Band 2, Nummer 3, Oktober 1995

Die Sterilisation in der Arzt- und Zahnarztpraxis

H. R. Widmer, Bern, und H. H. Siegrist, La Chaux-de-Fonds

Funktion der Autoklaven und Heissluftsterilisatoren

Alle kritischen Instrumente, (hohes Infektionsrisiko bei kontaminierten Instrumenten : siehe Swiss–NOSO 2 :12, 1995), müssen zur Verhinderung der Übertragung von Mikroorganismen wenn immer möglich thermisch im Autoklaven oder Heissluftsterilisator sterilisiert werden. Aus materialtechnischen Gründen nicht sterilisierbare Utensilien sind durch thermostabiles Instrumentarium zu ersetzen. Zur thermischen Sterilisation sind dabei nur zwei Verfahren sicher, einmal das Autoklavieren im Dampfsterilisator sowie die Sterilisation im Heissluftsterilisator. Die beiden Verfahren unterscheiden sich hinsichtlich der Sterilisationszeit und den Temperaturen. Während beim Autoklavieren gemäß der Eidg. Pharmakopoea Helvetica VII als Standardbedingung eine Temperatur des gesättigten Wasserdampfes von 121 °C während 15 Minuten gefordert wird, sind bei der Sterilisation mit trockener Hitze bei 180 °C eine Einwirkungszeit von 30 Minuten und bei 160 °C von zwei Stunden verlangt. Die Erklärung für diese Forderungen liegt in der unterschiedlichen Wärmekapazität der beiden Sterilisationsmedien Dampf und Luft. Das heißt mit andern Worten, dass die Energieaufnahme und -abgabe von einem Kilo gesättigtem Wasserdampf mit einer Temperatur von 121 °C beinahe vier mal größer ist als die der gleichen Menge Luft. Dazu kommt die viel bessere Wärmeübertragung von Dampf auf das Sterilisiergut, indem durch hygroskopische und thermische Kondensation an dem kälteren Sterilisiergut die hereingesteckte Energie durch Bilden von Wasser wieder frei wird. Dazu wirkt die feuchte Wärme des Dampfes auf sporulierte Bakterien quellend, so dass schon die damit verbundene Oberflächenvergrösserung das Eindringen des Dampfes durch die Sporenhülle ins Zentrum des Bakteriums erleichtert. Die so aufgequollenen Sporen verlieren im Gegensatz zur Heissluftsterilisation ihre Hitzeresistenz und verhalten sich fast gleich wie vegetative Bakterien. Das Abtöten der Mikroorganismen erfolgt durch irreversible Koagulation der zelleigenen Eiweisse und Nukleinsäuren.

Bei der Heissluftsterilisation geschieht die Erwärmung durch Wärmeleitung und -strahlung, ein Vorgang, der weniger schnell abläuft und schon deshalb höhere Temperaturen verlangt. Im weitern werden sporulierte Bakterien durch die trockene Hitze entwässert und dadurch vor Schädigung zusätzlich geschützt. Damit wird klar, dass Sterilisationen mittels Heissluft aus den eben erwähnten Gründen niemals bei Temperaturen von 120 bis 140 °C ablaufen dürfen, da sie, obwohl gleich hoch wie beim Autoklavieren, in diesem Medium völlig ineffizient sind.

Beschicken des Autoklaven mit Utensilien

Um die Erhitzung möglichst rasch und gleichmäßig zu erreichen, muß bei der Sterilisation das Gut so in die Kammern eingebracht werden, dass es von allen Seiten von der Heissluft oder dem Dampf umströmt wird.

Beim Autoklavieren von stark lufthaltigen Utensilien wie Tupfer, Wäschepakete etc. ist auf den sogenannten "Small load effect" zu achten. Darunter versteht man das Phänomen, dass ein einzelnes Wäschepaket oder ein Behälter mit Wäsche in einer Sterilisationskammer schwieriger zu sterilisieren sind, als wenn die Kammer locker gefüllt ist. Es ist erklärt bei der Bildung von Luftinsel mit Verzögerung der Erwärmung. Bei voller Beladung verteilt sich diese Restluft auf alle Pakete oder Behälter und wirkt sich nicht weiter aus. Aus dieser Erkenntnis ist der Schluß zu ziehen, dass beim Autoklavieren von Wäschepaketen oder Tupfer der Autoklavenraum mindestens zu drei Vierteln gefüllt sein muß, um eine sichere Sterilisation zu gewährleisten. Weiter müssen aus Gründen der guten Penetration des Dampfes die Pakete möglichst klein sein und lose verpackt werden.

