Способ применения бактериофагов для изучения воздушно-капельного пути передачи вирусов медицинскому персоналу при лечении пациентов Российский патент 2024 года по МПК C12N7/00 

Изобретение относится к области профилактической медицины, в котором разработан способ изучения воздушно-капельного пути передачи респираторных вирусов на модели бактериофагов медицинским работникам медицинских организаций во время лечения пациентов для совершенствования профилактики заболеваемости персонала.

Метод основан на применении бактериофагов, которые являются вирусами бактерий, имеют выраженное сходство с различными вирусами респираторных инфекций, абсолютно безопасны для человека и применяются в качестве лекарственных препаратов в медицинской практике для лечения гнойных и воспалительных заболеваний полости носа и верхних дыхательных путей человека. Их использование в качестве моделей патогенных вирусов обеспечивает биологическую безопасность экспериментальных исследований. В настоящее время Vernon JJ at. al. (Великобритания), Beltrán EO. at. al. (Колумбия), Pratt A at. al. (США) использовали бактериофаги в качестве модели вируса Sars-Cov-2 для изучения особенностей распространения стоматологического аэрозоля при применении аэрозольгенерирующего оборудования. Все исследования проводились на стоматологических манекенах [4-6].

Недостатком известного решения является то, что изучение распространения вирусов на модели бактериофагов в стоматологической практике при выполнении манипуляций проводилось только на стоматологических манекенах без определения контаминации фагом верхних дыхательных путей врача-стоматолога и средств его индивидуальной защиты. Отсутствие естественных физиологических процессов (дыхание, кашель, слюноотделение), речи у манекенов не позволяет экстраполировать в полной мере полученные результаты исследований на реально существующие условия лечения пациентов, адекватно оценивать и прогнозировать риски инфицирования медицинских сотрудников.

Кроме того, в перечисленных исследованиях применялись бактериофаги, которые не используются в медицинской практике.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности мер профилактики инфицирования респираторными патогенами медицинского персонала в стоматологических клиниках, направленных на снижение заболеваемости ОРВИ.

В формуле изобретения используется термин «модельный вирус» - это безопасный аналог респираторных вирусных патогенов, который не несет биологической угрозы, и является лекарственным препаратом.

В формуле изобретения используется термин «бактерия-хозяин» - это бактерия, которая специфически лизируется бактериофагом.

Предлагается метод изучения воздушно-капельного пути передачи респираторных вирусов во время комплексного лечения гнойных и воспалительных заболеваний полости рта, верхних дыхательных путей пациентов на модели бактериофага, входящего в состав лекарственного препарата «Бактериофаг бактерий стафилококка + стрептококка + протея + синегнойной палочки + клебсиеллы пневмонии + кишечной палочки, многокомпонентный», который назначается врачом-стоматологом, оториноларингологом в соответствии с инструкцией. Во время лечения применяются аэрозольгенерирующие технологии, способствующие интенсивному распространению вирусов, которое оценивается по обнаружению модельного вируса в верхних дыхательных путях персонала (полости носа), на его средствах индивидуальной защиты (маска, очки, щитки, халат), воздухе, на объектах внешней среды лечебного кабинета.

Разработанное исследование выполняется с участием реальных пациентов в условиях стоматологического кабинета, соответствующего всем требованиям санитарного законодательства. Медицинский персонал использует стандартные средства индивидуальной защиты (медицинская маска двухслойная, защитный экран, шапочка, перчатки, медицинский халат).

На подготовительном этапе осуществляется подбор пациентов (не менее 5), которым показана терапия гнойных и воспалительных заболеваний полости рта, верхних дыхательных путей препаратом бактериофага и планируется применение АГТ в лечении.

