Emission von Bakterien aus Geruchsverschlüssen

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1 Schlüsselwörter Geruchsverschluss Bakterienemission Erregerreservoir Biofilm Kontinuierliche thermische Desinfektion Keywords Sink drains bacterial emission bacterial reservoir biofilm continuous thermic disinfection Balla Sissoko Dr. med. Rolf Sütterlin Oberlausitz Kliniken ggmbh Flinzstraße Bautzen Dr. rer. nat. Martina Blaschke S. Stefaniak Dr. rer. nat. Alexander Schluttig Fachhochschule Lausitz Großenhainer Str Senftenberg Dr. med. G. Daeschlein Prof. Dr. med. Axel Kramer Institut für Hygiene und Umweltmedizin der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald Walther Rathenau Straße 49A Greifswald B. Sissoko, R. Sütterlin, M. Blaschke, A. Schluttig, S. Stefaniak, G. Daeschlein und A. Kramer Emission von Bakterien aus Geruchsverschlüssen Emission of water born bacteria from sink drains Summary Background: Lavatory sink drains in wards harbor 10 5 to cfu/ml of bacteria, thereof about 10 3 to 10 6 cfu/ml proved to be gramnegative rods. To investigate the relationship between the contamination of siphons and the risk of colonization resp. nosocomial infection of the patients we measured the aerogen bacterial load over the sink drains and were able to prove substantial bacterial emission. Method: The bacterial aerosol was measured (n=257) 10 cm above the sinks during tap water running into the sink drain over 1 min and compared with results without running tap water. The study was performed in the following departments: internistic, surgical and neonatal intensive care, general and visceral surgery, oncology, and transplantation unit. Results und Conclusions: During the tap water running aerosols containing bacteria from the sink fluid were emitted into the surrounding area. Accordingly sink drains function as open bacterial reservoir. The higher was the microbial burden of the siphon fluid, the more bacteria were emitted into the air. Continuous thermic disinfection in combination with vibration of the siphon prevented biofilm formation and eliminated siphons as bacterial reservoir. (Hyg Med 2005; 30 [4]: X-X) Zusammenfassung Fragestellung: Geruchsverschlüsse unter Waschbecken im Klinikbereich enthalten durchschnittlich KBE/ml Bakterien, davon ca bis 10 6 KBE/ml gramnegative Stäbchenbakterien. Zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Siphonkontamination und Aerosolbildung wurde die Belastung der Luft mit gramnegativen Bakterien über den Syphons gemessen. Methodik: Das Bakterienaerosol wurde 10 cm oberhalb des Geruchsverschlusses (n=257) mittels eines Luftkeimsammlers während des einminütigen Ablaufens von Leitungswasser gemessen und mit dem Bakteriengehalt der Luft bei ruhendem Waschbecken verglichen. Die Untersuchungen wurden in folgenden Abteilungen durchgeführt: internistische, chirurgische und interdisziplinäre Intensivstation, allgemeine und Visceralchirurgie, Onkologie, Transplantationseinheit und neonatologische Intensivstation Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Während des Ablaufens von Wasser werden Aerosole in die umgebende Raumluft freigesetzt, in denen die Bakterien der Sperrflüssigkeit des Siphons enthalten sind. Demzufolge sind Geruchsverschlüsse ein offenes Erregerreservoir. Je höher die mikrobielle Belastung der Sperrflüssigkeit des Geruchsverschlusses war, desto mehr Erreger wurden mit dem Aerosol in die Raumluft emittiert. Durch kontinuierliche thermische Desinfektion des Siphons in Verbindung mit Vibration wurde die Bildung eines Biofilms verhindert und der Siphon als Infektionsquelle ausgeschaltet. (Hyg Med 2005; 30 [4]: X-X) Einleitung Geruchsverschlüsse (Siphons) haben die Funktion, den