Brand en explosiegevaar bij gebruik van zuurstof in operatiekamers

Twee branden in Nederlandse operatiekamers hebben ons nog niet zo lang geleden weer eens met de neus op de feiten gedrukt: de combinatie van brandbare stoffen, medische zuurstof en elektrische apparatuur vormt een gevaar in ziekenhuizen. De Joint Commission for the Accreditation of Health Care Organisations in de VS schat het aantal operatiekamerbranden op 100 per jaar (bij 50 miljoen operaties per jaar; www.jointcommission.org/SentinelEvents/SentinelEventAlert, klikken op ‘Issue 29 – June 24, 2003 Preventing surgical fires’).1 Geëxtrapoleerd naar Nederland gaat het om 2-3 branden per jaar.

Op 28 oktober 2006 vond een korte felle brand plaats in een operatiekamer van het Twenteborg Ziekenhuis te Almelo. De waarschijnlijkste oorzaak was een lekkende zuurstofleiding. Bij deze brand is een patiënte overleden. Zij onderging een laag-complexe ingreep, waarvoor zij spinaalanesthesie had gekregen. Zij was op de gebruikelijke wijze gefixeerd aan de operatietafel. Kort vóór de brand ontstond een luid gesis in de anesthesiependel (een aansluitpunt voor anesthesieapparatuur), gevolgd door een vuurbal rond de pendel, nabij het hoofdeinde van de operatietafel. Deze vuurbal ging gepaard met een oorverdovend lawaai en veel rook- en roetontwikkeling en – kortdurend – grote hitte in de directe omgeving van de pendel. Personeel en medische staf waren niet getraind en niet voorbereid op de mogelijkheid van een brand in een operatiekamer. Er waren onvoldoende blusmiddelen aanwezig in het operatiecomplex.

Een anesthesiependel is een aan het plafond bevestigd, beweegbaar aansluitpunt (‘stopcontact’) voor anesthesietoestellen; het anesthesietoestel wordt gekoppeld aan de pendel voor aan- en afvoer van medische gassen en elektriciteit. In de pendel bevinden zich flexibele gasleidingen en koppelingen. Deze slangen zijn onderhevig aan slijtage en veroudering. Tijdens onderhoud van de operatiekamers in het Twenteborg Ziekenhuis vóór de brand waren de pendels niet inwendig geïnspecteerd en schoongemaakt. Voor zover bekend waren de slangen in de pendel gedurende de gehele bedrijfsperiode van 19 jaar niet vervangen. De pendels waren afgeschreven, maar vervanging werd meerdere malen uitgesteld.2

In de vroege morgen van 26 mei 2007 brandde een operatiekamercomplex in het VU Medisch Centrum te Amsterdam geheel uit. Er werden geen operaties uitgevoerd en er waren geen patiënten of personeelsleden in de operatieruimtes aanwezig; niemand raakte gewond. De schade wordt geschat op ruim 50 miljoen euro. De directe oorzaak was kortsluiting in een koelkast. Ook hier speelde waarschijnlijk de aanwezigheid van zuurstof onder hoge druk in flexibele, niet-brandwerende kunststofslangen een rol bij de zeer snelle verspreiding van de brand.3

Ook aan het gebruik van zuurstofcilinders zijn diverse gevaren verbonden. Wanneer een zuurstofcilinder valt en daarbij het reduceerventiel afbreekt, kan de cilinder veranderen in een projectiel dat met hoge snelheid door de ruimte schiet. Na een botsing met een muur, een bed of een medisch apparaat kan vervolgens ook brand of een explosie ontstaan. Bij een explosie in een operatiekamer van een ziekenhuis te Parma in Italië op 13 november 1979 stortten 4 verdiepingen van het betreffende gebouw in, waarbij 21 mensen om het leven kwamen.4 De explosie ontstond bij het wisselen van een gasfles carbogeen (95 O₂ en 5 CO₂). De verpleegkundige liet de volle gasfles vallen, waarbij deze een karretje raakte met een kleine hoeveelheid brandbaar materiaal, dat de explosie in gang heeft gezet. Zo goed als zeker heeft de ontsnappende zuurstof uit de beschadigde afsluiter van de volle gasfles gewerkt als een thermische lans: het metaal van de afsluiter is ook gaan branden. Hierbij werd een temperatuur bereikt van 2000-3000°C. Deze thermische lans heeft een gat gebrand in de stalen mantel van de andere halfvolle gasfles. Door de zelfontbranding van het staal van de volle gasfles ontstond er een explosie waarbij de buitenmuur van de afdeling Cardiochirurgie instortte.

