Garantire la sicurezza del personale chirurgico significa anche avere un basso livello di CO2 in sala operatoria. Un basso livello di CO2 nell’aria riduce la diffusione di infezioni trasmissibili nell’aria, tra cui il COVID-19, tra i pazienti e il personale. L’analisi del modo in cui queste infezioni si diffondono è di fondamentale interesse per i ricercatori dell’Università di Dublino, in Irlanda, che stanno esaminando come l’uso dell’ossido di carbonio (CO2) nella chirurgia mininvasiva potrebbe contribuire ai tassi di infezione tra i medici e il personale chirurgico. Al fine di studiare l’effetto della CO2 nella chirurgia, i ricercatori hanno introdotto la FLIR GF343, una telecamera per la rilevazione ottica di gas (OGI) in grado di visualizzare la CO2. Prima di approfondire come o perché hanno utilizzato questa telecamera, tuttavia, è importante notare che la FLIR GF343 non è destinata, commercializzata o venduta per l’uso in campo medico o chirurgico. In questo caso, i ricercatori hanno utilizzato la telecamera per comprendere meglio l’ambiente chirurgico.

Telecamera FLIR GF343

Preoccupazioni per il COVID-19 tra il personale chirurgico

Le prove indicano che il 30% delle infezioni da coronavirus tra il personale medico è dovuto all’esposizione a pazienti malati che diffondono il virus attraverso particelle aerosolizzate emesse quando si starnutisce, si tossisce e si parla. Gli sforzi per proteggere il personale chirurgico dall’esposizione includono attualmente strati aggiuntivi di indumenti protettivi e sterili (DPI), nonché metodi quali la ventilazione a pressione positiva e il ricambio d’aria continuo nelle sale operatorie. Questa qualità dell’aria può essere danneggiata, tuttavia, dalla quantità di apparecchiature, dal numero di membri del personale e dal livello di emissioni. Tra questi fattori, si temeva che il fumo di cauterizzazione, i gas aerosolizzati, i liquidi, le sostanze chimiche e le particelle patogene potessero diffondere le infezioni in sala operatoria. Tuttavia, con l’annullamento degli interventi chirurgici non urgenti durante la grande quarantena per il COVID-19, i professionisti hanno avuto l’opportunità di studiare nuove misure di sicurezza per ridurre i tassi di infezione. È stato allora che i medici si sono interessati alla quantità di gas medico che fuoriesce durante la chirurgia mininvasiva (minimally invasive surgery, MIS) e al suo ruolo nella diffusione delle infezioni.

Il ruolo della CO2 nella chirurgia

La MIS, o laparoscopia, è una procedura per accedere all’interno del corpo attraverso una piccola incisione. La MIS prevede spesso l’utilizzo di CO2 di grado medico per ingrandire e stabilizzare le cavità corporee per una migliore visibilità e manovrabilità degli strumenti durante le procedure. La CO2 funziona bene perché il gas è ignifugo, poco costoso e ha una maggiore solubilità nel sangue rispetto all’aria. L’unico problema, tuttavia, è che la fuoriuscita di gas, fumo di cauterizzazione e cellule aerosolizzate che si diffondono tramite perdite di gas sono un rischio intrinseco quando si utilizza il gas in un ambiente chirurgico.

Nonostante lo screening dei pazienti prima delle operazioni, le prove all’inizio della pandemia hanno suggerito che il COVID-19 era ancora presente nel sangue e nelle feci negli interventi chirurgici del colon-retto. Combinando ciò con le preoccupazioni per la fuoriuscita di gas, il timore che le fughe di gas trasportino particelle infettive al personale chirurgico è molto reale.

Indagare sui potenziali rischi

Il timore che le fughe di gas CO2 stessero contribuendo alle infezioni ha suscitato l’interesse del Professor Ronan Cahill, medico e Professore di Chirurgia presso l’Ospedale universitario Mater Misericordiae e lo University College di Dublino. “Il chirurgo in me presumeva che le perdite fossero inconsistenti; l’accademico in me voleva quantificare e dimostrare la verità”, afferma Cahill. “Mi sono consultato con il Dott. Kevin Nolan, che tiene conferenze e insegna alla School of Materials and Mechanical Engineering dell’UCD.”

