Gas anestetici: patologie e prevenzione

Credit: Patologia e prevenzione da gas anestetici di G. Lacca, N. Mangiapane – Istituto di Medicina del Lavoro “G. Fradà” – Università di Palermo

I gas anestetici sono preziosi, ma per le loro caratteristiche chimiche risultano tossici per esposizione prolungata o ad alte concentrazioni. Ecco perché, per la sicurezza di pazienti e operatori, è necessario evitare le dispersioni in ambiente, adottando comportamenti adeguati e monitorando costantemente il livello di inquinamento dell’aria.

I gas anestetici sono farmaci largamente usati in sanità che determinano una abolizione dello stato di coscienza ed una inibizione temporanea della sensibilità dolorifica limitatamente al periodo della loro somministrazione.
Nel caso di anestesia locale o generale per via endovenosa, indotte per infiltrazione nei tessuti di liquidi anestetici, non ci  sono rischi di natura igienico-ambientale causati da esposizione per contatto e/o inalazione dei prodotti utilizzati. Invece, l’anestesia generale per via inalatoria – anestesia gassosa – è fonte di inquinamento dell’aria della sala operatoria e può quindi causare problemi di esposizione professionale negli operatori.

I gas anestetici per inalazione a pressione e a temperatura ambiente possono trovarsi allo stato gassoso (protossido d’azoto, N20) o allo stato liquido (alogenati, principalmente enflurano, isoflurano e alotano, impiegato soltanto in chirurgia pediatrica), e vengono vaporizzati in appositi apparecchi termocompensati (vaporizzatori), dove si miscelano al momento dell’impiego con gas proveniente dall’impianto centralizzato, costituito per il 40% da ossigeno e per il 60% da protossido d’azoto. Le concentrazioni dell’alogenato nella miscela anestetica variano dallo 0,5% al 2,5% durante le varie fasi dell’intervento.

La tossicità intrinseca dei gas anestetici è legata alle caratteristiche chimiche degli elementi che li compongono.

L’entità del danno biologico causato varia in base ai processi di assorbimento, biotrasformazione ed eliminazione della sostanza. In ultima analisi, l’entità del danno provocata dall’inalazione di gas anestetici dipende dalle caratteristiche fisiche e metaboliche del soggetto (ad esempio superficie corporea, ventilazione polmonare, gittata cardiaca, perfusione tissutale, gradiente di concentrazione tra aria alveolare e sangue, clearance metabolica), dalla concentrazione del gas anestetico inspirato, dalla durata della somministrazione, dal coefficiente di diffusione dell’anestetico attraverso la membrana alveolo-capillare e dalla solubilità dell’anestetico nel sangue e nei tessuti.

Gas anestetici: il protossido d’azoto

Gas incolore, inodore, insapore, è l’anestetico gassoso più utilizzato per la bassa tossicità acuta, l’elevata stabilità, la non irritabilità e la non infiammabilità. Essendo incapace da solo di indurre un’anestesia completa, viene impiegato come coadiuvante degli anestetici alogenati nella maggior parte degli interventi che richiedono un’anestesia generale.

Tossicità

Essendo un gas poco solubile nel sangue e nei tessuti, il N2O viene rapidamente eliminato principalmente per via respiratoria. Il che implica che malgrado le esposizioni ripetute non ci sia praticamente accumulo nell’organismo, se non una piccola parte, che tuttavia risulta tossica a causa del processo di trasformazione riduttiva con formazione di radicali liberi. Inoltre, a causa del processo di ossidazione (ossido nitrico e ione nitrito), il N2O viene convertito in sostanze cancerogene ed è responsabile dell’inattivazione della vitamina B12.

Organi bersaglio dell’esposizione cronica a protossido d’azoto

Sistema nervoso centrale – Sulla base di diversi studi epidemiologici sul personale di sala operatoria (tra cui Acta Medica Mediterranea, 1997,13S:587, condotto dall’Istituto di Medicina del Lavoro di Padova), fino a livelli di esposizione pari a 50 ppm di N20 non si evidenziano alterazioni significative delle funzioni psichiche superiori, mentre per esposizioni professionali a concentrazioni superiori alle 100 ppm sono state segnalate: cefalea, astenia, sonnolenza, insonnia, ansia, crisi depressive, riduzione delle performance audiovisive, motorie, della vigilanza e della memoria.

