluftbefeuchter erzeugen eine absolut keimfreie Raumluftfeuchte, da das verwendete Wasser auf Siedetemperatur erhitzt wird, dem kein Krankheitserreger Stand hält. Dafür kann vorhandenes, mineralfreies oder herkömmliches Leitungswasser verwendet werden. Ein weiterer Aspekt, der für die Luftbefeuchtung mit Dampf spricht, sind die in Krankenhäusern bereits vorhandenen Dampfverteilnetze, die zur Sterilisierung oder zu Reinigungszwecken benötigt werden. Dampfluftbefeuchter können in jede bestehende Zentralklimaanlage integriert oder in den meisten Fällen auch nachgerüstet werden. Sie sind gut zu reinigen und zu warten. Für die gleichmäßige Einbringung und Verteilung des Dampfes in den Luftstrom ist es besonders wichtig, die Befeuchtungsstrecke richtig auszuführen. Sie setzt sich zusammen aus der Nebelzone und der anschließenden Expansions- und Vermischungszone. Bei richtiger Bemessung sind Kondensationserscheinungen innerhalb der Luftleitungen ausgeschlossen. Außerdem erreichen dann keine Wasseraerosole den Filter.


Ein Fazit
Eine konstante relative Luftfeuchtigkeit zwischen 40 und 60 % verhindert, dass Tröpfchen eintrocknen und eine Salzhülle bilden. Viren und Keimen wird damit die Überlebensgrundlage entzogen – sie innerhalb weniger Minuten inaktiv.