Operationsräume

Abbildung 3.119: Operationsraum

Die Beleuchtung der Operationsräume muss stets im Zusammenhang mit der Operationsfeld-Beleuchtung geplant und ausgeführt werden. Dies erfordert drei unterschiedliche Beleuchtungsniveaus:

  • die Operationsfeld-Beleuchtung

  • die Operations-Umfeldbeleuchtung

  • und die Allgemeinbeleuchtung.

Um Adaptationsstörungen durch zu hohe Leuchtdichteunterschiede zwischen dem Operationsfeld (von 40.000 lx bis über 160.000 lx) und dem Operationsraum (1.000 lx) zu begrenzen, ist eine Operations-Umfeldbeleuchtung um das eigentliche Operationsfeld vorzusehen. Das Operationsumfeld ist eine zentral um den Operationstisch angeordnete Fläche mit den Maßen von etwa 3 m x 3 m, die genaue Größe ist vom Planer und Betreiber festzulegen. In diesem Bereich ist eine Beleuchtungsstärke von 2.000 lx anzustreben. Die hohe Konzentration von medizinischen Versorgungs- und Überwachungsgeräten nahe des OP-Tisches und die bis zu reinraumtechnischen Kriterien gesteigerten Anforderungen an die Lufthygiene im Operationsumfeld können die für die Beleuchtung verfügbaren Deckenflächen merklich einengen. Unter Berücksichtigung von weiteren Versorgungseinrichtungen kann es notwendig sein, von dem Wert 2.000 lx abzuweichen, weil z.B. die dafür erforderliche Anzahl von Leuchten aus baulichen Gründen in diesem Deckenbereich nicht untergebracht werden kann.

Die Beleuchtungsstärke im Operationsumfeld soll in einer Höhe von 1 m über dem Boden an keinem Punkt und zu keiner Zeit 1.000 lx unterschreiten.

Die Lichtfarbe der Umfeld- und der Allgemeinbeleuchtung sollte der Lichtfarbe der Operationsleuchte (nach EN 60601-2-41) weitgehend entsprechen. Leuchtmittel müssen eine neutralweiße Lichtfarbe mit einer ähnlichsten Farbtemperatur von mindestens 3.800 K und einem Farbwiedergabe-Index Ra ≥ 90 aufweisen. Intensive Farben von Decken, Wänden oder Einrichtungsgegenständen sind zu vermeiden. Sie können die Farbwiedergabe der Gesamtbeleuchtung negativ beeinflussen.

Zur Unterstützung der Begrenzung von Blendung und zur ausgewogenen Helligkeitsverteilung im Gesichtsfeld sind für die Reflexionsgrade des OP folgende Werte einzuhalten:

Decke                                         > 0,7
Wände                                        > 0,5
Boden                                         > 0,2
Abdecktücher, Kleidung und
Handschuhe des Operationsteams < 0,3

Alle Oberflächen, insbesondere die der Operationsinstrumente, sollen matt sein.

Die Allgemeinbeleuchtung des Operationsraumes und die Beleuchtung des OP-Umfeldes kann mit dem gleichen Beleuchtungssystem erfolgen. Dabei sollten die Leuchten außerhalb des Umfeldes (etwa 3 m · 3 m) an bzw. in der Decke montiert sein, um Abschattung durch das Operationsteam zu vermeiden sowie Blendung zu reduzieren. Ferner werden die in diesem Deckenbereich befindlichen Lüftungsaggregate nicht behindert.

Die Steuerung z.B. der Allgemeinbeleuchtung, der OPLeuchten und ggf. der Kamerasysteme kann auch durch Touch-Panels der Telemedizinsysteme erfolgen.

Abbildung 3.120: Beispiel für die Umfeld- und Allgemeinbeleuchtung im OP mit Reinraumleuchten, Auszug aus einer Beleuchtungsplanung (Isoluxkurven, Werte in lx)

Operationsfeldbeleuchtung

Das Operationsfeld ist der Ort der eigentlichen Operation. Er ist meist mit blauen oder grünen Tüchern mit einem Reflexionsgrad ähnlich des eigentlichen Operationsortes umgeben, um die Leuchtdichte zwischen Operationsort und Umgebung aneinander anzupassen. Für Operationsleuchten gilt EN 60601-2-41 „Medizinische elektrische Geräte, Teil 2-41 Besondere Festlegungen für die Sicherheit einschließlich der wesentlichen Leistungsmerkmale von Operationsleuchten und Untersuchungsleuchten“. Das durch die OP-Leuchte ausgeleuchtete Operationsfeld ist einstellbar, oft z. B. ein Kreis mit etwa 20 cm Durchmesser. Die leuchtenspezifischen Daten werden den Produkten aufgrund genormter Messbedingungen beigefügt (siehe Abb.). Diese Norm enthält u.a. Angaben über

