PROTOCOLLO DI VALIDAZIONE

KOALA –URA

VALUTAZIONE DI UN SISTEMA ATTIVO PER IL DISINQUINAMENTO DELLE SALE OPERATORIE E DEI REPARTI DI TERAPIA INTENSIVA. L. LODOLA, L. ROLANDI - Chimici – Direzione Sanitaria I.R.C.C.S. Policlinico S. Matteo – Pavia Il sistema KOALA-U.R.A., prodotto dalla ditta V.E.C., è stato testato presso alcune sale operatorie e reparti di terapia intensiva dell’I.R.C.C.S. Policlinico S. Matteo di Pavia, a partire dal 6/6/1994. La sperimentazione è stata autorizzata con Delibera R. COMM. /2/1049/94 prot. 980/93 GEN.. MATERIALI E METODI L’apparecchiatura in questione si configura come un sistema attivo di rimozione della carica batterica e degli inquinati gassosi presenti nell’aria ambiente in zone confinate. L’azione nei confronti dei microrganismi si esplica sia per filtrazione diretta che attraverso l’abbattimento del particolato presente nell’aria mediante un particolare sistema di elettro-filtrazione evoluta (fino a 0,1 µm), che costituisce il principale veicolo di trasporto dei germi stessi. Il particolato rimosso, adeso alla piastra dell’elettrofiltro, viene sterilizzato mediante lampada U.V.. La rimozione degli inquinanti è assicurata dal sistema filtrante a carboni attivi. Si veda comunque la scheda tecnica per ulteriori particolari. Su questa base i test sono stati mirati a: 1) Verifica della Carica Batterica Totale (C.B.T.), in varie situazioni ambientali (3 sale operatorie, 3 reparti di terapia intensiva, 1 reparto terapia intensiva pediatrica, 1 reparto ematologia camera); prima dell’installazione del KOALA-U.R.A. e a tempi diversi dopo l’installazione. Quale sistema di prelievo è stato utilizzato un campionatore Surface Air System – Pool Bioanalysis International, con piastre di Petri Contact, su terreni di coltura Standard Plate Count Agar (APHA) e Sabouraud. Le prove sono state effettuate campionando l’aria in vari punti della sala, per verificare le dimensioni della zona purificata, ed in vari momenti della giornata. Esse sono state ripetute in giorni diversi per controllare la costanza nel tempo dell’azione della macchina. 2) Verifica qualitativa e quantitativa del particolato aerodisperso basale e dopo attivazione del KOALA-U.R.A., in varie sale operatorie e reparti di terapia intensiva, attraverso microscopia ottica ed elettronica a scansione con microscopia X (Centro Grandi Strumenti - Università di Pavia). L’analisi microelementare per attivazione neutronica e spettrometria gamma, è stata

eseguita presso il Laboratorio di Energia Nucleare applicata dell’Università di Pavia. Il particolato è stato prelevato sia manualmente, in corrispondenza del filtro primario della macchina (fig. 9) e della piastra dell’elettrofiltro, che in vari punti delle zone di interesse, su filtri in carta e in teflon (Millipore 45 µm), opportunamente posizionati. 3) Valutazione dell’inquinamento da contaminanti gassosi, sia di provenienza interna che esterna alle sale, mediante spettrometria di gas-massa e monitor a infrarossi Bruel-Kjaer 1302. I test sono stati effettuati in zone (sale operatorie, reparti di terapia intensiva, laboratori) con diverse situazioni ambientali (con e senza ricambi forzati d’aria) e con livelli di inquinamento differenziati. Il prelievo è avvenuto sia direttamente (analizzatori automatici Bruel-Kjaer), che con fiale di carbone attivo Supelco 2-0238 e campionatori Dupont Alpha-2, per l’analisi in gas-massa. I tempi di analisi o prelievo sono stati pari ai turni lavorativi delle varie zone (5-8 ore). MODALITÀ DI ESECUZIONE DELLE PROVE 1) Determinazione dei valori basali in assenza di interventi. 2) Determinazione del numero di ricambi d’aria effettivi per ogni sala con il metodo del decadimento della concentrazione di un gas tracciante. 3) Mappatura della distribuzione dell’inquinamento nella sala, per evidenziare le zone a concentrazione elevata ed a rischio. Valutazione delle zone di prelievo maggiormente rappresentative per i prelievi ambientali (fig. 1 e 2). 4) Registrazioni delle concentrazioni ambientali per ogni sala, per almeno 6-8 gg. lavorativi, così da monitorare diverse tipologie di intervento e tutte le diverse equipe che afferiscono alla sala. Determinazione dei T.W.A. (Time Weighted Average) di esposizione per il personale assegnato alla sala oggetto dell’indagine. Evidenziazione di eventuali superamenti S.T.E.L.. 5) Elaborazione statistica dei risultati per determinare l’esposizione media, il rischio associato per turno di lavoro ed il trend dell’inquinamento in funzione del tempo. I punti 4 e 5 sono stati ripetuti sia con apparecchio KOALA-U.R.A. attivato, sia con il KOALA-U.R.A. disattivato, così da poter verificare l’effettiva capacità di ridurre le dosi medie ponderate di esposizione (T.W.A.) e quindi il rischio associato. L’analisi in gas-massa è stata effettuata presso il Laboratorio di Fisiopatologia Respiratoria ed Igiene Ambientale della Fondazione Clinica del Lavoro di Pavia. Sono anche stati analizzati i carboni attivi prelevati dal filtro della macchina allo scopo di identificare i prodotti trattenuti (l’analisi quantitativa non è significativa per la presenza di fenomeni di desassorbimento).

