安装单向置换流系统降低手术室内悬浮菌浓度

一、手术室
本次研究对象包括以下手术室：根据DIN-标准1946-4（1999）[11]1至3号手术室在一个特殊的湍流混合通风（TMV）系统内配备了送风诱导喷嘴的送风天花装置。每个湍流混合通风系统被安装在离地3.1m上。1号和2号手术室的送风量均为2200m3/h，3号手术室为1600m3/h。1至3号手术室的容积均为103m3。医院建设了新的外科楼，其中有两间手术室安装了新的通风系统形式，其功能依据单向置换流的原理（DIN标准1946-4-2008，附录）[9]。送风天花的尺寸为3.2*3.2m2，送风量均为9000m3/h。在两间手术室内，安装在送风天花下的稳流装置离地2.1m。7号手术室的容积为94m3，8号手术室为112m3，且均与走廊相连。手术室内的设备，包括医疗器械、手术衣、无菌物品以及仪器，移至新手术室后需保持一致。
依据标准DIN1946-4，研究所用手术室需定期进行维护（每3年），如测试手术室内的洁净度，检查过滤器组件的气密性和完整性，以保证手术室处于最佳性能、功效和安全性，确保整个试验期间对比的有效性。
二、沉降
将无菌培养皿（ICR皿，产品编号03075e Heipha，博士穆勒有限公司，德国Eppelheim）暴露于器械桌上。由手术助理护士放置于无菌区域，并打开。手术开始切口时打开培养皿，并于缝合创口后盖上培养皿盖（沉降周期=创口切开到缝合的时间[IC时间]），检测依据标准DIN1946-4[9]和ISO14698-1[12]。手术结束后立刻使用胶带将合上的培养皿封住。伴随数据表包含患者信息，手术时间（IC时间），手术方法以及培养皿数量。
ICR皿需在37℃条件下恒温培养48小时（培养箱型号B12，贺利氏控股有限公司，德国哈瑙）。菌落繁殖后计数菌落形成单位（CFUs）。

三、数据统计
CFU作为主要的结果参数对相应手术室进行分析。计算其平均值、中值、差异系数以及标准偏差。使用截尾均值（85%-95%）以消除异常值对统计数据的影响。IC时间以60分钟为单位，依据标准DIN1946-4（附录F），计算细菌数（CFU/h），用于对比不同手术室中的悬浮菌浓度（CFUs）。使用t检验成对比较CFUs。
为便于5间配有相应通风系统的手术室在手术中产生的细菌传播的比较，根据不同的手术时间将数据分成3组：短IC时间（小于35分中），中IC时间（36至75分钟），长IC时间（大于75分钟）。使用Levene检验（F-检验）比较方差，然后用t检验验证平均值差异的统计学显著性；P小于0.05为显著，而小于0.005为高度显著。
为增加更换手术室前后的可比性，将1至3号手术室的最后138次结果与7、8号手术室的前138次结果进行对比。计算每间手术室每次手术的悬浮菌浓度以及与IC时间的相关性。
四、结果
为了对比两种的通风系统，在同一家医院的5间手术室进行了为期6年的监测。期间进行了1286次手术，使用了相应数量的培养皿（每次手术用1个）。IC时间的平均值为94.6分钟，IC时间在77分钟（OR1）和114分钟（OR7）之间。
五、细菌感染
湍流混合通风（TMV）
分析1、2、3号手术室进行的243、465和440次手术，平均IC时间在77分钟（1号手术室OR1）和102分钟（2号手术室OR2）之间。1至3号手术室的平均细菌含量分别为6.5、8.1和7.5CFU，2号手术室的最高值达121CFU。1至3号手术室的截尾均值分别为16.6、18.5和17.1CFU。详细结果见表2。对比1至3号手术室，细菌含量无明显差异（P大于0.05）。

六、单向置换流
7号手术室完成了62次手术，平均IC时间为114分钟。8号手术室完成了76次手术，平均IC时间为88分钟。7、8号手术室的平均细菌含量分别为0.3和0.4CFU，两间手术室的最高值均为2CFU。两间手术室的截尾均值均为1CFU。详细结果见表2。相应的，7、8号手术室细菌含量无明显差异（P大于0.05）。
七、通风系统之间的对比
IC时间以小时为单位，计算两种通风系统的手术室单位时间内相应的细菌含量，并进行对比。使用湍流混合通风系统的1至3号手术室其单位时间内的平均细菌含量分别为5.4、5.5和6.1CFU/h，最大值分别达到了23、101和96 CFU/h，截尾均值分别为10.7、11.1和11 CFU/h。比较起来，使用单向置换流系统的7、8号手术室单位时间内的平均细菌含量分别为0.2和0.4CFU/h，其最大值分别达到了1.7和6.7CFU/h，截尾均值分别为0.9和1 CFU/h。详细结果见表2。统计结果对比显示，使用湍流混合通风系统手术室的细菌含量明显高于使用单向置换流系统的手术室。
1-3号手术室(湍流混合通风)细菌含量与7、8号手术室(单向置换流)对比(P＜0.05)
    