Sistema nervoso periferico – A causa dell’alterazione della sintesi mielinica, secondaria all’inattivazione della vit. B12, l’esposizione continua e prolungata a livelli superiori a 50 ppm di N20 può determinare una polineuropatia sensitivo-motoria con interessamento del midollo spinale.

Apparato riproduttivo – Oltre all’infertilità maschile, numerosi studi hanno dimostrato un aumento della frequenza di aborti spontanei e anomalie ereditarie nel personale femminile di sala operatoria (studio condotto nel 1974 dalla American Society of Anesthesiologists su 75.000 persone professionalmente esposte).

Sistema emolinfopoietico – Anemia megaloblastica, ridotta sintesi midollare di leucociti (leucopenia periferica).

Gas anestetici: gli alogenati (alotano, enflurano, isoflurano)

Essendo altamente liposolubili, con coefficiente di ripartizione sangue/aria superiore ad 1, si diffondono facilmente nei tessuti con lento raggiungimento dell’equilibrio e lenta eliminazione polmonare ed urinaria. Vengono poi metabolizzati a livello epatico.

Tossicità

I meccanismi di azione degli alogenati sono:

• formazione di fluoro ionico, che, anche a basse concentrazioni, determina blocco della crescita cellulare, inibizione della sintesi proteica e del DNA, degradazione dell’ATP ed inibizione di vari enzimi; a livello renale, determina inibizione del riassorbimento di H2O e soluti con conseguente ipotensione;
• formazione di bromo ionico (caratteristico dell’alotano) nei soggetti cronicamente esposti, che causa, per concentrazione ematica superiore a 2 ppm, sintomi neuropsichici a danno del sistema nervoso centrale, ipotiroidismo e blocco della spermatogenesi;
• reazione immunoallergica: epatite acuta fulminante su base autoimmune (alotano);
• induzione enzimatica.

Organi bersaglio dell’esposizione cronica agli alogenati

Fegato – Epatite acuta e cirrosi da alotano; sono stati riscontrati frequentemente nel personale esposto aumento delle γGT.

Reni – Alterazione del meccanismo di riassorbimento tubulare (ipotensione).

Cuore – In letteratura è stata accertata l’esistenza di un rapporto diretto tra esposizione acuta ad anestetici alogenati e comparsa di alterazioni del ritmo cardiaco, che si manifestano con modificazioni caratteristiche del tracciato elettrocardiografico.

Sistema linfatico e reticoloendoteliale – È stata rilevata una notevole incidenza di neoplasie del sistema linfatico e reticoloendoteliale (soprattutto leucemie e linfomi nelle donne).

Inquinamento ambientale da gas anestetici

Il grande interesse per l’inquinamento dei gas anestetici nelle sale operatorie è legato alla comprovata azione tossica di queste sostanze, con conseguente rischio per tutto il personale professionalmente esposto (anestesisti, chirurghi, ferristi ed infermieri di sala).

Il grado di inquinamento ambientale, da ripetute indagini effettuate dall’ISPESL (Ispettorato Superiore Prevenzione e Sicurezza del Lavoro), sembra essere piuttosto elevato, soprattutto  durante lo svolgimento di interventi chirurgici, in particolare nella fase di induzione dell’anestesia. Questo è dovuto a numerosi artefatti concomitanti la somministrazione dell’anestetico gassoso che può avvenire mediante intubazione orotracheale o con maschera facciale direttamente sul viso del paziente. Pur utilizzando circuiti chiusi che recuperano, dopo opportuna filtrazione per assorbire la CO2 l’espirato del paziente, le dispersioni possono essere causate dalla non perfetta aderenza della maschera al viso o da perdite dell’impianto di somministrazione o evacuazione del gas.

La concentrazione dei gas anestetici nei reparti operatori può dipendere da fattori strutturali degli ambienti o legati alle modalità e alle linee di erogazione degli anestetici.

I fattori strutturali che influenzano l’inquinamento delle sale operatorie e degli ambienti adiacenti sono legati alla loro forma e cubatura e alla presenza o meno di un efficiente sistema di ventilazione per assicurare un adeguato ricambio d’aria.

Per quanto riguarda le modalità di erogazione dei gas anestetici, le cause di inquinamento possono ricondursi alla qualità, quantità e concentrazione degli anestetici utilizzati, alle tecniche e manovre di anestesia impiegate, alle perdite dall’apparecchio per anestesia – a livello di tubi, raccordi, flussometri e valvole –, alle caratteristiche dell’apparato di evacuazione dei gas, al tipo e durata dell’intervento, per la non perfetta adesione delle maschere facciali tradizionali, per la dispersione di gas residui direttamente in ambiente – sala operatoria e area Risveglio –dopo che il paziente è stato estubato.