RISULTATI E DISCUSSIONE ABBATTIMENTO DELLA CARICA BATTERICA Dai test effettuati l’abbattimento della C.B.T. è risultato mediamente superiore al 90% (tab. 2) e (fig. 3, 4, 5, 6). La zona in cui si esplica l’effetto di purificazione del KOALA-U.R.A. si estende lateralmente con configurazione a bolla. Non sono state fino ad ora rilevate significative differenze nell’attività del KOALA-U.R.A. in dipendenza del tipo di microrganismo. Sono programmate sperimentazioni in reparti ospitanti pazienti portatori di T.B.C.. La purificazione dell’aria diviene rilevante dopo almeno 3 ore di funzionamento e continua ad aumentare nel tempo fino a stabilizzarsi ad un valore di equilibrio, che dipende tra l’altro dai ricambi d’aria della sala, dal numero di persone presenti, dal livello di pulizia dell’aria in ingresso. In buona sostanza, si può affermare che il grado di abbattimento della Carica Batterica Totale (C.B.T.) non è un valore assoluto, ma è funzione dell’equilibrio che si instaura tra il processo di ricontaminazione e la rimozione effettuata dall’apparecchio. Ciò rende ragione delle eventuali discrepanze e variazioni che si rilevano effettuando lo stesso test in momenti diversi della giornata ed in giornate diverse. È evidente che, se l’azione del KOALA-U.R.A. è da ritenersi costante, o quantomeno dipendente dai parametri di funzionamento della macchina, il processo di ricontaminazione è estremamente incostante essendo affetto da un gran numero di variabili, difficilmente verificabili o misurabili quali sono, ad esempio, quelle che dipendono in larga misura dalle caratteristiche comportamentali delle persone che afferiscono alle zone oggetto dell’indagine. Il grado di depurazione sembra essere invece indipendente dal livello di contaminazione presente. Non si è rilevata presenza di germi attivi nel flusso d’aria in uscita dalla macchina. ABBATTIMENTO DEL PARTICOLATO Si è provveduto preliminarmente ad un esame approfondito che permettesse di caratterizzare compiutamente il particolato aerodisperso nelle sue componenti. L’indagine è stata effettuata sia prelevando manualmente il residuo adeso al filtro posteriore del KOALA-U.R.A. (fig. 7), sia mediante filtri in carta (fig. 38, 39) e in teflon (fig. 46, 47, 48). All’esame per microscopia ottica il particolato aerodisperso è risultato costituito: o Principalmente da fili provenienti dai telini e in massima parte dalle garze

(fig. 10-19).

o Grumi microscopici di sangue coagulato derivanti, con tutta probabilità, da manovre invasive che comportano la creazione di aerosol ematico (fig. 12, 18, 25, 32, 33).

o Fibre naturali ed artificiali colorate, evidentemente derivanti dai capi d’abbigliamento civili indossati dai visitatori sotto i camici (fig. 26,27,29,30).

o Numerosissimi granuli di amido, probabilmente derivanti dai guanti in lattice (fig. 18, 22, 23, 24)

o Spore vegetali (fig. 20, 21). o Semi e pezzi di vegetali provenienti dall’ambiente esterno (fig. 12, 20, 21,

28, 31, 34). o Residui cristallini e amorfi non identificabili, positivi all’analisi in

fluorescenza ottica (vedi esame in microscopia elettronica e fluorescenza X) (fig. 32, 37).

o Sono risultati sorprendentemente assenti, o poco numerosi, i pezzi di capelli e peli e le cellule epiteliali.