  • die Beleuchtungsstärke (bis 160.000 lx)

  • die Größe des ausgeleuchteten Feldes in Abhängigkeit vom Beleuchtungsstärke-Gradienten und Kenngrößen für die Vermeidung störender Abschattung durch das Operationsteam und eine genügende Ausleuchtung tiefer liegender Operationswunden

  • die Lichtfarbe, die für Kontinuumstrahler (z. B. Halogenlampen) durch deren Farbort in der Normfarbtafel bestimmt ist und die eine Farbtemperatur zwischen 3.000 K und 6.700 K aufweisen soll

  • den Farbwiedergabe-Index der Lampen in der OPLeuchte Ra = 85 bis 100 - die Normfarbwertanteile des Spektrums, die in einem festgelegten Feld liegen müssen (siehe Abbildung)

  • die Gesamtbestrahlungsstärke, die in 1 m Abstand von der Leuchte nur max. 1.000 W/m² betragen darf, um zu hohe Temperaturen zu vermeiden, und

  • das Verhältnis von Bestrahlungsstärke und Beleuchtungsstärke, das max. nur 6 mW/(m² · lx) betragen darf.

Abbildung 3.121:

Lichttechnische Kenngrößen von OP-Leuchten nach EN 60601-2-41:

  • (a) Die zentrale Beleuchtungsstärke Ec in 1 m Abstand von der Leuchte soll zwischen 40 klx und 160 klx betragen.

  • (b) Gradient der Beleuchtungsstärke im OP-Feld: Bei 50 % der zentralen Beleuchtungsstärke Ec soll der Leuchtfelddurchmesser d50 größer sein als die Hälfte des Leuchtdurchmessers d10, auf dem noch 10 % der zentralen Beleuchtungsstärke erreicht wird: d50 ≥ 0,5 · d10

  • (c) Der Lichtkegel und sein Strahlengang. Die Ausleuchtungstiefe L1 + L2 beschreibt den Bereich innerhalb der optischen Achse der OP-Leuchte, in dem noch 60 % der zentralen Beleuchtungsstärke erreicht wird.

  • (d) Abschattung: Mit einem bzw. zwei mattschwarzen Schattern S (Durchmesser 210 mm), die die Köpfe der Operateure simulieren, bzw. mit einem mattschwarzem Tubus T (Höhe 75 mm, 50 mm Durchmesser), der die Körperhöhle (Kavität) simuliert, wird in der optischen Achse die Restbeleuchtungsstärke im Abstand von 1,0 m von der Leuchte bestimmt und dokumentiert.

Abbildung zeigt einen Ausschnitt aus der Normfarbtafel, in der jede Farbe mit den Koordinaten x und y definiert ist. Die durchgezogene, schwarze Kurve stellt den planckschen Kurvenzug dar, der die Farbtemperatur des erstarrenden Platins beschreibt und etwa der Lichtfarbe der Temperaturstrahler wie Halogenlampen entspricht. Die Geraden stellen die ähnlichste Farbtemperatur von Gasentladungslampen, bzw. LED-Leuchtmitteln dar.

Abbildung zeigt eine OP-Leuchte nach EN 60601-2-41 mit energiesparenden, langlebigen LED (Light Emitting Diode). Die kalte, IR- und UV-freie Strahlung der LED begrenzt die Wärmebelastung im Kopfbereich des Operateurs und die Austrocknung des Gewebes. Die kleine Bauform der LED ermöglicht eine optimale flache Bauform der aus 4 Teilelementen bestehenden OP-Leuchte, die eine schattenfreie Ausleuchtung des Lichtfeldes ergibt. Die strömungstechnische Kontur und die geringe Oberflächentemperatur der Leuchte von nur ca. 28°C vermeiden Störungen des Laminar-Air-Flows in der Reinraumatmosphäre um den OP-Tisch. 

