Hohe Luftwechselraten – nicht immer ein Garant für geringere Kontamination

Während Normen wie die DIN 1946-4 klare Anforderungen definieren, zeigt die Forschung, dass einige gängige Annahmen zu Luftwechselraten, Kontaminationsausbreitung und Hypothermierisiken differenziert betrachtet werden müssen. Unabhängig davon, ob ein OP mit turbulenzarmer Verdrängungsströmung (TAV) (Typ 1a) oder Mischlüftung (Typ 1b) betrieben wird, lässt sich anhand aktueller Studien hinsichtlich der Reduktion luftgetragener Kontaminationen im Wundfeld keine eindeutige Empfehlung zugunsten eines Systems ableiten. Untersuchungen zeigen zudem, dass höhere Luftwechselraten nicht zwangsläufig zu geringeren Kontaminationskonzentrationen im Wundfeld führen (1). Auch Surveillance-Daten unterstützen diese Einschätzung (2).

Positionierung von Lampen im Raum – ein zentraler Einflussfaktor

Die Forschung zeigt, dass die Position von Lampen einen starken Einfluss auf die Ausbreitung luftgetragener Partikel im TAV-Betrieb hat (1). Eigene experimentelle Untersuchungen (1) zeigen, dass OP-Leuchten, Instrumententische und weitere Einbauten die lokale Partikelverteilung im OP signifikant beeinflussen können, insbesondere bei gerichteten Strömungen. Aus diesen Arbeiten lassen sich jedoch keine allgemeingültigen Empfehlungen zur konkreten Positionierung einzelner Komponenten ableiten. Schon kleine Positionsänderungen können dazu führen, dass die laminare Strömung unterbrochen oder seitlich abgelenkt wird. Bei Mischlüftung ist dieser Effekt deutlich geringer ausgeprägt, da die Luftströmung stärker durchmischt ist und weniger empfindlich auf lokale Störungen reagiert. Diese experimentellen Untersuchungen zeigen, dass neben OP-Leuchten auch die Positionierung von medizinischen Geräten, Instrumententischen und Zuluftauslässen die lokale Verteilung luftgetragener Partikel beeinflussen kann. Insbesondere wurde beobachtet, dass unter gerichteten Luftströmungen wie TAV bzw. LAF erhöhte Konzentrationen kleiner luftgetragener Partikel im Bereich des OP-Feldes auftreten können, während sich bei Mischlüftung eine räumlich gleichmäßigere, jedoch weiter verteilte Kontaminationsverteilung einstellt. Zudem zeigen experimentelle Analysen, dass die Position von Mess- und Referenzpunkten in unmittelbarer Nähe von Instrumententisch und Wundbereich entscheidend für die Bewertung der luftgetragenen Kontamination ist (1,3). Auch die Größe der emittierten Partikel beeinflusst das Risiko von Querkontaminationen: Größere Partikel sinken schneller ab, wobei insbesondere kleine, schwebefähige Partikel als relevant für die Ausbreitung im OP betrachtet werden.

Monitoring luftgetragener Kontaminationen – Potenziale und Grenzen

Eine häufige Fragestellung ist, ob es möglich ist, luftgetragene Kontaminationen schon während der OP zu bewerten, und so schnell auf Kontaminationen reagieren zu können. Einige Untersuchungen zeigen eine Korrelation zwischen Partikel- und Keimkonzentration (4–6), andere hingegen nicht (7). Messpositionen sollten nahe des Schutzbereichs liegen, also im Bereich mit erhöhten hygienischen Anforderungen, z. B. um OP-Tisch und Instrumententisch (3).

Thermische Risiken und mobile Lüftungssysteme

Hohe Strömungsgeschwindigkeiten können eine Auskühlung der Patient*innen begünstigen, weshalb eine sorgfältige Abstimmung zwischen Lüftungskonzept und Temperaturführung notwendig ist (8). Mobile Lüftungssysteme – etwa zur lokalen Überströmung oder Rauchgasabsaugung – können zwar Kontaminationen in kritischen Bereichen reduzieren, gleichzeitig jedoch horizontale Partikeltransporte verstärken und das Risiko für Hypothermie erhöhen (9). Eine umfassende Übersicht zum aktuellen Forschungsstand bietet der Review von Sadrizadeh et al. (10).

