Heißdesinfektion in der Dialyse

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1 Desinfektion mit Hitze in der Dialyse: Das Konzept und Stand der Technik Dr. Rolf Nystrand Bio-TeQ Consulting Gullbackegatan 12 S Malmö Schweden Im folgenden Artikel wird die Heißdesinfektion von technischen Systemen, Wassersystemen und Dialysemaschinen mit dem Konzept erläutert und Beispiele für verschiedene Mikroorganismen werden vorgestellt. Dabei werden unterschiedlich kritische Bereiche von Dialysewassersystemen und Dialysemaschinen identifiziert und die Heißreinigung dieser Bereiche mit dem Konzept beschrieben. Moderne Dialysemaschinen verfügen über Ultrafilter im Hydraulikkreislauf. Deshalb sind klassische mikrobiologische Tests über anzüchtbare Mikroorganismen (KBE) und Endotoxine nicht zielführend. Die Desinfektion in Dialysemaschinen richtet sich daher mehr an die Effizienz der viralen Inaktivierung, insbesondere von Hepatitis B. In der Dialyse hat sich die Desinfektion der technischen Systeme mit Hitze etabliert. Die entscheidenden Parameter bei der Heißdesinfektion sind Temperatur und Zeit. Einleitung Um die technischen Systeme in einem einwandfreien hygienischen Zustand zu halten, müssen z. B. an Wassersystemen und Dialysemaschinen regelmäßig Desinfektionen durchgeführt werden. In der Dialyse hat sich die Desinfektion durch Hitze etabliert, die in der ISO 23500: beschrieben ist. Hitze kann man über Temperatur und Zeit quantifizieren. Im Standard für Reinigungs- und Desinfektionsgeräte ISO : wird diese über den Wert definiert. Der Wert gleich 1 entspricht 1 Sekunde Einwirkzeit bei 80 C und kann für verschiedene Zeit / Temperatur Kombinationen berechnet werden. In den Veröffentlichungen von Rosenberg 3 und Röhm-Rodowald 4 werden einige Aspekte der ISO vorgestellt. In diesem Artikel wird sowohl auf Beispiele von verschiedenen Mikroorganismen eingegangen und diese diskutiert als auch die Werte in Wassersystemen und Dialysemaschinen erläutert. Was ist eine Desinfektion? Der Begriff Desinfektion ist komplex und besitzt keine einheitliche begriffliche Definition. In Europa gibt es viele Standards, die die Anforderungen an chemische Desinfektionsmittel beschreiben. Gefordert ist eine Reduzierung von 5 log Stufen für vegetative Bakterien, 4 log Stufen für Pilze und Hefen sowie für Viren und 3 log Stufen für bakterielle Endosporen. Es gibt keine entsprechende Norm, die die Anforderungen an eine allgemeine Desinfektion mit Hitze festlegt. Wo wachsen die Mikroorganismen in technischen Systemen? Mikroorganismen brauchen Nährstoffe um zu wachsen und sich vermehren zu können. Durch Adsorption und elektrostatische Phänomene sind diese Nährstoffe auf Oberflächen vorhanden. Das Dialysewasser ist ein schlechter Nährboden für Mikroorganismen. Die Folge ist, dass die Mikroorganismen auf den Oberflächen anhaften. Deshalb muss die Flüssigphase und die Oberfläche desinfiziert werden. Durch die Anhaftung und die damit verbundene Biofilmbildung ist die Abtötung der Mikroorganismen durch eine Desinfektion schwieriger. Desinfektion Am wichtigsten für die Desinfektion ist die Häufigkeit der Anwendung. Um ein technisches System in einem guten hygienischen Zustand zu halten, muss das System regelmäßig desinfiziert werden. Nur durch eine proaktive Desinfektion kann das Oberflächenwachstum verhindert werden. In einem technischen System muss eine effektive Desinfektion unter Einhaltung bestimmter Parameter auf alle kritischen Oberflächen angewendet werden. Für die Desinfektion mit feuchter Hitze kann der Wert für die Auswahl der Dosis (Zeit- / Temperaturwerte) verwendet werden. Darüber hinaus müssen gute Laborergebnisse kritisch interpretiert werden, wenn für ein System keine bzw. nur eine unzureichende Desinfektionsstrategie vorhanden ist. Was auf den Oberflächen wächst (Biofilm), kann durch gängige Laborproben, die aus der Flüssig- 24