Изучение распространения ОРИ вирусной этиологии воздушно-капельным путем медицинскому персоналу во время лечения пациентов предлагается на основе применения коммерческого поливалентного препарата бактериофага (Бактериофаг бактерий стафилококка + стрептококка + протея + синегнойной палочки + клебсиеллы пневмонии + кишечной палочки, многокомпонентный (ЛС-002031 от 21.01.2012 г.) производства АО «НПО «Микроген»), в состав которого входит стафилококковый фаг. In vitro подбирается непатогенный штамм хозяин, специфически лизирующийся выбранным бактериофагом, для последующего его обнаружения в изучаемых пробах воздуха, смывах с врача и его полости носа, внутренних поверхностях СИЗ, объектов внешней среды стоматологического кабинета.

Препарат бактериофага применяется для лечения генерализованного пародонтита [2] в виде полосканий полости рта 3 раза в день по 20 мл в течение 7 дней и в виде применения турунд, пропитанных жидких бактериофагом, на 10 минут в стоматологическом кабинете перед выполнением основного лечения врачом-стоматологом, а также в лечении гнойно-воспалительных заболеваний верхних дыхательных путей, например, в оториноларингологической практике.

Образование контаминированного фагом аэрозоля и его распространение осуществляется в процессе дыхания, кашля, чихания и слюноотделения у пациента, а также в результате применения отдельных стоматологических манипуляций и аэрозольгенерирующего оборудования (ультразвукового скалера, стоматологических наконечников, водовоздушного пистолета).

В соответствии с предлагаемым способом контаминация бактериофагом воздуха стоматологического кабинета во время лечения каждого из 5 пациентов оценивается в 5 точках на разном расстоянии от полости рта пациента:

1. зона лечения - до 35 см.

2. зона работы врача - 60 см.

3. зона работы ассистента - 70 см.

4. зона блока управления стоматологической установкой - 80 см.

5. зона выхода из кабинета - 150 см.

При этом в отдельных случаях наименование зон отбора воздуха может отличаться в зависимости от особенностей размещения оборудования и мебели в стоматологическом кабинете.

Пробы воздуха отбираются методом седиментации на открытые чашки Петри с плотной-питательной средой, засеянной культурой штамма хозяина применяемого бактериофага, в течение всего времени лечения пациента с дополнительной 20-ти минутной экспозицией.

Для обнаружения фага в пробах воздуха делается смыв с чашек Петри 2,0 мл стерильным мясопептонным бульоном. Полученный смыв с каждой чашки переносится в стерильные пробирки, в которые вносится 2 капли взвеси 18-часовой культуры ранее подобранного штамма хозяина.

Смывы с объектов внешней среды, средств индивидуальной защиты врача-стоматолога (наружная и внутренняя поверхность защитных очков, внутренней поверхности медицинской маски, рукава и поверхность верхней трети медицинского халата, перчатки) и его участков головы, слизистой полости носа отбираются в соответствии с методическими указаниями одноразовыми тампонами [2], смоченными стерильным 0,9% раствором NaCl после 20-ти минутной экспозицией. При осуществлении отбора проб смывов с врача-стоматолога, средств его индивидуальной защиты и объектов внешней среды фиксируется расстояние от полости рта до изучаемой точки. Дальнейшее исследование на обнаружение фага в пробах проводится в соответствии с методическими рекомендациям [1].

Пробы доставляются в сумке-холодильнике при температуре +2+8 °С и исследуются в бактериологической лаборатории, имеющую санитарно-эпидемиологическое заключение на право работы c микроорганизмами 3-4 группы патогенности.

Предварительно наличие фага в смывах с полости носа врача и его СИЗ, объектов внешней среды определяется с помощью SPOT-теста на чашках Петри с питательной средой, засеянной бактериальной культурой штамма-мишени. Результат считается положительным, если в месте нанесения пробы появляется стерильное пятно. При положительном SPOT-тесте определяется количество фаговых частиц (БОЕ/мл) модифицированным методом Грациа.

