Piepen. Saugen. Bohren. Laut einer 2005 im Journal of the Acoustical Society of America veröffentlichten Studie kann der Lärmpegel in einem Operationssaal eines Krankenhauses bis zu 120 Dezibel (dB) erreichen – das Äquivalent einer Sirene oder eines lauten Rockkonzerts.
Lärmbelästigung, die von der Weltgesundheitsorganisation als Lärm über 65 dB definiert wird, stellt in OPs ein großes Problem dar, da sie sich nachweislich negativ auf das Wohlbefinden und die Leistung des Personals auswirkt. Eine häufige Belastung mit mehr als 85 dB kann das Gehör mit der Zeit schädigen. Laut einer Studie von Mark S. Wallace, Professor für Anästhesiologie an der University of California in San Diego, ist dies bereits ein Problem im Gesundheitswesen. Bis zu 66 Prozent des OP-Personals berichten von lärmbedingtem Hörverlust.
Es wurden viele Studien zu OP-Lärm durchgeführt, darunter Untersuchungen darüber, wie sich innere und äußere Faktoren auf den Schallpegel auswirken. Es wurden jedoch noch keine bewährten Designpraktiken zur Lärmreduzierung etabliert. Um diese Lücke zu schließen, hat sich das Research & Insights-Team von Gresham Smith (Nashville, Tennessee) daran gemacht, mehrere OP-Szenarien zu bewerten, um Designlösungen zu identifizieren, die einen messbaren Einfluss auf die Verringerung der Lärmintensität in diesen Umgebungen haben, was das Wohlbefinden verbessern kann von Chirurgen, Anästhesisten und Assistenzpersonal und führt zu besseren Patientenergebnissen.
Akustische Herausforderungen im OP
Zunächst musste das Team den aktuellen Stand der Akustik in der heutigen OP-Umgebung verstehen. In der Vergangenheit waren OPs mit harten, monolithischen, nicht porösen Oberflächen ausgestattet, wie z. B. Vinylplattenböden und Epoxidfarben auf Gipskartonwänden und -decken, um den Hygieneanforderungen gerecht zu werden.
Während diese Materialien den Anforderungen der Infektionskontrolle gerecht werden, sind sie akustisch reflektierend, was bedeutet, dass sie dazu neigen, Schallenergie abzulenken (die Energie in der Luft, die die Vibrationen verursacht, die Schall erzeugen), anstatt sie zu absorbieren. Dieser Effekt verstärkt nicht nur den Lärm, sondern kann auch zu medizinischen Fehlern im OP führen und sich negativ auf die Gesundheit der darin arbeitenden Personen auswirken.
Firmenforscher fanden sowohl interne als auch externe Variablen, die sich auf den Lärmpegel auswirken können. Interne Faktoren – diejenigen innerhalb des OPs selbst – können in zwei Kategorien unterteilt werden: OP-Prozesse und OP-Design.
Wesentliche Elemente in Operationssälen, wie HVAC-Systeme und medizinische Geräte, tragen ebenso wie die Interaktionen und Arbeitsstile des Personals erheblich zum Lärmpegel bei. Manche Chirurgen hören beispielsweise während der Operation lieber Musik. Zu den beeinflussenden externen Faktoren gehören der Standort des OP-Bereichs und die Platzierung des Behandlungsraums innerhalb des OP-Bereichs. Beispielsweise können in OPs neben Technikräumen Geräusche und Vibrationen von Gebäudesystemen wie Sanitär- und Elektrogeräten auftreten.
Darüber hinaus kann sich die Lage der Tür zum Behandlungsraum auf den Geräuschpegel auswirken. Laut einer Analyse der Forscher Richard Young und David O’Regan, die in Interactive CardioVascular and Thoracic Surgery veröffentlicht wurde, betreten und verlassen Mitarbeiter während eines durchschnittlichen Herzeingriffs einen OP mehr als 90 Mal. Das bedeutet, dass sich die Tür mehr als 19 Mal pro Stunde öffnet und schließt. Jedes Mal, wenn sich eine Tür öffnet und schließt, wird der Luftstrom unterbrochen, was zu höheren Kanaldrücken und erhöhtem Geräuschpegel führt.
Wissenschaft des Klangs
Nachdem die Forscher Lärmquellen in der OP-Umgebung identifiziert hatten, untersuchten sie als Nächstes zwei kontrollierbare Variablen bei der OP-Gestaltung: Schalldiffusion und Schallabsorption. Schalldiffusion ist der Prozess, bei dem Schallwellen gleichmäßig über einen bestimmten Bereich verteilt oder „gestreut“ werden. Schallabsorption tritt auf, wenn ein Material, eine Struktur oder ein Objekt Schallenergie absorbiert, wenn es mit Schallwellen in Kontakt kommt.
Das Forschungsteam von Gresham Smith stellte die Hypothese auf, dass sich der Schall am besten durch eine Änderung der Form des OPs selbst streuen und am besten durch die Anbringung von Akustikmaterialien an den Wänden und/oder der Decke absorbieren ließe. Beide Strategien wirken sich auf die in den Raum reflektierte Schallenergie aus und können wiederum die Nachhallzeit verändern, also die Zeit, die benötigt wird, bis der Schallpegel eines Raums nach dem Ende des Signals um 60 dB abfällt.
