Anestetyki wziewne stosowane są przede wszystkim w pomieszczeniach służby zdrowia takich, jak np. sale operacyjne, sale wybudzeniowe, gabinety zabiegowe, gabinety stomatologiczne. Częsty, a także długotrwały kontakt personelu służby zdrowia z powietrzem zawierającym anestetyki wziewne, może wywoływać u nich niekorzystne skutki zdrowotne. W rozcieńczaniu i usuwaniu tego rodzaju zanieczyszczeń powietrza ważną rolę odgrywa wentylacja pomieszczeń.

Obecnie trudno jest sobie wyobrazić wykonywanie operacji i zabiegów chirurgicznych bez znieczulenia. Poza salami operacyjnymi szpitali z możliwości uśmierzania i znoszenia bólu za pomocą anestetyków korzysta się również w gabinetach stomatologicznych. 

Ważną rolę w anestezjologii znajdują anestetyki wziewne, z których największe zastosowanie ma jeszcze podtlenek azotu. Podtlenek azotu stosowany jest podczas operacji jako jeden ze składników znieczulenia ogólnego złożonego, jak również znajduje zastosowanie w gabinetach stomatologicznych oraz salach porodowych do znieczulania w czasie porodu.

Niestety, występowanie gazów anestetycznych w powietrzu pomieszczeń może niekorzystnie oddziaływać na personel tam przebywający. Skutki oddziaływania anestetyku na personel zależą m.in. od rodzaju anestetyku, jego stężenia w powietrzu oddechowym, czasu ekspozycji, zdolności interakcji z innymi zanieczyszczeniami powietrza oraz od indywidualnych cech odporności organizmu. 

Wpływ gazów anestetycznych na zdrowie człowieka 

Do lotnych środków anestetycznych zalicza się m.in.:

• lotne ciecze:
  • węglowodory halogenowe (halotan, chloroform, chlorek etylowy),
  • etery niehalogenowe (eter dwuwinylowy, eter dwuetylowy),
  • etery halogenowe (enfl uran, izofl uran, sewofl uran, desfl uran)
• gazy anestetyczne: 
  • podtlenek azotu,
  • etylen,
  • cyklopropan,
  • chlorek etylowy,
  • ksenon.

W medycynie najbardziej popularne są podtlenek azotu, izofl uran oraz halotan. Anestetykiem najczęściej zanieczyszczającym powietrze w salach operacyjnych, zabiegowych i wybudzeniowych jest podtlenek azotu.

Podtlenek azotu

(...)

Izofluran

(...)

Przyczyny zanieczyszczenia powietrza anestetykami wziewnymi

Anestetykiem najczęściej zanieczyszczającym powietrze w salach operacyjnych szpitali jest podtlenek azotu. Również w badanych w Polsce salach operacyjnych najczęściej przekraczane było stężenie – najpowszechniej stosowanego anestetyku – tlenku diazotu.

Przyczyną zanieczyszczenia powietrza sali operacyjnej tlenkiem diazotu jest znieczulanie pacjentów w sposób, który nie zapewnia wyprowadzania gazów wydychanych przez pacjentów poza salę operacyjną [5]. Duże stężenia tlenku diazotu stwierdzono w pomieszczeniach niewentylowanych oraz w przypadku nieszczelności aparatury anestezjologicznej [9].

Najczęstszymi przyczynami skażenia sal operacyjnych anestetykami wziewnymi są m.in.:

• nieszczelności instalacji gazów medycznych,
• nieszczelności elementów aparatu do znieczulenia, przewodów, łączników, zastawek,
• brak instalacji odprowadzania gazów medycznych lub niewłaściwe jej działanie,
• niezapewnienie odpowiedniej wentylacji pomieszczenia,
• niedbalstwo personelu medycznego.

Wielkość zanieczyszczenia powietrza sal operacyjnych anestetykami wziewnymi zależy w dużej mierze od stanu wyposażenia, w tym od instalacji odciągów gazów medycznych i wentylacji pomieszczenia.

Kluczem do poprawy jest instalowanie w salach operacyjnych odpowiedniej wentylacji [6], ponadto, aby zmniejszyć stężenie środków znieczulających w powietrzu pomieszczeń, standardem powinno być zastosowanie odciągu gazów [5].

