Лучевая стерилизация. Open Library - открытая библиотека учебной информации
Электронно-лучевая стерилизация.
Стерилизация осуществляется при облучении объекта импульсным электронным пучком наносекундной длительности. Блок-схема импульсного электронно-лучевого стерилизатора показана на рис. 1.
Рис. 1. Компоненты и принцип действия электронно-лучевого стерилизатора.
1 – окно вывода электронного пучка в атмосферу 2 – камера обработки излучением 3 – обработанный объект 4 – ВН, вакуумный насос 5 – локальная рентгеновская защита Высоковольтный генератор формирует отрицательные импульсы ускоряющего напряжения с высокой частотой повторения, которые прикладываются к промежутку катод – анод вакуумного диода. В результате взрывной эмиссии на катоде возникает сплошной электронный пучок высокой плотности. Ускоряясь в промежутке катод – анод электроны набирают энергию, достаточную для прохождения через фольговое окно вывода 1 с малыми потерями. Камера обработки излучением 2 находится под атмосферным давлением. Электронный пучок рассеивается в веществе объекта 3 и производит его радиационную обработку за счет - и - излучения. Режим работы стерилизатора зависит от характера обрабатываемого материала. Обычно, время нахождения объекта в камере обработки 2 составляет 0.3 – 3 сек. Энергетика процесса такова, что, после обработки, несмотря на высокое значение поглощенной дозы, в объекте полностью отсутствует наведенная радиоактивность, а тепловой нагрев вещества объекта составляет лишь несколько градусов. Эффект стерилизации достигается во время обработки объекта главным образом за счет - и в меньшей степени излучения. Поглощенная доза может быть в диапазоне 1 – 10 кГр за один импульс, в зависимости от свойств материала объекта. Доза, необходимая для стерилизации обычно 10 – 100 кГр, следовательно время обработки объекта составляет лишь 0.2 – 2 секунды в случае частоты следования импульсов 20 – 100 Гц. Во время обработки объект не подвержен тепловому нагреву, максимальное увеличение температуры составляет лишь несколько градусов. Комбинация наносекундного воздействия и высокой пиковой интенсивности может иметь некоторые преимущества по сравнению с традиционными методами радиационной обработки. Эксперименты по стерилизации проводились на лабораторной установке, которая имеет следующие параметры.
Основные параметры экспериментальной установки
Напряжение на катоде измерялось емкостным делителем, встроенным в передающую линию. Коэффициент ослабления делителя составляет 1250. Ток электронного пучка измерялся поясом Роговского, встроенным в передающую линию с калибровочным коэффициентом 12.7.Форма тока и напряжения на катоде показана на рис.2
Рис.2 – Форма тока и напряжения на катоде
Где, напряжение на катоде показано черным цветом, а ток пучка – красным. Максимальное напряжение на катоде E max 230 кэВ; Максимальный импульсный ток пучка I max 5,44кА; Эффективная длительность импульса τ 7 нс; Сечение выводимого электронного пучка S 0,015 м 2
По измеренным значениям тока и напряжения на диоде найдена мощность в импульсе а также энергия в импульсе путем интегрирования мощности по следующей формуле.
По измеренным значениям тока и напряжения на диоде определим поток энергии на мишени за один импульс а также определим поглощенную дозу для обрабатываемых образцов за 1 импульс.
Средняя по объему поглощенная доза за импульс будет:
Где - плотность материала кг/м³, а – толщина мм. Результаты вычислений поглощенной дозы для обрабатываемых образцов приведены в таблице 1 Таблица 1.
Материал | Толщина мм | Плотность | Поглощенная доза за импульс, кГр |
Раневая повязка из «Спанлейс» | |||
полиэтилен |
Начало осваиванию радиационной стерилизации было положено около 15 лет назад. Ученые обнаружили, что существующие на тот момент методики обеззараживания и консервирования продуктов питания ухудшают состояние озонового слоя планеты. Был разработан новый способ - обработка гамма-лучами и ускоренными электронами.
Этот метод оказался гораздо эффективнее - продукты питания дольше оставались пригодными к употреблению. В течение длительного времени сохранялся прежним их внешний вид и вкусовые свойства. Методика была одобрена представителями Всемирной организации здравоохранения. Теперь радиационная стерилизация осуществляется в около семидесяти государств мира.
Согласно статистическим данным, собранным участниками Международной радиационной ассоциации, европейские страны каждый год отправляют на рынок более 200 тыс. тонн облученных продуктов питания. Для большинства товаров разработан оптимальный режим обработки гамма-лучами. Проведено исследование их безвредности и пригодности к употреблению.