kleinere branden op het lichaam van de patiënt

Hoewel de 2 recente Nederlandse operatiekamerbranden en de ramp in Parma de indruk wekken dat zulke snel om zich heen grijpende, verwoestende branden en explosies het grootste probleem met het gebruik van medische zuurstof vormen, blijkt dat kleinere branden op het lichaam van de operatiepatiënt verreweg het meeste voorkomen. Branden ontstaan door een combinatie van 3 componenten, de bekende ‘vuurdriehoek’: een mengsel van een brandstof (alcohol, gazen, afdekmateriaal, pvc-beademingsbuis), zuurstof (uit een aangezichtsmasker, een neusbril of uit de anesthesiemachine) en een hittebron die ontbranding tot stand brengt.

De meest voorkomende hittebron is het elektrische diathermische mes waarmee de chirurg kan snijden en coaguleren.5-13 Vloeistoffen als alcohol, ethers en aceton vormen bij kamertemperatuur en een druk van 1 atmosfeer een mengsel van damp en lucht dat ontbrandt in aanwezigheid van een kleine energiebron. Een overmaat aan zuurstof zorgt bij brand voor een zeer hoge temperatuur, waardoor ook weinig brandbare stoffen de functie van brandstof kunnen overnemen. Zo kan in zeer korte tijd een ongekend felle brand met zeer hoge temperatuur ontstaan.

Brand na desinfectie

Het meest voorkomende scenario is als volgt: hals en/of hoofd worden gedesinfecteerd met een alcoholhoudende oplossing; de patiënt krijgt zuurstof via een mond-neusmasker, meestal met lekkage en ophoping van zuurstof onder het afdekmateriaal. De chirurg begint de operatie door het maken van een incisie met een diathermisch mes. Onder de afdekdoeken bevindt zich een mengsel van zuurstof en alcoholdamp, dat bij de eerste vonk van de diathermie onmiddellijk ontvlamt en de chirurgische doeken (tegenwoordig meestal van papier) in brand zet. Deze branden kunnen meestal snel worden geblust, maar als het operatieteam niet binnen enkele seconden adequaat reageert, is de schade aan de huid van de patiënt al vaak onherstelbaar.14 Een reconstructie van een dergelijk type brand is te zien op de video behorende bij referentie 14 (www.anesthesia-analgesia.org/cgi/content/full/93/4/960/DC1).

Explosie en brand in de buikholte

In de jaren zeventig van de vorige eeuw begon de ontwikkeling van de laparoscopische chirurgie. Er zijn in de literatuur meerdere casuïstische mededelingen over explosies in de buik van patiënten waarbij lachgas was gebruikt om te insuffleren.15-17 Sindsdien worden voor laparoscopische chirurgie uitsluitend inerte gassen zoals CO₂ of helium gebruikt.

Meer recent is de beschrijving van een patiënt die kort tevoren was gereanimeerd en werd geopereerd wegens maagperforatie. Een deel van de zuurstof die was toegediend tijdens de reanimatie via maskerbeademing, was door de maagperforatie in de buikholte gekomen en had zich gemengd met darmgassen (onder andere methaan). Tijdens het openen van de buikwand met het diathermische mes ontstond een grote steekvlam, waarbij het gezicht van de chirurg werd geschroeid. De patiënt overleed enkele uren na de ingreep.18 In het Academisch Ziekenhuis Maastricht ontstond in 2007 brand in de buikholte tijdens een laparoscopische ingreep bij een bejaarde patiënte omdat de CO₂-cilinder geen 100 CO₂, maar 14 CO₂ en 86 zuurstof bleek te bevatten.19