Результаты лабораторного исследования заносятся в электронную базу данных, пример которой представлен на фиг.1, где показаны результаты количественного обнаружения фага в каждой отобранной пробе, Фиг.2 показывает пример расчета среднего арифметического для каждой точки исследования. Фиг.3, отображает расчет квадратичного отклонения полученных средних величин концентрации. Затем рассчитывают линейный коэффициент корреляции между концентрацией фага и расстоянием от полости рта (фиг.4). На основании результатов исследований формируют гистограммы, отражающие интенсивность и частоту контаминации изучаемых объектов при оказании стоматологических, оториноларингологических услуг (фиг.5 и фиг.6). Затем прогнозируют вероятность инфицирования персонала и определяют перечень дополнительных профилактических мероприятий, направленные на снижение заболеваемости ОРВИ медицинского персонала.

Частота контаминации определяется по формуле (1) отдельно для проб воздуха, средств индивидуальной защиты врача, объектов внешней среды:

(1)

где ЧК - частота контаминации, %

Интенсивность контаминации объектов внешней среды, средств индивидуальной защиты медицинского персонала оценивается по количеству обнаруженных фаговых частиц модифицированным методом Грациа. Для каждой точки исследования вычисляются среднее арифметическое (m) (2) и среднее квадратичное отклонение (σ) (3).

(2)

(3)

Расчеты среднего арифметического (m) (фиг.2) и среднего квадратичного отклонения (σ) (фиг.3) проведены в таблице Excel. Для этого напротив каждой точки отбора в графе I вводится формула: = =СРЗНАЧ(D4;E4;F4;G4;H4), где D4-H4 количество фага, отобранных в каждой серии эксперимента.

Среднее квадратичное отклонение рассчитывается по формуле =(КОРЕНЬ((D4-I4)^2+(E4-I4)^2+(F4-I4)^2+(G4-I4)^2+(H4-I4)^2)/5)/КОРЕНЬ(5), которая вносится в каждую ячейку напротив каждой точки отбора проб (фиг. 3).

После расчета m и σ вычисляется линейный коэффициент корреляции между расстоянием и средней концентрации фага в пробах (4),

(4)

который также можно рассчитать в Excel (фиг. 4) по формуле =КОРРЕЛ(C4:C22;I4:I22), где C4:C22 - диапазон ячеек, в которых отражено расстояние, а I4:I22 - средняя концентрация фага в пробах.

Полученные результаты для наглядности отражаются в гистограммах, в которых по оси X отображаются точки отбора проб, а по оси Y частота контаминации (фиг.5) или ее интенсивность (фиг.6).

Достоверность исследования оценивается методами статистической обработки для малых выборок с использованием t-распределения Стьюдента (m±) Доверительные интервалы вычисляются для 95% доверительной вероятности. Межгрупповое сравнение результатов проводится при помощи критерия Краскела-Уоллиса. Различия считаются статистически значимыми при p≤0,05.

Применение бактериофагов в качестве вирусов острых респираторных инфекций позволяет изучить риск инфицирования медицинского персонала в результате профессиональной деятельности.

Изучение воздушно-капельного пути передачи вирусов от пациента к персоналу позволит оценить роль аэрозольгенерирующих технологий как фактора риска инфицирования медицинских работников (контаминации средств индивидуальной защиты врачей-стоматологов, внешней среды). Полученные результаты являются основанием для совершенствования мер профилактики инфицирования медицинского персонала и снижения уровня заболеваемости острыми респираторными инфекциями медицинских работников стоматологических учреждений.

Существенность признаков формулы изобретения и причинно-следственная связь с заявленным техническим результатом подтверждается лабораторными исследованиями, расчетами и анализом интенсивности контаминации медицинских работников, оказывающих медицинскую помощь, их средств индивидуальной защиты, а также объектов внешней среды и воздуха стоматологического кабинета. В любой поликлинике, включая стоматологическую, имеются риски присоединения инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, как пациентам, так и работникам. Предлагаемый способ разработан с учетом особенностей оказания стоматологической или оториноларингологической помощи пациентам и имеет прикладное значение в организации мероприятий, направленных на снижение заболеваемости медицинского персонала.

