Studierende der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes haben ein Assessmentinstrument entwickelt, um Stoffströme im OP zu erfassen. Damit lassen sich bestimmte Materialien getrennt sammeln und einer Wiederverwertung zuführen.
In Deutschland werden täglich durchschnittlich 1,7 kg Abfall pro Person produziert, im europäischen Vergleich ein Spitzenwert. Krankenhäuser überschreiten diesen Wert jedoch nochmals erheblich: Pro Krankenhauspatient oder -patientin kommen täglich 6 kg Abfälle zusammen. Krankenhäuser gehören daher mit täglich bis zu 8.000 kg Abfällen pro Haus zu den größten Anfallstellen von Abfällen in Deutschland [1]. Damit verbunden sind entsprechende Klimawirkungen: Das Gesundheitswesen verursacht 5–10 % der weltweiten Treibhausgas-Emissionen [2], sodass dringender Handlungsbedarf besteht, Abfälle und Treibhausgase zu vermeiden. Die Frage nach Recycling ist also naheliegend. Bisher jedoch lassen Krankenhäuser einen Großteil ihrer Abfälle verbrennen [9]. Für viele Abfallarten ist das aus Arbeitsschutz- und Hygienegründen sinnvoll. Da aber zunehmend auch hochwertige Materialien wie chirurgische Stähle oder Edelmetalle als Produktbestandteile entsorgt werden und die Ressourcen begrenzt sind, stellt sich die Frage, wie sich Material identifizieren lässt, das einer Wiederverwertung statt der Müllverbrennung zugeführt werden sollte.
Im Rahmen des Studiengangs Management und Expertise im Pflege- und Gesundheitswesen beschäftigte sich eine studentische Projektgruppe der htw saar in Kooperation mit der Hochschule Pforzheim über zwei Semester mit der Katarakt-Operation, um ein Assessmentinstrument zur Erfassung der Abfallströme und deren Kontamination im OP-Raum zu entwickeln. Damit sollen Abfall-Einsparpotenziale bei Operationen identifiziert werden, die sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich relevant sein könnten.
Feldzugang und Methodik
Zunächst unternahm das Projektteam eine Literaturrecherche und kontaktierte ein regionales Klinikum für eine Vor-Ort-Besichtigung, um in verschiedenen Krankenhausbereichen Informationen zu sammeln zu Arten und Entsorgungswegen der Krankenhausabfälle. Anschließend erstellte das Team einen Projektplan, in den neben der pflegewissenschaftlichen Expertise der htw saar auch Untersuchungen einer Studierendengruppe der Hochschule Pforzheim zur Zusammensetzung der für die OP verwendeten Produkte einflossen.
Auf dieser Basis entwickelte das Projektteam ein vorläufiges Assessmentinstrument zur Datenerhebung. Um dieses Instrument in der Praxis zu validieren, wurden nach Genehmigung der Klinikleitung und Unterzeichnung der Verschwiegenheitserklärung der Studierenden Termine für OP-Besuche vereinbart. Der Einsatz des Instruments erfolgte an zwei aufeinanderfolgenden Tagen bei insgesamt vier Katarakt-Operationen im Rahmen einer Hospitation einschließlich der Verwiegung von Abfällen während der OP. Im Anschluss an die Datenerhebung folgte die Auswertung.
Die Katarakt-Operationen
Die Katarakt-OP (Textkasten: Katarakt) als weltweit häufigste Operation erfolgt in Deutschland circa 800.000-mal pro Jahr [2]. Wegen des immer höheren Durchschnittsalters der Bevölkerung wird diese Zahl künftig weiter steigen. Selbst im Coronajahr 2020, als viele Eingriffe abgesagt wurden, fanden noch circa 311.000 Katarakt-Operationen statt [5]. Allein diese Zahlen zeigen die hohe Relevanz für die Erforschung von Abfallströmen.