Использование радиационной стерилизации в медицине
Гамма-излучение получает все более широкое распространение в качестве методики обеззараживания перевязочных материалов, медикаментов, хирургических инструментов. Применяется оно и для фармацевтических сывороток, продуктов питания и пр. Этот способ относится к числу холодных стерилизаций, так как температура облучаемого объекта поднимается незначительно.В такой промышленной отрасли используются специальные установки, эксплуатация которых производится в строгом соответствии с инструкциями. Когда необходима стерилизация в солидных масштабах, создаются конвейеры. Материалы обрабатывают в упакованном виде.
На предприятиях устанавливаются ускорители электронов и гамма установки. В процессе прохождения электронов сквозь вещество большая доля их энергии тратится на ионизацию. В результате осуществляется уничтожение микроорганизмов. Уровень вирусов и болезнетворных бактерий сокращается пропорционально количеству использованной энергии электронов.
Преимущества радиационной стерилизации перед газовой
Товары обрабатываются, будучи помещенными в герметичные упаковки. Благодаря этому увеличиваются сроки их хранения. Приступать к использованию продукции можно непосредственно после облучения.В области эксплуатации облучающей установки не создаются сопутствующие вредные вещества. Стерилизованные гамма-лучами изделия остаются сухими и не содержат канцерогенных составляющих.
Сухожаровая стерилизация
Обжигание и кипячение
Физические методы стерилизации
ПРОФИЛАКТИКА КОНТАКТНОЙ ИНФЕКЦИИ
Профилактика контактной инфекции сводится к осуществлению главного принципа асептики: ʼʼВсе, что соприкасается с раной, должно быть стерильноʼʼ.
С операционной раной соприкасаются: хирургический инструментарий, перевязочный материал и хирургическое белье, руки хирурга.
Основой для профилактики контактной инфекции является стерилизация – полное освобождение какого-либо предмета от микроорганизмов путем воздействия на него с помощью физических или химических факторов.
В современной асептике используют физические и химические методы стерилизации .
Обжигание для стерилизации инструментов используют в экстремальных случаях. Кипячение не используем , так как при этом методе достигается температура лишь в 100 0 С, что недостаточно для уничтожения спороносных бактерий.
Стерилизация паром под давлением (автоклавирование)
Впервые стерилизация паром под повышенным давлением в автоклаве осуществлена в 1884 году Л.Л. Гендейрейхом. Метод автоклавирования применяется для стерилизации хирургического инструментария, перевязочных материалов, белья, перчаток, которые погружаются в специальные металлические биксы Шиммельбуша. Работа автоклава контролируется показаниями манометра и термометра.
Основные режимы стерилизации:
При давлении 1,1 атм. (t – 119,6 0 C) – 45 мин – стерилизация перчаток.
При давлении 2 атм. (t – 132,9 0 C) – 20 мин – стерилизация перевязочного материала, белья, хирургического инструментария.
Действующим агентом при этом способе является нагретый воздух. Стерилизация осуществляется в специальных аппаратах – шкафах-стерилизаторах. при температуре 180 0 С. Время стерилизации составляет 60 минут. Это главный и наиболее надежный способом стерилизации хирургических инструментов.
Используют гамма и бета - частицы и относительно тяжелые нейтроны, протоны и т. д. Радиоактивное излучение, проходя через среду, вызывает ионизацию последней, в связи с чем его называют ионизирующим излучением. Бактерицидный эффект ионизирующего излучения обусловлен воздействием на метаболические процессы бактериальной клетки. Наибольшее применение получила стерилизация гамма-лучами. Используются изотопы Co 60 и Cs 138 . Доза проникающей радиации значительна и составляет 2-2,5 Мрад. В связи с этим лучевая стерилизация в стационарах не производится и применяется в промышленных условиях.
Метод применяется для стерилизации одноразовых инструментов (шприцы, шовный материал, катетеры, зонды, системы для переливания крови, перчатки и др.). При сохранении целостности упаковки стерильные свойства предметов сохраняются в течение 5 лет.
Лучевая стерилизация. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Лучевая стерилизация." 2017, 2018.
Использование радиации для обеспложивания объектов, нуждающихся в консервации и предназначенных для медицинского применения, называется радиационной стерилизацией. При лучевой стерилизации обеспложивание достигается без высокой температуры, поэтому радиационную или лучевую стерилизацию называют также холодной.
