Sairaalainfektioiden pysäyttäminen kompleksisten järjestelmien tutkimuksen avulla

Yaneer Bar-Yamin essee

Thomas Brand
May 20, 2020 · 5 min read
Yaneer Bar-Yam

Joka vuosi Yhdysvalloissa noin 100 000 ihmistä menehtyy sairaaloissa ei sen sairauden takia, jonka takia he joutuivat sairaalaan, vaan ainakin osittain sellaisen infektion vuoksi, jonka he saivat hoidon aikana. Nämä hoitoon liittyvät infektiot vaikuttavat arviolta 1,7 miljoonaan yhdysvaltalaiseen vuodessa ja lisäävät terveydenhuollon kustannuksia ainakin 30–45 miljardilla dollarilla [1]. Hoitoon liittyviä infektioita eli tuttavallisemmin sairaalainfektioita aiheuttavat taudinaiheuttajat ovat nimenomaan sairaalaympäristölle ominaisia, mutta ne voivat levitä myös ympäröiviin yhteisöihin. Tilannetta vaikeuttaa se, että hoitoon liittyvät infektiot ovat usein resistenttejä monille antibiooteille.

Nykyinen lähestymistapa sairaalainfektioiden leviämisen vähentämiseksi keskittyy potilaiden ja terveydenhuoltopalveluiden tarjoajien välisiin kontaktipisteisiin ja niiden lähiympäristöön [2,3]. Lääkäreiden ja muun hoitohenkilökunnan kannalta tämä tarkoittaa käsien pesua aina ennen ja jälkeen jokaisen potilaan hoitamisen. Lääketieteelliset välineet, kuten katetrit, saatetaan myös steriloida myös joidenkin infektioiden, kuten virtsatietulehdusten, estämiseksi. Potilaat, joilla on diagnosoitu erityisen tarttuvia tai vakavia infektioita, kuten MRSA-infektio (metisilliinille resistentti Staphylococcus aureus), saatetaan eristää täysin. Tehokkaimmat interventiot vievät paljon terveydenhuollon palveluntarjoajien aikaa ja niiden rutinoiminen ei ole kovin suoraviivaista, varsinkin kun otetaan huomioon, että käsiä ei aina välttämättä suosituksista huolimatta pestä [4–6]. Interventiot eivät ole tehokkuudeltaan läheskään täydellisiä.

Osa näiden potilaskeskeisten menetelmien epäonnistumisesta johtuu siitä, että taudinaiheuttajia on tosiasiassa kaikkialla sairaalaympäristössä [7]. Lääkäreiden kädet voivat olla puhtaat, mutta heidän vaatteensa joutuvat kosketuksiin myös potilaiden ja heidän vuodevaatteidensa kanssa. Välineet voidaan steriloida, mutta niiden alusta saattaa saastua hoidon aikana. Matkapuhelimet ja erilaiset muut kannettavat välineet ovat myös taudinaiheuttajavektoreita aivan samalla tavoin kuin valokatkaisijat ja sänkyjen kaiteet, joihin potilaat todennäköisesti koskevat [8–9].

Sairaalainfektioiden vähentämiseen suunniteltujen tavanomaisten lähestymistapojen perusongelma on, että ne vaativat paljon työtä, mutta niiden vipuvaikutus on vähäinen. Ne keskittyvät vain yksittäisiin potilaisiin, kun taas tekemämme analyysi [10] osoittaa, että järjestelmän kokonaisrakenne on keskeinen osa ongelmaa.

Sairaaloissa on paljon fyysistä kontaktia huoneesta toiseen liikkuvien ihmisten välillä. NESCI-tutkimuslaitoksen jäsen tohtori Luci Leykum seurasi tyypillisessä sairaalaympäristössä liikkuvien ihmisten määrien ja tyyppejä [7]. Potilaiden, lääkärien ja sairaanhoitajien lisäksi on myös muun muassa osastovirkailijoita, sosiaalityöntekijöitä, ruokapalvelutyöntekijöitä, siivoojia, laboratoriotyöntekijöitä, röntgenhoitajia ja vierailijoita. Jokainen näistä ihmisistä saattaa joutua kosketuksiin tartunnan saaneiden potilaiden tai saastuneiden pintojen kanssa, mutta kaikki eivät noudata samoja tartuntoja ennaltaehkäiseviä menetelmiä. Taudinaiheuttajat voivat näin liikkua joka puolella sairaalaympäristöä.