L’analisi al microscopio ottico è stata ripetuta anche in luce polarizzata ed in emissione di fluorescenza, allo scopo di confermare la presenza dell’amido e del particolato ematico. In effetti dalla immagine di figura 32 si rileva la totale estinzione della emissione di fluorescenza da parte di alcune delle particelle rosso-brune, presenti nell’immagine di figura 31, comportamento caratteristico delle tracce ematiche. Mentre risultano fortemente emittenti le fibre tessili (colore verde) e alcune particelle (colore arancione). In figura 22, ripresa in luce polarizzata, si evidenziano le croci di Malta di colore bruno, visibili nelle particelle al centro, che li identificano come granuli di amido. Dall’esame in microscopia elettronica si evidenzia la presenza di filamenti tessili provenienti dai telini e dalle garze, residui cristallini, colonie batteriche (fig. 38, 49). Mediante spettroscopia di fluorescenza X (con microsonda abbinata a microscopia elettronica) è stata individuata la presenza nel particolato di: Al, S, Cu, Zn, Si, Mg, Na, Cl, Ca, P. In un campione la presenza di fosforo, di calcio e la morfologia delle particelle raccolte fanno propendere per la presenza di minuscoli frammenti ossei, congruenti con l’attività svolta nella zona di prelievo (in questo caso la sala operatoria A – Ortopedia) Come si è detto il particolato veicola germi ancora attivi. In effetti, a livello microbiologico si è evidenziata la presenza di flora microbica vitale di varie specie: bacillus, micrococci, actinomiceti, muffe, corinobatteri, pseudomonas, streptococchi, moraxella, nocardia, acinetobacter e stafilococchi. L’attivazione del KOALA-U.R.A. ha comportato una netta diminuzione del particolato raccolto sui filtri di campionamento nel corso di una settimana di prelievi. L’abbattimento nel caso illustrato in figura 38 e 39 è stato superiore al 99%.

ABBATTIMENTO DERGLI INQUINANTI CHIMICI GASSOSI Nelle sale operatorie e nei reparti di terapia intensiva sono stati identificate, mediante spettrometria di massa, circa trenta sostanze organiche gassose (tab. 4), con netta prevalenza dei composti anestetici volatili, che in tre casi sono risultati superiori ai valori guida T.L.V.-T.W.A. (grafici n° 1,2 e 3). CARATTERISTICHE CHIMICO - FISICHE DEGLI ANESTETICI GASSOSI Gli anestetici per inalazione di uso più frequente sono: o Il protossido d’azoto (N2O), gassoso a temperatura e pressione standard

(S.T.P.), utilizzato in miscela con l’ossigeno (O2). o Alcuni composti alogenati quali l’alotano, il metossifluorano, l’enfluorano e

l’isofluorano, allo stato liquido a S.T.P., che vengono vaporizzati in corrente gassosa.

In particolare nelle sale operatorie in oggetto vengono utilizzati solamente protossido d’azoto, isofluorano, A questi gas viene quindi limitata la presente indagine. PROTOSSIDO D’AZOTO Formula chimica: N2O Peso molecolare: 44,01 Densità: 1,977 g./l. a 0 °C e 760 mm. Hg Punto di ebollizione: - 88,5 °C Solubilità: 130 cm3/100 cc. H2O (solubile in alcool ed etere etilico) Coefficiente di ripartizione (a 37 °C): sangue/gas 0,5 Infiammabilità: Comburente ISOFLUORANO (FORANE) Formula chimica: CF3-CHCL-O-CHF2

Peso molecolare: 184,5 Densità: 1,496 a 25 °C e 760 mm. Hg

Punto di ebollizione: 48,5 °C Tensione di vapore: Log Pvap= 8,056 – 1644,58/(°C+273,16) Coefficiente di ripartizione (a 37 °C): acqua/gas 0,61 (sangue/gas 1,43) Infiammabilità: non infiammabile alle concentrazioni anestetiche DL50 = 6,74 mg/Kg (nelle 24 h, via intraperitoneale nel topo) La strumentazione in nostro possesso, costituita da analizzatori ad infrarossi Bruel-Kjaer 1302, consente la valutazione delle concentrazioni degli anestetici in aria con il metodo dei prelievi consecutivi di breve durata (30”, con frequenza di 2,5 minuti primi). Ciò si presta in modo particolare alla valutazione della concentrazione ponderata per turno di lavoro e quindi della “dose esterna ambientale”, che per confronto con i “limiti ambientali di accettabilità” costituisce il primo ed essenziale dato di giudizio. Le determinazioni sono costituite sia dai dati puntuali in funzione del tempo, che dalle dosi medie T.W.A., registrati per almeno sei giorni in ogni sala, così da monitorare diverse situazioni e tipologie di intervento. Per esempio, nel comparto operatorio di Cardiochirurgia (circa 12 ricambi d’aria/ora) l’attivazione di un KOALA-U.R.A. ha evidenziato in media un abbattimento della concentrazione ambientale degli anestetici pari a circa il 60%. Nel comparto operatorio di Chirurgia Pediatrica si è evidenziata una diminuzione per gli stessi composti anestetici intorno al 70-75%. Si veda comunque la tabella 5 per i dati riassuntivi complessivi di tutte le prove effettuate. I filtri a carbone attivo si sono dimostrati efficaci anche nei confronti degli inquinanti tipici dell’aria di città, riducendo la concentrazione di Idrocarburi Totali di oltre l’80% (n° 2 KOALA-U.R.A. in funzione) e di monossido di carbonio del 75%. Efficacia minore è stata dimostrata nei confronti dell’anidride solforosa (-20%, vedi tab.3). ASPETTI MATEMATICI L’efficienza del KOALA-U.R.A. nei confronti degli inquinanti gassosi si esplica nella modifica della cinetica di rimozione. Infatti l’andamento della concentrazione dell’inquinante in una sala operatoria, in funzione del tempo, può essere assimilato ad una condizione cinetica nota come equilibrio transitorio. In buona sostanza, ciò significa che i fenomeni che agiscono sono suscettibili di descrizione matematica tramite una equazione differenziale lineare del primo ordine. Poiché la sala operatoria si può considerare un sistema praticamente isolato, dal punto di vista dei gas anestetici, è ipotizzabile che in