2 phase entnommen werden, nicht analysiert werden. Mikroorganismen scheiden zudem Stoffwechselprodukte in meist niedriger molekularer Größe aus, die nicht vollständig durch den Ultrafilter oder die Dialysemembran zurückgehalten werden. Heißdesinfektion in der Dialyse Hitze wird als Desinfektionsmethode für Umkehrosmose-Membranen, Verteilungssysteme (Ringleitungen), Zulaufschläuche zu den Dialysegeräten und in den Dialysemaschinen selbst genutzt. Zur Heißreinigung muss eine bestimmte Energiedosis bereitgestellt werden. Dies geschieht durch die Kombinationen von Zeit und Temperatur in einem dynamischen Prozess, d. h. die Temperatur kann sich mit der Zeit ändern. Durch das betrachten aller Zeit / Temperatur - Verhältnisse im akzeptierten Temperaturbereich kann eine Heißreinigung wirtschaftlicher durchgeführt werden. Der Schlüssel zu diesem Ansatz ist das Konzept. Definition und Berechnung Die Definition von ist 1 = 1 Sekunde Einwirkzeit bei 80 C. Die Berechnung erfolgt durch Verwendung der Gleichung: T = Temperaturbeanspruchung in C z = 10 C t = ausgewählte Zeit in Sekunden Der z Wert = 10 (T-80)/z x t Der z Wert wird in Grad Celsius ausgedrückt und ist die Temperaturveränderung in Kelvin, welche erforderlich ist, um in einem Desinfektionsprozess mit feuchter Hitze eine zehnfache Änderung der mikrobiologischen Inaktivierungsrate zu erreichen. T 2 - T 1 z = log 10 D 1 - log 10 D 2 T 1 = niedrigere Temperatur T 2 = höhere Temperatur D 1 = D - Wert bei T 1 D 2 = D - Wert bei T 2 z = 10 wurde gewählt, da die am schwierigsten zu inaktivierenden Organismen Endosporen-bildende Bakterien sind und die z Werte für diese Organismen etwa 10 C sind. D 10 Wert Der D 10 Wert gibt die erforderliche Einwirkzeit unter definierten Bedingungen an, die eine Verminderung der Population eines bestimmten Mikroorganismus um einen dekadischen Logarithmus bzw. um 90 % bewirkt. in der ISO In der ISO wird angegeben, dass = 60 bei Medizinprodukten verwendet werden kann, die mit unverletzter Haut in Berührung kommen. = 600 dient der Wiederaufbereitung von chirurgischen Instrumenten und = wird für nicht weiter definierte weitere Anwendungen empfohlen. Klassische Ansätze der Abtötung von Mikroorganismen (unabhängig von der verwendeten Methode) erfolgen nach einer Sterberatekurve. Aus dieser ist ersichtlich, welche Dosis für die Inaktivierung von einer bestimmten Anzahl von Mikroorganismen verwendet werden soll. ISO enthält keine Aufstellung, welche Anzahl von Mikroorganismen durch eine bestimmte Dosis inaktiviert werden können. in der ISO Die ISO 23500:2014 gibt ein Beispiel für einen thermischen Desinfektionsprozess: 10 Minuten bei 80 C. Dies bedeutet einen Wert von 600. = 600 kann genutzt werden, wenn das technische System brandneu ist das technische System regelmäßig seit Inbetriebnahme präventiv desinfiziert wurde das technische System kein Wachstum von Mikroorganismen an der Oberfläche hat (Biofilm) Wenn einer dieser Faktoren nicht erfüllt ist, muss die Heißdesinfektion mit mehr Zeit und / oder höherer Temperatur durchgeführt werden. Zu beachten ist dabei, dass es in technischen Sys- 25

3 Organismen sind im Vergleich zur Inaktivierung in der Flüssigphase etwa fünfmal schwerer zu inaktivieren, wenn diese in einem Biofilm an der Oberfläche haften.. temen Bereiche gibt, die mit höheren Werten desinfiziert werden müssen, z. B. Teile der Umkehrosmose-Membranen, Zulaufschläuche oder Einlaufbereiche der Dialysemaschinen. Werte und Mikroorganismen: Was kann erreicht werden? Drei Beispiele zeigen, welche Werte für die Inaktivierung von Planktonic Mikroorganismen (Mikroorganismen in der Lösung) und Mikroorganismen auf der Oberfläche im Biofilm notwendig sind. Dazu wurden die Mikroorganismen aus verschiedenen Dialysewasser-Systemen isoliert und im Labor untersucht, wie gut sie auf Inaktivierungsmaßnahmen ansprechen. Leicht zu inaktivieren: Pseudomonas sp (Gramnegative Rodshaped Bakterium) Mittelschwer zu inaktivieren: Flavobacterium sp (Gramnegative Rodshaped Bakterium) Schwer zu inaktivieren: Exophiala sp ( schwarze Hefe ) Die Organismen sind im Vergleich zur Inaktivierung in der Flüssigphase etwa fünfmal schwerer zu inaktivieren, wenn diese in einem Biofilm an der Oberfläche haften. Expositionszeiten bei verschiedenen Temperaturen, um Werte von 600 bzw zu erreichen Werte 70 C 75 C 80 C 85 C 90 C = Minuten 31,5 Minuten 10 Minuten 3,16 Minuten 1 Minute = Minuten 158 Minuten 50 Minuten 15,8 Minuten 5 Minuten Welche Reduktion kann mit verschiedenen Werten erreicht werden? Einfacher Mikroorganismus Mittlerer Mikroorganismus Komplizierter Mikroorganismus = 600 = Flüssigphase 3 log 5 log Biofilm 0,5 log 3 log Flüssigphase 1,5 log 5 log Biofilm kaum möglich 1,5 log Flüssigphase kaum möglich 2,5 log Biofilm kaum möglich 0,5 log Welche Werte sollen in einem Dialysewasser-System erzielt werden? In Abbildung 1 ist eine vereinfachte schematische Skizze eines Dialysewasser-Systems dargestellt. Die Zahlen 1 3 kennzeichnen verschiedene Bereiche: Abb. 1: Schematische Darstellung eines Dialysewasser- Systems 2. Loop öffenticher Wasserversorger Enthärter Partikelfilter 5 µm 1. Umkehrosmose Dialysemaschinen 3. Zulaufschlauch Dialysegeräte 26

4 Die folgenden Werte lassen sich in der Praxis für die verschiedenen Teile eines Dialysewasser- Systems bei der Desinfektion mit feuchter Hitze erreichen: 1. Umkehrosmose-Membranen Umkehrosmose-Membranen haben eine große Fläche. Wenn die Umkehrosmose eine zweistufige Einheit ist, befindet sich normalerweise keine zusätzliche Heizung zwischen den beiden Stufen. Heißes Wasser wird auf die Membranen gegeben und durch alle Membranen nacheinander gespült. Bei 85 C heißem Wasser und einer Expositionszeit von 20 Minuten am Eingang des Moduls ist der = Am Ausgang herrschen nach Abkühlung 75 C, bei 20 Minuten ist der = 379. Umkehrosmose-Membranen sind schwer zu desinfizieren. Aufgrund der Positionierung der Umkehrosmose an erster Stelle im Dialysewasser-System werden mikrobiologische Ereignisse die hier auftreten meist über das ganze System verteilt. Deshalb sollten Umkehrosmose-Membranen mindestens zweimal pro Woche desinfiziert werden. Moderne Umkehrosmose-Systeme ermöglichen eine konsistente und effiziente Heißdesinfektion der Membranen bei einem von etwa Permeatringleitung Eine Permetringleitung kann 300 Meter oder länger sein und Konnektionsstellen haben. Die Innenoberflächen, an denen sich der Biofilm bilden kann, müssen heißdesinfiziert werden. Es ist wichtig eine möglichst hohe Temperatur an den Kupplungen zu den Dialysegeräten zu erreichen, um die Zulaufschläuche zu den Dialysegeräten ebenfalls mit möglichst hoher Temperatur desinfizieren zu können. Deshalb ist eine gute Isolierung der Ringleitung sehr wichtig. Wenn die Temperatur 83 C und die Kontaktzeit 60 Minuten beträgt ist der = Bei 85 C und 60 Minuten ist der = Zulaufschlauch Dialysegerät Zulaufschläuche zu den Dialysegeräten können zwischen 3 und 7 Meter lang sein. Diese sind normalerweise nicht isoliert. Die Einlaufzeit des Wassers unterscheidet sich je nach Maschinentyp und kann bis zu 15 Minuten betragen. Der Temperaturverlust kann bis zu 10 C sein. Am Anfang des Zulaufschlauches ist die Temperatur die gleiche wie in der Ringleitung und nimmt zum Dialysegerät hin ab. Ein am Anfang der Zulaufleitung ist (für 85 C) und 284 am Ende. Für 83 C ist der = am Anfang und am Ende 179. Der Einlaufbereich der Dialysemaschine (vor dem intern heißreinigbaren Bereich) hat in etwa den Wert vom Ende des Zulaufschlauches oder etwas niedriger. Kommentar Wie aufgezeigt wurde, gibt es einige Bereiche in Dialysewasser-Systemen, die nur mit geringerer Hitze beaufschlagt werden können. Die Werte kommen nicht in den Bereich, um Mikroorganismen um bis zu 5 Log Stufen zu reduzieren. Deshalb müssen solche Bereiche häufig proaktiv gereinigt werden, um einem Biofilmwachstum vorzubeugen. Nun ist davon auszugehen, dass