System odciągu gazów medycznych powinien umożliwiać minimalny przepływ 45 litrów gazu na minutę. Natężenie przepływu mniejsze od 40 l/min może prowadzić do znacznej emisji gazu [2] do powietrza w pomieszczeniu.

Przy zastosowaniu aktywnego systemu usuwania gazów problem zanieczyszczenia powietrza przez N₂O w gabinecie stomatologicznym przestaje mieć znaczenie [1].

Wymagania dotyczące maksymalnego stężenia anestetyków wziewnych w powietrzu pomieszczeń

Większość krajów zachodnich określiła wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń NDS dla anestetyków wziewnych (tab. 1.). Najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) oznacza wartość średnią ważoną stężenia, które oddziałuje na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy. Najwyższe dopuszczalne stężenie tlenku diazotu w Polsce wynosi 90 mg/m3 [12].

W 1977 roku NIOSH opublikował wyniki badań, stwierdzając, że na salach operacyjnych najmniejszy możliwy do uzyskania poziom zanieczyszczenia wynosi 25 ppm. W gabinetach stomatologicznych nie można było osiągnąć tak niskiego poziomu, dlatego NIOSH ustalił 50 ppm, jako maksymalny limit zanieczyszczenia podtlenkiem azotu gabinetów stomatologicznych [1].

Przegląd literatury naukowej w tym temacie pozwolił wysnuć wniosek, że nie było żadnych naukowych podstaw dla ustalenia poprzednio dopuszczalnej górnej granicy zanieczyszczenia dla sal operacyjnych i gabinetów, stąd też poziomy te nie są restrykcyjnie przestrzegane [1].

Pomimo tego, zaleca się dążyć do ograniczania emisji gazów anestetycznych do powietrza w pomieszczeniu. 

Aby zminimalizować narażenie pracownika zaleca się monitorowanie co kwartał szczelności urządzeń oraz obecności i stężenia N₂O w powietrzu pomieszczenia [2].

Należy zauważyć, że za pomocą zmysłów człowiek wyczuwa zapach obecności anestetyków wziewnych w stężeniu 50 ÷ 100 ppm w powietrzu, czyli w stężeniu często wyższym niż wartości uważane za dopuszczalne, a więc sprawdzanie szczelności za pomocą zmysłów może być niemiarodajne.

Wentylacja a stężenie anestetyków wziewnych w powietrzu pomieszczeń

W pomieszczeniach, w których stosowane są anestetyki wziewne zaleca się stosowanie wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej umożliwiającej zmniejszenie stężenia tych związków w powietrzu wewnętrznym.

Rys. 1. Wpływ ilości doprowadzanego czystego powietrza na stężenie zanieczyszczeń powietrza w wentylowanym pomieszczeniu (kolor pomarańczowy – stan wyjściowy, kolor żółty – stan po zmniejszeniu ilości dostarczanego powietrza o 50%)

Zgodnie z rozporządzeniem [13]: § 38. W salach operacyjnych oraz innych pomieszczeniach, w których podtlenek azotu jest stosowany do znieczulenia, nawiew powietrza odbywa się górą, a wyciąg powietrza w 20% górą i w 80% dołem i zapewnia nadciśnienie w stosunku do korytarza; rozmieszczenie punktów nawiewu nie może powodować przepływu powietrza od strony głowy pacjenta przez pole operacyjne.

Jednym z zadań wentylacji tych pomieszczeń, poza usuwaniem zanieczyszczeń mikrobiologicznych i pyłowych jest usuwanie również zanieczyszczeń gazowych takich, jak np. podtlenek azotu. Oczywiście, prawidłowo działająca wentylacja nie tylko przyczynia się do zmniejszenia stężenia podtlenku azotu w powietrzu pomieszczeń, ale także przyczynia się do obniżenia stężenia innych stosowanych w tych pomieszczeniach związków chemicznych.

Warto tutaj przypomnieć, że podstawową metodą poprawienia jakości powietrza w pomieszczeniu jest doprowadzenie czy stego powietrza, w celu rozcieńczenia i wyprowadzenia zanieczyszczeń z pomieszczenia.

(...)

Bardzo często w technice wentylacyjnej dla określenia ilości dostarczanego powietrza posługujemy się pojęciem krotności lub ilości wymian. Pojęcie to oznacza ile razy w ciągu np. godziny przez wentylowane pomieszczenie przepływa ilość powietrza o objętości równej kubaturze pomieszczenia.