Luftraum der Abwasserkanalisation von der Raumluft zu trennen und das Austreten von unangenehmen Gerüchen aus der Kanalisation zu verhindern. Dabei müssen Geruchsverschlüsse für Flüssigkeiten jederzeit ohne Behinderung in Richtung Kanalisation durchlässig sein. Diese Doppelfunktion wird in der Regel durch ein gebogenes Rohrstück, in dem sich die sog. Sperrflüssigkeit befindet, gewährleistet. Die Sperrflüssigkeit stellt den verbleibenden Rest eines durch den Siphon aus Waschbecken, Duschbecken oder Badewanne in die Abwasserleitung gelangenden Flüssigkeitsstroms dar. 72

2 Nährstoff - und Sauerstoffangebot sowie Temperaturen zwischen 20 C und 40 C ermöglichen die Ausbildung eines Biofilms an den Innenwänden des Geruchsverschlusses und die Vermehrung von Bakterien in der Sperrflüssigkeit. Diese enthält nach eigenen Untersuchungen im Klinikbereich durchschnittlich 10 5 bis KBE/ml Bakterien, davon ca bis 10 6 KBE/ml gramnegative Stäbchenbakterien. Während des Ablaufens von Wasser in den Geruchsverschluss bilden sich an der Oberfläche der Sperrflüssigkeit Aerosole, die Bakterien der Sperrflüssigkeit enthalten (1). Durch Vermeidung des direkten Auftreffens des Wasserstrahls auf den Zulauf des Geruchsverschlusses lässt sich die Aerosolbildung zwar verringern, jedoch nicht unterbinden. Der Geruchsverschluss unter dem Waschbecken im Patientenzimmer stellt somit ein Erregerreservoir in der Patientenumgebung dar. Mittels Typisierung konnte gezeigt werden, dass Patienten mit Pseudomonas aeruginosa aus dem Geruchsverschluss besiedelt wurden (2, 3, 4, 5). Döring et al. (1) stellten fest, dass bei einer bakteriellen Kontamination >10 5 KBE/ml Sperrflüssigkeit eine Übertragung von Bakterien der Sperrflüssigkeit des Geruchsverschlusses auf die Hände des Pflegepersonals möglich ist. Aus dem Geruchsverschluss auf die Hände des Pflegepersonals übertragene Pseudomonasaeruginosa-Erreger persistieren bis zu 70 min auf den Händen des Pflegepersonals und können, falls die Durchführung der Händedesinfektion versäumt wird, in dieser Zeit auf Patienten übertragen werden. Auch Sissoko et al. (6) konnten nachweisen, dass Geruchsverschlüsse während des Handwaschvorgangs emittierende Erregerquellen darstellen. Die Beseitigung dieser Erregerquelle durch sonothermische Desinfektion im Siphon führte auf einer interdisziplinären Intensivstation zur Abnahme der Kolonisationsraten der Patienten und zu einer Reduzierung der Inzidenzdichte nosokomialer Infektionen (6). In der vorliegenden Arbeit sollen die bisher vorgestellten Ergebnisse zur Erregeremission (6) durch Untersuchungen in verschiedenen Kliniken und auf unterschiedlichen Stationen auf eine breitere Basis gestellt werden. Material und Methoden Stichprobe Es wurden 257 Einzelmessungen an Waschbecken mit Standard-Geruchsverschluss auf folgenden Stationen verschiedener Kliniken durchgeführt: internistische, chirurgische und interdisziplinäre Intensivstation, allgemeine und Visceralchirurgie, Onkologie, Transplantationseinheit und neonatologische Intensivstation. 34 der Waschbecken waren am Wasserauslauf mit endständigen Sterilfiltern ausgerüstet. Messung der Bakterienemission Die Freisetzung von gramnegativen Bakterien aus dem Geruchsverschluss wurde mit dem Luftkeimsammler FH-5 (Klotz GmbH, Bad Liebenzell) in der Umgebungsluft des Geruchsverschlusses im Innern des Waschbeckens während eines jeweils einminütigen Ablaufens von Leitungswasser 10 cm über dem Waschbeckenauslauf gemessen und mit dem Vorwert, d. h. dem Bakteriengehalt der Luft bei ruhendem Waschbecken, ebenfalls für die Messdauer von 1 min verglichen. Ein ruhendes Waschbecken wurde 60 min nicht benutzt, in ihm befand sich kein Wasser, die Ablauföffnung zum Siphon war