Valori limite

La Circolare del Ministero della Sanità n°5 del 14/03/1989 “Esposizione professionale ad anestetici in sala operatoria” indica le linee guida di comportamento per ridurre l’inquinamento ambientale.

Nella Circolare vengono indicati i valori limite (TLV-TWA) che l’ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists, 1990-91) raccomanda per le sostanze anestetiche più frequentemente utilizzate:

• Alotano 50 ppm (pari a 400 mg/mc)
• Enflurano 75 ppm (pari a 575 mg/mc)
• Isoflurano 75 ppm (2 ppm se associato a N2O, effetto cumulativo)
• N2O 50 ppm (pari a 91 mg/mc) per le sale operatorie di nuova costruzione o in caso di ristrutturazione; 100 ppm per le sale operatorie esistenti.

Il NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) ha invece raccomandato dei limiti di esposizione per attività lavorative più restrittivi:

• N2O 25 ppm
• Anestetici alogenati 2 ppm (se usati da soli) o 0,5 ppm (se associati ad N2O).

Monitoraggio dei gas anestetici

Al fine di accertare i livelli di contaminazione ambientale da gas anestetici nelle sale operatorie, causate dalle emissioni dirette e dal progressivo degrado delle tenute pneumatiche delle attrezzature, o per verificare l’efficacia degli interventi di manutenzione e bonifica, è necessario effettuare in ciascuna area chirurgica almeno un rilevamento periodico delle concentrazioni di gas anestetici aerodispersi.

Il monitoraggio ambientale si esegue determinando la concentrazione di agenti anestetici per un periodo di tempo rappresentativo dell’attività svolta in sala, espressa come:

• T.L.V.  TWA (Time Weight Average valore limite di soglia – media ponderata nel tempo: concentrazione media ponderata nel tempo su una giornata lavorativa convenzionale di 8 ore e su 40 ore lavorative settimanali) nel caso del protossido di azoto;
• T.L.V. C (valore limite di soglia – ceiling: concentrazione che non va superata in qualsiasi momento dell’esposizione lavorativa) per gli anestetici alogenati.

Il monitoraggio ambientale si avvale di due modalità di campionamento:

• Prelievi ambientali in posizione fissa per valutare le concentrazioni degli anestetici volatili nei reparti operatori.

  È opportuno posizionare gli strumenti di campionamento nei punti di maggiore stazionamento del personale e in prossimità delle apparecchiature anestesiologiche – per identificare eventuali sorgenti di inquinamento – e impostare una durata di campionamento tale da fornire un prelievo rappresentativo del livello di esposizione professionale.
  A sua volta, i prelievi ambientali possono essere:

  • istantanei e periodici, effettuati con campionatori multipunto per la durata della seduta operatoria, con punti prelievo all’altezza delle vie respiratorie (circa 1.5 m)
  • in continuo, effettuati con analizzatori in continuo, che permettono la determinazione immediata e in ogni momento degli inquinanti, consentendo di valutare le dispersioni nelle varie zone della sala operatoria; le eventuali concentrazioni di punta e le variazioni di concentrazione nel corso della seduta operatoria; l’immediata rilevazione di situazioni ambientali non accettabili;
    una più agevole ricerca delle sorgenti di inquinamento; ottimizzazione degli interventi manutentivi sulle attrezzature anestesiologiche e sui dispositivi di evacuazione; documentare in tempo reale i livelli di esposizione degli operatori; predisporre programmi di manutenzione preventiva.

• Il campionamento di tipo personale.

  Serve a valutare l’esposizione individuale delle singole figure professionali impiegate in sala operatoria e viene effettuato tramite dosimetri passivi affidati agli operatori, utilizzando un flusso di captazione compreso tra 130 e 150 ml/min, collegati a fiale di carbone attivo. La durata dei campionamenti è quella della seduta operatoria.

Prevenzione

Alla luce di quanto esposto, si evince la necessità che nelle sale operatorie siano adottate misure preventive al fine di ridurre l’inquinamento dell’ambiente e controllare le condizioni igienico-ambientali delle sale operatorie.

Gli attuali indirizzi tecnici di prevenzione riguardano la progettazione strutturale e il monitoraggio ambientale.