Biorąc pod uwagę, że kubatura pomieszczenia jest wartością stałą, zatem krotność wymian ulega zmianie wraz ze zmianą ilości powietrza wentylacyjnego przepływającego przez pomieszczenie. Znając kubaturę pomieszczenia oraz przewidywaną wielkość emisji zanieczyszczeń, można przewidzieć stężenie zanieczyszczenia powietrza wewnętrznego dla danej intensywności jego wymiany (rys. 2. i 3.).

Rys. 2. Stężenie podtlenku azotu w pomieszczeniu (typowej sali operacyjnej o kubaturze 115,5 m3) w zależności od krotności wymian powietrza przy założonej emisji gazu odpowiednio 40 l/min, 20 l/min, 6 l/min, 1 l/min

Rys. 3. Stężenie podtlenku azotu w pomieszczeniu (typowej sali operacyjnej o kubaturze 115,5 m³) w zależności od krotności wymian powietrza przy założonej emisji gazu odpowiednio 50 cm³/min, 25 cm³/min, 10 cm³/min, 5 cm³/min

Znając wartość dopuszczalną określonego zanieczyszczenia powietrza np. NDS, można określić m.in. jaka jest dopuszczalna emisja tego zanieczyszczenia do powietrza w pomieszczeniu w zależności od ilości dostarczanego strumienia świeżego powietrza do pomieszczenia także z uwzględnieniem czasu ekspozycji personelu (rys. 4. i 5.). Ciekawostką jest np., że 1 ml halotanu odpowiada 200 cm3 par [10].

Rys. 4. Maksymalna emisja podtlenku azotu w pomieszczeniu dla najwyższego dopuszczalnego stężenia (NDS) 90 mg/m³ w powietrzu (wartość średnia ważona stężenia, oddziałująca na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy), w zależności od ilości świeżego powietrza dostarczanego do pomieszczenia. 1, 2, 4, 6 i 8 h – czas ekspozycji w ciągu zmiany roboczej

Rys. 5. Maksymalna emisja halotanu do powietrza w pomieszczeniu dla najwyższego dopuszczalnego stężenia 90 mg/m³ (wartość średnia ważona stężenia, oddziaływania na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy) w zależności od ilości świeżego powietrza dostarczanego do pomieszczenia. 1 h, 2 h, 4 h, 6 h, 8 h – czas ekspozycji w ciągu zmiany roboczej

Jak już wcześniej wspomniano, powyższe zależności obliczania stężenia zanieczyszczenia powietrza dla wentylowanych pomieszczeń są zależnościami teoretycznymi i są prawdziwe tylko w przypadku instalacji konwencjonalnych z burzliwymi strumieniami mieszającymi, wywołującymi jednorodny rozkład stężenia zanieczyszczeń w pomieszczeniu. Niestety, w praktyce bardzo trudno o takie idealne wymieszanie, powodujące jednorodny rozkład stężenia w pomieszczeniu. Wpływ na to ma m.in. zastosowany system rozdziału powietrza, układ elementów wyposażenia pomieszczeń itp. Ze względu na sprawność wentylacji konieczne jest wprowadzenie odpowiedniego współczynnika poprawkowego. Sprawność wymiany powietrza wg Skareta można wyznaczyć np. ze stosunku nominalnej stałej czasowej do rzeczywistego czasu przebywania powietrza w pomieszczeniu, a dla tak zdefi niowanej sprawności η wynosi:

• dla idealnego przepływu wyporowego η = 1,
• dla rzeczywistego przepływu wyporowego 1 > η > 0,5,
• dla idealnego wymieszania η = 0,5,
• dla rzeczywistego przepływu mieszającego 0,5 > η > 0.

W przypadku zastosowania wentylacji mechanicznej z recyrkulacją należy pamiętać, że brak oczyszczania powietrza recyrkulacyjnego z zanieczyszczeń przyczynia się do wzrostu ich stężenia w powietrzu wewnętrznym. Wzrost stężenia na skutek działania recyrkulacji uzależniony jest od udziału świeżego powietrza w powietrzu wentylacyjnym. Zwiększanie udziału powietrza recyrkulacyjnego powoduje wzrost stężenia zanieczyszczenia powietrza wewnętrznego. Sytuacja ta dotyczy również anestetyków emitowanych do powietrza wewnętrznego.

