Μελέτη των διακυμάνσεων του μικροβιακού φορτίου του αέρα νοσοκομειακών χώρων

Abstract

The practical importance and frequency of airborne nosocomial infections has been a matter of dispute for many years. This is because most of the pathogens acquired in hospitals have various ways to cause infections to patients and therefore it is very difficult or even impossible to prove that a certain infection is airborne. Although the possibility of transmission of nosocomial pathogens by air is generally accepted, the extent to which airborne infections contribute to nosocomial morbidity and mortality remains to be defined. The relative incidence of airborne infections in hospitals has been estimated to about 10%. The aim of this research was to collect qualitative and quantitative microbiological and epidemiological data concerning the bacterial load (and its fluctuations) in the air of certain hospital settings of critical importance (referring to the increased hazard for nosocomial infections). Thus, in a three years period 1752 air samplings were examined. The samplings were taken from six operating theatres (226 specimens), four intensive care units (158 specimens) and seven rooms of different clinics in the General Hospital «G. Papanikolaou». Air sampling performed by a RCS sampler (Reuter Centrifugal Impactor, Biotest, Germany), in regular intervals, so that the results could be analyzed in relation to the seasons and periods of the study. Identification of isolated bacteria was done with the Pasco ID / MIC system DIFCO and Vitek system Biomerieux at a species level, while that of fungi with conventional methods at a genes and or species level. Each air sampling from operating theatres included five specimens, one before the beginning of the day program (closed operating room) and the other four in two pairs, one during the first and one before the second operation. Each pair consisted of one specimen from the surgical field and the other from the peripheral area. This method was followed in order to determine the relative incidence of usage to the air bacterial load of the theatre. Regarding the ICUs and the patient rooms, air sampling was performed in pairs, before and after morning cleaning, including all the activities, aiming at reporting the fluctuations of air bacterial load in the rooms, in relation to their functional schedule. Moreover, the correlation of these fluctuations between different operating rooms, ICUs and wards, was evaluated in order to get a rough mapping of concrete hospital sites, concerning their microbial load. All air sample cultures from operating theatres (except for 90 specimens), intensive care units and various patient rooms were positive, with more frequent the isolation of Staphylococcus and fungi and a very limited incidence of gram-negative rods in every site. The most remarkable finding was the high isolation frequency of co-agulase negative staphylococcus (CNS), (S. epidermidis, S. hominis, S. haemalyticus, S. Cohnii, S. warneri), usually in high concentrations, in all the air samples examined. S. aureus was more frequently recovered from ICU air cultures (54,4%) compared to operating suite (31,8%) and wards ones (36,3%), while St. viridans was isolated in relatively limited percentage and low counts. Most of the gram-negative bacteria found, belonged to the Acinetobacter genus. Fungi occurred more frequently in most air samples were of genus Aspergillus, Penicillium and Alternaria. The isolated bacterial strains exhibited an intermediate resistance to broadly used antibiotics and a lower resistance comparatively to that of bacteria derived from clinical specimens, during the same period. The highest resistance was reported in ICU air bacteria, resulting to an increase of the average. In general, there was no correlation found between the fluctuations of the microbial and fungal air counts in all hospital sites with regard to the seasons of the year (P > 0,05, Kruskall - Wallis). Most operating rooms included in the study, were in accordance with the international guidelines concerning the air bacterial load in an empty operating theatre (< 70 cfu / m3), whilst an exceeding of these standards (> 180 cfu / m3) was noticed during operation, in a significant number of suites. An increase of bacterial air counts was defined in all operating theatres, with the day program progress (P < 0,001). The microbial concentration of the ambient air noticed in some of the operating rooms, was attributed to inadequacy of ventilation system, bad building substructure, heavier program and possibly to deficient keeping of cleanliness and disinfection rules. As for the ICUs and the patient rooms of various wards, microbial air counts were generally higher after the morning cleaning than before (P < 0,001), with Hematological Unit showing the highest level of clean air. During the search period, none of the isolated bacteria in the air was regarded to be the cause of any infection in patients of the same rooms, at the same time. Conclusively, it could be resumed that microbial and fungal air concentration in concrete hospital sites is not usually related to the incidence of nosocomial infections especially in wards, where routine bacterial air count determination could not be considered as a significant practice. On the contrary, critical hospital sites, such as operating facilities and special care units, where low bacterial concentration in the air is an urgent necessity, periodical air sampling is mandatory, for it essentially contributes to a reliable control of ventilation system adequate performance (filter sufficiency and integrity as well as air flow velocity and direction). Additionally, environmental air sampling is useful for investigating hospital outbreaks of infection with a known organism as well as for teaching and research purposes. In recent years, most preventive measures have concentrated in nosocomial gram- negative bacteria, which apart from certain exceptions, are transmitted by direct contact and not via air. Thus, it appears that the possibility of direct or indirect transmission of hospital pathogens (mostly gram positive bacteria and fungi) through the air has been underestimated. When other routs of hospital infections are well controlled, airborne infections may gain more practical importance in hospitals.