Um mit dem Testen dieser Ideen zu beginnen, erstellte das Team ein 3D-Revit-Modell, um alternative Layouts zu visualisieren und schallabsorbierende Materialien strategisch zu platzieren, um die Schallwellen umzuleiten und so kürzere Nachhallzeiten zu erreichen. Nach der Überprüfung des Revit-Modells beauftragte das Team Keely Siebein, einen Akustikberater bei Siebein Associates Inc. (Jacksonville, Florida), mit der Durchführung einer akustischen Analyse von drei unterschiedlich großen Operationssälen bei UF Health North in Jacksonville, Florida.
Die Studie umfasste einen 588 Quadratmeter großen allgemeinen OP, einen 675 Quadratmeter großen Spezial-OP und einen 760 Quadratmeter großen Hybrid-OP. Die Forscher erstellten 11 verschiedene OP-Szenarien, die von Ausgangsbedingungen ohne spezielle akustische Behandlungen bis hin zu einem Raum mit einer veränderten Raumform sowie schallabsorbierenden Paneelen an den Wand- und Deckenrändern reichten.
Während der Analyse, die durchgeführt wurde, als keine Betriebsabläufe durchgeführt wurden, maß das Team die Nachhallzeit und den Speech Transmission Index (STI), eine Metrik zur Beurteilung der Sprachverständlichkeit in Räumen. STI wird auf einer Skala von null bis eins gemessen, wobei eins die vollständige Verständlichkeit darstellt, und berücksichtigt Faktoren wie Hintergrundgeräusche, Nachhall, Quellenschallpegel und frühe Schallreflexionen, die direkten Schallwellen folgen.
Um den STI zu messen, führte das Team in jedem OP vier Schallbedingungen ein: kein Lärm, normale Hintergrundgeräusche, Hintergrundgeräusche mit sprechenden Personen und Musik mit 75 dBA. A-gewichtete Dezibel (dBA) sind ein Maß für die Schallintensität, das die Reaktion des menschlichen Ohrs auf verschiedene Schallfrequenzen berücksichtigt und zur Angabe der empfohlenen Schallpegel für gesundes Hören verwendet wird.
Ergebnisse der akustischen Analyse
Bei der Analyse der Ergebnisse aller elf Szenarien in den drei Behandlungsräumen stellte das Forschungsteam fest, dass die Räume, die mit absorbierenden Designmerkmalen ausgestattet waren, am besten abschnitten, da die Materialien die Nachhallzeit verkürzten, die Klarheit erhöhten und zu einem Höchstmaß an Sprachverständlichkeit führten.
Auch der mittelgroße OP mit Standard-Hintergrundgeräuschen und Absorptionsbehandlung wies eine optimale Sprachverständlichkeit auf.
Im Gegensatz dazu ergab die Studie, dass die Räume mit der schlechtesten Leistung nicht belegt waren, nur feste Geräte und Gehäuse enthielten und keine Änderungen an Wandwinkeln oder akustischen Behandlungen aufwiesen.
Darüber hinaus war die Sprachverständlichkeit bei Musik mit 75 dBA in allen drei OP-Größen nahezu Null, was die anekdotische Rückmeldung von Mitarbeitern bestätigt, dass die Kommunikation in Operationssälen bei Musikwiedergabe eine Herausforderung darstellt.
Die Ergebnisse zeigten auch, dass die Form des Raums letztendlich nur geringe Auswirkungen auf den Geräuschpegel hatte, da die Wandwinkel, die für eine sinnvolle Beeinflussung des Schalls erforderlich waren, die Funktion des Raums beeinträchtigten.
Designstrategien für chirurgische Umgebungen
Wie die Akustikstudie zeigt, können herkömmliche OP-Oberflächen zu erheblicher Lärmbelästigung führen. Aus gestalterischer Sicht ist der Einsatz von Akustikmaterialien, die auch Infektionsschutz bieten – sei es durch Wand- oder Deckenpaneele oder andere schallabsorbierende Elemente – einer der effektivsten Ansätze zur Reduzierung von OP-Lärm.
Zweitens sollten die Planungsteams und das Personal der Gesundheitseinrichtungen den Standort der Ausrüstung und des Zubehörs berücksichtigen, um den Verkehr in und aus dem Raum zu minimieren. Lärmende Geräte sollten so weit wie möglich vom Hauptbetriebsbereich entfernt aufgestellt werden, und regelmäßig genutzte Verbrauchsmaterialien sollten an einem Ort platziert werden, der unnötige Bewegungen des Personals minimiert.
Schließlich ist das Abspielen von Musik zwar keine Designüberlegung, es sollte jedoch eine betriebliche Überlegung sein. Wenn während des Eingriffs Musik abgespielt wird, sollte die Lautstärke niedrig gehalten werden.
Diese korrigierenden Änderungen können einfach und ohne Unterbrechung für das Personal umgesetzt werden. Sie können zu einer besseren Arbeitsumgebung für das OP-Personal und letztendlich zu besseren Ergebnissen für die Patienten führen.
Lesa Lorusso, PhD, MBA, MSArch, ist Gesundheitsdirektorin für Forschung und Erkenntnisse bei Gresham Smith (Nashville, Tennessee) und kann unter lesa.lorusso@greshamsmith.com erreicht werden. Dagmar Rittenbacher, MID, CKBD, ist Designforscherin bei Gresham Smith und kann unter dagmar.rittenbacher@greshamsmith.com erreicht werden. Margaret Sutton, AIA, LEED AP, ist leitende Architektin bei Gresham Smith und kann unter margaret.sutton@greshamsmith.com erreicht werden.