Wissenschaftliche Gründe der gewählten Sterilisationszeiten

Die beim Autoklavieren gewählten Zeitintervalle von 15 Minuten bei 121 °C und zwei Minuten bei 134 °C haben ihren Grund. Prüfungen der Absterbezeit nativer Erdsporen zeigen bei einer Dampftemperatur von 121 °C eine Absterbezeit von sechs Minuten und bei 134 °C noch eine von 30 Sekunden (Tabelle 1). Es handelt sich somit bei der Wahl der reinen Sterilisationszeiten um Intervalle mit relativ großer Sicherheitsmarge. In Abb. 1 ist die Abtötungskurve des in Bioindikatoren verwendeten Bacillus stearothermophilus dargestellt, wo die beim Start verwendete hohe Keimzahl von 10⁶ Sporen erst nach 12 Minuten auf Null reduziert ist. Diese Darstellung dokumentiert somit bestens, dass die Keimbelastung der Utensilien bei Beginn der Sterilisation eine große Rolle für die Sicherheit des Sterilisationsverfahrens spielt. Wäre nämlich die Startkeimzahl nur bei 10 Sporen, dann wären letztere bei 121 °C im Autoklaven bereits nach etwa zwei Minuten vollständig abgetötet und die statistische Sicherheit des Verfahrens würde bei der noch verbleibenden Sterilisationszeit auf 10–5 steigen. Daraus geht hervor, dass die Sicherheit des Sterilisationsverfahrens um so größer wird, je kleiner die Anfangskeimzahl des zu sterilisierenden Gutes ist. Für den Arzt oder Zahnarzt bedeutet dies, dass vor dem Sterilisationsvorgang gebrauchtes Instrumentarium desinfiziert, gereinigt und getrocknet werden muß, um anschließend möglichst keimarm in den Autoklaven oder den Heissluftsterilisator gegeben werden zu können.

Tabelle 1: Absterbezeiten nativer Erdsporen bei steigender Dampftemperatur

Figur 1: Aktivität von Wasserdampf bei 120°

Autoklaven für die Praxis

Die Größe eines Autoklaven richtet sich nach dem Bedarf an Instrumentarium für eine Arzt- oder Zahnarztpraxis. Fünf bis acht Sterilisationsvorgänge pro Tag gelten dabei als normal. Im Handel sind bereits Geräte mit einem Nettogewicht von 60 Kilo erhältlich, die über einen vollautomatischen Programmablauf mit elektrischer Vakuumpumpe zur Entfernung der Luft im Sterilisierraum vor der eigentlichen Sterilisation und zum Trocknen der Utensilien nach der Sterilisation verfügen. Ihr Nutzraum beträgt 25 x 38 cm. Größere Geräte von 500 Kilogramm besitzen dann bereits einen Nutzraum von 32 x 32 x 64  cm und eignen sich vor allem für Kollektivpraxen oder kleinere chirurgische Kliniken.

Aufbereiten des Materials

Zur Vorbereitung des Sterilisationsmaterials bedient man sich am besten einer kleinen Waschstrasse unterteilt in eine Schmutzzone, wo die Utensilien desinfiziert und gereinigt werden, eine Mittelzone, wo die trockenen Instrumente in Sterilschläuche verpackt und verschweißt oder in Arbeitstrays einsortiert werden. Die dritte Zone ist der Bereich, wo die eigentliche Sterilisation im Sterilisationsgerät stattfindet.