Метод радиостерилизации должен удовлетворять двум требованиям:
Облучение должно оказывать на микроорганизмы с разной радиочувствительностью бактерицидное действие;
Радиостерилизация не должна изменять качеств и свойств обрабатываемых объектов.
С помощью ионизирующих излучений стерилизуют перевязочные и шовные материалы, некоторые лекарственные препараты, в том числе антибиотики и гормоны, биологические ткани и т.д.
Ионизирующие излучения используют также для производства вакцин и стерилизации токсинов. Особенно перспективен метод лучевой стерилизации различных изделий одноразового пользования, изготовляемых из пластмасс, например, систем службы крови и шприцев. Однократное употребление этих шприцев ликвидирует опасность заражения инфекционным гепатитом, что наблюдается при стерилизации шприцев обычным способом. Широко радиационная стерилизация внедряется в производство таких медицинских изделий из полимерных материалов, как шприцы, системы службы крови, а также лекарственные препараты и биологические ткани.
Вместе с тем, внедрение лучевой стерилизации в практику встречает некоторые трудности, связанные с необходимостью значительных затрат на строительство специальных радиационных установок и закупку радиоактивных источников, стоимость которых остается пока повсеместно очень высокой. Однако, как показали экономические расчеты, произведенные зарубежными фирмами, затраты окупаются в течении первых нескольких лет.
Стерилизация медицинских изделий из полимерных материалов
В эту группу входят изделия, которые используются однократно. Однократность использования определяется двумя условиями:
1) Наиболее важным является необходимость исключить возможность передачи инфекции при повторном или многократном использовании изделия даже в том случае, когда оно стерилизуется после употребления.
2) ограничивающее многократное использование изделия, зависит от степени радиационной стойкости полимерного материала, который изменяет свою структуру, деформируется, теряет эластичность, прочность и прозрачность, может начать выделять вещества, оказывающие на организм токсическое действие. Наибольшее распространение получили шприцы. Самых разных объемов и конструкций, с иглами и без игл, для подкожных инъекций, шприцы одноразового использования выпускаются миллионами штук в год и подвергаются лучевой стерилизации.
Пластмассовые шприцы производятся и стерилизуются радиационным способом в США, Англии, в Швеции, Дании, Норвегии, Финляндии, во Франции, в Канаде, Италии, ФРГ и других странах. Обычно каждый шприц (с иглой или без иглы) имеет индивидуальную упаковку, обеспечивающую стерильность изделия после лучевой обработки в течение длительного срока (1-2 года). Иногда некоторые фирмы выпускают шприцы в двойной упаковке, что в большей степени гарантирует от попадания микроорганизмов на изделие из внешней среды. Однако большей частью несколько шприцев в индивидуальной упаковке помещают в общую вторую упаковку.
Несколько маленьких партий шприцев в двойной упаковке укладывают в ящики и стерилизуют большими партиями. Для стерилизации используют радиационные установки двух типов:
1. изотопные, в которых применяют в качестве источника гамма-излучения Со 60 ;
2. ускорители электронов.
Споры разгораются при выборе стерилизующей дозы облучения для шприцев. Существуют две точки зрения. В США и Англии для стерилизации шприцев принята доза 25 кГр, а в Скандинавских странах минимальная стерилизующая доза равна 32 кГр (при стерилизации на гамма-установках)-35 кГр (при стерилизации на ускорителях). Доза 25 кГр была выбрана в США на основании работ Van Winkle , проводившихся в 50-х годах и показавших, что самые устойчивые микроорганизмы, обсеменявшие изделия, выпускаемые с США" могут погибнуть при 19 кГр, даже если они присутствуют в концентрациях больших, чем при обычном обсеменении. В зависимости от ряда коэффициентов ("коэффициент безопасности", изменение плотности) доза, гарантирующая стерильность, колебалась от 23 до 26 кГр . Эти величины определили выбор дозы в 25 кГр для медицинских изделий одноразового использования из пластмасс. Несколько позже в Дании в связи с началом промышленного выпуска радиационно-стерилизованных шприцев одноразового использования Э. Кристенсеном были проведены фундаментальные исследования, показавшие, что в воздухе производственных помещений и на самих изделиях могут находиться высокорадиоредистентные микроорганизмы. Для достижения бактерицидного эффекта при обсеменении этими высокорадиоредистентными бактериями требовалась доза, значительно превышающая 25 кГр. Увеличения дозы облучения для надежной стерилизации требовала не только высокая степень радиорезистентности выявленных бактерий, но и количество бактерий на единицу стерилизуемых изделий до облучения - инициальная контаминация продукции .