prima approssimazione la concentrazione nell’aria ambiente dipenda dal bilancio tra la velocità con cui l’inquinante viene immesso nella sala e la velocità con cui viene rimosso. È quindi evidente che uno dei parametri più importanti risulta essere il numero di ricambi d’aria per ora. Normalmente si fa riferimento a questo parametro senza ulteriori specificazioni. In effetti noi riteniamo che si debba distinguere tra: Ricambi d’aria teorici - Sono quelli previsti in fase di progettazione e realizzazione degli impianti tecnologici della sala operatoria. Possono essere calcolati tenendo conto dei parametri strutturali (potenza degli aspiratori, dimensioni del locale, delle bocchette d’aspirazione, ecc.). raramente essi coincidono con i ricambi effettivi. Ricambi d’aria “efficaci” - Proponiamo l’adozione di questa denominazione in quanto concettualmente rende conto di tutti i parametri che concorrono a determinare il livello di inquinamento della sala operatoria, compreso l’effetto di depurazione naturale della stessa e quello ottenuto da macchine quali il KOALA-U.R.A.. Il numero di ricambi d’aria efficaci sono specifici per ogni gas e vengono definiti come: “Quelli che determinano l’effettivo livello di inquinamento e, di conseguenza, stabiliscono il parametro di accettabilità della qualità dell’aria nella sala”. In altre parole sono i ricambi d’aria necessari e sufficienti per evitare il superamento dei limiti T.L.V. – T.W.A., dei limiti T.L.V. – S.T.E.L. e dei limiti CEILING per ogni inquinante aerodisperso, come fissato dalle normative o dai protocolli interni di controllo. La distinzione dei ricambi efficaci per tipo di gas trova ulteriore giustificazione nel fatto che: “Il criterio di utilizzo dei ricambi d’aria teorici o effettivi, fino ad ora universalmente utilizzato, postula necessariamente che la cinetica di tutti i gas presenti sia la stessa e, soprattutto, sia la stessa del gas tracciante utilizzato per la misura dei ricambi effettivi”. In effetti si può dimostrare che nel caso paradigmatico degli anestetici operatori non è così. Infatti detta C(N2O) la velocità di rimozione del protossido d’azoto, che viene di norma utilizzato come gas tracciante, e detta C(Isof.) la velocità di rimozione dell’isofluorano, se è valida l’ipotesi di uguale cinetica, sarà:

1.)()( 2 ==

IsofCONCR

La velocità di rimozione è inversamente proporzionale al parametro T1/2 (vedi equazione n°7) da cui può essere calcolata. I dati rilevati mostrano tuttavia un andamento diametralmente opposto, in effetti:

)/'2018(15,1.)()(

:1.. 2 oraariadricambiIsofC

ONCRnOS −−==°

)/'5(70,1.)()(:2.. 2 oraariadricambi

IsofCONCRnOS −≤==°

)(45,4.)()(:3.. 2 naturalenecircolaziosolo

IsofCONCRnOS −−==°

Ciò è ben evidenziato nei grafici di figura 1, 2 e 3, dove viene riportato l’andamento tendenziale dei gas N2O e Isofluorano, ottenuto dai dati analitici in funzione del tempo, rettificati mediante regressione lineare con il metodo dei minimi quadrati. I dati si riferiscono a S.O. con ricambi d’aria variabili da 18-20 (sala n°1) a zero (sala n°3, solo circolazione naturale). Si dimostra quindi una persistenza, più o meno marcata, dell’alogenato rispetto al protossido d’azoto. Il fenomeno è probabilmente legato alla farmaco cinetica ed alle caratteristiche chimico/fisiche dei composti organici, in particolare al coefficiente di ripartizione aria/sangue, alla temperatura di ebollizione ed alla tensione di vapore, superiori negli alogenati. Pertanto, oltre al contributo derivante dall’espirato del paziente, è ipotizzabile un meccanismo di condensazione e rievaporazione degli alogenati dalle superfici fredde della sala operatoria, che comporta una modificazione dell’andamento cinetico complessivo per gli alogenati. EQUAZIONE DIFFERENZIALE DI CONTINUITÀ In linea generale la variazione di concentrazione degli inquinanti è compiutamente ed esattamente descritta dalla equazione differenziale di continuità (1):

)()()()( tCtqCatqtFVdTdC

∗−∗+=∗ (1)

dove: V = Volume della sala (m3)

C = Concentrazione del gas nell’aria della sala (m3/m3) t = Tempo (h) F = Tasso d’immissione del gas (m3/h) Ca = Concentrazione del gas nell’aria esterna (m3/m3) q