Препарат «Бактериофаг бактерий стафилококка + стрептококка + протея + синегнойной палочки + клебсиеллы пневмонии + кишечной палочки, многокомпонентный» назначается пациентам в комплексном лечении гнойных и воспалительных заболеваний полости рта и верхних дыхательных путей в соответствии с инструкцией. Стафилококковый фаг, входящий в состав лекарственного препарата, выбран в качестве модели респираторного вируса, что является существенным для влияния на заявленный технический результат. Бактериофаг, используемый в предлагаемом способе, позволяет наиболее релевантно и безопасно для человека определить уровень контаминации и выработать наиболее точные профилактические мероприятия для медицинского персонала.

Признаки, определяющие частоту контаминации, среднее арифметическое наличие фагов в образцах и их погрешность позволяют достоверно определить зоны максимального риска заражения инфекцией медицинского персонала, т.к. точки риска заранее определены, контрольные расстояния заданы и в результате получается ясная картина предполагаемого риска инфицирования медицинского персонала.

Результаты имитационного моделирования отражают особенности распространения вирусов и интенсивность контаминации верхних дыхательных путей и СИЗ врача, объектов внешней среды при оказании стоматологической помощи инфицированному возбудителем ОРВИ пациенту с выполнением стандартных мер инфекционной безопасности персонала.

В результате практического использования предлагаемого способа выработаны мероприятия, позволяющее снизить частоту заболевания медицинского персонала.

Снижение уровня заболеваемости медицинского персонала стоматологических организаций может быть достигнуто при внедрении риск-ориентированного подхода в организации профилактических мероприятий. Основной принцип такого подхода заключается в изучении риска заноса возбудителей ОРВИ в МО стоматологического профиля пациентами с последующей их градацией [8]. Уровень риска зависит от интенсивности эпидемического процесса ОРВИ населения. Повышение уровня риска заноса определяет увеличение объема профилактических и противоэпидемических мероприятий.

При низком уровне заноса возбудителей ОРВИ в МО стоматологического профиля организуются и выполняются стандартные меры инфекционной безопасности оказания стоматологической помощи населению (Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 24 декабря 2020 г. № 44 "Об утверждении санитарных правил СП 2.1.3678 - 20 "Санитарно-эпидемиологические требования к эксплуатации помещений, зданий, сооружений, оборудования и транспорта, а также условиям деятельности хозяйствующих субъектов, осуществляющих продажу товаров, выполнение работ или оказание услуг"

Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 28 января 2021 г. N 4 "Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 3.3686-21 "Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней"), которые соблюдаются на всех уровнях риска:

- использование СИЗ органов дыхания (медицинская маска, защитные очки/экран;

- дезинфекция воздуха и поверхностей стоматологического кабинета;

- применение стерильных медицинских изделий однократного и многократного применения;

- наложение изолирующей пластинки (коффердама);

- специфическая профилактика гриппа, COVID-19 и пневмококковой инфекции.

Повышение риска заноса возбудителей ОРВИ в МО стоматологического профиля определяет увеличение перечня и объема профилактических и противоэпидемических мероприятий:

- применение водных антисептиков для полоскания полости рта пациентами перед выполнением стоматологических манипуляций с образованием аэрозоля;

- использование устройств, предупреждающих интенсивное распространение стоматологического аэрозоля;

- увеличение частоты смены медицинских масок персоналом;

- повышение кратности проведения генеральных уборок;

- применение респираторов класса N95 и выше, а также защитных очков закрытого типа при оказании медицинской помощи пациенту с использованием АГТ;

- постоянное ношение медицинских масок персоналом;

- ежедневная смена спецодежды персоналом;

- снижение объемов плановой стоматологической помощи пациентам;

- организация входного фильтра пациентов с выделением отдельного кабинета для оказания неотложной медицинской помощи пациентам с признаками ОРВИ;

- прекращение оказания плановой медицинской помощи;

- проведение регулярной аэрозольной дезинфекции воздуха и помещений с массовым пребыванием пациентов и персонала.

Предложенный подход к изучению воздушно-капельного пути передачи позволил подобрать способы предупреждения и дальнейшее распространение контаминированных частиц аэрозоля.