Das weiße Licht der LED hat eine Farbwiedergabe von Ra ≥ 95 über alle Leistungsstufen der zentralen Beleuchtungsstärke im Bereich von 22.000 lx bis 160.000 lx und kann – je nach Durchblutungsgrad – zwischen der Farbtemperatur von 3.800 K bis 4.800 K in Stufen eingestellt werden. Der Lichtfelddurchmesser ist zwischen 200 mm und 300 mm einstellbar. Ein spezieller Endoskopie-Modus schaltet die OP-Leuchte auf Grünlicht um, das bessere Sehbedingungen im Endoskop und auf TFT-Monitoren bewirkt. 

Der hohe Wirkungsgrad der LED-OP-Leuchte mit einer Lichtausbeute von ca. 100 lm/W gegenüber nur ca. 10 lm/W bei einer OP-Leuchte für Halogenlampen reduziert die elektrische Anschlussleistung bei gleicher Beleuchtungsstärke um den Faktor 10. Die um ca. 40-mal höhere Lebensdauer der LED (> 40.000 Stunden) gegenüber Halogenlampen bedeutet bei etwa 10 Stunden Brenndauer pro Tag einen Lampenersatz statt alle 4 – 5 Monate erst nach 15 Jahren. Mit einer Spezialelektronik kann der alterungsbedingte Lichtstromrückgang der LED automatisch auf 100 % des Anfangswertes geregelt werden.

Abbildung 3.122:

Lichtfarben für die OP-Leuchte und die OP-Allgemeinbeleuchtung nach EN 60601-2-41 zwischen etwa 3.000 K und etwa 6.700 K (Fläche A bis F) und für die Behandlungsleuchte und die Allgemeinbeleuchtung in zahnärztlichen Untersuchungs- und Behandlungsräumen nach EN ISO 9680 im Bereich von 3.500 K bis etwa 6.500 K (Fläche 1 bis 4)

Abbildung 3.123:

LED-Operationsleuchte

Mikroinvasive Chirurgie

Die mikroinvasive Chirurgie (MIC) ist ein operatives Verfahren mittels Techniken, die einen möglichst geringen Eingriff in den menschlichen Körper verursachen. Der Vorteil dieser Operationsmethode liegt in der kurzen Heilungsphase und der Verkürzung der Krankenhausverweildauer. Die mikroinvasive Chirurgie bietet daher besonders patientenschonende und kostengünstige Eingriffe, die jedoch einen erheblich höheren apparativen Aufwand erfordern. Sie ist auf vielen medizinischen Gebieten zur Standardmethode geworden und hat dort die konventionelle, offene Chirurgie abgelöst.

Mit einem endoskopähnlichen Gerät werden durch einen kleinen Schnitt (daher auch Schlüssellochchirurgie genannt) sowohl eine Beleuchtungs-, eine Beobachtungsund eine Videoübertragungseinrichtung sowie auch Manipulationsgeräte, wie Skalpell, Schlingen, Absaug- und Spüleinrichtungen für Luft und Flüssigkeiten usw., zum Operationsort im Körperinneren eingeführt. Die operativen Vorgänge werden meist durch dreidimensionale Bilder am Monitor des Computers oder Kernspintomographen beobachtet und durchgeführt. Auch die traditionelle endoskopische Beobachtung der Operation über einen direkten visuellen Kanal ist üblich.

Aus den visuellen Vorgaben resultieren die Aufgaben für den Beleuchtungstechniker: Die Leuchtdichte im Gesichtsfeld des Operateurs bei direkter, visueller Beobachtung durch das Operationsendoskop ist aufgrund schwacher Beleuchtung im Körperinneren erheblich verringert. Gleiches gilt für die Videoübertragung vom Operationsort im Körperinneren auf den Monitor. In beiden Fällen muss das Beleuchtungsniveau im Raum während der mikroinvasiven Chirurgie erheblich reduziert werden, wogegen bei der Einleitung der Operation Beleuchtungsbedingungen vorliegen müssen, die normalen Operationen entsprechen.

Abbildung 3.124: Der multifunktional beleuchtete OP-Raum

Abbildung zeigt einen Operationsraum für normale und mikroinvasive Chirurgie. Die hohe Beleuchtungsstärke von bis zu 2.000 lx im OP-Umfeld sowie die Allgemeinbeleuchtung des Raumes mit 1.000 lx werden durch Reinraumleuchten in der Decke erreicht. Von der Decke abgehängt ist eine Versorgungseinheit angebracht, die den Operationsplatz mit allen notwendigen Installationen der Elektrotechnik, des Patientenmonitorings, der Gas- und Beatmungstechnik versorgt.