Όπως είναι γνωστό η πρακτική σημασία και η συχνότητα των αερογενών νοσοκομειακών λοιμώξεων είναι ένα θέμα αμφισβήτησης και διχογνωμίας στη διεθνή και περιορισμένη ελληνική βιβλιογραφία. Αυτό συμβαίνει διότι οι περισσότεροι παθογόνοι μικροοργανισμοί που εμφανίζονται στους νοσοκομειακούς χώρους είναι ικανοί να χρησιμοποιήσουν ποικίλους και διαφορετικούς δρόμους για να επιμολύνουν το σώμα του ασθενή, έτσι ώστε να είναι δύσκολο ή ακόμη και αδύνατο να αποδειχθεί ότι μία συγκεκριμένη λοίμωξη είναι αερογενής. Αν και έχει γίνει γενικά αποδεκτή η πιθανότητα της μεταφοράς νοσοκομειακοί παθογόνων μικροβίων και μυκήτων δια του αέρα, δεν έχει καθορισθεί ακόμη τόσο η έκταση των αερογενών λοιμώξεων όσο και ο βαθμός κατά τον οποίο αυτές συμβάλλουν στην αύξηση της νοσοκομειακής θνησιμότητας και θνητότητας. Έχει εκτιμηθεί ότι η σχετική επίπτωση των αερογενών λοιμώξεων στα νοσοκομεία είναι περίπου 10% επί του συνόλου των ενδονοσοκομειακών λοιμώξεων. Σκοπός της έρευνας αυτής ήταν η συλλογή και καταγραφή ποιοτικών και ποσοτικών μικροβιολογικών και επιδημιολογικών δεδομένων σχετικά με το μικροβιακό φορτίο του αέρα και τις διακυμάνσεις αυτού σε συγκεκριμένους χώρους του νοσοκομείου, οι οποίοι θεωρούνται ιδιαίτερης σημασίας από την άποψη του αυξημένου κινδύνου εμφάνισης νοσοκομειακής λοίμωξης. Έτσι σε διάστημα τριών χρόνων έγιναν συνολικά 1752 δειγματοληψίες αέρα από έξι χειρουργικές αίθουσες (226 δείγματα) τέσσερις μονάδες εντατικής παρακολούθησης και θεραπείας (158 δείγματα) και επτά θαλάμους νοσηλείας διαφόρων κλινικών (168 δείγματα) μεγάλου Γεν. Νοσοκομείου. Οι δειγματοληψίες του αέρα διενεργήθηκαν με τη βοήθεια ειδικού φυγοκεντρικού δειγματολήπτη RCS της Biotest Γερμανίας και σε τακτά χρονικά διαστήματα ώστε τα αποτελέσματα να εκτιμηθούν σε σχέση με τις εποχές και τις χρονικές περιόδους διάρκειας της μελέτης. Τα απομονωθέντα μικρόβια τυποποιήθηκαν σε επίπεδο είδους με τη χρήση του συστήματος ID/MIC PASCO της Difco και VITEK της Biomerieux, οι δε μύκητες σε επίπεδο είδους ή γένους με τη χρήση κλασσικών μεθόδων. Η κάθε μια από τις δειγματοληψίες αέρα χειρουργικών αιθουσών περιελάμβανε, πέντε δείγματα, ένα πριν την έναρξη του προγράμματος (κλειστή αίθουσα) και τέσσερα από το χειρουργικό πεδίο και την περιφερειακή ζώνη της χειρουργικής αίθουσας ανά δύο, κατά τη διάρκεια της πρώτης και πριν την επόμενη επέμβαση αντίστοιχα, ώστε να εκτιμηθεί η επίδραση