Пример.

В стоматологической поликлинике N города Кемерово за период с августа 2022 по январь 2023 года была выявлен высокий уровень заболеваемости острыми респираторными инфекциями (ОРИ) врачей-стоматологов терапевтического отделения, который составил 389 на 1000 сотрудников, таблица 1.

Таблица 1. Частота ОРИ врачей до внедрения дополнительных мер профилактики в стоматологической клинике с августа 2022 по январь 2023 гг.

Месяц, год Количество врачей-стоматологов всего (абс.) Количество заболевших врачей-стоматологов (абс.) Заболеваемость ОРИ на 1 тыс. врачей Рост/снижение заболеваемости август 2022 154 2 12,99 сентябрь 2022 154 3 19,48 +33,31% октябрь 2022 154 8 51,95 +62,50% ноябрь 2022 154 12 77,92 +33,32% декабрь 2022 154 20 129,87 +40,0; январь 2023 154 15 97,40 -33,36% ВСЕГО 154 60 389,61

После внедрения предложенного метода изучения воздушно-капельного пути передачи, разработки профилактических мероприятий и на основании полученных результатов удалось снизить частоту острых респираторных инфекций врачей-стоматологов терапевтов за период с августа 2023 по январь 2024 в 2,02 раза, таблица 2.

Таблица 2. Частота ОРИ у врачей после внедрения дополнительных мер профилактики с августа 2023 по январь 2024 гг.

Месяц, год Количество врачей-стоматологов всего (абс.) Количество заболевших врачей-стоматологов (абс.) Заболеваемость ОРИ на 1 тыс. врачей Рост/снижение заболеваемости август 2023 151 0 0 сентябрь 2023 151 1 6,62 +100,0% октябрь 2023 151 4 26,49 +75,01% ноябрь 2023 151 6 39,74 +33,34% декабрь 2023 151 10 66,23 +39,9% январь 2024 151 8 52,98 -24,99% ВСЕГО 151 29 192,05

Список литературы:

1. MP 3.5.1.0101-15 «Биологический метод дезинфекции с использованием бактериофагов».

2. МУК 4.2.2942-11 «Методы санитарно-бактериологических исследований объектов окружающей среды, воздуха и контроля стерильности в лечебных организациях».

3. Клинические рекомендации (протоколы лечения) при диагнозе пародонтит (утверждены Постановлением №18 Совета Ассоциации общественных объединений «Стоматологическая ассоциация России» от 30.09.2014 г.

4. Vernon JJ, Black EVI, Dennis T, Devine DA, Fletcher L, Wood DJ, Nattress BR. Dental Mitigation Strategies to Reduce Aerosolization of SARS-CoV-2. J Dent Res. 2021 Dec;100(13):1461-1467. doi: 10.1177/00220345211032885.

5. Beltrán EO, Castellanos JE, Corredor ZL, Morgado W, Zarta OL, Cortés A, Avila V, Martignon S. Tracing ΦX174 bacteriophage spreading during aerosol-generating procedures in a dental clinic. Clin Oral Investig. 2023 Jun;27(6):3221-3231. doi: 10.1007/s00784-023-04937-z.

6. Pratt A, Eckermann N, Venugopalan SR, Uribe LM, Barlow L, Nonnenmann M. Evaluation of aerosols in a simulated orthodontic debanding procedure. Sci Rep. 2023 Mar 24;13(1):4826. doi: 10.1038/s41598-023-32082-w.

7. Pratt AA, Brown GD, Perencevich EN, Diekema DJ, Nonnenmann MW. Comparison of virus aerosol concentrations across a face shield worn on a healthcare personnel during a simulated patient cough. Infect Control Hosp Epidemiol. 2024 Feb;45(2):221-226. doi: 10.1017/ice.2023.130.

8. Методические рекомендации «Профилактика острых респираторных инфекций медицинского персонала стоматологических организаций». Утверждены Министерством здравоохранения Кузбасса от 28.12.2023 г.