= Flusso d’aria attraverso la stanza (m3/h)

VqN =

(2)

dove:

))((

)(

CatCdt

dCVtFq

−

∗−= (3)

L’utilizzo dell’equazione in questa forma è piuttosto complesso. Sono in effetti possibili diverse semplificazioni. Indicando con L1*C la velocità con cui il gas viene immesso e con L2*C la velocità con cui viene rimosso, l’andamento della concentrazione C nel tempo sarà:

CLCLdtdC

∗−∗= 21 (4)

La soluzione della quale sarà un’ equazione del tipo:

(5) )2()()2()1( 0 tLtCtLKtLKCt eee ∗−∗+∗−∗−∗−∗=∧∧∧

dove: Ct = Concentrazione al tempo t Il 1° termine descrive l’aumento della concentrazione del gas.

Il 2° termine rende ragione della sua diminuzione. Il 3° termine dà il contributo ad ogni istante di un quantitativo di gas eventualmente presente al tempo zero C(t0). Il valore della costante di rimozione L2 può essere facilmente calcolato dalla pendenza del tratto di curva dopo che è cessata l’immissione del gas, per cui l’equazione si riduce a:

(6) )2()( 0 tLtCCt e ∗−∗=∧

dove C(t0) assume il significato di concentrazione ambientale misurata al momento in cui cessa l’immissione del gas, assunto come tempo 0. Dai dati sperimentali e dall’equazione (6) si calcola il valore di L2 che è caratteristico della sala in esame. In particolare risulta interessante il calcolo del tempo di dimezzamento della concentrazione del gas:

22

21 L

lT n= (7)

Per quanto concerne il numero dei ricambi d’aria efficaci esso sarà quindi dato dal gradiente della retta che si ottiene diagrammando il logaritmo naturale della concentrazione di ogni gas in funzione del tempo (grafico n° 5). In via approssimativa esso può essere calcolato con l’equazione:

0

0 )()(tt

tCltClNn

nnn

−−

=

(8)

dove lnC(t0) e lnC(tn) sono rispettivamente i logaritmi naturali delle concentrazioni del gas tracciante al tempo zero (t0) e al tempo n (tn). Il valore di tn può essere scelto in un punto qualsiasi della curva, si consiglia però di verificare che il tratto di curva compreso tra t0 e tn sia sufficientemente ampio e lineare, nel grafico semilogaritmico che descrive il decremento della concentrazione del gas (vedi grafico n°5 e 5 bis). l procedimento descritto dall’equazione (7), applicato ad una camera operatoria (Cardiochirurgia Emodinamica) ha dato un valore di L2 = 0,197, per cui:

).(min52,3197,0

22

21 OperNlT n ==

Questo dato significa che: Data una certa quantità di gas, in assenza di ulteriori immissioni, l’impianto di condizionamento è in grado di ridurre la concentrazione del protossido d’azoto alla metà in circa 3 minuti e mezzo. Per l’isofluorano si rileva un T½ = 4,04. Pertanto: o Il numero dei ricambi d’aria effettivi misurato per questa sala operatoria

è risultato essere di 12 ricambi/ora. o Il numero dei ricambi d’aria efficaci è risultato pari a 10,5 ricambi/ora

(per l’isofluorano), e pari a 12 ricambi/ora (per il protossido). Attivando il KOALA-U.R.A. si rilevano i parametri:

T½ (N2O) = 2,2

Ricambi d’aria efficaci per protossido = 18 r/h

T½ (isofluorano) = 2,1

Ricambi d’aria efficaci per isofluorano = 30,2 r/h

“A tutti gli effetti, l’installazione del KOALA-U.R.A. comporta un aumento dei ricambi d’aria efficaci pari a 6 r/h per il protossido d’azoto e pari a ben 20 r/h per l’isofluorano”. Per quanto concerne la distribuzione spaziale degli anestetici, come si evidenzia dalle figure n°1 e n°2, che rappresentano la mappatura dell’inquinamento nella sala operatoria, si può dimostrare che il gas si distribuisce in modo ineguale, formando dei vortici e con picchi di concentrazione dovuti ai flussi d’aria dell’impianto di condizionamento. Ciò inserisce ulteriori fattori di variabilità di cui bisogna tener conto nella determinazione delle dosi di esposizione.