Katarakt
Eine Katarakt („Grauer Star“) bezeichnet eine progressive Trübung der Augenlinse, die mit nachlassender Sehschärfe und vermindertem Farbsehen einhergeht. Bei 99 % der Menschen mit Katarakt ist die Ursache altersbedingt [3], mehr als die Hälfte der über 74-Jährigen sind von einer Katarakt betroffen [4]. Die einzige Möglichkeit zur Wiederherstellung der Sehfähigkeit ist der Ersatz der getrübten Linse durch einen operativen Eingriff. Dabei wird die Linse mit Ultraschall verflüssigt, abgesaugt und durch eine Kunstlinse ersetzt. Ein alternativer Eingriff mit Laser verursacht zwar möglicherweise weniger Abfall, bedarf allerdings bestimmter Voraussetzungen [3].
Diese OP als hoch standardisierter Prozess bildet eine gut beobachtbare, aber derzeit praktisch kaum untersuchte Schnittstelle zwischen der Nutzung und der Entsorgung medizinischer Einmalprodukte. Hier setzt die Untersuchung an, um ökologisch und wirtschaftlich relevante Ansätze für die Verringerung und Verwertung der Abfallströme zu finden.
Ablauf. Das Assessmentinstrument soll eine quantitative Erfassung der Abfallströme und Aussagen zu deren Kontamination im OP-Raum ermöglichen. Dazu erfolgt die genaue Beobachtung der Abläufe vor, während und nach der Katarakt-OP, beginnend mit der Vorbereitung des OP-Raums.
Zu Beginn reinigt das Personal alle benötigten Oberflächen mit Desinfektionstüchern, deckt anschließend die Flächen mit sterilen Tüchern ab und legt die für die OP notwendigen Materialien auf Rollwagen bereit (Abb. 1). Diese Materialien stammen zum großen Teil aus einem vorgefertigten OP-Kit (BVI CustomEyes® Kit und Phakokassetten-Kit), das einen auf die spezifischen OP- und Teambedarfe abgestimmten Material- und Produktsatz enthält (Abb. 3). Die übrigen Materialien stammen aus dem Bestand des Klinikums.
Das OP-Team umfasst zwei Operationstechnische Assistentinnen (OTA) und eine operierende Ärztin. Die Ärztin und eine OTA ziehen sich sterile Kittel und Handschuhe an und platzieren sich am Kopf der Patientenliege. Der Patient kommt zu Fuß in den OP-Raum und nimmt auf der Liege Platz. Darauf folgen die weitere Abdeckung des OP-Felds und die lokale Betäubung des Auges mittels Tropfen. Sobald die Wirkung eintritt, kommt eine Klammer zum Einsatz, um das Auge offen zu halten. Zusätzlich fixieren Folienpflaster rund um das Auge Ober- und Unterlid, um ein Blinzeln während der OP zu vermeiden.
Anschließend beginnt die OP: Die Ärztin punktiert die Augenkammer, inzidiert die vordere Augenkammer, verflüssigt die getrübte Linse mit Ultraschall (Phakoemulsifikation) und saugt diese mithilfe eines feinen Rohrs mit Saug- und Spülfunktion ab [6]. Dann führt sie die neue Linse ein. Zum Abschluss der OP werden die Augen erneut getropft und ein schützender Kapselverband angelegt.
Das Personal bereitet den Raum auf, begleitet den Patienten nach draußen und entledigt sich der Kittel und Handschuhe. Der Vergleich der Prozessaufnahme auf Basis der Beobachtungen (Abb. 1) mit der medizinischen Literatur zeigte deutliche Unterschiede, denn die als Schritt a und Schritt f bezeichneten Prozesse zu Beginn und Schluss der OP sind nicht in der medizinischen Literatur zu finden. Jedoch sind gerade diese Schritte abfallwirtschaftlich sehr relevant, da an diesen Stellen die Materialentsorgung ihren größten Anteil hat.