της «κόπωσης» του χώρου στη μικροβιακή φόρτιση του αέρα. Όσον αφορά στις μονάδες και τους θαλάμου νοσηλείας ασθενών, οι δειγματοληψίες γινόταν ανά ζεύγη, πριν και μετά την πρωινή καθαριότητα, με όλες τις συνοδές δραστηριότητες, με σκοπό να καταγραφούν οι διακυμάνσεις του μικροβιακού φορτίου του αέρα στους χώρους αυτούς, σε σχέση με το πρόγραμμα λειτουργίας τους. Επιπλέον, αξιολογήθηκε η συσχέτιση των διακυμάνσεων αυτών μεταξύ των διαφόρων χειρουργείων, μονάδων και κλινικών, ώστε να γίνει αδρή «χαρτογράφηση» των διαφόρων χώρων του νοσοκομείου, ως προς τη μικροβιακή τους φόρτιση. Όλες οι καλλιέργειες δειγμάτων αέρα των χειρουργικών αιθουσών (εκτός από 90, σε κλειστές αίθουσες), των μονάδων και των θαλάμων νοσηλείας, ήταν θετικές, με μεγάλη επικράτηση σταφυλόκοκκων και μυκήτων ενώ ιδιαίτερα περιορισμένη ήταν η απομόνωση gram (-) βακτηριδίων από όλους τους χώρους. Σημαντικό εύρημα ήταν η μεγάλη συχνότητα απομόνωσης διαφόρων ειδών κοαγκουλάση αρνητικών Σταφυλοκόκκων (S. epidermidi, S. hominis, S. haemolyticus, S. cohnii, S. warneri κ.ά.), συχνά σε υψηλές συγκεντρώσεις, από τον αέρα όλων των χώρων που εξετάστηκαν. Ο S. aureus απομονώθηκε συχνότερα από δείγματα αέρα μονάδων (54,4%), σε σύγκριση με τα χειρουργεία (31,8%) και τους θαλάμους (36,3%) ενώ ο St. viridans ανιχνεύτηκε σε σχετικά μικρό ποσοστό των δειγμάτων αέρα και σε μικρές συγκεντρώσεις. Από τα απομονιυθέντα gram αρνητικά βακτηρίδια συχνότερα ήταν τα ανήκοντα στο γένος Acinetobacter ενώ οι μύκητες που τυποποιήθηκαν συχνότερα ανήκαν στα γένη Aspergillus, Pénicillium και Altemaria. Οι μικροοργανισμοί που ανιχνεύτηκαν παρουσίασαν μέτρια αντοχή στα ευρέως χρησιμοποιούμενα αντιβιοτικά και αναλογικά μικρότερη αντοχή από εκείνη των μικροβίων που απομονώθηκαν από κλινικά δείγματα στην ίδια χρονική περίοδο. Το μεγαλύτερο ποσοστό αντοχής στα αντιβιοτικά καταγράφηκε στα μικρόβια τον αέρα των μονάδων, σε σχέση με τους άλλους χώρους, με συνέπεια την αύξηση του μέσου όρου αντοχής. Γενικά δεν βρέθηκε συσχέτιση των διακυμάνσεων του αριθμού των μικροβίων και μυκήτων του αέρα όλων των χώρων με τις εποχές του έτους (Ρ>0,05, Kruskall-Wallis). Από τις χειρουργικές αίθουσες που περιλήφθηκαν στη μελέτη, οι περισσότερες πληρούσαν μεν τις διεθνείς σταθερές ως προς το πριν την έναρξη του προγράμματος μικροβιακό φορτίου (< 70 cfu/m3), παρατηρήθηκε όμως υπέρβαση των τιμών αυτών (> 180 cfu/m3) κατά