die Anzahl der Mikroorganismen, die inaktiviert werden müssen, sehr niedrig zwischen 0,1 5 KBE / ml oder bis zu 0,7 Log Stufen sind. Dafür reicht ein Wert von ca. 210 aus. Ist das Temperatur / Zeit-Verhältnis im Ring in einen Bereich von (z. B. 85 C für 60 Minuten), ist im Bereich mit der zu erwartenden niedrigsten Temperatur ein von 210 zu erreichen. Die proaktive Desinfektion sollte mindestens zweimal pro Woche für Umkehrosmose-Membranen sowie täglich für die Ringleitung, den Zulaufschlauche und die Einlaufbereiche des Dialysegerätes durchgeführt werden. Beachten Sie, dass Probenahmen in der ersten Validierungsphase innerhalb eines Monats keine brauchbaren Ergebnisse liefern wird. Da Mikroorganismen Oberflächen besiedeln und daher nicht in den Flüssigkeitsproben gefunden werden, sollte vom Hersteller eine Desinfektionsstrategie vom ersten Tag an vorgegeben werden. in Dialyse-Maschinen In Abbildung 2 ist ein sehr vereinfachtes Flussdiagramm des Hydraulikkreislaufs einer Dialysemaschine dargestellt. Die Zahlen 1 3 zeigen wieder unterschiedliche Bereiche für die Heißdesinfektion. Umkehrosmose- Membranen sollten mindestens zweimal pro Woche desinfiziert werden. 27

5 Zulaufschlauch 1. Heizung B A Konzentrat Konzentrat 2. vor dem HDF Postdilution Ultrafilter Ultrafilter Patient 3. nach dem HDF Predilution freier Ablauf 3. Bereich nach dem Die Temperatur kann C für Minuten erreichen. Je nach Maschinentyp sind Werte von möglich. Der aus mikrobiologischer Sicht kritische Bereich innerhalb des Hydraulikkreislaufs einer Dialysemaschine befindet sich nach dem. Hier können im Falle eines Blutlecks Viren in das hydraulische System eindringen. Abb. 2: Vereinfachtes Flussdiagramm einer Dialysemaschine In Bezug auf Temperatur während der Heißreinigung gibt es folgende Bereiche: 1. Heizung In der Heizung werden Temperaturen von C erreicht. Damit sind Werte von ca innerhalb von Minuten zu erreichen. 2. Bereich vor dem Die Temperatur können je nach Gerätetyp C für ca Minuten erreichen und damit Werte von Möglicherweise sind in diesem Bereich Mikroorganismen wie vegetative Bakterienzellen und Hefen vorhanden. Pilze kommen eher selten vor. Diese Spezies sind leicht mit Hitze zu inaktivieren. Kommentar Moderne Dialysemaschinen sollten ein integriertes Heißreinigungssystem besitzen, das nach dem einen Wert von mindestens erreicht, um wirksam gegen Hepatitis B zu sein. Wichtig für den Anwender ist die Bewertung und der Vergleich von verschiedenen Desinfektionsprogrammen in Hinblick auf deren Wirksamkeit gegenüber Hepatitis B Viren. Es gibt einen Trend auf dem Markt immer kürzere Desinfektionszeiten zu erzielen. Dem Anwender muss dies bewusst sein. Er ist für die Qualität der Desinfektion seiner Dialysewasser-Systeme verantwortlich und sollte die Systeme und Desinfektionsverfahren immer kritisch bewerten. Was ist der Vorteil des Konzepts? Artikel Online Die traditionelle Methode der Heißreinigung basiert darauf, dass eine bestimmte feste Temperatur erreicht und diese für eine bestimmte Zeit gehalten werden muss. Mit dem Konzept können alle Kombinationen von Temperatur und Zeit berechnet werden. Dies bedeutet, dass alle Temperaturen, welche über der definierten Mindesttemperatur liegen, genutzt werden können, denn das Wasseraufbereitungs-System und das Dialysegerät können den Wert automatisch kalkulieren. Die Heißreinigung wird dadurch effizienter und wirtschaftlicher. Literatur / Quellenangaben: 1 ISO-23500:2014 Guidance for the preparation and quality management of fluids for haemodialysis and related therapies. 2 ISO : 2006 Washer-disinfectors - Part 1 - General requirements, terms and definitions and tests. 3 Rosenberg U, Zentral Sterilisation, vol 11, (2003) Thermal disinfection the concept and the biological background. 4 Röhm-Rodowald E et al, Przegl Epidemol, 67(4) , (2013) Recommendation for thermal disinfection based on the concept according to EN ISO