Die Pandemie des schweren akuten respiratorischen Syndroms Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) hat die Frage, was ein aerosolerzeugendes Verfahren ist, erneut dringlich gemacht. Die Gesundheitsbehörden haben seit langem festgestellt, dass bestimmte medizinische Verfahren das Übertragungsrisiko für Atemwegserreger erhöhen, weil sie Aerosole erzeugen.
Klompas M, et al. What Is an Aerosol-Generating Procedure? JAMA Surgery 2020, E1-E2
Im Gegensatz zu Atemwegströpfchen sind Aerosole winzige Atemwegspartikel, die klein genug und leicht genug sind, um für längere Zeit in der Luft zu schweben, sich mehr als 6 Fuß vom Ausgangspatienten zu entfernen und chirurgische Masken zu durchdringen oder zu umschiffen. Daher wird das Gesundheitspersonal darauf hingewiesen, bei aerosolerzeugenden Maßnahmen bei Patienten mit möglicher SARS-CoV-2-Infektion N95-Atemschutzmasken zu tragen und, wenn möglich, Isolierräume für luftübertragene Infektionen mit 12 oder mehr Luftwechseln pro Stunde und negativem Luftstrom zu verwenden, um die Menge infektiöser Aerosole im Raum zu minimieren und ihre Ausbreitung außerhalb des Raums zu verhindern.
In der Praxis gibt es jedoch keinen Konsens darüber, welche Verfahren aerosolerzeugend sind. Die WHO legt fest, dass folgende Maßnahmen definitiv aerosolerzeugende Verfahren sind, da epidemiologische Studien diese Verfahren mit einem höheren Risiko für Infektionen des Gesundheitspersonals in Verbindung gebracht haben:
- Intubation,
- nicht-invasive Überdruckbeatmung (NIV),
- Tracheotomie,
- kardiopulmonale Reanimation,
- Bronchoskopie und
- Sputumgewinnung
Als mögliche aerosolerzeugende Verfahren werden bezeichnete
- High-Flow-Sauerstoff und
- Vernebelung
Mit dem Auftreten von SARS-CoV-2 haben Fachgesellschaften einseitig eine Fülle weiterer Verfahren als aerosolerzeugend deklariert, darunter
- Legen einer nasogastrischen Sonde,
- Thorakozentese,
- Ösophago-Gastroduodenoskopie,
- Koloskopie,
- Herzkatheterisierung,
- Belastungstests,
- Lungenfunktionstests,
- Legen einer perkutanen Magensonde,
- Operationen im Gesicht,
- die zweite Phase der Wehen und andere.
Die meisten dieser Bezeichnungen wurden aus theoretischen Gründen vorgenommen und nicht aufgrund formaler Quantifizierungen der Aerosolbildung oder epidemiologischer Studien, die ein erhöhtes Infektionsrisiko belegen. Keines dieser Verfahren erscheint auf den offiziellen Listen der aerosolerzeugenden Verfahren, die von der Weltgesundheitsorganisation oder den US Centers for Disease Control and Prevention veröffentlicht wurden.
Wie erklären wir Studien, die Verfahren mit einem erhöhten Risiko für Infektionen bei Mitarbeitern im Gesundheitswesen in Verbindung bringen?
Die Antwort liegt in der sich entwickelnden Wissenschaft der respiratorischen Übertragung. Es ist klar geworden, dass die traditionelle Dichotomie zwischen Tröpfchen- und Aerosolübertragung zu vereinfachend ist. In der Praxis produzieren Menschen ständig eine Fülle von respiratorischen Partikeln in verschiedenen Größen, die sowohl Tröpfchen als auch Aerosole sowie Partikel dazwischen umfassen. Respiratorische Partikel aller Größen können Viren tragen und alle sind potenziell in der Lage, eine Infektion zu übertragen. Die Menge an Atmungspartikeln, die man abgibt, variiert je nach Aktivität. Leises Atmen erzeugt einen kleinen, aber stetigen Strom von Aerosolen. Lautes Sprechen, schweres Atmen und Husten erzeugen weit mehr. Größere Atmungspartikel fallen in einem engen Radius um den Patienten herum schnell zu Boden. Kleinere respiratorische Partikel können in der Luft schweben bleiben, diffundieren aber und werden durch die Umgebungsluft verdünnt, was zu immer geringeren Viruskonzentrationen führt, je weiter man sich von der Patientenquelle entfernt.
Daraus ergeben sich 4 Faktoren, die das Übertragungsrisiko bei medizinischen Eingriffen erklären:
- Atemtätigkeit: Jedes Mal, wenn Luft über feuchte Atemwege gepresst wird, erzeugt sie mehr virusbeladene Atemwegspartikel.
- Symptome und der Schweregrad der Erkrankung: Bei symptomatischen Patienten ist es wahrscheinlicher, dass sie eine aktive Infektion haben, dass sie eine hohe Viruslast haben und dass sie das Virus in die Umgebungsluft verbreiten, weil sie husten, niesen oder schwer atmen. In einer Studie war die Wahrscheinlichkeit einer Ansteckung bei engen Kontakten von symptomatischen Patienten 10 bis 20 Mal höher als bei engen Kontakten von asymptomatischen Patienten.
- Entfernung: Atemwegsemissionen sind am dichtesten an der Quelle. Je weiter man sich von der Quelle entfernt, desto mehr Zeit und Raum haben die respiratorischen Emissionen, sich in der Umgebungsluft zu verteilen und zu verdünnen. Dadurch verringert sich das potenzielle Inokulum und die Wahrscheinlichkeit einer Infektion sinkt.
- Dauer: Je länger man den virushaltigen Aerosolen ausgesetzt ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit einer Infektion. Dies wurde in Fall-Kontroll-Studien zu Infektionen bei medizinischem Personal und in epidemiologischen Studien zu Übertragungsraten bei Bahnreisenden nachgewiesen und hilft in Kombination mit der Nähe, die sehr hohe Übertragungsrate in Haushalten zu erklären.
Die Kombination mehrerer Faktoren erhöht das Risiko. Anhaltende Nähe zu einem hochsymptomatischen Patienten birgt ein hohes Risiko für eine Infektion. Im Gegensatz dazu ist eine begrenzte Exposition gegenüber einem asymptomatischen Patienten in einiger Entfernung mit einem sehr geringen Infektionsrisiko verbunden, umso mehr, wenn Masken vom Quellpatienten (zum Filtern der respiratorischen Emissionen) und vom Gesundheitspersonal (zur Verringerung der Exposition) getragen werden. Eine gute Belüftung ist wahrscheinlich insofern ein mildernder Faktor, als sie die Konzentration von virusgebundenen Aerosolen in geschlossenen Räumen senken kann. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass die Belüftung allein einen ausreichenden Schutz für Ärzte bietet, die sich in unmittelbarer Nähe von hochsymptomatischen Patienten aufhalten müssen, da sie immer noch der vollen Wucht der unverdünnten Emissionen des Patienten ausgesetzt sind. Ein höherer Atemschutz kann jedoch für Mitarbeiter des Gesundheitswesens in Einrichtungen mit hoher Prävalenz erforderlich sein, die sich in der Nähe der Atemwege von Patienten aufhalten müssen, wenn große Luftmengen über die Atemschleimhaut gepresst werden (Überdruckbeatmung, High-Flow-Sauerstoff, Husten, schwere Atmung, Spirometrie) oder hochsymptomatische Patienten behandeln, selbst wenn keine traditionell definierten Aerosol-erzeugenden Verfahren durchgeführt werden.