τη διάρκεια της επέμβασης, σε σημαντικό ποσοστό των χειρουργείων (ακριβή δοκιμασία κατά Fisher). Γενικά καταγράφηκε αύξηση τον μικροβιακού φορτίου τον αέρα όλων των χειρουργικών αιθουσών με την πρόοδο τον ημερήσιου προγράμματος (Ρ<0,001). Η μικροβιακή επιβάρυνση του αέρα που σημειώθηκε σε κάποιες από τις αίθουσες χειρουργείου, αποδόθηκε στην ανεπάρκεια του συστήματος αερισμού, την κακή κτιριακή υποδομή, το βαρύτερο πρόγραμμα και πιθανόν σε ελλιπή τήρηση των κανόνων καθαριότητας και απολύμανσης. Όσον αφορά στις μονάδες και τις κλινικές η μικροβιακή φόρτιση του αέρα ήταν γενικά μεγαλύτερη μετά την πρωινή καθαριότητα από ότι πριν από αυτήν (Ρ<0,001), με την Αιματολογική μονάδα να εμφανίζει το μεγαλύτερο βαθμό καθαρότητας του αέρα. Κατά τη διάρκεια της έρευνας δεν καταγράφηκε απομόνωση μικροοργανισμών από τον αέρα που να θεωρήθηκαν αίτια λοίμωξης ασθενών στον ίδιο χώρο, και στην ίδια χρονική περίοδο. Επομένως από τη μελέτη αυτή θα συμπεραίναμε ότι: 1) η συγκέντρωση μικροβίων και μυκήτων στον αέρα νοσοκομειακών χοίρων δεν σχετίζεται συνήθως άμεσα με τη συχνότητα εκδήλωσης νοσοκομειακών λοιμώξεων, ιδιαίτερα στους θαλάμους νοσηλείας ασθενών, όπου δεν θεωρείται σημαντική η σε επίπεδο ρουτίνας καταμέτρηση της μικροβιακής φόρτισης. 2) Αντίθετα σε χώρους όπου υπάρχει ανάγκη υψηλού βαθμού καθαρότητας του αέρα, όπως χειρουργεία ή ειδικές μονάδες (μεταμόσχευσης κ.α.), η περιοδική δειγματοληψία αέρα κρίνεται επιβεβλημένη, διότι συμβάλλει ουσιαστικά στον έλεγχο της ικανοποιητικής λειτουργίας των συστημάτων αερισμού (επάρκεια και αρτιότητα φίλτρων) και στην παρακολούθηση της αποτελεσματικής εφαρμογής μεθόδων καθαρισμού και αποστείρωσης του αέρα, ενώ επιπλέον αποτελεί διαδικασία απαραίτητη στη διερεύνηση θανών νοσοκομειακών επιδημιών καθώς και για διδακτικούς και ερευνητικούς σκοπούς. Τα τελευταία χρόνια, τα περισσότερα προληπτικά μέτρα που χρησιμοποιήθηκαν στα νοσοκομεία, επικεντρώθηκαν στα ενδονοσοκομειακά gram αρνητικά μικρόβια τα οποία, εκτός μικρών εξαιρέσεων, μεταφέρονται με άμεση επαφή και όχι μέσα) του αέρα. Έτσι φαίνεται ότι η πιθανότητα της άμεσης ή έμμεσης μεταφοράς νοσοκομειακών παθογόνων (κυρίως gram θετικών μικροβίων και μυκήτων) με τον αέρα, έχει υποτιμηθεί. Όταν όλοι οι άλλοι τρόποι μετάδοσης νοσοκομειακών λοιμώξεων έχουν ελεγχθεί, οι αερογενείς λοιμώξεις μπορεί να αποκτήσουν περισσότερο πρακτική σημασία στο χώρο του νοσοκομείου.