Изобретение относится к области профилактической медицины, в котором разработан способ изучения воздушно-капельного пути передачи респираторных вирусов на модели бактериофагов медицинским работникам медицинских организаций во время лечения пациентов для совершенствования профилактики заболеваемости персонала. Описан способ изучения воздушно-капельного пути передачи респираторных вирусов во время комплексного лечения гнойных и воспалительных заболеваний полости рта, верхних дыхательных путей пациентов на модели бактериофага, входящего в состав лекарственного препарата «Бактериофаг бактерий стафилококка + стрептококка + протея + синегнойной палочки + клебсиеллы пневмонии + кишечной палочки, многокомпонентный», который назначается врачом-стоматологом, оториноларингологом в соответствии с инструкцией. Во время лечения применяются аэрозольгенерирующие технологии, способствующие интенсивному распространению вирусов, которое оценивается по обнаружению модельного вируса в верхних дыхательных путях персонала (полости носа), на его средствах индивидуальной защиты (маска, очки, щитки, халат), воздухе, на объектах внешней среды лечебного кабинета. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности мер профилактики инфицирования респираторными патогенами медицинского персонала в стоматологических клиниках, направленных на снижение заболеваемости ОРВИ. 6 ил., 2 табл., 1 пр.

Способ изучения воздушно-капельного пути передачи респираторных патогенов медицинскому персоналу от пациентов на модели вирусов-бактериофагов, входящих в состав лекарственного препарата бактериофага «Бактериофаг бактерий стафилококка + стрептококка + протея + синегнойной палочки + клебсиеллы пневмонии + кишечной палочки, многокомпонентный», предназначенного для лечения пациентов методом полоскания, орошения пораженных участков полости рта, верхних дыхательных путей, отличающийся тем, что исследование выполняется в процессе лечения пациентов медицинскими работниками в условиях медицинской организации с определением интенсивности воздушно-капельного распространения модельного вируса, которая оценивается по результатам количественного обнаружения лекарственного бактериофага в мазках из полости носа врача, с поверхностей средств его индивидуальной защиты и объектов внешней среды кабинета методом Грациа, с последующим вычислением средних концентраций фага по формуле:

, где

m – среднее арифметическое значение наличия фагов в образцах,

а_n – количество фагов в одной и той же точке каждой серии исследования,

n – количество исследований,

среднеарифметическое отклонение рассчитывают по формуле:

, где

Х – концентрация фага в каждой отобранной пробе;

– среднее арифметическое значение концентрации фага во всех пробах;

затем рассчитывают линейный коэффициент корреляции между количеством обнаруженного фага в отобранных образцах и расстоянием от полости рта по формуле:

, где

r – это линейный коэффициент корреляции;

x - концентрации фага в каждой отобранной пробе;

- среднее арифметическое значение концентрации во всех пробах;

y – расстояние от полости рта до каждой точки отбора проб;

– среднее арифметическое значение расстояние от полости рта до отбора всех проб,

пробы воздуха отбираются методом седиментации на чашки Петри с плотной питательной средой, засеянной культурой бактерии-хозяина модельного бактериофага в течение всего времени лечения с дополнительной 20-минутной экспозицией после окончания лечения пациента на разном расстоянии по направлению потока распространения аэрозоля до 35 см, 36-60 см, 61-80 см и 81-150 см, пробы исследуют в лаборатории, определяют частоту контаминации воздуха, верхних дыхательных путей врачей и их средств индивидуальной защиты, объектов внешней среды лечебного кабинета по формуле:

КБ – количество образцов, содержащих бактериофаг,

КО – общее количество образцов,

ЧК – частота контаминации,

полученные результаты исследований представляют в виде гистограмм, отражающих частоту и интенсивность контаминации изучаемых объектов при оказании стоматологических и оториноларингологических услуг, где обнаружение модельного вируса в дыхательных путях, на внутренних поверхностей средств индивидуальной защиты медицинского персонала свидетельствует о высоком риске инфицирования персонала.