In ambito strutturale e progettuale, si ha necessità di rendere più isolate ed indipendenti tra di loro le sale, che siano di un’adeguata cubatura. L’impianto di condizionamento centralizzato deve comprendere sia un sistema di ventilazione forzata sia un sistema di aspirazione che garantisca, come previsto dalla C.M.LL.PP. n°13011 del 22/11/1974 e dalle norme tecniche UNI 5104, un numero di ricambi orari che la NIOSH consiglia di 17 per le sale chirurgiche e 10 per le camere di induzione dell’anestesia. L’impianto di trattamento aria deve inoltre prevedere un sistema di umidificazione e deumidificazione, di filtraggio e di regolazione del flusso di aria. Le bocche di entrata dell’aria devono essere sistemate in alto, mentre quelle di uscita in basso, a 20-25 cm dal pavimento, in considerazione dell’elevato peso specifico dei gas anestetici. È necessaria una regolare e periodica pulizia dei filtri, ai fini dell’abbattimento delle dispersioni, sarebbe utile che il sistema di ventilazione venisse messo in funzione almeno 60 min. prima dell’inizio delle sedute operatorie e spento 60 min. dopo la fine delle stesse.

La sala operatoria deve inoltre essere dotata di sistemi per l’evacuazione dei gas espirati dal paziente.

Per ridurre significativamente il rischio dell’inquinamento ambientale è necessario effettuare controlli analitici periodici ambientali per mantenere sotto controllo i parametri che permettono di stabilire lo stato di efficienza delle macchine; in particolare il Ministero propone di provvedere ad una indagine completa delle condizioni di inquinamento riguardanti tutti gli anestetici con cadenza semestrale, aumentando eventualmente la periodicità nei casi in cui l’inquinamento sia più preoccupante.

Nel V Paragrafo della C.M.403/89 sono indicate le linee guida per ridurre l’inquinamento da gas e vapori anestetici; in base ad esse, i responsabili delle unità operative, dopo avere istituito precisi protocolli di comportamento per il personale esposto, devono provvedere a verificare mensilmente che dette istruzioni siano rispettate dagli stessi lavoratori.

SISTEMI DI MONITORAGGIO - Airnova

Pioniere nel campo del Monitoraggio Gas Anestetici, con un portafoglio di oltre 300 installazioni, Airnova ha progettato e realizzato EDO2000, un Sistema Integrato di Monitoraggio Ambientale e Gas Anestetici fisso o mobile dal design robusto e compatto.

Per una adeguata prevenzione è consigliabile adottare una serie di accorgimenti.

• Raccogliere informazioni relative al funzionamento dei sistemi di ventilazione e di evacuazione dei gas, al tipo di anestetici utilizzati ed alla loro frequenza d’uso;
• evitare l’impiego di anestetici per inalazione prima dell’intubazione oro-tracheale;
• qualora sia necessario ricorrere all’induzione in maschera con l’impiego di anestetici per inalazione, si dovrà garantire la massima aderenza della maschera sul viso, così da limitare la dispersione dell’anestetico nell’ambiente, meglio se a doppia intercapedine e collegata a un sistema di evacuazione, così da intercettare eventuali perdite per mancata aderenza e convogliarle all’esterno, abbattendo di oltre il 90% la concentrazione in sala >> SISTEMA DI EVACUAZIONE A DOPPIA MASCHERA PER ANESTESIA E ANALGESIA GASSOSA;
• effettuare il caricamento dei vaporizzatori al di fuori della sala operatoria ed in ambiente ventilato (una caduta accidentale di sole 5-6 gocce di liquido anestetico al di fuori dell’apparecchiatura può determinare un inquinamento di circa 100 volte superiore ai limiti ammessi);
• accertarsi prima di indurre l’anestesia che siano attivati e ben raccordati i dispositivi di evacuazione dei gas e verificare che non vi siano perdite nell’apparecchio di anestesia;
• non aprire i flussometri prima dell’induzione dell’anestesia ed utilizzare flussi (di gas) più bassi possibili;
• ossigenare a lungo il paziente prima dell’estubazione, così da limitare l’emissione di gas nell’ambiente esterno alla sala operatoria;
• adottare un >> SISTEMA DI MONITORAGGIO IN CONTINUO in modo da avere sotto controllo in tempo reale eventuali dispersioni, consentendo azioni correttive tempestive.