Verkostodynamiikkaa koskeva tutkimus osoittaa, että taudinaiheuttajien helppo liikkuminen läpi järjestelmän on syypää sairaalainfektioiden suuriin vaikutuksiin. Mitä enemmän sairaalajärjestelmissä on yhteyksiä, ihmisten välillä ja ihmisten ja pintojen välillä, sitä aggressiivisemmiksi patogeenit saattavat muuttua [11]. Tämä verkosto on välttämätön osa patogeenien lisääntymistä ja muuntautumista, mikä voi johtaa lääkeresistenssiin.

Tartuntojen lopettaminen kaikissa sairaalajärjestelmän solmuissa tekee nykyisistä torjuntamenetelmistä tehottomia. Ne vaativat suuria ponnistuksia, mutta niiden vaikutukset ovat vähäiset. Tarvitaan suurempaa vipuvaikutusta.

Solmuihin keskittymisen sijaan on katkaistava ne yhteydet, jotka tekevät järjestelmästä kokonaisen ja yhdistävät eri osat toisiinsa. Koko verkosto olisi jaettava taudinaiheuttajien leviämisen keskeyttämiseksi. Sairaalat voidaan jakaa yksiköihin, kuten osastoihin tai kerroksiin, ja niiden välinen liikkuminen on ainakin osittain rajoitettua. Desinfiointiyhdyskäytävät on suunniteltava tätä tarkoitusta silmällä pitäen [12].

Osastojen sisäänkäynneillä sijaitsevat desinfiointiyhdyskäytävät edellyttävät perusteellisempaa puhdistusprosessia kuin vain yksinkertaisen käsien pesun (katso kuvassa 1 esitetty malli). Vaatteet ja henkilökohtaiset tavarat voitaisiin myös puhdistaa samassa yhteydessä. Yhdyskäytävät toimivat ilmalukkojen tavoin, toisin sanoen osastoilta lähtevät ja sinne saapuvat puhdistautuvat, jotta taudinaiheuttaja ei pääse leviämään osastolle tai sieltä muualle.

Kuva 1. Esitys niin sanotusta desinfiointikäytävästä, jonka avulla infektioiden leviämistä voidaan pyrkiä hillitsemään ja lopulta hallitsemaan

Terveydenhuollon henkilökunta liikkuu usein osaston sisällä enemmän kuin niiden välillä, joten tällaiset desinfiointiyhdyskäytävät ovat tehokkaita, eikä niiden käyttö vie paljon aikaa. Vierailijoiden ja potilaiden ei ole välttämätöntä käyttää yhdyskäytäviä, koska yksilöinä heillä on paljon vähemmän yhteyksiä ja mahdollisuuksia saada tartunta tai tartuttaa muita kuin hoitohenkilökunnalla. Hätätilanteessa yhdyskäytävät voidaan ohittaa. Nämä poikkeustilanteet muodostavat myös hyvin pienen osan kontakteista.

Sama ajatus pätee moniin eri tilanteisiin. Sairaalan osittaista jakamista ja osioimista taudin leviämisen estämiseksi voidaan verrata suoraan epidemioita koskeviin tutkimuksiimme [13]. Epidemioiden aikana matkustajien valvonta oireiden varalta ja maiden tai kaupunkien jakaminen osioihin ja alueisiin seulonnalla tai liikkumista rajoittamalla voivat olla tehokkaita tapoja epidemian hillitsemiseksi ja leviämisen estämiseksi. Vaikka matkustusrajoituksista puhutaan usein, epidemian varhaisella lopettamisella voidaan estää suuremmat inhimilliset, yhteiskunnalliset ja taloudelliset kustannukset. Sairaalan tavoin näiden jakamisten ja osittamisten tehtävänä ei ole jättää tartunnan saaneita oman onnensa nojaan, vaan mahdollistaa kohdennettu hoito ja samalla vähentää tartunnanaiheuttajien leviämisen todennäköisyyttä muihin kaupunginosiin, kaupunkeihin tai maihin. Taudinaiheuttajien leviämisverkostojen hallitseminen ja tuhoaminen voi vähentää sekä sairaalainfektioiden vaikutuksia, että laajalle levinneiden tartuntatautien (epidemioiden) todennäköisyyttä.

Viitteet

[1] Healthcare-associated Infections (HAI), CDC (2016),

[2] P. Provonost, D. Needham, S. Berenholtz, D. Sinopoli, H. Chu, S. Cosgrove, B. Sexton, R. Hyzy, R. Welsh, ym., An intervention to decrease catheter-related bloodstream infections in the ICU, NEJM 355(26): 2725–33 (2009).