In die Versorgungseinheit ist eine indirekte Allgemeinbeleuchtung integriert, die nach Wunsch des Operateurs bis auf geringe Beleuchtungsstärken, z. B. 5 lx, heruntergeregelt werden kann. Wie Untersuchungen in einer großen Klinik zeigten, werden von den Operateuren bei der mikroinvasiven Chirurgie Beleuchtungsstärken zwischen 3 lx und 12 lx gewünscht. Der Anästhesieplatz erfordert jedoch eine deutlich höhere Beleuchtungsstärke. Er ist meist vom eigentlichen Operationsort z.B. durch Tücher abgeschirmt, so dass sich diese Bereiche unterschiedlicher Beleuchtungsniveaus nicht nachteilig beeinflussen.

In einigen großen Kliniken wird für die MIC bevorzugt grünes Licht eingesetzt. Grund: Bei grünem Licht wird der Blick auf die vielen Monitore am wenigsten gestört. Daher hat die weltweit hoch angesehene und auf die MIC spezialisierte Hubertusklinik in Berlin alle einschlägigen OPs zusätzlich zur Normalbeleuchtung mit grünem Licht ausgestattet. Mit Beginn der eigentlichen MIC wird die Normalbeleuchtung mit hohem Beleuchtungsniveau ausgeschaltet. Andere MIC-Kliniken sind dieser Empfehlung gefolgt. Das grüne Licht ist in die Beleuchtungskörper der Allgemeinbeleuchtung integriert und separat schalt- und ggf. dimmbar.

In dem multifunktionalen OP (Abbildung) ist der Abstand zwischen Decke und Versorgungseinheit mit Glasscheiben abgeschlossen, um die turbulenzarme Verdrängungsströmung (Laminar Air Flow) etwa durch Querströmungen nicht zu stören. Dieses Lüftungssystem ist durch eine hohe Luftwechselzahl und durch physiologisch unbedenklich hohe Luftgeschwindigkeiten in der Aufenthaltszone gekennzeichnet. Damit werden höchste Reinheitsgrade der Raumluft erreicht. Alle Hindernisse innerhalb dieser Verdrängungsströmung (die daher auch Kolbenlüftung genannt wird, weil die Luft von oben nach unten, ähnlich einem Druckluftkolben, durch den Raum gedrückt wird) können Luftturbulenzen auslösen und damit die Wirkung dieses Lüftungssystems beeinträchtigen. Daher werden statt großflächiger OP-Leuchten mehrere kleine Satellitenleuchten für die eigentliche OP-Feldbeleuchtung verwendet, die zudem auch noch strömungstechnisch optimiert sind.

Die beleuchtungstechnischen Empfehlungen für Operationsräume für die mikroinvasive Chirurgie gelten sinngemäß auch für mikroskopgestützte Operationen z.B. in der Neurochirurgie oder der Augenheilkunde.

IR-Steuerung im OP

Werden in Operationsräumen Geräte wie der OP-Tisch mit Infrarot- (IR)-Steuerungen verstellt, kann eine Beleuchtung mit Leuchtstofflampen zu Problemen führen. Störungen der IR-Steuerungen können bei Betrieb der Leuchtstofflampen mit elektronischen Vorschaltgeräten (EVG) auftreten, wenn die Betriebsfrequenz oder Oberschwingungen der Betriebsfrequenz der EVG und die Modulationsfrequenz der IR-Steuerungen zu nahe beieinander liegen, die Flanken der Frequenzfilter nicht steil genug sind, d. h. der Störabstand zu gering ist, oder sich die Frequenzbereiche sogar überlappen.

Bei Einsatz von LED-Leuchten tritt dieses Problem nicht auf, da weder Infrarotstrahlung noch Trägerfrequenzen des Lichtes in den genannten, kritischen Frequenzbereichen auftreten.

Laser im OP

Laser werden in der Medizin seit mehr als 30 Jahren eingesetzt, z. B. in der Ophthalmologie zur Behandlung von Netzhauterkrankungen und in der Dermatologie zur Karzinombehandlung. Laserstrahlung wird auch über dünne und biegsame Quarzfasern in das Körperinnere geleitet und damit endoskopische Operationen durchgeführt.