1至3号手术室后138次手术监测结果与7、8号手术室的前138次结果对比

统计显示，重要的是，每小时细菌含量最大值偏差较大，是由极duan值引起的。
1至3号手术室后138次手术监测结果与7、8号手术室的前138次结果对比
  
为增加两种通风系统对比的有效性，将1至3号手术室（A组）的最后138次手术监测结果与7、8号手术室（B组）的前138次结果进行对比。因此A、B两组的平均IC时间分别为89min和100min。A组的空气中细菌含量平均值为6.1CFU，范围在0和26.3CFU之间，截尾均值为13.6CFU。对于B组，空气中的细菌含量平均值为0.35CFU，最小值为0 CFU，最大值为2 CFU，截尾均值为1 CFU。A、B两组单位时间内的平均细菌含量分别为5和0.29CFU/h。统计结果对比显示，A组的细菌含量明显高于B组。
系统间IC时间对比

八、手术时间（IC时间）对细菌含量的影响
对收集的数据进行分析。将手术时间（IC时间）分为3组：短手术时间（小于35min），中手术时间（35-75min），长手术时间（大于75min）（表4）。根据收集的数据对3个组进行对比。在整个研究阶段，随着IC时间的延长，使用湍流混合通风系统的手术室（1至3号手术室）内细菌含量不断的增加，而使用单向置换流系统的手术室（7、8号手术室）一直将其控制在较低水平。
两种通风系统之间手术时间与细菌浓度相关性的对比

         

1-3号手术室与7、8号手术室细菌浓度与手术时间相关性对比

九、讨论
应尽可能的避免手术创口的细菌污染。30年前，98%的手术创口细菌感染是由空气污染直接或间接引起的。在此背景下，空气污染的等级取决于手术中参与人员的数量以及身体活动。高强度的身体活动每分钟可产生约10000颗微粒，其中10%的含菌微粒在空气中漂浮的时间超过半个小时。减少手术中医护人员的数量很困难，因此好的通风系统是降低手术室细菌污染的最佳途径。研究证明相较于其他通风系统形式，单向置换流（UDF）可显著的降低手术室内的细菌含量。除单位时间内的细菌数量Z低外，单向置换流可在整个手术过程中，将手术室内的细菌含量稳定的控制在较低水平。虽然研究结果证明了单向置换流的优越性，但仍具有一定的局限性。因为调研是同时在不同的手术室进行的，特别是手术医护人员不同，细菌含量的降低不能归功于通风系统。
本次研究在相似的条件下进行对比，旨在确定通风系统形式对细菌含量的影响。因此，本次研究中，由安装湍流混合通风系统（TMV）的手术室，转换到安装单向置换流（UDF）的手术室前后，采用同样的手术人员。所以手术范围及程序可保持一致，细菌含量的降低可以归功于通风系统。单向置换流的基本原则是将经过过滤器过滤的洁净空气通过送风天花送至保护区域（PZ），置换其中的污染空气。保护区域位于送风天花的正下方，是执行手术的区域，包括人员及仪器所在的区域。送风速度较低可避免湍流，置换污染空气的同时，不与其发生混合，无交叉污染。后者是与单向流最大的不同，湍流混合通风系统（TMV）已经是几十年前的标准。经过过滤的空气经过送风口（不同制造商，不同的形式，如诱导管）送入手术区域，是湍流混合通风系统降低空气中细菌含量的唯Y方法。因此降低细菌含量就需要将经过过滤器过滤的洁净空气与污染空气混合。为尽可能混合，湍流混合通风系统的送风速度较高，产生湍流。然而高湍流可使细菌漂浮在空气中，并引起医护人员的不适。湍流混合通风系统的缺点还有其受房间容体积影响，因为经过过滤器过滤的送风旨在降低细菌浓度，而不是置换污染空气。
配置符合标准的湍流混合通风系统，将手术室内的细菌含量降低99%需经过25min（恢复时间）。相应的，单向置换流仅用不到8秒的时间就可以达到该水平，而其送风天花的送风速度仅25cm/s。与湍流混合通风系统相比，单向置换流可显著的降低手术区域的细菌污染（0.29与4.98CFU/h）。湍流混合通风系统中细菌含量与手术时间呈线性增长关系，而单向置换流可以将细菌含量稳定控制在较低水平。就测试条件而论（相同的手术类型、设备和人员），出现这种结果主要由于设置单向置换流系统。
本次研究仍有局限性，如没有细菌致病性的说明，以及与术后临床结果的关联性。细菌污染的显著降低可能与临床无关，因为明显的切口感染可能不仅取决于手术区域的细菌数量，还有伴发病或者病人身体状况。手术区域的细菌含量达到某一个临界值才会引起手术创口感染，而两种通风系统均无法改变该限值。因此，有必要进一步研究通风系统对术后创口感染的影响。参考文献中没有限制细菌含量对有效控制并发症的说明。然而本次研究结果清晰的表明在手术过程中通风系统对控制细菌含量的显著效果。