geöffnet. Bei allen Messungen wurde auf geschlossene Türen geachtet. Ferner wurde der Einfluss von steril filtriertem Trinkwasser auf den Bakteriengehalt in der Umgebungsluft mit nicht in dieser Weise ausgerüsteten Wasserauslässen verglichen. Durch eine Versuchsanordnung, bei der das Leitungswasser mit einem Schlauch direkt in die Öffnung des Siphons eingeleitet wurde, wurde der Einfluss des Spritzwassers auf den Bakteriengehalt der Umgebungsluft bei geöffnetem Siphon untersucht. Parallel dazu wurde der Bakteriengehalt der Umgebungsluft bei geschlossenem Geruchsverschluss und Wassereinlauf bestimmt. Zur Erfassung der gramnegativen Wasserflora wurde MacConkey-Agar (Heipha GmbH, Eppelheim) auf Fertigagarplatten verwendet. Nach Inkubation der Agarplatten über 48 h bei 37 C wurden Kolonien mit typischer Morphologie (gramnegative Stäbchenbakterien) ausgezählt und die Menge auf 1ml berechnet. Bakteriengehalt der Sperrflüssigkeit Vor der Messung der Erregeremission wurden jeweils Proben aus der Sperrflüssigkeit entnommen und die Koloniezahl gramnegativer Bakterien mit Cult Dip plus Tauchnährboden (Merck KGaA, Darmstadt) nach Angaben der Hersteller (Abschätzen der Bakterienkonzentration auf MacConkey Agar anhand von Referenzvorlagen verschiedener Konzentrationen von 0 bis 10 6 KBE/ml) halbquantitativ ermittelt. In gleicher Weise wurde der Bakteriengehalt während eines dreijährigen Einsatzes des selbstdesinfizierenden Hygienesyphons BioRec in der Siphonflüssigkeit ermittelt. Der Einbau der Testgeräte erfolgte im August Angepasst an die Benutzungsfrequenz der Waschbecken wurden die Siphons jeweils für die Dauer von 4 h auf 85 C aufgeheizt, dem sich ein freies Intervall von 4 h ohne Beheizung anschloss. Am Ende der 4stündigen Heizdauer wurde für 10 min das im Siphon integrierte Vibrationssystem eingeschaltet. Die Beprobung der Geruchsverschlüsse erfolgte im Abstand von zwei Monaten. In der Zeit von Dezember 2003 bis Mai 2004 wurde die sonothermische Desinfektion nicht durchgeführt, um das Ausmaß einer Rekolonisation zu überprüfen. Indirekter Biofilmnachweis Zur Messung des Einflusses der Biofilmbildung auf den Bakteriengehalt der Sperrflüssigkeit wurde die gesamte Sperrflüssigkeit aus einem Standard-Geruchsverschluss durch steriles Leitungswasser ersetzt. Anschließend wurden in Abständen von 10 min für die Dauer von 120 min Proben aus der Sperrflüssigkeit entnommen und die Koloniezahl analog wie in der Sperrflüssigkeit ermittelt. Ergebnisse Anteil Bakterien emittierender Geruchsverschlüsse Die Häufigkeit von Geruchsverschlüssen, aus denen beim Ablaufen des Wassers Bakterien in die Umgebungsluft freigesetzt werden, lag zwischen 35 und 94 % (Tab. 1); im Mittel emittierten zum Zeitpunkt der Untersuchung etwa drei Viertel aller Waschbecken gramnegative Stäbchenbakterien. Sterilfilter am Wasserauslass hatten keinen Einfluss auf die Emis- 73

3 Tabelle 1: Anteil emittierender Geruchsverschlüsse von Waschbecken ohne bzw. mit endständigem Sterilfilter am Wasserauslass. Station Station Anzahl der Messungen (n) Tabelle 2: Durchschnittlicher Gehalt gramnegativer Bakterien im Luftraum über den Siphons bei ruhendem Waschbecken und während des Ablaufens von Leitungswasser. sion. Bei 76 % der mit Sterilfilter bzw. 72 % der ohne Sterilfilter ausgestatteten Waschplätze war eine Bakterienemission nachweisbar (Tab. 1). Bakteriengehalt der Luft (KBE/1000l) bei ruhendem Waschbecken bei ablaufendem Leitungswasser ohne Sterilfilter mit Sterilfilter ohne Sterilfilter mit Sterilfilter Anteil emittierender Geruchsverschlüsse (%) gesamt mit Sterilfilter gesamt ohne Sterilfilter mit Sterilfilter Allg. und Viszeralchirurgie Intensivstationen (internist., chirurg. interdisziplinär) Onkologie (Frauen) Onkologie (Kinder) Transplantationseinheit Neonatologische Intensivstation Durchschnitt Allg. und Viszeralchirurgie Intensivstationen (internist., chirurg. interdisziplinär) Onkologie (Frauen) Onkologie (Kinder) Transplantationseinheit Neonatologische Intensivstation Durchschnitt 3,8 4, Ausmaß der Emission gramnegativer Bakterien Unter dem Ausmaß der Emission wird die Anzahl der bei einminütigem Ablaufen von Leitungswasser in die Umgebungsluft des Geruchsverschlusses freigesetzten Bakterien im Vergleich zum Gehalt der Luft bei ruhendem Waschbecken verstanden. In Ruhe betrug der Gehalt gramnegativer Bakterien in der Umgebung des Geruchsverschlusses durchschnittlich 4,2 KBE/1000 l Luft. Während des Ablaufens von Leitungswasser ohne sonstige Benutzung des Waschbeckens stieg der Gehalt an gramnegativen Bakterien im Vergleich zum Ruhezustand des Waschbeckens um das etwa 43fache, d.h. auf durchschnittlich 181,5 KBE/1000 l Luft an (Tab. 2). Einfluss des Spritzwassers Wurde das Leitungswasser mit einem Schlauch direkt in die Öffnung des Siphons eingeleitet, kam es trotzdem zur Emission gramnegativer Bakterien, d. h. die Emission wird nicht durch Spritzwasser beim Auftreffen des Leitungswasserstrahls auf die Beckenwände hervorgerufen, sondern ist auf das Entweichen von Aerosolen beim Wassereinstrom in den Geruchverschluss zurückzuführen. Bei geschlossenem Geruchsverschluss kommt es hingegen trotz Wassereinlauf mit Entstehung von Spritzwasser nicht zu einer Erhöhung des Bakteriengehalts im Luftraum des Beckens. Einfluss des Bakteriengehalts der Sperrflüssigkeit auf die Bakterienemission Das Ausmaß der Bakterienemission in die Umgebungsluft bei Ablaufen von Wasser steigt mit dem Bakteriengehalt der Sperrflüssigkeit im Inneren des Geruchsverschlusses im Bereich von <10 3 bis KBE/ml an, bleibt dann aber im Bereich von 10 5 bis 10 6 KBE/ml nahezu unverändert (Abb. 1). Einfluss des Biofilms Wird ein Standard-Geruchsverschluss nach kompletter Entleerung der Sperrflüssigkeit (Bakteriengehalt vor Entleerung im Mittel 7, KBE/ml) mit sterilem Leitungswasser befüllt, fand in den Geruchsverschlüssen unterschiedlicher Stationen bereits nach wenigen Minuten ein deutlicher Anstieg der Erregerdichte statt. Der ursprüngliche Bakteriengehalt von 10 6 KBE/ml wurde nach ca. 100 min wieder erreicht. Der Vorgang verläuft in Form einer Sättigungskurve, wobei schon nach 60 min ein weitgehender Ausgleich zwischen Biofilm und Sperrflüssigkeit stattgefunden hat (Abb. 2). Kontinuierliche thermische Desinfektion Untersuchungen an vier Biorec Geruchsverschlüssen ergaben, dass diese während des dreijährigen Einsatzes keinen sichtbaren Biofilm aufwiesen. Die Bakteriengehalte in den Sperrflüssigkeiten betrugen 0 bis max. 500 KBE/ml (Tab. 3). Die Emissionsmessung bei ablaufendem Leitungswasser ergab keinen nachweisbaren Austritt von Bakterien in die Umgebungsluft. In der Zeit der 6monatigen Unterbrechung der sonothermischen Desinfektion unterschieden sich die Werte nicht von der Situation vor Inbetriebnahme. 74

4 Tabelle 3: Bakteriengehalte (lg) der Sperrflüssigkeit mit bzw. ohne kontinuierliche thermische Siphon- Desinfektion. Zimmer 1 Zimmer 2 Zimmer 3 Zimmer 4 Jul 02* Aug Okt Dez Jan Mrz Mai Jul Sep Nov Jan 04* Mrz 04* Mai 04* Jul 04* Sep Nov Jan * Zeitraum ohne thermische Desinfektion Keimgehalt der Luft über den Waschbecken (KBE/ml) Abbildung 1: Ausmaß der Bakterienemission aus dem Siphon in die Umgebungsluft in Abhängigkeit vom Bakteriengehalt der Sperrflüssigkeit im Geruchsverschluss. Abbildung 2: Zeitlicher Verlauf der Bakterienfreisetzung aus dem Biofilm in die Sperrflüssigkeit (Mittelwert von 10 Versuchen) < Diskussion Geruchsverschlüsse unter Waschbecken, Duschbecken und Badewannen