5.2.1 Utspädning
Flödet är avgörande oavsett om det är ett omblandande system eller LAF system som det talas om. Den flödesmängden som dimensioners i de olika fallstudierna variera mellan 2100-2600 l/s.
Totalluftmängden anses avgörande för den stationära föroreningsnivån (SIS TS-39, 2015). Detta ses även vara den allmänna uppfattningen hos respondenterna. Utspädningsprincipen enligt Nordenadler (2010) baseras på kläders källstyrka, antal personer och det totala tilluftsflödet utifrån statistiskt beräknade medelvärden, standardavvikelser och konfidensintervall från insamlad data för 111
operationer. Mätvärdena från operationer med laminär strömning och i intervallet 2,9 - 3,9 m3/h tycks
ha något lägre värden än den teoretiskt uppskattade. Det påpekas även i samma avhandling utifrån mätningar gjorda med mikrobiologisk provtagning under pågående aktivitet att parallellströmningen tycks ha en borttransporterande effekt med en hastighet på 0,27 m/s och en grads undertemperering av luft. Principen ska användas för att i tidigt skede kunna bestämma erforderligt flöde utifrån den CFU koncentration som ska upprätthållas och på så vis kunna planera schaktning i projektet (Nordenadler, 2010).
Dock råder skiljaktigheter mellan några respondenter som menar att strömningsprincipen har betydelse och att bakteriepartikelkoncentrationen vid kritisk zon inte endast kan avgöras utifrån utspädningsprincipen. Sadrizadeh et al., (2014a) visar att utspädningsprincipen ger en dålig överensstämmelse med uppmätta simulerade värden med vertikal och horisontellt LAF system. Studien undersöker CFU koncentrationer vid olika luftomsättningar (20-50 oms/h). Viktigt att ha i åtanke är att dessa utförs under statiska förhållanden utan aktivitet. Vidare visar Andersson et al.,
(2014) på mätvärden under pågående operation med laminär strömning medelvärde på 5 CFU/m3
vilket med givna ingångsvärden borde ge ett medelvärde på ca 10 CFU/m3 utifrån
utspädningsprincipen. Nu ses det här mer som ett problem som leder till överdimensionering av luft flöden vilket i sig inte medför något negativt gällande CFU koncentrationen. Att flöde har stor betydelse för utspädning av bakteriebärande partiklar råder det ingen tvekan om.
5.2.2 Luftflödesmönster och lufthastighet
Partiklars rörelsemönster påverkas av luftens strömningsbild och turbulensen i rummet. Vart dessa släpps verkar ha liten påverkan på koncentrationen av CFU. En partikel har så länge den inte landat och fortsatt i rörelse möjligheten att färdas i hela rummet (Sadrizadeh, 2016). Sadrizadeh & Holmberg (2014a) uppger att sedimenteringshastigheten är högre för vertikalt LAF system jämfört med horisontellt. Dock uppger Tammelin et al., (2012) att en korrelation mellan distans och transport till kritisk zon tycks finnas och att personer som träder in i steril zon därmed bör begränsas. Att
spridningen av partiklar är större vid turbulent flöde än vid laminärt samt att ströminingen vid låga hastigheter ofta tar detta mönster visas även av Nordenadler (2010). En förutsättning som ofta görs är att partiklar släpps från huvud och halsområde på personalen (Cederlund, 2018; Sadrizadeh, 2016). När det gäller erforderlig lufthastighet för att ett LAF system ska upprätthålla skyddsverkan går meningarna isär. Det har genom tiderna getts olika besked där Charnley (1973) ansåg att hastigheten bör ligga mellan 0,3-0,4 m/s samt idag uppges att strömningen bör ha en lufthastighet på över 0,4 m/s (Nordenadler, 2010) eller runt 0,5 m/s (Tammelin & Hambraeus, 2006). Här menar två respondenter att dessa höga värden ursprungligen kommer från läkemedelsindustrin och renrumsfilosofin och inte kan jämföras med verksamheten i en operationssal. En respondent menar även att det blev ohållbart stora luftmängder när taken växte i dimension då tekniken ökade i salarna och att hastigheten därmed sänktes. Det är inte konstigt att se då det under 1970 talet förekom operationsboxar med 0,5 m/s och