В настоящее время величина инициальной контаминации играет решающую роль при выборе дозы облучения и для гигиенических требований на производстве, поэтому даже в тех странах, где для стерилизации пластмассовых изделий принята доза 25 кГр, производят обязательное исследование инициальной контаминации изделий. В последние годы в связи с возрастающей потребностью здравоохранения в шприцах одноразового использования некоторые страны закупают шприцы. Таким образом, они пользуются изделиями, простерилизованными в дозах, значительно превышающих 25 кГр. Скандинавские страны, широко использующие радиационную стерилизацию пластмассовых изделий медицинского назначения одноразового использования, при выборе дозы облучения обязательно учитывают величину инициальной контаминации шприцев и исходят при этом из того, что чем большее количество микроорганизмов обсеменяет изделие, тем больше шансов, что среди них могут встретиться микроорганизмы с высокой радиорезистентностью. В этом случае доза 25 кГр не гарантирует стерильности всех изделий.
Метод радиационной стерилизации широко используется также для обеспложивания изделий службы крови (системы переливания и взятия крови, мешки для хранения крови). Для этих изделий, так же как и для различных пластмассовых трубок и катетеров, которые вводятся в организм при операциях и исследованиях, предъявляются повышенные требования к надежности стерилизации. Понятна особая требовательность к стерильности этих изделий. Она связана с тем, что системы службы крови (взятия и переливания крови, мешки или резервуары для хранения крови) используют в лечебной практике для переливания крови больным людям с ослабленной резистентностью к инфекции. Поэтому попадание в такой ослабленный организм даже единиц микроорганизмов может привести к тяжелым осложнениям, например, к заражению крови.
Системы службы крови состоят из различных составных частей: трубки, капельницы, фильтры, иглы, зажимы. Все эти части сделаны из различных полимерных материалов и из металла. При ручной сборке частей системы происходит загрязнение их и поэтому инициальная контаминация систем службы крови значительно больше по сравнению с инициальной контаминацией шприцев или катетеров, не требующих ручной сборки. Сложность изделий и наличие твердых деталей, имеющих угловатую форму, нередко приводит к нарушению герметизации индивидуальной упаковки, как при стерилизации, так и при хранении систем. Поэтому везде используют двойную упаковку; либо каждое изделие заключают в два мешочка (внутренний, непосредственно прилегающий к изделию, и внешний, в который вкладывают уже заделанный герметически внутренний мешочек с изделием), либо несколько систем (5--10 штук, каждая в индивидуальной упаковке) заключают в общий внешний мешок. Сравнительно большая инициальная контаминация систем службы крови и использование их для организма с пониженной устойчивостью к инфекции, для ослабленного организма, требуют особенно внимательного подхода к выбору стерилизующей дозы облучения. В этом случае для большей гарантии предпочитают облучать в дозах, приближающихся к 40 кГр или даже более 42--45 кГр .
Вопрос о стерилизующей дозе облучения при радиационном методе стерилизации является основным, если не решающим, во всей проблеме лучевой стерилизации, поскольку доза облучения определяет целесообразность и стоимость процесса. Целесообразность использования метода радиационной стерилизации ограничивается, в свою очередь, радиационной стойкостью полимерных материалов изделий и упаковки. Все это вместе взятое оказывает большое влияние на санитарно-гигиенические требования к заводам - изготовителям изделий, подлежащих радиационной стерилизации, и к упаковке этих изделий: к самим материалам, из которых производятся изделия и в которые они упаковываются, и к герметичности упаковки. При стерилизации других медицинских изделий из пластмасс, используемых однократно, должны соблюдаться те же требования относительно дозы облучения, инициальной контаминации и санитарно-гигиенических условий на производстве, радиационной стойкости материалов, из которых изготовлено изделие, и относительно упаковки .
В еще больших гарантиях стерильности, в более строгих санитарно-гигиенических условиях при изготовлении и возможно меньшей инициальной контаминации нуждаются получившие широкое распространение в хирургии в настоящее время изготовляемые из полимерных материалов искусственные кровеносные сосуды, искусственные сердечные клапаны, пластиковые трубки, используемые при трахеотомии. Номенклатура и количество пластмассовых изделий медицинского назначения все время растут, и продукция, подлежащая радиационной стерилизации, достигает десятков и сотен миллионов штук ежегодно - даже дли таких небольших стран, как Дания, Голландия, Бельгия и Швеция. Неизменное из года в год увеличение потребности в медицинских изделиях из пластмасс одноразового использования, а также использование метода радиационной стерилизации лабораторной посуды из полимерных материалов заставляет развиваться отрасль радиационной техники, создающей крупные стационарные облучательные установки промышленного типа. Эти установки, требующие значительных капиталовложений, удорожают стоимость радиационной стерилизации по сравнению со стоимостью тепловой или газовой стерилизация. Однако, чем дольше работает такая установка, тем меньше с каждым годом ее работы стоит стерилизация медицинских изделии. Следует иметь в виду и то обстоятельство, что современная медицина не может обойтись без использования таких изделий, материалов и лекарственных препаратов, которые требуют радиационной стерилизации. Поэтому, несмотря на то, что стоимость радиационной стерилизации еще надолго останется более высокой по сравнению со стоимостью, других способов стерилизации, отказ от этого способа обеспложивания по экономическим причинам невозможен.