sind seit längerem als potentielle Infektionsquellen für Pseudomonas aeruginosa beschrieben (1-5, 7-13). Im Siphonwasser ist auch die Vermehrung weiterer Species einschließlich antibiotikaresistenter Bakterien mit Ausbreitung in die Umgebung nachgewiesen (14, 15, 16). Dass es sich bei Siphons um Bakterien emittierende Reservoire handelt, wurde zunächst indirekt mit Typisierungsmethoden nachgewiesen (2, 3, 4, 5). Die in einer vorausgegangenen Untersuchung (1, 6) nachgewiesene Abhängigkeit des Bakteriengehalts im Luftraum über dem Geruchsverschluss vom Bakteriengehalt der Sperrflüssigkeit im Siphon konnte in der vorliegenden Studie bestätigt werden. Dieses Ergebnis unterstützt zugleich den Befund von Döring et al. (1), dass für eine Übertragung von Erregern aus der Sperrflüssigkeit auf die Hände des Pflegepersonals eine mikrobielle Kontamination von etwa 10 5 KBE/ml in der Sperrflüssigkeit ausreicht. Da es sich bei den aus dem Sperrwasser isolierten Bakterien in erster Linie um gramnegative Bakterien handelt (14-18), fanden in der vorliegenden Untersuchung nur diese Erreger Berücksichtigung. Die Gesamtkoloniezahl aller emittierten Mikroorganismen liegt wesentlich höher (in Vorb.). Die Bakterienemission erfolgt durch Aerosolbildung an der Oberfläche der Sperrflüssigkeit. Durch die Verdrängung der über der Sperrflüssigkeit stehenden Luftsäule nach oben gelangen die erregerhaltigen Aerosole in die umgebende Raumluft. Aus den Ergebnissen lassen sich erste Aussagen zur Häufigkeit emittierender Geruchsverschlüsse ableiten. Von den untersuchten Waschbecken mit Standard Geruchsverschluss zeigten durchschnittlich 73 % eine Bakterienemission in der Größenordnung von 36 bis 439 KBE/1000 l Luft (Tab. 1). Dabei war es ohne Einfluss, ob der Wasserauslass mit endständigen Sterilfiltern ausgestattet war oder nicht. Der Befund, dass etwa drei Viertel aller Waschbecken zum Zeitpunkt der Untersuchung gramnegative Bakterien emittierten, korreliert mit den gemessenen Koloniezahlen gramnegativer Stäbchenbakterien in der Sperrflüssigkeit 75

5 der Geruchsverschlüsse. Nur 25 bis 30 % der Geruchsverschlüsse wiesen zum Zeitpunkt der Untersuchung eine Koloniezahl von <10 3 KBE/ml auf, lagen also in dem für die Bakterienemission aus dem Siphon weniger kritischen Bereich (Abbildung 2). Auf Grund der Bedeutung der Biofilmbildung für das Vorkommen von Mikroorganismen in durchflossenen Leitungssystemen ergibt sich die Notwendigkeit, seine Bildung zu unterdrücken. Wird die gesamte Sperrflüssigkeit im Siphon durch steriles Wasser ersetzt, wird der ursprüngliche Bakteriengehalt von 10 5 bis 10 6 KBE/ ml nach ca. 60 min nahezu wieder erreicht, d. h. durch Ablaufen lassen von Wasser ist keine Unterdrückung der Biofilmbildung und keine Sicherheit vor Emissionen erreichbar. Im Gegensatz dazu wird durch kontinuierliche sonothermische Desinfektion des Geruchsverschlusses der Bakteriengehalt kontinuierlich auf 0 bis max. 500 KBE/ml begrenzt. Emissionsmessungen bei ablaufendem Leitungswasser ergaben während des kontinuierlichen Betriebs des BioRec keine nachweisbare bakterielle Emission in die Umgebung. Wurde die thermische Desinfektion ausgeschaltet, unterschied sich die Situation nicht von der im Zeitraum vor Einführung des BioRec. Damit bietet die thermische Desinfektion des Siphons bei Intervalltemperierung auf 85 C mit gleichzeitigem Vibrationssystem und antimikrobieller Beschichtung der Innenwand eine sichere Möglichkeit zur Unterdrückung der Biofilmbildung im Siphon und damit zur Ausschaltung dieses potentiellen Erregerreservoirs. Das ist vor allem in Risikobereichen bzw. für infektionsgefährdete Patienten von Bedeutung. Literatur 1. 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