flöden mellan 10 000-20 000 m3/h (Nordenadler, 2010). Vid hastigheter lägre än 0,3 m/s menar
av den aktivitet som förkommer under pågående operation samt mängden takhängd utrustning och dess placering samt värmeavgivning. Effekten av blockerande utrustning och konvektionsströmmar från såväl utrustning som människor på strömningsbilden av ett LAF system vidhålls av flertalet (Charnley, 1964; Sadrizadeh, et al., 2014a; Lin, et al., 2005; Nordenadler, 2010; LS 1403-0380
rev20151207, 2015). Även flertalet respondenter instämmer i detta och menar att verkligheten är sådan att luften antar ett omblandande mönster under pågående operation oavsett ventilationssystem
förutsatt att hastigheten på systemet är under 0,4 m/s. En hastighet över 0,38 m/s anses vara nödvändig för att få ett stabilt flöde som minimera effekten av konvektionsströmmar från utrustning och personal (Chow, et al., 2006). Även personalens arbetsställning och positionering är en påverkande faktor på strömningsbilden. Dock anser Rui et al (2008) att en för hög hastighet skapar förhöjda CFU värden då en hastighet över 0,3 m/s skapar för stor turbulens och anser att en hastighet på 0,25 m/s är optimal. En lägre hastighet förespråkas även at Memerzadeh & Manning (2002) som antar att en för hög hastighet stör den värmeplym som skapas över ingreppet och därmed eliminerar dess skyddande effekt mot nedfallande partiklar.
Nordenadler (2010) visar att inträngning av partiklar sker till steril zon genom belastningstester i sal utan aktivitet och isoterma förhållanden och därmed att en hastighet på över 0,4 m/s ger minst inträngning och därmed en högre skyddsverkan. Vidare visar han med hastighetsmätningar och röktester under samma förhållanden att luft tränger upp på bord från under bord när hastigheten är under 0,3 m/s. Detta anses inte vara fallet när tester utförs under pågående aktivitet (LS 1403-0380 rev20151207, 2015). Tre respondenter menar att en förutsättning för LAF takets funktion gällande strömningsbild är att luften kommer in med en lägre temperatur än rumsluften. Detta ges även i många internationella standarder som ett krav (DIN 1946, 2007; ASHRAE , 2008; VDI 2167, 2007). Detta medför att luften faller ned och motverkar effekten av konvektionsströmmar vilket resulterar i att strömningen får en borttransporterande effekt. Vidare får denna differens inte bli för hög då det leder till att strömningen blir konisk och drar ihop sig vilket resulterar i en minskad storlek på flödesarean (Van Gaever, et al., 2014). Storleken på takets area och därmed flödesarea anser påverka CFU halten i kritisk zon (Elschahawi, et al., 2011).
Memarzadeh & Manning (2002) menade att ett deplacerande system var mer effektivt än ett
omblandande. Vidare visar Andersson et al (2012); (2014) att ett LAF system gav betydligt lägre CFU halter än vad de kallar ett omblandande system. Vilket är beskrivet som ett deplacerande system. Viktigt att ha i åtanke är att det omblandande systemet som Memarzadeh & Manning (2002) beskriver skiljer sig stort från dagens omblandande system som installerats på NKS.
