Heating, ventilation and air conditioning (HVAC) system, microbial air contamination and surgical site infection in hip and knee arthroplasties: The GISIO-SItI Ischia study

Background. Recent studies have questioned the role of unidirectional airflow ventilation system in reducing surgical site infection (SSI) in prosthetic implant surgery. The aim of the ISChIA study ("Infezioni del Sito Chirurgico in Interventi di Artroprotesi" which means "Surgical site infections in arthroplasty surgery") was to evaluate, as a contribution to this debate, the association between heating, ventilation and air conditioning systems, microbial air contamination and surgical site infection in hip and knee arthroplasty. Methods. The study was performed from March 2010 to February 2012 in 14 hospitals, for a total of 28 operating theatres: 16 were equipped with vertical unidirectional airflow ventilation (U-OTs), 6 with mixed airflow ventilation (M-OTs), 6 with turbulent airflow ventilation (T-OTs). Microbial air contamination in the operating theatre was evaluated by means of passive (Index of Microbial Air contamination, IMA) and active (Colony Forming Units per cubic metre, cfu/m 3 ) sampling. SSI surveillance was carried out according to the Hospitals in Europe Link for Infection Control through Surveillance protocol. Results. A total of 1,285 elective prosthesis procedures (61.1% hip and 38.9% knee) were included in the study. The results showed a wide variability of the air microbial contamination in operating theatres equipped with unidirectional airflow. The recommended values of ≤2 IMA and ≤10 cfu/m 3 were exceeded, respectively, by 58.9% and 46.4% of samples from U-OTs and by 87.6% and 100% of samples from M-OTs. No significant difference was observed between SSI cumulative incidence in surgical procedures performed in U-OTs compared with those performed in T-OTs. A lower risk of SSI, even though not statistically significant, was shown in surgical procedures performed in U-OTs with a microbial air contamination within the recommended values (≤2 IMA and ≤10 cfu/m 3 ) compared with those performed in U-OTs where these limits were exceeded, and compared with those performed in T-OTs with microbial air contamination within the recommended values for this type of OTs (≤25 IMA, ≤180 cfu/m 3 ). Conclusions. ISChIA study did not show a protective effect of unidirectional airflow compared with turbulent airflow in arthroplasty surgery. However, the frequent exceeding of recommended air microbial contamination values in OTs equipped with unidirectional airflow, and the lower SSI risk in surgical procedures performed in compliant U-OTs compared with those performed in non-compliant U-OTs and with those performed in compliant T-OTs, suggest the need of further studies, which should consider air microbial contamination and other aspects of SSI prevention that may negate the potential benefits of the ventilation system; differences in intrinsic and extrinsic risk factors, medical treatment and surgical technique are also to be considered. Training interventions aimed at improving the behaviour of operators are essential.

Introduzione. Recenti studi hanno messo in discussione il ruolo protettivo dei sistemi di sistemi di ventilazione e condizionamento a contaminazione controllata (VCCC) a flusso d'aria unidirezionale nel ridurre le infezioni del sito chirurgico (ISC) nella chirurgia ortopedica protesica. Scopo dello studio ISChIA (Infezioni del Sito Chirurgico in Interventi di Artroprotesi) è stato quello di valutare, come contributo a questo dibattito, l'associazione tra impianto VCCC, contaminazione microbica dell'aria e infezioni del sito chirurgico in interventi di artroprotesi di anca e ginocchio. Metodi. Lo studio è stato effettuato nel periodo marzo 2010 - febbraio 2012 in 14 ospedali per un totale di 28 sale operatorie (SO): 16 con impianto VCCC a flusso d'aria unidirezionale (SO-U), 6 con flusso d'aria misto (SO-M) e 6 con flusso d'aria turbolento (SO-T). La contaminazione microbica dell'aria è stata valutata mediante campionamento passivo (Indice Microbico Aria, IMA) e campionamento attivo (unità formanti colonia per metro cubo, ufc/m 3 ). Per la sorveglianza delle ISC è stato adottato il protocollo HELICS (Hospitals in Europe Link for Infection Control through Surveillance). Risultati. Nello studio sono stati inclusi 1.285 interventi di artroprotesi (61,1% di anca e 38,9% di ginocchio). I risultati hanno mostrato un'ampia variabilità nella contaminazione microbica nelle sale operatorie con impianto VCCC a flusso unidirezionale. I valori raccomandati (≤2 IMA e ≤10 ufc/m 3 ) sono stati superati, rispettivamente, nel 58,9% e nel 46,4% dei campioni nelle SO-U e nell'87,6% e nel 100% dei campioni nelle SO-M. Nessuna differenza statisticamente significativa è stata osservata tra l'incidenza cumulativa di ISC nelle procedure chirurgiche eseguite in SO-U rispetto a quelle eseguite in SO-T. Un rischio più basso di ISC, anche se non statisticamente significativo, è stato rilevato negli interventi eseguiti in SO-U con una contaminazione microbica dell'aria al di sotto dei valori raccomandati (≤2 IMA e ≤10 ufc/m 3 ) rispetto a quelli eseguiti in SO-U in cui tali valori venivano superati, e anche rispetto a quelli eseguiti in SO-T con valori al di sotto di quelli raccomandati (≤25 IMA, ≤180 ufc/m 3 ). Conclusioni. Lo studio ISChIA non ha evidenziato un effetto protettivo dei sistemi VCCC a flusso unidirezionale rispetto a quelli a flusso turbolento. Tuttavia, il frequente superamento dei valori raccomandati di contaminazione microbica dell'aria nelle SO con impianto a flusso unidirezionale e il più basso rischio di ISC nelle procedure chirurgiche eseguite nelle SO-U con qualità dell'aria conforme ai requisiti rispetto a quelle eseguite nelle SO-U non conformi e rispetto a quelle eseguite nelle SO-T con valori di contaminazione microbica dell'aria nei limiti raccomandati, suggeriscono la necessità di ulteriori studi che considerino la contaminazione microbica dell'aria e altri aspetti della prevenzione delle ISC che possono compromettere l'efficacia dei sistemi di ventilazione, oltre a fattori di rischio intrinseci ed estrinseci, trattamenti medici e tecnica chirurgica. Interventi di formazione tesi a migliorare il comportamento degli operatori sono essenziali.