Datenerhebung. Abbildung 2 zeigt die Raumskizze des Operationssaals. Grün markiert sind die von OTA und Ärztin verwendeten Abwurfbehälter, gelb markiert ist der Nadelabwurf, der während der Operationen in Gebrauch war. Die Beobachtungspositionen der Studierenden sind mit einem blauen „X“ markiert. Diese Positionen haben die Studierenden nur zum Wiegen der Abwurfbehältnisse zu den festgelegten Zeitpunkten (vor der Vorbereitung/leerer Zustand der Behältnisse, nach der OP-Vorbereitung, nach der OP, nach der OP-Nachbereitung; vgl. Abb. 1) verlassen. An den zu beobachtenden Bereichen (Beobachtungsobjekte) entstanden Abfälle durch Verpackungen oder gebrauchtes Material. Beim Abwurf in die Behältnisse notierten die Studierenden die Uhrzeit und das abgeworfene Produkt.
Die Abfallmasse erfassten sie durch grammgenaues Wiegen der Abfallbehältnisse mit Präzisionswaagen (Kern 573–46NM) während der OP. Eine präzisere kontinuierliche Massenbestimmung war aus Arbeitssicherheitsgründen nicht möglich, da die Waagen-Stromversorgung nicht durch den Arbeitsbereich verlegt werden konnte. Die Waagen waren daher an der Wand positioniert und die Studierenden haben die Abfallbehältnisse zu drei Zeitpunkten gewogen (vgl. Abb. 1). Das OP-Personal unterstützte das Projektteam bei der Datenerfassung, beantwortete alle anfallenden Fragen und stellte eine Liste mit dem zusätzlich verwendeten Material zur Verfügung, sodass die Gegenstände zu identifizieren und korrekt zu benennen waren.
Das Assessmentinstrument
Die Dauer einer OP wird in der Medizin oft über die Schnitt-Naht-Zeit definiert: Den OP-Beginn kennzeichnet der Schnitt durch das Skalpell, das Ende der OP bildet das Zunähen der Wunde. Erfolgt kein Hautschnitt, beginnt die OP bei der operativen Manipulation [7]. Da bei einer Katarakt-OP am Ende keine Naht gesetzt wird, wird das OP-Ende durch das Entfernen der Nadel aus dem Auge definiert.
Das an der htw saar entwickelte Assessmentinstrument (Tab. 1) hat das Projektteam im Rahmen des Forschungsprozesses mehrfach überarbeitet. Anhand der Literaturrecherche zum Ablauf einer Katarakt-OP und des eigenen Wissens über Operationsabläufe führte das Team zunächst die einzelnen Schritte der OP auf. Es unterteilte das Instrument zur Validierung dann in drei große Abschnitte: „Vor der OP“ (Schritte a und b in Abb. 1), OP (Schnitt-Naht; Schritte c und d) und „Nach der OP“ (Schritte e und f). Die zwei Zeitabschnitte „Vor der OP“ und „Nach der OP“ ergänzte das Team um Raum, Personal und Patient, um eine detaillierte Erfassung des verwendeten Materials und des dabei anfallenden Abfalls zu gewährleisten.
In der Tabelle des Assessmentinstruments folgt rechts nach der Spalte der OP-Prozessschritte (Maßnahme) die Spalte für abgeworfenes Material zur Dokumentation der Abfälle. Eine abfallwirtschaftlich wichtige und aus Arbeitssicherheitsgründen erforderliche Information über den Abfall ist die, ob er mit Körperflüssigkeiten in Kontakt gekommen ist. Dies wird in der folgenden Spalte erfasst. Grundlage dazu ist die Definition des Robert Koch-Instituts, wonach ein direkter „Kontakt mit Blut, Sekreten, Exkreten, Schleimhäuten oder nicht intakter Haut“ [8] eine Kontamination hervorruft. Darüber hinaus ist zu unterscheiden, ob der abgeworfene Abfall aus Einwegmaterial besteht oder wiederverwendbar ist. Auch erfasst das Assessmentinstrument, ob das verwendete Material in einem Operations-Kit enthalten ist. Da Lieferanten diese Kits individuell für die Katarakt-OP zusammenstellen (Abb. 3), lassen sich mit dieser Information leicht Einsparpotenziale identifizieren, zum Beispiel wenn Material regelmäßig nicht verwendet wird.