Zachowanie stałej ilości dostarczanego powietrza do pomieszczenia z jednoczesnym zastosowaniem recyrkulacji zwiększa stężenie (jeżeli powietrze recyrkulacyjne nie jest oczyszczane z gazów anestetycznych) gazów anestetycznych w pomieszczeniu. Im mniej świeżego, pozbawionego gazów anestetycznych powietrza doprowadzanego do pomieszczenia tym większe stężenie tych gazów w powietrzu wewnętrznym.

(...)

Przykład

(...)

Podsumowanie

Pomimo że długotrwałe oddziaływanie na personel anestetyków w stężeniach uważanych za niskie nie jest dokładnie poznane, należy dążyć do utrzymywania możliwie najniższego ich stężenia w powietrzu pomieszczeń.

Podstawowym elementem zapobiegającym przedostawaniu się anestetyków do powietrza pomieszczeń są odciągi gazów medycznych. W przypadku przedostania się anestetyków do powietrza w pomieszczeniu konieczne jest jego rozcieńczenie i usunięcie za pomocą wentylacji.

W pomieszczeniach stosowania anestetyków wziewnych nieodzowne jest zastosowanie wentylacji mechanicznej. 

Wentylacja odgrywa ważną rolę w obniżaniu stężenia anestetyków wziewnych emitowanych do powietrza w pomieszczeniach. Obniżanie stężenia zanieczyszczeń zależy od intensywności wymiany powietrza w pomieszczeniu powietrzem świeżym.

Zastosowanie recyrkulacji może przyczynić się do pogorszenia warunków panujących wewnątrz pomieszczenia, tzn. może powodować wzrost stężenia stosowanych anestetyków w powietrzu pomieszczenia.

mgr inż. Krzysztof KAISER
specjalista w zakresie eksploatacji
szpitalnych instalacji technologicznych,
w tym instalacji wentylacji i klimatyzacji

LITERATURA:

[1] CLARK M., BRUNICK A.: Handbook of Nitrous Oxide and Oxygen Sedation. Wyd.4. Mosby. 2014

[2] DHHS (NIOSH): Controlling Exposures to Nitrous Oxide During Anesthetic Administration. Publication Number 94-100. 1994.

[3] HOERAUF K., KOLLER C., WIESNER G., TAEGER K., HOBBHAHN J.: Nitrous oxide exposure of operating room personnel in intubation anesthesia. Gesundheitswesen. 1995 Feb. 57(2):92-6. 

[4] KAISER K., WOLSKI A.: Hałas i zanieczyszczenia w wentylacji. Wyd. MASTA. Gdańsk. 2011.

[5] KANMURA Y., SAKAI J., YOSHINAKA H., SHIRAO K.: Causes of nitrous oxide contamination in operating rooms. Anesthesiology. 1999 Mar. 90(3):693-6.

[6] KUCHARSKA M., WESOŁOWSKI W.: Ocena narażenia zawodowego personelu medycznego na anestetyki wziewne w Polsce. Medycyna Pracy. 2014;65(1):43–54.

[7] PIZIALI R. L., WHITCHER C., SHER R., MOFFAT R. J.: Distribution of waste anesthetic gases in the operating room air. Anesthesiology. 1976 Nov. 45(5):487-94.

[8] SOĆKO R., KUPCZEWSKA-DOBECKA M.: Izofl uran. Dokumentacja dopuszczalnych wielkości narażenia zawodowego. Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy. 2007. nr 2(52). s. 83-100. 

[9] STAREK A.: Tlenek diazotu. Dokumentacja proponowanych wartości dopuszczalnych wielkości narażenia zawodowego. Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy. 2005. nr 3(45). s. 135-152.

[10] SZULC R., NESTOROWICZ A., SOBCZYŃSKI P., FIJAŁKOWSKA A., STACHECKI I.: Anestetyki wziewne w atmosferze sal operacyjnych. Badanie w dwóch makroregionach Polski. Katedra Anestezjologii i Intensywnej Terapii Akademii Medycznej w Poznaniu. Katedra i Klinika Anestezjologii i Intensywnej Terapii Akademii w Lublinie. 2003.

[11] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 75 poz. 690 z dnia 15 czerwca 2002 r. z pózn. zm.).

[12] Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 6 czerwca 2014 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy.

[13] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 26 czerwca 2012 r. w sprawie szczegółowych wymagań, jakim powinny odpowiadać pomieszczenia i urządzenia podmiotu wykonującego działalność leczniczą.