Modellazione CFD di dispersione di gas: Heliox in U.O. Anestesia e Rianimazione Pediatrica e N2O in U.O. Cardiochirurgia presso ASST degli Spedali Civili di Brescia

The problem of volatile anaesthetic agent pollution in the operating block is currently affecting an ever-increasing number of healthcare providers. The latter are engaged both in quantifying its harmful effects on staff health and in identifying the most appropriate solutions to keep concentrations within acceptable limits. It is still difficult to define the risks associated with chronic exposure to lower concentrations. Therefore, research and safety assurance needs are of paramount importance today; especially when one is in close contact with life. To improve the quality and safety profiles that an operating center must be able to cope with to claim to be a state-of-the-art project. In this context, an integrated experimental and numerical study was conducted using Computational Fluid Dynamics (CFD) software. The dispersion of heliox and anaesthetic gases will be studied and subsequently investigated in depth, within the paediatric intensive care unit and operating room in cardiac surgery department. In the paediatric intensive care unit, the presence of heliox tanks is the object of the first simulation of the study since the entire hospital environment is operated by tanks containing different gases. The object of the second simulation of the study concerns the monitoring of anaesthetic gases in the hospital environment; the operating room is a workspace which requires absolutely clean air to improve the safety and comfort conditions of medical staff and to reduce the risk of postoperative complications for patients. This thesis finds a correlation between medicine and engineering by highlighting the most important challenges, problems, and solutions, in addition to recommended best practices. The results of the analysis will be useful for the deployment of gas detection and control devices in an indoor environment.

Il problema dell’inquinamento da agenti anestetici volatili nel blocco operatorio sta attualmente interessando un numero sempre maggiore di operatori sanitari. Questi ultimi sono impegnati sia a quantificarne gli effetti dannosi sulla salute del personale, sia ad individuare le soluzioni più idonee per mantenere entro i limiti accettabili le concentrazioni. Risulta ancora difficile definire i rischi legati ad una esposizione cronica a più basse concentrazioni. Perciò i bisogni di ricerca e garanzia della sicurezza rivestono oggi un ruolo di importanza primaria, soprattutto quando ci si trova a stretto contatto con la vita. Al fine di migliorare i profili di qualità e sicurezza che un centro operatorio deve saper fronteggiare, per poter vantare di essere un progetto allo stato dell’arte. In questo contesto, è stato condotto uno studio integrato sperimentale e numerico tramite il software di fluidodinamica computazionale (CFD, Computational Fluid Dynamics). La dispersione di heliox e dei gas anestetici verrà studiata e successivamente approfondita, all’interno del reparto di anestesia e rianimazione pediatrica e all’interno della sala operatoria del reparto di cardiochirurgia. Nel reparto di anestesia e rianimazione pediatrica, la presenza di bombole di heliox è l’oggetto di studio della prima simulazione considerando l’ambiente ospedaliero gestito interamente da bombole di differenti gas, mentre il monitoraggio ambientale del gas anestetico riguarda la seconda simulazione poiché la sala operatoria ospedaliera è uno spazio di lavoro che richiede un ambiente con aria assolutamente pulita per migliorare le condizioni di sicurezza e di comfort del personale medico e dei pazienti, al fine di ridurre il rischio di complicazioni post-operatorie. Questo lavoro di tesi trova una correlazione con la medicina e l’ingegneria evidenziando le sfide, i problemi e le soluzioni più importanti oltre alle buone pratiche raccomandate. I risultati dell’analisi saranno utili all’impego dei dispositivi di rilevazione e al controllo dei gas in un ambiente indoor.