Die beiden rechten Spalten erfassen das Gewicht des abgeworfenen Abfalls und den Abwurfzeitpunkt, um im Nachgang anhand einer detaillierten Prozessanalyse abfallwirtschaftliche Optimierungsmöglichkeiten ableiten zu können. Dem gleichen Zweck dient die Zeiterfassung von Beginn und Ende der Datenerhebung, für die jeweils eine Zeile oberhalb und unterhalb der Datenzeilen in die Tabelle eingefügt ist.
Die Ergebnisse
Die Gesamtmasse der in den beobachteten Katarakt-Operationen eingesetzten Produkte liegt bei 2.183 g pro OP. Die drei Hauptkomponenten dabei sind das BVI CustomEyes® Kit (698 g, gerundet 32 % der Gesamtmasse) und das Phakokassetten-Kit (638 g, 29 %) sowie zusätzliche Materialien (846 g, 39 %).
Abbildung 5 zeigt die Erzeugung von Abfällen im OP als Sankey-Diagramm, eine grafische Darstellung von Mengenflüssen mittels mengenproportional dicker Pfeile: Bereits während der Vorbereitung des OP-Raums und des Personals fallen pro OP 145 g Abfall an. Bezogen auf den Gesamtmaterialeinsatz von 2.183 g entspricht dies 6,6 % der Gesamtmasse. Dies sind unter anderem die Umverpackung des BVI CustomEyes Kit (Abfallmasse 66 g) oder die Verpackung steriler Handschuhe (7 g). Abfälle aus der Vorbereitungsphase des Raums (Schritt a in Abb. 1) können nicht mit Körperflüssigkeiten des Patienten in Kontakt gekommen sein, bei der Vorbereitung des Patienten (Schritt b) trifft dies jedoch nicht mehr zu.
Während der OP fallen weitere 145 g Abfälle (6,6 % der Gesamtmasse) an, zum Beispiel runde Tupfer (1 g), die Verpackung der neuen Linse (90 g) oder der Kartusche für die abgesaugte Linse (9 g). Die Gesamtabfallmenge vom Beginn bis zum Ende der OP (Schritte a bis d) summiert sich damit auf 290 g (13,2 % der Gesamtmasse), und die Hauptmenge des Abfalls entsteht mit 1.893 g (gerundet 86,8 %) erst anschließend, am Ende der OP (Schritte e und f).
Materialflüsse während der OP. Die tatsächliche Abfallentstehung während der Operationen hat das Projektteam in vier Hospitationen einschließlich Verwiegungen quantifiziert: Der arithmetische Mittelwert des Abfallanfalls der vier untersuchten OP-Räume lag bei 2.199 g (Standardabweichung 171 g) pro OP. Verglichen mit der eingesetzten „trockenen“ Produktmasse von 2.183 g (vgl. Abb. 5) war im Feld eine Massenzunahme von 16 g (0,7 %) zu finden, die sich auf Körper- und Behandlungsflüssigkeiten zurückführen lässt. Deutlichere Abweichungen ergaben sich bei der Betrachtung der OP-Phasen, denn durchschnittlich fielen während der OP-Vorbereitung 489,5 g Abfall (22,3 % bezogen auf den tatsächlichen Gesamtabfallanfall von 2.199 g) und während der OP 180 g (8,2 % des tatsächlichen Gesamtabfallanfalls) an. Dies weist auf weniger standardisierte Vor- und Nachbereitungsprozesse (Schritte a, b und e, f; vgl. Abb. 1) bei der grundsätzlich hoch standardisierten Katarakt-OP hin.