Fazit

Die vorliegenden Erkenntnisse zeigen, dass die Wirksamkeit von OP-Lüftungskonzepten nicht allein durch Kennwerte wie Luftwechselraten oder die Wahl eines bestimmten Strömungsprinzips bestimmt wird. Vielmehr beeinflussen die konkrete Ausgestaltung des Raums, die Positionierung von Leuchten und medizinischer Ausstattung, die Führung der Luftströmung sowie thermische Randbedingungen maßgeblich die lokale Kontaminationsverteilung im OP.
Normative Anforderungen, wie sie in der DIN 1946-4 formuliert sind, bilden hierfür den verbindlichen Rahmen. Die aktuelle Studienlage macht jedoch deutlich, dass eine differenzierte Betrachtung im Einzelfall erforderlich ist und pauschale Aussagen zur Überlegenheit einzelner Lüftungssysteme nicht abgeleitet werden können. Für Planung und Betrieb bedeutet dies, dass OP-Lüftung stets im Zusammenspiel mit Raumkonzept, Nutzung und Ausstattung bewertet werden sollte.

Quellen

(1)          Schumann, L.; Cetin, Y. E.; Kriegel, M. Experimental Evaluation of Airborne Spread of Contaminations in Operating Room Air under Laminar Air Flow and Mixing Ventilation. Journal of Building Engineering 2025, 113, 114197. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2025.114197.

(2)          Bischoff, P.; Kubilay, N. Z.; Allegranzi, B.; Egger, M.; Gastmeier, P. Effect of Laminar Airflow Ventilation on Surgical Site Infections: A Systematic Review and Meta-Analysis. The Lancet Infectious Diseases 2017, 17 (5), 553–561. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(17)30059-2.

(3)          Schumann, L.; Lange, J.; Cetin, Y. E.; Kriegel, M. Experimental Analysis of Airborne Contaminant Distribution in an Operating Room with Different Ventilation Schemes. Building and Environment 2023, 244, 110783. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2023.110783.

(4)          Mirhoseini, S. H.; Nikaeen, M.; Khanahmd, H.; Hatamzadeh, M.; Hassanzadeh, A. Monitoring of Airborne Bacteria and Aerosols in Different Wards of Hospitals – Particle Counting Usefulness in Investigation of Airborne Bacteria. Annals of agricultural and environmental medicine : AAEM 2015, 22 (4), 670–673. https://doi.org/10.5604/12321966.1185772.

(5)          Wan, G.-H.; Chung, F.-F.; Tang, C.-S. Long-Term Surveillance of Air Quality in Medical Center Operating Rooms. American journal of infection control 2011, 39 (4), 302–308. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2010.07.006.

(6)          Tang, C.-S.; Wan, G.-H. Air Quality Monitoring of the Post-Operative Recovery Room and Locations Surrounding Operating Theaters in a Medical Center in Taiwan. PloS one 2013, 8 (4), e61093. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0061093.

(7)          Cristina, M. L.; Spagnolo, A. M.; Sartini, M.; Panatto, D.; Gasparini, R.; Orlando, P.; Ottria, G.; Perdelli, F. Can Particulate Air Sampling Predict Microbial Load in Operating Theatres for Arthroplasty? PloS one 2012, 7 (12), e52809. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0052809.

(8)          Cengiz, H. Ö.; Uçar, S.; Yilmaz, M. The Role of Perioperative Hypothermia in the Development of Surgical Site Infection: A Systematic Review. AORN journal 2021, 113 (3), 265–275. https://doi.org/10.1002/aorn.13327.

(9)          Schumann, L.; Hoerold, K.; Tomaschewski, R.; Cetin, Y. E.; Kriegel, M. Influence of a Local Ventilation System on Patient and Personnel Protection in Operating Rooms. SSRN 2025. https://doi.org/10.2139/ssrn.5547171.

(10)        Sadrizadeh, S.; Aganovic, A.; Bogdan, A.; Wang, C.; Afshari, A.; Hartmann, A.; Croitoru, C.; Khan, A.; Kriegel, M.; Lind, M.; Liu, Z.; Melikov, A.; Mo, J.; Rotheudt, H.; Yao, R.; Zhang, Y.; Abouali, O.; Langvatn, H.; Sköldenberg, O.; Cao, G. A Systematic Review of Operating Room Ventilation. Journal of Building Engineering 2021, 40, 102693. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.102693.