Det omblandande systemet bygger på fullgod blandning och utspädning och därmed likformig temperatur och koncentration CFU. Luftrörelsemönstret anses endast vara viktigt för att uppnå en denna omblandning. Luften bör alltså riktas så att detta ska uppfyllas. En respondent menar att man i NKS projektet till en början inte riktade luft mot mitten och operationsbordet och såg att CFU värdena blev allt för höga. Detta kan även ses i studie av Sadrizadeh et al., (2014b) där han utifrån simuleringar baserat på data från NKS med en luftföring som går vertikalt ned i rummet uppnår höga
koncentrationer med slutsatsen att högst 5-6 personer kan närvara i salen. När luftföringen sedan med en tredjedel riktades in mot mitt reducerades koncentrationen. Systemets design där även en del riktas nedåt som en ridå kan tänkas liknas en variant av ett Allandertak. Oundvikligen spelar
luftflödesmönstret roll oavsett om det sägs vara för att uppnå full omblandning i rummet eller
koncentrerad strömning över steril zon. Detta vidhålls även av två respondenter. Även här kan detta ses av Sadrizadeh et al., (2016) genom simulering med korrigerat luftflödesmönster uppnår betydligt lägre värden i en sal med 9 personer. En enkel beräkning utifrån den teoretiska koncentrationen med utspädningsprincipen visar även på god överenstämmelse med det simulerade resultatet och systemet kan utifrån detta anses uppnå en god omblandning.
Att partikelbelastningen i regel är mer koncentrerad kring individer gör att förutsättningarna för belastningen är olika i olika delar av rummet. Det är kring operationsbordet och vid anestesin högre belastning och därmed de områdena som är väsentliga för utspädning eller bortförsel av partiklar. Vidare ser förutsättningarna annorlunda ut beroende på typ av operaiton gällande värmelaster och personantal. Detta testades i utredningen för SLL (LS 1403-0380 rev20151207, 2015) där det framkom att både LAF och omblandande system kunde uppnå samma renhetskrav där dock LAF visade ge något renare miljö. Det är just värmelasten och den undertemperering som systemet ställer in sig på för att upprätthålla konstant temperatur som menas gör att LAF systemet trots hinder och värmelaster faller ned och får en borttransporterande effekt (Cederlund, 2018; Van Gaever, et al., 2014). Det anses därmed vara av vikt att dimensionera systemet utifrån vad de verkliga värmelasterna tycks vara för att garantera undertempereringen. Systemen för fallstudierna med LAF tak är samtliga dimensionerade för en värmelast på 7 kW. Det omblandande systemet uppges vara dimensionerat för en värmelast mellan 2,5-5 kW. Vad denna effekt kan tänkas få kan det endast spekuleras i där inget kan sägas med säkerhet om inte mätningar kring CFU och hastigheter görs. Vidare i samma utredning framhåller man vikten av en riktningsorienterad luftföring mot operationsområde samt det område där
uppdukningsbord är placerade. För att uppnå renhetskraven resterande delar av salen anser man att tilluftflödet är avgörande. Överlag gjordes bedömning att omblandande var mindre störningskänsligt där luft lyckades ta sig in i kritisk zon och blanda om. Oavsett system tycks betydelsen av personalens position inverka på luftens förmåga att ta sig in och svepa bort partiklar vid operationsbordet. Några högre CFU koncentrationer i salarnas hörn kunde inte ses vid något av systemen. Dock urskiljdes skillnader och zoner med högre partikelkoncentrationer utifrån CFD simuleringar i rummen för samtliga system vilket kan tyckas kontrastera uppfattningen om en likartad CFU fördelning i hela rummet med ett omblandande system (LS 1403-0380 rev20151207, 2015). Det är tydligt att det faktiskta rörelsemönstret i en operationssal är komplex och svår att avgöra vilket även uttrycks av Sadrizadeh (2016). En generell uppfattning hos respondenterna är att en uppfattning om att LAF systemet är mer förlåtande gällande misstag i att upprätthålla vissa rutiner så som kläder råder. Den uppfattningen uttrycktes även av en respondent.