Es bestand allerdings bei einigen verwendeten Materialien keine Möglichkeit, Produkt und Verpackung getrennt voneinander zu wiegen. Diese wurden deshalb mit ihrem Gesamtgewicht der OP zugeordnet. Andere Produkte waren wegen des Untersuchungsablaufs überhaupt nicht zu verwiegen. Dennoch ermöglichen die vorliegenden Daten eine gute Orientierung. Feststellen ließ sich unter anderem, dass auch gemeinsam beschaffte Produkte (zum Beispiel die Einzelteile des OP-Kits) zu unterschiedlichen Zeitpunkten der OP als Abfälle anfallen, sodass keine lineare Verbindung von Beschaffungs- und Entsorgungsprozessen möglich ist: Selbst bei genauer Kenntnis der Beschaffungsumfänge bleiben abfallwirtschaftliche Untersuchungen zur Identifikation von Recyclingmöglichkeiten unabdingbar.
Potenzial zur Trennung von Abfällen. Von dem bei einer Katarakt-OP tatsächlich anfallenden Abfall werden 1,1 % im Spritzenabwurf und der Rest von 98,9 % im Restmüllbehälter gesammelt. Diese als Restmüll erfassten Abfälle als Grundgesamtheit angenommen, lassen sich davon 21,3 % als nichtkontaminiert identifizieren, zum Beispiel Umverpackungen. Der verbleibende Anteil von 78,7 % lässt sich in potenziell kontaminiert und sicher kontaminiert unterteilen. Nur für kontaminierte Produkte kann eine Zuordnung zu Abfallschlüssel 18 01 03* („Abfälle, an deren Sammlung und Entsorgung aus infektionspräventiver Sicht besondere Anforderungen gestellt werden“ [9]) sinnvoll oder zwingend sein. Allerdings werden die Katarakt-OP-Abfälle als krankenhausspezifische Abfälle (Abfallschlüssel 18 01 04) entsorgt. Die Untersuchung zeigte, dass von den als Restmüll gesammelten Abfällen lediglich 34,5 % sicher kontaminiert waren.
Das Potenzial
Massenbilanz. Das im Rahmen eines studentischen Projekts entwickelte Assessmentinstrument zur Erfassung von Abfallströmen und deren Kontamination im OP kann dazu dienen, systematisch Abfallursachen und Einsparpotenziale bei Operationen aller Art zu erkennen, denn das Instrument lässt sich flexibel nach Umfang und Komplexität gestalten.
Trotz COVID-19-bedingter Einschränkungen konnten vier Katarakt-Operationen untersucht und die Massen des anfallenden Abfalls erfasst werden. Ergänzende Masseninformationen ließen sich mithilfe der Analyse eines nicht verwendeten OP-Kits gewinnen [10]. Eine Umsetzungsempfehlung für die praktische Weiterführung der Arbeiten ist die durchgängige Messung des Abfalls durch fest installierte Waagen unter den Abfallbehältern, um eventuelle Beobachtungsfehler zu minimieren.
Ziel der Untersuchung muss sein, eine geschlossene Massenbilanz zu erzeugen. Damit ließe sich auch die Frage klären, ob das vorab für die OP vorgesehene Material (OP-Kit) vollständig verwendet wurde oder ob Optimierungsmöglichkeiten bestehen, um Abfall zu vermeiden. Darüber hinaus würde eine größere Zahl von beobachteten Operationen mit entsprechend größerer auswertbarer Datenmenge zu genaueren Ergebnissen führen. Die aus dem Projekt vorliegenden Daten ermöglichen eine erste Abschätzung und bedürfen weiterer Detaillierung. Auch die minutengenaue Erfassung des Abwurfzeitpunkts könnte einen genaueren Verlauf der Abfallentstehung während der OP abbilden. Diese Methodik war im Rahmen dieses studentischen Projekts nicht anwendbar.