Nolan ha una vasta esperienza nella produzione di immagini di Schlieren, una tecnica di imaging diffusa nei test aeronautici che visualizza le variazioni locali nell’indice di rifrazione dell’aria. “Avevo eseguito il test di Schlieren per l’effluvio (perdita di gas) proveniente da una cavità del corpo insufflata”, spiega Nolan. “Parte del processo ha previsto l’utilizzo di laser di classe quattro su modelli di simulazione chirurgica, per illuminare e catturare le particelle con una telecamera Phantom in super slow motion. Tuttavia, si tratta di una configurazione complessa in una sala operatoria.” Sebbene le particelle siano diventate visibili, l’utilizzo dei laser ha reso questo metodo poco pratico e pericoloso in un ambiente umano vivo.

Nolan e Cahill hanno stabilito che fosse necessario trovare un altro modo per visualizzare il gas medico. Entrambi avevano visto casualmente un documentario sui cambiamenti climatici intitolato “Racing Extinction” di Louie Psihoyo, che presenta immagini termiche con un apposito filtro che rende visibili le emissioni quotidiane di anidride carbonica. Cahill ha contattato il direttore per saperne di più sulla tecnologia utilizzata e per stabilire se potesse aiutare la loro ricerca.

Una soluzione pratica

Ora che Cahill e Nolan avevano una nuova pista da seguire, i due si sono messi subito a lavorare, ottenendo sovvenzioni e finanziamenti per la loro ricerca e l’acquisto di una telecamera per la rilevazione di gas FLIR GF343. I benefici della telecamera sono stati immediatamente evidenti: la GF343 era meno invadente e molto più facile da predisporre rispetto al precedente approccio Schlieren. L’obiettivo principale di Cahill era quello di osservare le perdite mentre i dispositivi di accesso chiamati “trocar” e le valvole chirurgiche erano in posizione. I chirurghi utilizzano i trocar e le valvole negli interventi colorettali e in altri interventi addominali per l’inserimento, la guida e la ritrazione di strumenti specialistici. La GF343 ha reso le perdite molto evidenti; la telecamera ha mostrato la CO2 normalmente invisibile che fuoriesce dagli strumenti e scorre su un’ampia area, aumentando man mano che l’adattamento delle valvole si allentava naturalmente nel corso di un intervento chirurgico.

Filmato di Cahill e Nolan che mostra la CO2 fuoriuscire dallo strumento e lasciare una scia attraverso il braccio robotico.

L’obiettivo originale di Cahill era quello di visualizzare la quantità di fughe di gas che si verificano durante gli interventi, ma questi risultati hanno superato anche le sue aspettative. La ricerca ha confermato che le équipe chirurgiche sono esposte a una quantità significativamente maggiore di fughe e particelle rispetto a quanto precedentemente stimato. Tuttavia, l’obiettivo molto più ampio e generale era di aumentare la consapevolezza degli ulteriori sforzi necessari per proteggere i pazienti e gli operatori sanitari dalla diffusione di virus nelle zone respiratorie. Cahill afferma che i chirurghi che trascorrono un tempo limitato in un ambiente chirurgico non erano generalmente troppo preoccupati, gli infermieri e il resto del personale che svolgono molteplici procedure al giorno erano lieti di sapere che le loro preoccupazioni venivano prese sul serio.

La ricerca è stata condotta da diverse équipe e specialità chirurgiche presso l'Ospedale universitario Mater Misericordiae di Dublino, nonché presso l'IRCAD-EITS, situato a Strasburgo, in Francia, nell'ambito di un premio del consorzio dell'UE Horizon 2020 chiamato “Protecting Operating Rooms Staff against Aerosolised Viruses (PORSAV)”.