Endotracheale branden

Een andere vorm van brand in de operatiekamer is de ontbranding van een endotracheale pvc-tube bij laserchirurgie aan de larynx of in de trachea. Een dergelijke brand kan een ernstig inhalatietrauma veroorzaken.20 21 Zuurstofconcentraties > 40 zijn een factor die het risico sterk verhogen. Wanneer bij een geïntubeerde patiënt de laser gebruikt wordt, heeft het zin deze te omwikkelen met aluminiumfolie of een speciale met metaalfolie gecoate ‘laser’-tube te gebruiken. Uit een enquête onder 86 Duitse kno-afdelingen bleek dat 75 van de afdelingen speciale lasertubes gebruikte. Er werden 15 endotracheale branden gemeld op een totaal van 20.000 laserchirurgische procedures (0,08). In 6 van de gevallen ontstond brand ondanks het gebruik van een speciale lasertube.21

Overige branden

Brand kan ook ontstaan wanneer olie of vet wordt gebruikt om een stroef lopende cilinderafsluiter te smeren, maar ook (handen)vet of vuil bij het plaatsen van een reduceerventiel of stroomregelaar op de zuurstofcilinder kan leiden tot brand. Zelfs het te snel opendraaien van de afsluiter van een cilinder, terwijl de stroomregelaar nog openstaat kan brand veroorzaken. Opslag van cilinders in een slecht geventileerde ruimte of bij elektrische apparaten kan een gevaar vormen. Ook buiten de operatiekamer kan toediening van zuurstof tot brand leiden. Dit laatste hebben al vele patiënten ontdekt die chronisch zuurstof gebruikten en snor, baard of wenkbrauwen verloren omdat zij meenden tegelijkertijd een sigaretje te kunnen roken.

preventie en bestrijding van zuurstofbranden

Medisch gebruik van zuurstof

Zuurstof is veruit het meest gebruikte medische gas. Bijna iedere ernstig zieke patiënt van wie de hartfunctie of de ademhaling tekort dreigt te schieten, krijgt zuurstofsupplementatie. Tijdens ingrepen onder regionale anesthesie of sedatie en op de verkoeverkamer krijgen patiënten vaak zuurstof toegediend. Zuurstof is in ziekenhuizen beschikbaar via een leidingennet, dat zuurstof onder een druk van 4-6 bar tot de aansluitpunten bij de bedden brengt, of in stalen gasflessen voor gebruik tijdens transport of in ruimtes waar geen wandaansluiting aanwezig is. Via een reduceerventiel dat de druk terugbrengt kan de zuurstof worden toegediend aan de spontaan ademende patiënt via een neusbril of gezichtsmasker. Tijdens algehele anesthesie wordt vrijwel altijd gebruikgemaakt van inspiratoire zuurstofconcentraties van 30 of hoger. Op de Intensive Care is de inspiratoire zuurstofconcentratie bij de mechanisch beademde patiënt tussen de 30 en 100.

Preventie

Voorkómen van een zuurstofbrand stelt hoge eisen aan de organisatie en het personeel. Ziekenhuizen dienen schriftelijk vast te leggen wie eindverantwoordelijk is voor onderhoud, vervanging en werkprocedures betreffende transport en gebruik van medische gassen. Ongebruikte of niet-onderhouden zuurstofleidingen dienen afgekoppeld te worden van het net. Patiënten kunnen zo ver mogelijk van een potentiële vuurbron geplaatst worden. Zuurstof dient alleen op goede indicatie gegeven te worden en niet als standaardprocedure. De werkprocedures dienen zodanig te zijn dat de combinatie van zuurstof en een (vluchtige) brandstof voorkomen wordt. Een ontstekingsbron is namelijk altijd aanwezig: een vonkje van elektrostatische lading kan voldoende zijn.

De tabel geeft een beknopt overzicht van preventieve maatregelen die kunnen worden getroffen om de kans op een operatiekamerbrand te verminderen (zie voor uitgebreide adviezen ter voorkoming van operatiekamerbranden referentie 1).

Brandbestrijding

Personeel dient getraind te zijn in het beperken en blussen van een brand en een snelle evacuatie van de patiënt. Een normale brand kan geblust worden door het verlagen van de temperatuur (met water), het afsluiten van de zuurstoftoevoer of het wegnemen van de brandstof. Snelle bestrijding van een beginnende en nog kleine zuurstofbrand kan effectief zijn en ernstige schade van de patiënt voorkómen. Daarbij dient men de volgende regels in acht te nemen:

- laat direct het hele operatieteam weten dat men brand constateert of vermoedt;

- stop de toevoer van zuurstof, de brand zal dan vaak doven of verminderen;

- druk een klein vuur uit met de hand;

- verwijder direct het afdekmateriaal (de brand kan met name onder het afdekmateriaal plaatsvinden).