Антимикробная обработка может быть осуществлена с помощью ионизирующего излучения (γ– лучи). Доза проникающей радиации должна быть весьма значительной – до 20-25 мкГр. В связи я этим лучевая стерилизация проводится в специальных помещениях и является заводским методом (в стационарах не используется).Кхимической стерилизации относят стерилизацию антисептиками и газовую стерилизацию. Газовая стерилизация осуществляется в специальных герметичных камерах, стерилизующим агентом является окись этилена или пары формалина. Инструменты уложенные на сетку считаются стерильными через 6-48 часов (в зависимости от компонентов газовой смеси и температуры). Отличительная особенность метода – его минимальное отрицательное влияние на качество инструментария (чаще используют для стерилизации оптических приборов).
При стерилизации антисептиками используют в основном 3 раствора: тройной раствор (формалин, карболовая кислота, сода), 96˚ этиловый спирт, 6% раствор перекиси водорода. Инструменты в разобранном виде погружают в один из растворов. При замачивании в спирте и тройном растворе, инструменты стерильны через 2-3 часа, в перекиси водорода – через 6 часов.
Стерилизация хирургических инструментов.
Обработка всех инструментов включает в себя 2 этапа: предстерилизационная обработка и собственно стерилизация. Следует отметить, что инструменты после гнойных операций, операций у больных перенесших за последние 5 лет гепатит, а также при риске СПИДа обрабатываются отдельно от других. Работа с инструментарием осуществляется строго в перчатках.
Обеззараживание.
После использования инструменты погружают в раствор дезинфецирующего средства: 3% раствор хлорамина (экспозиция 40-60 минут), 6% перекисьводорода (экспозиция 90 минут).
Мытьё.
Инструменты погружают в моющий (щелочной) раствор, в состав которого входят моющее средство (порошок), перекись водорода и вода. Температура раствора 50-60˚, экспозиция 20 минут.
Высушивание.
Высушивание может осуществляться естественным путём или в сухожаровом шкафу при 80˚Cв течении 30 минут. После чего инструменты готовы к стерилизации.
Собственно стерилизация – зависит от вида хирургических инструментов.
Все хирургические инструменты можно разделить на 3 группы:
Металлические (режущие и нережущие), - резиновые и пластмассовые, - оптические.
Стерилизация нережущих хирургических инструментов выполняется в основном горячим воздухом в сухожаровом шкафу или в автоклаве. Возможно использование кипячения. Однако инструменты после операций по поводу анаэробной инфекции и в группе риска по гепатиту и СПИДу кипятить нельзя.
Проведение стерилизации режущих инструментов с помощью термических методов приводит к их затуплению и потере необходимых хирургу свойств. Основным методом стерилизации режущих инструментов является холодный химический способ с применением антисептиков. Самым лучшим методомстерилизации является газовая стерилизация.
Основным методом стерилизации резиновых и пластмассовых хирургических инструментов является автоклавирование. При многократной стерилизации резина теряет свои свойства – что является недостатком метода. Допускается также кипячение в течении 15 мин. Особо следует сказать о стерилизации перчаток. В последнее время чаще используют одноразовые перчатки, однако при многоразовом использовании основным методом стерилизации является автоклавирование в щадящем режиме: после предстерилизационной обработки перчатки высушивают, пересыпают тальком, заворачивают в марлю, укладывают в бикс и автоклавируют при 1,1 атм. В течении 30-40 минут.
Основным методом стерилизации оптических инструментов (лапаро- и торакоскопический инструментарий), требующих наиболее щадящей обработки с исключением нагревания, является газовая стерилизация.
При стерилизации эндоскопического инструментария (фиброгастроскопов, холедохоскопов, колоноскопов) используются химические антисептики. Следует особо отметить, что наилучшим способом профилактики контактной инфекции является использование одноразового инструментария.