Mit der in Teilbereichen der Medizin zum Standard gewordenen Laserchirurgie stellt sich auch die Frage nach der Sicherheit. Gefragt wird, ob Strahlirrläufer an hochglänzenden Baustoffen des OP, wie z. B. Leuchtenoberflächen, reflektiert werden und Menschen schädigen können. Insbesondere sind es Augenschäden, die irreparabel sein können. Dabei sind die Schäden sowohl von der Leistung als auch von der Wellenlänge der Laserstrahlung abhängig, auch davon, ob die Leistung gepulst oder kontinuierlich ausgestrahlt wird.

Aufgrund des Gefährdungspotentials werden die Laser in Klassen 1, 2, 3A, 3B und 4 unterschieden. Die direkte Strahlung der Laser der Klassen 1 und 2 ist ungefährlich, ebenso die der Klasse 3A. Diffuse Strahlung der Laser der Klasse 3B ist ebenfalls ungefährlich. Laser der Klasse 4 sind Hochleistungslaser und in jeder Weise gefährlich. Jegliche Exposition von Strahlung kann Augen und Haut schädigen. Die in der Ophthalmologie und Chirurgie eingesetzten Laser gehören dieser Klasse an. Nach dem Medizinproduktegesetz (nationale Umsetzung mehrerer EG-Richtlinien über Medizinprodukte, insbesondere der Richtlinie 93/42/EWG vom 14.06.1993) sind diese Laser in die höchste Gefährdungsklasse mit den schärfsten Sicherheitsbestimmungen eingeordnet.

Die Laseroperation beginnt mit einem Justierlaser geringer Leistung und ohne Gefährdung des Umfeldes. Anschließend wird der Leistungslaser mit hoher Strahlenfokussierung auf die justierte Körperstelle gerichtet und z. B. das karzinogene Körpergewebe in kürzester Zeit abgetragen.

Die Sicherheit von Patient und behandelndem Personal wird u.a. durch folgende Maßnahmen erreicht:

  • Es werden spezielle Operationsbestecke mit geringem Reflexionsgrad verwendet.

  • Hinsichtlich der Vermeidung von Reflexionen von Laserleistung werden die Oberflächen der Operationsbestecke in rau, matt und absorbierend eingeteilt. Raue, unregelmäßig strukturierte Oberflächen sowie matte Oberflächen streuen die auftreffende Leistung und verringern dadurch die gestreute Leistungsdichte. Zu vermeiden sind konkave (fokussierende) und extrem ebene Flächen, die die gerichtete Reflexion von Irrstrahlung auch gerichtet umlenken. Das Reflexionsverhalten ist von der Wellenlänge des Lasers abhängig. Visuell als rau erscheinende Flächen können je nach Oberflächenstruktur für langwellige Laserstrahlung (z. B. CO2-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 μm) durchaus als „Spiegel"wirken.

  • Das OP-Team trägt Laserschutzbrillen.

  • Vorhänge um den OP-Tisch verhindern Strahlenirrläufer.

  • Eine starke Strahlenfokussierung bedeutet sehr geringe Strahlendivergenz, so dass die Strahlungsleistung bereits in kürzestem Abstand vom Laserskalpell abgebaut ist.

  • Spezielle Sicherheitsmaßnahmen werden von dem Laserschutzbeauftragten der Klinik, in der die Laserchirurgie durchgeführt wird, verantwortlich angewiesen und überwacht. In jedem Fall muss dessen Rat hinzugezogen werden.

Vorbereitungs- und Aufwachräume (Operationsnebenräume)

Die Beleuchtung der Operationsnebenräume muss hinsichtlich des Beleuchtungsniveaus auf die Beleuchtung des Operationsraumes abgestimmt sein. Es sind Leuchtmittel gleicher Lichtfarbe und Farbwiedergabe wie im Operationsraum einzusetzen.

Die Beleuchtung von Aufwachräumen hat zwei Aufgaben zu erfüllen: Einerseits ist eine Allgemeinbeleuchtung vorzusehen, andererseits ist eine stark reduzierte Beleuchtung für die Aufwachphase des Patienten erforderlich, die blendarm für den liegenden Patienten sein muss. Eine indirekte Beleuchtung der Aufwachbereiche ist hierbei die beste Lösung. Durch eine Zusatzbeleuchtung sollte bei Bedarf eine Erhöhung der Beleuchtungsstärke am Bett möglich sein.