CONCLUSIONI 1. L’apparecchiatura KOALA-U.R.A. è utilizzabile per la purificazione dell’aria in ambienti confinati civili mediante ricircolo. L’effetto si esplica attraverso un abbattimento pressoché completo del particolato aerodisperso, una diminuzione della carica batterica totale ed un abbattimento delle sostanze organiche inquinanti. Dato il meccanismo di azione, che comporta il blocco delle particelle che veicolano i germi, sia pur in diversa misura, esso è attivo nella prevenzione di tutte le malattie che possono essere trasmesse per via aerea. Il KOALA-U.R.A. non può essere utilizzato come detector per la contaminazione batterica, in quanto i germi che transitano attraverso l’apparato vengono raccolti sulla piastra dell’elettrofiltro e uccisi mediante irraggiamento continuo della sorgente a raggi U.V., quindi non sono più utilizzabili per inoculare le piastre di coltura. 2. Come si è detto, il KOALA-U.R.A. inattiva in modo quantitativo i germi che rimangono adesi alla superficie di raccolta dell’elettrofiltro. In un ambiente totalmente confinato, senza scambi con l’esterno, sarebbe quindi possibile raggiungere elevati livelli di disinfezione dell’aria ambiente. Negli ambienti ospedalieri reali esiste comunque una continua immissione di germi provenienti dall’esterno, dagli O.S.(Operatori Sanitari) e dai pazienti stessi. Pertanto il livello di contaminazione risulta abbassato fino ad un punto di equilibrio, che di norma è inferiore al 10% di quello iniziale. In altre parole la performance del KOALA-U.R.A. consente un abbattimento superiore al 90% della carica batterica totale, che può essere però superiore o inferiore in correlazione al numero dei ricambi d’aria, alla qualità dell’aria immessa, al numero di persone presenti ed alle dimensioni del locale. Per quanto riguarda l’area che una unità di risanamento può coprire, possiamo fornire solo dati indicativi, che individuano una zona di circa 18-20 metri quadrati, al di fuori della quale l’effetto non scompare, ma diminuisce progressivamente. I due filtri della macchina (primario ed elettrofiltro) trattengono grandi quantità di particolato. Il quale fino alla dimensione di 1µm di diametro è veicolo di germi attivi ed essendo costituito da componenti estremamente eterogenei, di provenienza sia interna che esterna, dimostra di non essere contenibile da parte dei sistemi di filtraggio tradizionali. 3. In riferimento agli inquinanti gassosi l’effetto del disinquinatore KOALA-U.R.A. si evidenzia maggiormente su un periodo di alcuni giorni, in cui la tendenza all’aumento della concentrazione e quindi dell’esposizione (in assenza del KOALA-U.R.A.) viene contrastata e ridotta nei limiti raccomandati, dall’azione dell’apparecchiatura, che deve essere continua (vedi tabella n° 5 e grafico n° 1). In buona sostanza si può affermare che, a tutti gli effetti, l’installazione del KOALA-U.R.A. equivale ad un notevole incremento dei ricambi d’aria

efficaci, con un effetto di filtrazione del particolato ed abbattimento della carica batterica aerodispersa tale da ricondurre entro limiti di accettabilità anche ambienti inquinati, senza la necessità di provvedere ad ulteriore trattamento termico dell’aria stessa. Si evidenzia quindi un duplice risparmio, sia nei costi di gestione (nessun trattamento termico), sia di installazione, inferiori per il KOALA-U.R.A. rispetto ad una sia pur limitata modifica o potenziamento dell’impianto di ricambio dell’aria.

TABELLA 1 – Confronto fra l’esposizione media a isofluorano (T.L.V. – T.W.A.) in sala operatoria con e senza utilizzo del KOALA-U.R.A. in funzione del tempo (turni di lavoro successivi).

Turno lavorativo

T.W.A. senza K/U.R.A.

T.W.A. con K/U.R.A

1

1,58 ppm.

0,32 ppm.

2

0,96 ppm.

1,04 ppm.

3

1.0 ppm.

0,10 ppm.

4

3,12 ppm.

0,30 ppm.

TABELLA 2 – Abbattimento della carica batterica totale (C.B.T.)

ZONA

C.B.T. senza

K/U.R.A. UFC/mc

C.B.T. con

K/U.R.A. UFC/mc

Abbattimento

%

Sala A Cardiochirurgia Tavolo operatorio

255

22

- 91 %

Sala A Cardiochirurgia Angolo sinistro.

222

55

- 75 %

Sala D Cardiochirurgia Area chirurgo

200

55

- 75 %

Sala Oculistica Tavolo operatorio

888

65

- 93 %

Reparto Ematologia Camera – n°1

233

21

- 91 %

Reparto Ematologia Atrio

66

10

- 85 %

Reparto Patologia/Neonatale I. C. U. – n°2

455

17

- 96 %

TABELLA 3 – Abbattimento degli inquinanti gassosi. Cardiochirurgia sala A

Volume sala = 166 m3; Superficie = 52 m2; Ricambi aria = 12 r/h

Zona Cardiochirurgia

senza K./U.R.A. T.W.A.

con 1 K./U.R.A. T.W.A.

con 2 K./U.R.A. T.W.A.

INQUINANTE ppm. ppm. ppm.