Kontrolle der Sterilisationsverfahren

Da Arzt- und Zahnarztpraxen selten über Geräte mit Schreiber verfügen, die Aufschluß über die wichtigsten physikalischen Parameter wie Temperatur, Druck und Zeiteinwirkung geben, muß auf jeder Packung ein Indikatorklebeband angebracht werden. Es gilt jedoch festzuhalten, dass dieses Klebeband nur dokumentiert, dass die Packung einem Sterilisationsprozess ausgesetzt war. Es gibt jedoch keine Gewähr für die Sterilität des Inhalts. Für den Nachweis der Sterilität eignen sich somit nur Indikatoren auf biologischer oder chemischer Basis, die auf die drei Parameter Zeit, Druck und Temperatur reagieren. Diese Indikatoren müssen jeweils nach 50 Zyklen oder mindestens alle zwei Monaten verwendet werden, indem sie entweder in alle Packungen eingebracht oder an 4–5 Orten im Sterilisationsraum verteilt ausgelegt werden. Ein anschließendes sorgfältiges Aufbewahren der Ergebnisse schützt vor eventuellen Regreßansprüchen. Sowohl chemische wie auch biologische Systeme sind in ihrer Verläßlichkeit miteinander vergleichbar. Chemische Indikatoren funktionieren auf der Basis steigender Beschichtung von Reaktionsflächen mittels Kunststoffen oder Gelatine, indem mit steigender Einwirkungszeit immer dickere Bereiche z.B. vom Dampf durchdrungen werden und so der mit Feuchtigkeit in Kontakt kommende Indikator farblich umschlägt. Die gleiche Aussage liefern standardisierte Sporen in Bioindikatoren (System "3M Attest"), die nach dem Sterilisationsvorgang kultiviert werden und bei Ausbleiben des Wachstums die Güte der Sterilisation dokumentieren. Einmal pro Jahr drängt sich eine technische Wartung des Sterilisators durch den Lieferanten auf.

Aufbewahrung des Sterilisationsgutes

Wäschepakete und verpackte Instrumentarien können mit dem Sterilisationsdatum versehen ein Jahr trocken gelagert werden. Eine über diese Zeit hinausgehende Lagerung ist zwar möglich. Nicht die Lagerung des sterilverpackten Materials ist das Problem, sondern das Öffnen der Pakkung, weil bei diesem Vorgang die Sterilität effektiv nicht mehr gewährleistet ist.

Notsterilisationen

Instrumente, die nach Gebrauch sofort wieder zur Verfügung stehen sollten, können nach Reinigung und Trocknung während mindestens 10 Sekunden in sogenannten Kugelsterilisatoren bei einer Temperatur von 250 °C sterilisiert und nach Abkühlung sofort verwendet werden. Bei diesem System werden Glasperlen auf 250 °C erwärmt, in welche die thermostabilen Instrumente eingesteckt und in ihrem vorderen Bereich sterilisiert werden. Ein Lagern dieser Instrumente oder ein anschließendes Verpacken ist nicht möglich. Eine weitere Methode ist das Einlegen der sauberen und trockenen Instrumente in eine Nierenschale mit anschließendem Übergiessen mit wenig 96 %-igem Äthanol und Entflammen. Nach Abkühlen sind die Instrumente steril für den Sofortgebrauch verwendbar. Die sogenannten Kaltsterilisationsverfahren mittels chemischen Mitteln auf Basis von Aldehyden müssen nur als Desinfektions-maßnahme betrachtet werden.

Literatur

1. Widmer B. und Wiehl P. : Orthognathe Chirurgie und Praxishygiene. Schweizerische Monatsschrift Zahnmedizin Vol. 104 : 3/1994

Übersichtsartikel über die Hygiene bei chirurgischen Eingriffen in der Zahnarztpraxis.

2. Minassian H. : Vous avez dit hygiène au cabinet médical ?, Médecine et Hygiène à Genève, 1991

Alles über notwendige Hygienemaßnahmen in der Arztpraxis.

3. Junghannss U. und Steuer W. : Ergebnisse von Ueberprüfungen der Sterilisations- und Desinfektionseinrichtungen im Land Baden-Württemberg, Hygiene und Medizin 14. (1989) 420-422

Feldstudie zur Kontrolle von Sterilisationseinrichtungen