[3] Reducing MRSA infections: Staying one step ahead, Institute for Healthcare Improvement

[4] H.E. Blok, A. Troelstra, T.E. Kamp-Hopmans, A.C. Gigengack-Baars, C.M. Vendenbroucke-Grauls, A.J. Weersink, J. Verhoef, E.M. Mascini, Role of healthcare workers in outbreaks for methicillin-resistance Staphylococcus aureus: A 10-year evaluation from a Dutch university hospital, Inf Control & Hosp Epi 24(9): 679–85 (2003).

[5] L. Silvestri, A.J. Petros, R.E. Sarginson, M.A. de la Cal, A.E. Murray, H.K.F. van Saene, Handwashing in the intensive care unit: A big measure with modest effects, J Hosp Infection 59(3):172–9 (2005).

[6] T. Eckmanns, F. Schwab, J. Bessert, R. Wettstein, M. Behnke, H. Grundmann, H. Ruden, P. Gastmeir, Hand rub consumption and hand hygiene compliance are not indicators of pathogen transmission in intensive care units, J Hosp Infection 63(4): 406–11 (2006).

[7] L. Leykum, Y. Bar-Yam, The rationale for system-level strategies of infection control, NECSI (2009).

[8] A.N. Duckro, D.W. Blom, E.A. Lyle, R.A. Weinstein, M.K. Hayden, Transfer of vancomycin-resistance enterococci via health care worker hands. Arch Int Med 165(3): 302–7 (2005).

[9] C.M. Braddy, J.E. Blair, Colonization of personal digital assistants used in a health care setting, Am J Inf Control 33(4): 230–2 (2005).

[10] Y. Bar-Yam, Tiivistelmä: Hoitolaitosten infektiovalvonnan ja poliittisten toimenpiteiden multiskaalainen analyysi (3.3.2008), http://necsi.edu/research/management/health/infection-control.html.

[11] E.M. Rauch, Y Bar-Yam, Long-range interaction and evolutionary stability in a predator-prey system, Physical Review E 73, 020903 (2006).

[12] Y. Bar-Yam, S. Bar-Yam, K.Z. Bertrand, N. Cohen, A.S. Gard-Murray, H.P. Harte, and L. Leykum, A Complex Systems Science Approach to Healthcare Costs and Quality, Handbook of Systems and Complexity in Health (Springer, 2013), ss. 855–77, http://necsi.edu/research/healthcare/healthcaresteps.html.

[13] Y. Bar-Yam, Siirtymä sukupuuttoon: Pandemiat kytkeytyneessä maailmassa (3.7.2016)

Suomennos Yaneer Bar-Yamin (Twitter) esseestä “Stopping hospital acquired infections using complex systems science”. Essee ilmestyi New England Complex Systems Instituten verkkosivuilla 24.7.2016.

Yaneer Bar-Yam on fyysikko, järjestelmätieteilijä ja New England Complex Systems Instituten perustaja. Hän on erikoistunut monimutkaisten järjestelmien tutkimukseen ja tehnyt tutkimusta lukuisilla eri tieteenaloilla aina materiaalitieteistä neuraaliverkkoihin.

Kirjoituksen on suomentanut Thomas Brand (Twitter). Suomentaja kiittää Matti Heinoa kirjoitusvirheiden korjaamisesta ja oikoluvusta.

Brandin kirjasto

Kirjastoon on koottu pääasiassa Bitcoinia, taloustiedettä ja politiikkaa koskevaa (suomennettua) luettavaa. Voit ottaa kirjastonhoitajaan yhteyttä sähköpostitse thomasbrand@gmx.com.

Thomas Brand

Written by

Wealthtech expert & strategist, mentor, private investor. Interested in economics, fintech, Bitcoin, philosophy, strategy, innovation & existential risks

Brandin kirjasto

Kirjastoon on koottu pääasiassa Bitcoinia, taloustiedettä ja politiikkaa koskevaa (suomennettua) luettavaa. Voit ottaa kirjastonhoitajaan yhteyttä sähköpostitse thomasbrand@gmx.com.

Medium is an open platform where 170 million readers come to find insightful and dynamic thinking. Here, expert and undiscovered voices alike dive into the heart of any topic and bring new ideas to the surface. Learn more

Follow the writers, publications, and topics that matter to you, and you’ll see them on your homepage and in your inbox. Explore

If you have a story to tell, knowledge to share, or a perspective to offer — welcome home. It’s easy and free to post your thinking on any topic. Write on Medium

Get the Medium app

A button that says 'Download on the App Store', and if clicked it will lead you to the iOS App store
A button that says 'Get it on, Google Play', and if clicked it will lead you to the Google Play store