Protossido d’azoto

19,3

14,3

8,1

Isofluorano

1,4

1,04

0,58

Idrocarburi totali*

1,5

0,75

0,25

Monossido di

carbonio

1,0

0,50

0,25

Anidride solforosa

0,075

0,065

≥0,050

*Dopo rimozione anestetici

TABELLA 4 – Composti organici identificati nell’aria delle sale operatorie

COMPOSTO PROBABILE ORIGINE Isofluorano Endogena – gas anestetico alogenato

Protossido d’azoto Endogena – gas anestetico Etere etilico Endogena – vari impieghi in C.O.*

Alcool isopropilico Endogena – componente dei disinfettanti Metil-metacrilato Endogena – cemento per uso ortopedico

Benzene Esogena – carburanti per autotrazione Etil-benzene Idem

Xilene Idem 1-etil-2-metil-benzene Idem

1,2,3 e 1,2,4 trimetilbenzene Idem Acido-2-butenoico-metilestere Sconosciuta

2-pentene, 2,3-dimetil Sconosciuta Acetaldeide Sconosciuta

2(3H)-furanone, 5-etilidro Sconosciuta Toluene-2-esene, 2-metossi Sconosciuta

Tetracloroetene Endogena – vari impieghi in C.O.* 3,4,5-trimetilfenolo Sconosciuta

2,6,10.14-tetrametil-esadecano Sconosciuta Cicloesano Esogena - carburanti per autotrazione(?)

Acido esanoico, esil-estere Sconosciuta Acido butanoico, butil-estere Sconosciuta

Limonene Endogena – Componente prodotti per C.O* Esadecano Esogena – carburanti per autotrazione (?)

*Camera Operatoria

TABELLA 5 – Abbattimento degli anestetici gassosi

Zona T.W.A. Isofluorano

Senza K./U.R.A.

T.W.A. Isofluorano

Con K./U.R.A.

T.W.A. Protossido

Senza K./U.R.A.

T.W.A. Protossido

Con K./U.R.A.

Sala Operatoria Chirurgia Pediatrica

1=15,8 ppm. 2=29,1 ppm. 3=35,6 ppm.

R/h efficaci=8,4

1=0,405 2=0,433 3=0,501

R/h efficaci=23

1=28,00 ppm. 2=86,60 ppm. 3 = 141 ppm.

R/h efficaci=11

1=22,00 ppm. 2=21,30 ppm. 3=27,10 ppm.

R/h Efficaci=15

Sala

Operatoria Emodinamica

1= 6,76 ppm. 2=33,70 ppm. 3=23,00 ppm.

R/h efficaci=10,5

1=1,020 ppm. 2=0,786 ppm. 3=0,673 ppm.

R/h efficaci=30

1= 103 ppm. 2=29,80 ppm. 3=89,90 ppm.

R/h efficaci=12

1=16,30 ppm. 2=19,20 ppm. 3=16,90 ppm.

R/h efficaci=18

Sala

Operatoria Oculistica

1=15,30 ppm. 2=39,60 ppm. 3=69,60 ppm.

R/h efficaci=0,9

1=0,656 ppm. 2=0,583 ppm. 3=1,550 ppm.

R/h efficaci=18

1= 132 ppm. 2=1190 ppm. 3= 339 ppm.

R/h efficaci=0,9

1=22,40 ppm. 2=44,30 ppm. 3=19,60 ppm.

R/h efficaci=5,6

RINGRAZIAMENTI Si ringraziano : o Prof. Pierucci Direttore Istituto Medicina Legale – Università di Pavia o Dott. Mellerio Direttore Centro Grandi Strumenti – Università di Pavia o Dott.ssa Asti Contrattista Centro Grandi Strumenti – Università di Pavia o Dott. Callegari Facoltà di Geologia per la gentile collaborazione prestata nell’esecuzione delle indagini in microscopia ottica ed elettronica. Inoltre, si ringraziano:

o L’ A.F.D. Lodi, e il suo staff del Servizio Igiene Ambientale – Direzione Sanitaria del S. Matteo, per la gentile collaborazione nei rilievi ambientali.

o Il Dott. Marone del Laboratorio di Microbiologia della Clinica di Malattie Infettive del Policlinico S. Matteo per l’esecuzione dei test biologici.

ICONOGRAFIA

Fig. 3 – Piastra Petri di prelievo per la verifica della Carica Batterica Totale (C.B.T.) – Sala Operatoria di Cardiochirurgia A – Tavolo operatorio – Tempo di prelievo 2' – Prima dell’attivazione del KOALA-U.R.A.

Fig. 4 – Idem dopo attivazione del KOALA-U.R.A. (3 ore di funzionamento)

Fig. 5 - Idem – Angolo sinistro della Sala Operatoria (120 cm. da terra). Fuori dalla zona di attività del KOALA-U.R.A. (apparecchio non attivato).

Fig. 6 – Idem – Stesso punto di prelievo della fig. 5 - KOALA-U.R.A. attivato (3 ore di funzionamento).

Fig. 7 – Filtro primario del KOALA-U.R.A. dopo 30 gg. di funzionamento nel reparto di Rianimazione 1 (aria filtrata e condizionata)

Fig. 8 – Confronto tra filtro nuovo e filtro di fig. 7

Fig. 9 – Prelievo del particolato dal filtro di fig. 7.

Fig. 10 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica – Prelievo della fig. 7 – La luce polarizzata evidenzia fibre tessili vegetali (cotone).