5.2.3 Sammanfattning risker och framtida utmaningar
Hastigheter på 0,4-0,5 m/s med en undertemperering av luft och dagens storlek på LAF tak kan tänkas ohållbart. Även om LAF system med den hastigheten teoretiskt har högre skyddsverkan än lägre hastigheter. Inte minst för de arbetsmiljörelaterade aspekter som för stora flöden orsakar men även för den påtagliga risken för hypotermi hos patient detta medför. Det anses även ur en driftsynpunkt vara mindre hållbart med sådana stora mängder luft. Det har även visats att för höga hastigheter och flöden kan innebära att en motsatt effekt fås då för hög turbulens bidrar till högre CFU värden i steril zon och att partiklar förs tillbaka in mot operationsområdet. Då partiklar släpps från individer och en
korrelation tycks ses mellan distans och transport till kritisk zon kan det även ses som att för höga hastigheter ökar risken för sedimentering av partiklar vid ingrepp. Detta bör studeras närmare då det inte kan visas i denna studie men bör has i beaktan. Att en hastighet över 0,2 m/s skulle störa den värmeplym som skapas över ingreppet är inte bekräftat och kan därmed inte utgås ifrån tills vidare forskning visar på detta. Olika rekommendationer från forskning ges därmed kring den optimala hastigheten mellan 0,2-0,3 m/s för ett LAF system. Trots dessa hastigheter samt den eftersträvade temperaturdifferensen på mellan 1-3 grader som uttrycks för att en borttransporterande effekt ska uppnås utgör LAF taket en risk för nedkylning av patient vilket kan motverka dess tänka funktion med att minska koncentrationen CFU och därmed minimera risken för postoperativa sårinfektioner. Det är därmed viktigt att förmedla och uppmärksamma dessa risker så att adekvata förebyggande och interoperativa metoder kan införas för att upprätthålla patientens kärntemperatur under pågående operation. Då den medicinska utveklingen verkar gå mot en större omfattning miniinvasiv kirurgi och därmed längre operationstider är vikten desto större då risk för hypotermi anses öka med tiden för
kirurgiskt ingrepp. Att som tidigare nämnt en uppfattning kring LAF takets ”förlåtande” karaktär gällande kläder kan möjligen stämma (se avsnitt 5.2.5) men det tycks i de fall som nämns ovan ställa högre krav på rutiner för att motverka hypotermi, minimera dörröppningar samt att vid högre hastigheter undvika för stor personbelastning i direkt närhet av det kirurgiska ingreppet. Detta fenomen bör studeras vidare innan detta förutsätts.
Vidare utrycker två respondenter risken med att inte uppnå den temperaturdifferens som krävs för att LAF takets tänka funktion ska upprätthållas. Detta anses vara mest kritiskt under lågintensiva
operationer när värmelasterna är små. Som beskrivet i empirin kommer systemet jobba för att stegvis sänka temperaturen men sätts stop vid en viss gräns av arbetsmiljöskäl. Vid denna gräns råder ingen temperaturdifferens och den antagna borttransporterande effekten upphör. I ett av projekten har värmare i tak installerats för utvärdering med funktionen att värma luften så att temperaturdifferensen upprätthålls. Mer om detta kan inte anges mer än att utvärderingen bör studeras.
Det omblandande systemet på NKS med omställningsbara dysor anses vara en flexiblare lösning sett till eventuella framtida ändringar av takhängd utrustning då systemet klart visat vara mindre känslig för hinder. Till vilken grad dessa dysor kan ställas om för att fortsatt kunna garantera viss luftföring mot steril zon är oklart. Strömningsprincipen spelar roll oavsett om detta anses vara för att uppnå fullgod omblandaning eller motiveras med att vara riktad mot kritisk zon. Likaså är
ansvarsfördelningen oklar för omställning, ny simulering samt nya koncentrationsmätningar i sal för att verifiera att CFU halter håller sig inom riktvärdena. Att dysorna oavsiktligt riktas om vid rengöring är en risk projektet är medvetna om. Dock är inställningen kartlagd för att se om riktningen är korrekt. Vems ansvar det är att kontrollera detta går osagt.