Recyclingpotenzial. Das Projekt zeigte, dass in der Praxis der gesamte bei einer Katarakt-OP anfallende (kontaminierte und nichtkontaminierte) Abfall nach dem Abfallschlüssel 18 01 04 entsorgt wird. Unter der konservativen Annahme, dass 21 % des bei einer Katarakt-OP anfallenden Abfalls nichtkontaminiert sind, lassen sich allein bei dieser Prozedur in Deutschland knapp 370 t Krankenhausabfall pro Jahr sicher als nichtkontaminierter Abfall identifizieren. Diese Einstufung eröffnet grundsätzlich Möglichkeiten für ein hochwertiges Recycling mit dem entsprechenden Einsparpotenzial auf der Kosten- und Klimaseite.
Im Ergebnis zeigt die hier vorgelegte Feldstudie, dass es wahrscheinlich noch ein großes Potenzial für die Verwertung oder auch die kostengünstigere Entsorgung nichtkontaminierter Materialien aus OP-Räumen geben kann, ohne Abstriche bei Hygiene und Arbeitsschutz zu machen, wenn intelligente Erfassungslösungen gefunden und umgesetzt werden. Das in diesem Beitrag vorgestellte Instrument kann dabei helfen, die Materialströme und die Kontamination des Abfalls während Operationen zu erfassen und damit die Möglichkeiten zum Recycling von OP-Material besser zu identifizieren.
Danksagung: Die Autoren danken der Klinikum Saarbrücken gGmbH und allen dort Beteiligten für die hervorragende Unterstützung bei der Durchführung der Datensammlung.
[1] Lenzen-Schulte M. Wenn Abfall nicht einfach Müll ist. Deutsches Ärzteblatt 2019;116 (3): A96–A97
[2] Wirbelauer C, Geerling G. Ressourceneinsatz in der Kataraktchirurgie – Mehr Müll geht (n)immer. In: Die Ophthalmologie. 2022: 561–566
[3] Lengersdorf B, Rose D. OP-Handbuch. Grundlagen, Instrumentarium, OP-Ablauf. In: Liehn M et al. (Hrsg.). Augenheilkunde (Ophthalmologie). Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag; 2021: 721–734
[4] Bundesministerium für Gesundheit. Grauer Star (Katarakt) (2023). Im Internet: gesund.bund.de/grauer-star-katarakt; Zugriff: 07.03.2023
[5] Wenzel M et al. Ambulante und stationäre Intraokularchirurgie 2020/21: Ergebnisse der aktuellen Umfrage im Corona-Jahr von BDOC, BVA, DGII und DOG. Ophtalmo Chirurgie 2021; 33 (6): 349–357
[6] Augencentrum Dresden. Ultraschalloperation Phakoemulsifikation – Was passiert während Ihrer Operation? (2020). Im Internet: www.augencentrum-dresden.de/behandlung/grauer-star-operation-katarakt-operation/ultraschall-operation-phakoemulsifikation/, Zugriff: 13.03.2023
[7] Bauer M et al. Glossar perioperativer Prozesszeiten und Kennzahlen – Eine gemeinsame Empfehlung von DGAI; BDA; BDC und VOPM. A&I Anästhesiologie und Intensivmedizin 2008; 49 (9): 93–105
[8] Ruscher C, Mielke M. Infektionsprävention im Rahmen der Pflege und Behandlung von Patienten mit übertragbaren Krankheiten (2015). Im Internet: www.rki.de/DE/Content/Infekt/Krankenhaushygiene/Kommission/Ergaenzende_Informationen/Muster_ Infektionspraevention.pdf?__blob=publicationFile, Zugriff: 10.03.2023
[9] Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall – LAGA. Vollzugshilfe zur Entsorgung von Abfällen aus Einrichtungen des Gesundheitsdienstes (2021). Im Internet: www.rki.de/DE/Content/Infekt/Krankenhaushygiene/Kommission/Downloads/LAGA-Rili.pdf File; Zugriff: 11.02.2023
[10] Feld M, Woidasky J, Riedel M, et al. Kreislaufwirtschaftliche Ansätze für das Gesundheitswesen. In: Müll und Abfall. E. Schmidt Verlag Berlin 2023; 55 (10): 601–608