Fig. 11 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica – Idem in luce non polarizzata (10x).

Fig. 12 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica – Idem (20x) – Oltre ad un intrigo di fibre si evidenzia del particolato bruno –rossastro e un probabile frammento vegetale (al centro).

Fig. 13 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica – Idem (20x) in luce polarizzata.

Fig. 14 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica – Idem in luce polarizzata (10x) – Fibre provenienti dalle garze.

Fig. 15- Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A.- Microscopia ottica – Idem in luce normale.

Fig. 16 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia ottica – Idem in luce normale – Fibre provenienti da telini verdi.

Fig. 17 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. Microscopia ottica – Idem fig.16 (20x).

Fig. 18 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A.- Microscopia ottica – Idem in luce normale – Massa compatta costituita da intreccio di fibre tessili bianche e verdi, con particolato bruno e bruno- rossastro amorfo e corpuscoli globulari trasparenti (10x).

Fig. 19 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica – Idem (20x).

Fig. 20 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica – Spora vegetale e frammenti di ifa fungina (40x).

Fig. 21 –Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica – Idem in fluorescenza – Si noti l’intensa emissione verde- gialla del substrato.

Fig. 22 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica –Luce polarizzata (40x) –Corpuscoli globulari della fig. 18, le croci di Malta visibili al centro li identificano come granuli di amido.

Fig. 23 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. Microscopia ottica – Idem come fig.22, altra posizione.

Fig 24 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. Microscopia ottica – Idem stessa posizione ed ingrandimento della fig.23, in luce normale.

Fig. 25 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica (40x) – Globuli di amido e probabile corpuscolo costituito da aerosol ematico coagulato.

Fig. 26 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica – Fibre tessili artificiali, alcune con colorazione rossa e verde, in luce normale (20x).

Fig. 27 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica – Idem (40x) ifo fungina e particolato.

Fig. 27 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica – Idem (40x) ifo fungina e particolato.

Fig. 29 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. – Microscopia ottica – Fibra tessile (probabilmente artificiale) con colorazione blu (20x).

Fig. 30 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia ottica – Idem come fig.29 (40x).

Fig. 31 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia ottica – Frammento vegetale (40x) luce normale.

Fig. 32 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia ottica – In fluorescenza. Si evidenziano le tipologie di particolato . Quello in alto a sinistra emettitore in fluorescenza (verde), quello a destra estinguente. Entrambi appaiono bruno-rossastri in luce normale nella fig. 31.

Fig. 33 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia ottica – Idem della fig. 31 (20x).

Fig. 34 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia ottica – Idem in fluorescenza

Fig.35- Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia ottica –Particolato in fluorescenza (20x).

Fig. 36 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia ottica (40x).

Fig. 37- Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia ottica – Idem in luce normale. Si noti il particolato in primo piano intensamente emittente nel giallo- verde nella fig. 36 e quello estinguente appena sopra (particolato ematico).

Fig.38 – Microscopia elettronica a scansione (SEM) – Filtro in carta –Zona di prelievo:sala operatoria di Cardiochirurgia con filtraggio a flusso laminare dell’aria.Si rileva un particolato residuo con dimensione 0,5 – 5 µm. (270x).

Fig. 39 - Microscopia elettronica a scansione (SEM) – Idem della fig. 38, dopo attivazione del KOALA-U.R.A. (tempo di funzionamento 3 gg.). Si rileva scomparsa, pressoché totale, del particolato residuo (270x).

Fig. 40 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia elettronica a scansione (SEM) – Sala Operatoria A Ortopedia – Fibre tessili e particolato (120x).

Fig. 41 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia elettronica a scansione (SEM) – Idem della fig.40 (270x).Analisi con microscopia a fluorescenza X del particolato centrale: Calcio, Magnesio, Fosforo.

Fig. 42 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia elettronica a scansione (SEM) – Idem ingrandimento (550x).

Fig. 43 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia elettronica a scansione (SEM) – Idem ingrandimento (700x).

Fig. 44 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia elettronica a scansione (SEM) – Idem ingrandimento (1300x).

Fig. 45 – Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia elettronica a scansione (SEM) – Idem particolato di probabile origine vegetale (430x).

Fig. 46 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia elettronica a scansione (SEM) – Filtro in teflon (45 µm) – Probabili elementi batterici non identificabili – Dimensioni circa di 1 µm.

Fig 47 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia elettronica a scansione (SEM) – Idem particolato tondeggiante ad ingrandimento (1500x) – Dimensioni e morfologia sono compatibili con l’identificazione in un globulo rosso.

Fig. 48 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia elettronica a scansione (SEM) – Probabile elemento batterico di forma sferica (staphylococco ?).

Fig. 49 - Esame del particolato trattenuto dal KOALA-U.R.A. - Microscopia elettronica a scansione (SEM) – Particolato amorfo (5000x) – Dimensioni circa 10 µm. – Analisi in fluorescenza X: Si, Ca, Mg.