Als het bovenstaande niet mogelijk is of tot onvoldoende resultaat leidt: bij een zuurstofbrand zal door de hoge temperatuur voldoende brandstof aanwezig zijn en zal afkoelen niet effectief zijn. CO₂-blussers worden als eerste keuze geadviseerd, maar kunnen onvoldoende zijn. Alleen met een negatieve katalyse is de brand dan snel genoeg te blussen; dit kan betekenen dat in de praktijk alleen een poederblussing toepasbaar is (een negatieve katalysator grijpt in op de verbrandingsreactie, en grijpt niet in door verdringing van zuurstof; www.brandweerkunde.nl/zuurstofbrand.html). Afsluiters dienen zo geplaatst en bekend te zijn dat personeel de toevoer van zuurstof, lachgas en perslucht binnen enkele seconden kan afsluiten (dus niet boven het plafond, maar bijvoorbeeld bij de deur buiten de operatiekamer).

Men denkt vaak dat water uit een brandslanghaspel of sprinkler ook een oplossing is, maar dit is in beide gevallen niet effectief genoeg om een patiënt te redden. De brandslang biedt wel een mogelijkheid om na het afsluiten van de zuurstoftoevoer secundaire branden te blussen of te koelen. Een sprinkler heeft een activeringsmethode die te langzaam is om het effect van de brand te beperken; ook vereist de felheid van een zuurstofbrand een sprinklerdichtheid die het viervoudige is van bij een normale brand.

In de operatiekamer kunnen blusdekens gebruikt worden om mensen af te schermen van de brandhaard. Het is belangrijk zich te realiseren dat zuurstof die onder lakens wordt toegevoerd het vuur onderhoudt en dat de brand op geen enkele wijze wordt belemmerd met een blusdeken. Deze is immers bedoeld om zuurstof van buitenaf tegen te houden. De patiënt dient zo spoedig mogelijk buiten de vuurhaard en de operatiekamer gebracht te worden. Daarna dient de operatiekamer afgesloten te worden om verdere verspreiding van de brand en de giftige rook te voorkomen.

conclusies en aanbevelingen

Zuurstof is in het ziekenhuis een onmisbaar medisch gas. Naast de voordelen voor de patiënt is er echter een grotere kans op brand en explosies. De gemeenschappelijke factor bij de meeste operatiekamerbranden is lekkage of het ophopen van zuurstof in combinatie met de aanwezigheid van brandbare materialen. Veel schijnbaar moeilijk brandbare en onbrandbare materialen branden uitstekend – en snel – in aanwezigheid van meer dan 25 zuurstof. Wanneer de zuurstofconcentratie boven de 25 komt, is veel minder energie nodig om een brand of explosie te veroorzaken; een klein vonkje of wrijvingsenergie is dan al voldoende.

Branden met zuurstof zijn altijd heftig en gaan gepaard met zeer hoge temperaturen. De brand in Almelo onderstreept hoe belangrijk het is dat elk ziekenhuis zich bewust is van de risico’s van het medisch gebruik van zuurstof en voorbereid is op een eventuele zuurstofbrand. Adequaat onderhoud en vervanging van relevante apparatuur en preventieve maatregelen kunnen de kans op brand en de gevolgen daarvan aanzienlijk verminderen. Er dienen voldoende en adequate blusmiddelen aanwezig te zijn. Personeel dient getraind en voorbereid te zijn op een mogelijke brand en in staat te zijn met een gecoördineerde actie een patiënt acuut te evacueren uit de operatiekamer, ook onder moeilijke omstandigheden, zoals hevige rookontwikkeling. De reactietijd van het operatieteam mag bij een brand van de operatiedoeken niet meer dan enkele seconden bedragen, anders heeft de patiënt al ernstige brandwonden.

Belangenconflict: geen gemeld. Financiële ondersteuning: geen gemeld.