Betydelsen av att kunna öppna upp taket för att göra plats åt takupphängd utrustning samt som tidigare nämnt principens låga känslighet för hinder anses av flertalet respondenter vara systemes främsta fördel. Det verkar även ge en större flexibilitet under projekteringsprocessen för ändringar och tillägg då donen har en större i frihet i dess placering. Med ett LAF tak ställs krav på att få korrekta dimensioner för att garantera täta anslutningar mot HEPA filter likväl är det viktigt att tidigt bestämma plats för operationsbord så att taket anpassas till dess placering för att flödesarean blir stor och
täckande nog. Sena tillägg eller inflyttningar av takhängd utrustning innebär att takytan reduceras och ställer större krav på samordningen mellan olika discipliner. Som en respondent menar är det kritiskt att taket till en början snarare har dimensionerats i överkant för att inte riskera att för mycket yta tas bort. Uppgifter om max 30 % takyta som fås tas i bruk av utrustning ges av ASHRAE (2013).
I samtliga projekt har operationsbordet och till viss grad anestesin bestämd plats. När detta är bestämt blir även belastningsområdet generellt förbestämd. Att planera för framtida tankar om att rummets alla ytor ska ha en renhetsgrad för att kunna utföra olika typer kirurgiska ingrepp kan därmed ifrågasättas. Likväl bedöms ortopediska operationer och salsutnyttjandet öka i framtiden vilket medför att
sannolikheten för att salen kommer att utnyttjas för annat än just infektionskänslig kirurgi är liten. Dock ses utvecklingen gå mot miniinvasiva ingrepp vilket dels är mindre infektionskänsligt men även mer utrustningskrävande samt robotkirurgi och röntgengenomlysning vilket det omblandande systemet anses hantera bättre.
5.2.4 Luftkvalitet genom filtrering
Vikten av att ha en god filtrering av tilluften lyftes fram så tidigt av Blowers & Crew (1960). Ett HEPA filter har hög filtreringsförmåga (99,97 %) av luftburna partiklar som har storlek av 0,3 𝜇𝜇𝜇𝜇. Då bakteriebärande partiklar varierar mellan 2,5-60 𝜇𝜇𝜇𝜇 är filter och luftomsättning en av de viktigaste
förebyggande parametrarna för att erhålla låga halter av partiklar i salen. Ur en internationell synvinkel (se avsnitt 3.6) är höga filterklasser samt filtrering i flera steg ett krav för att uppnå ultraren luft.
5.2.4.1 Sammanfattning risker och framtida utmaningar
Risker kan finnas vid installation av filtren vilket fodrar special kompetens för att tätningen ska bli korrekt. Det är även som en respondent utrycker det av stor vikt att få korrekta dimensioner på don för att detta ska uppnås. Vidare finns risker med för höga koncentrationer av diatermigaser som inte lika effektivt fångas upp av filtren. Detta ställer högre krav på uteluftsflöde.
5.2.5 Exponeringstid, föroreningsprinciper
En viktig faktor för ett ventilationssystem är luftomsättningen som även är ett mått på uppreningstiden och därmed exponeringstiden i salen. Att bakteriekoncentrationen minskar med höga luftomsättningar har tidigare visat sig vara proportionerligt upp till 20-25 oms/h (Blowers & Crew, 1960). Sadrizadeh (2016) visar genom simulering av vertikalt och horisontellt LAF system att en relativt stor minskning sker upp till 30-33 oms/h. För stora luftomsättningar kan istället få en negativ inverkan då turbulensen blir så stor att partiklar förs tillbaka till det kritiska området (Memarzadeh & Manning, 2002). Det verkar även som att effekten av luftomsättningen är olika beroende på systemlösning där ett LAF system får bättre effekt (Sadrizadeh & Holmberg, 2014a). I fallstudierna ligger luftomsättningen för en
60 m2 operationssal mellan ca 38-47 oms/h.
Att projektera och upprätthålla en positiv tryckdifferens mellan angränsande utrymmen är en väsentlig del för att utesluta externa föroreningar (Lidwell, 1980). Störst positiv trycksättning bör förekomma i det utrymmet som har hårdast renhetskrav och sedan följa kraven nedåt. Detta är även en
riskförebyggande åtgärd för att minska sannolikheten för kontamination (Sadrizadeh, et al., 2016). Då det är vi människor som är den primära orsaken och spridarna av bakteriebärande partiklar är det därmed väsentligt att minska antalet personer närvarande i salen under pågående operation för att reducera antalet genererande partiklar (Sadrizadeh, 2016). Givetvis måste arbetslaget ha tillräcklig med bemanning för att kunna utföra de kirurgiska ingrepp som är nödvändiga. Men det bör finnas tydliga riktlinjer för att undvika överbemanning samt in och utpassage av personal i
operationsrummet. Inte minst då effekten av dörröppningar tydligt visats öka koncentrationen CFU i operationssalen (KÄLLOR) samt att tryckdifferensen mellan utrymmena reduceras for vid dörröppning efter bara någon sekund (Sadrizadeh, et al., 2018). Detta visar även vikten av att ha en tät operationssal med små luftläckage när tryckdifferensen vid dessa tillfällen upphör.
Flödet genom dörröppningar påverkas av en kombination av densitetsskillnader mellan utrymmena, mekanisk ventilation och personers rörelse genom dörröppningen (Nordenadler, 2010).
Tryckskillnaden har dock visat utjämnas fort vid dörröppning (Sadrizadeh, et al., 2018) vilket som tidigare nämnt ger liten effekt av att förhindra oavsiktligt flöde in i salen. Det är således
temperaturskillnaden mellan utrymmena som driver flödet. Vid isoterma förhållanden står
luftmängden i relation till dörrbladets svepta volym. Vid temperaturdifferenser mellan 3-5℃ är denna försumbar (Kiel & Wilson, 1989). Storleken på flödet i salen tycks även påverka storleksökningen av CFU koncentrationen i salen vid dörröppning mot angränsande utrymme med högre koncentration (Nordenadler, 2010). Utifrån detta finns motiv och tydlig anledning till att placera en operationssal intill utrymmen med låg trafik och låga CFU koncentrationer.
5.2.5.1 Sammanfattning risker och framtida utmaningar
Dörröppningsfrekvensen har visat sig vara av stor betydelse under verkliga förhållanden kring CFU halten och visar även att anledningen till dörröppningarna många gånger saknar verklig betydelse för driften eller operationen (Andersson, et al., 2012). Vidare rapporterar Mears et al (2005) att frekvensen
är stor under ledplastikoperationer vilket skapar stora svårigheter för ventilationssystemet att hinna med att hålla ned halten CFU. Detta visar endast effekten av själva dörröppningen. Större blir tillskottet på bakteriebärande partiklar när personantalet ökar samt effekten av spridningen vid ökad trafik i salen (Sadrizadeh, 2016). Detta visar starka indikationer på att införandet av rutiner gällande maxantalet dörröppningar under pågående operation kan ge stort utfall vid reduceringen av CFU i salen. Betydligt mer intressant och av vikt blir det om det är som Campell et al., (2008) indikerar att en relation kan finnas mellan dörröppningar och infektionsfrekvensen. Det tycks även var uppenbart att en förebyggande åtgärd är att även hålla ner koncentrationen av bakteriebärande partiklar i utrymmen som folk rör sig emellan på avdelningen vilket även ges som en tänkbar lösning av Lydon et al., (2014). Då flödesstorleken även är temperaturberoende bör det även ses över vilka temperaturkrav som sätts och efterföljs för dessa utrymmen. Genom att skapa en ultra ren lobby eller en luftsluss skulle möjligen