Nachhaltigkeit als neue Dimension chirurgischer Versorgungsqualität

Der Klimawandel rückt die ökologische Verantwortung des Gesundheitswesens zunehmend in den Fokus. In den westlichen Industrienationen verursacht das Gesundheitssystem 4–8 % der nationalen Treibhausgasemissionen [1, 2]. Der Operationssaal zählt dabei zu den ressourcen- und energieintensivsten Bereichen eines Krankenhauses und trägt wesentlich zu dessen CO2-Emissionen bei [3]. Lebenszyklusanalysen zeigen, dass ein erheblicher Anteil der Emissionen nicht intraoperativ, sondern in vorgelagerten Produktions- und Lieferketten entsteht. Offene Verfahren sind apparativ weniger komplex, können jedoch durch längere postoperative Verweildauer relativ höhere Gesamtressourcenverbräuche verursachen. Laparoskopische Eingriffe weisen häufig einen erhöhten materialbedingten CO2-Ausstoß auf, profitieren jedoch von verkürzten Krankenhausaufenthalten und reduzierten Komplikationsraten. Robotische Verfahren zeigen derzeit meist die höchsten prozedurbezogenen Emissionen, insbesondere aufgrund energieintensiver Systemtechnik und limitierter Instrumentennutzungszyklen.

Neben der Operationstechnik beeinflussen strukturelle Faktoren wie OP-Auslastung, Energiequelle des Krankenhauses, Instrumentenmanagement und insbesondere die Wahl des Anästhesieverfahrens die Klimabilanz erheblich. Nachhaltige Chirurgie erfordert daher eine systemische, interdisziplinäre Betrachtung. Die ökologische Bewertung chirurgischer Verfahren sollte die gesamte Behandlungskette berücksichtigen. Nachhaltigkeit entwickelt sich damit zu einer zusätzlichen Dimension chirurgischer Qualität, ohne die patientenzentrierte Indikationsstellung zu kompromittieren. Das Ziel dieses Beitrags ist es, den CO2-Fußabdruck offener, laparoskopischer und robotischer Operationsverfahren vergleichend darzustellen und zentrale Einflussfaktoren zu identifizieren.

Emissionsquellen im OP

Die Emissionen entstehen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Lebenszyklusanalysen (Life Cycle Assessments, LCA) zeigen, dass ein großer Anteil der CO2-Last aus Herstellung, Transport und Entsorgung von Medizinprodukten stammt [4, 5]. Relevante Quellen sind:

• Energiebedarf von Raumlufttechnik (Laminar-Flow), Klimatisierung und Beleuchtung
• Stromverbrauch medizinischer Geräte
• Produktion und Entsorgung von Einwegmaterialien
• Sterilisation und Aufbereitung von Mehrweginstrumenten
• Anästhesiegase mit hohem Treibhauspotenzial
• Logistik und Lieferketten

Oft werden 60–80 % der Emissionen vorgelagerten Prozessen zugeschrieben [5]. Die Wahl des Verfahrens beeinflusst somit nicht nur den intraoperativen Verbrauch, sondern auch die industrielle Emissionsbilanz.

Offene Chirurgie

Der CO2-Fußabdruck, ausgedrückt als das CO2-Aquivalent (CO2e), gilt als das direkteste Maß für die verursachte Umweltbelastung eines bestimmten Ereignisses, Methode, Verfahren oder ähnlichem [6]. Daher wurde die Bestimmung des CO2e auch in der Chirurgie untersucht, um das mit der Prozedur verbundene Ausmaß der Umweltbelastung quantifizieren zu können.

Offene Eingriffe sind apparativ weniger komplex als minimalinvasiver Verfahren. So entfallen etwa Insufflatoren, Videotürme oder Robotersysteme. Insgesamt ist die Datenlage zum CO2-Fußabdruck der offenen Chirurgie schmal. Wenige Daten zu gynäkologischen Prozeduren suggerieren eine bessere CO2-Bilanz offener Operationen im Vergleich zur minimalinvasiven Technik [7, 8]. Im direkten OP-Vergleich zeigen sich teils geringere gerätebezogene Emissionen [4]. Dieser Vorteil relativiert sich jedoch bei Einbezug postoperativer Faktoren. Längere Verweildauer, höherer Analgetikabedarf und potenziell mehr Wundkomplikationen können den stationären Ressourcenverbrauch erhöhen [3]. Eine valide ökologische Bewertung muss daher die gesamte Behandlungskette berücksichtigen.

Minimalinvasive Chirurgie

Die minimalinvasive Chirurgie erfordert neben der CO2-Insufflation, Video- und Lichtsysteme sowie häufig Einweg-Trokare und Energieinstrumente. Für einzelne Eingriffe wurde ein erhöhter materialbedingter CO2-Ausstoß gegenüber offenen Verfahren beschrieben [4]. Robotische Systeme erhöhen Präzision und Ergonomie, gehen jedoch mit zusätzlichem apparativem Aufwand einher: höherer Energiebedarf, komplexe Herstellung der Plattform sowie limitierte Nutzungszyklen der Instrumente. Vergleichende Analysen berichten häufig die höchsten prozedurbezogenen Emissionen für robotische Eingriffe [7]. Haupttreiber sind Produktion und begrenzte Wiederverwendbarkeit der Instrumente. Gleichzeitig sind postoperative Vorteile gut belegt: weniger Schmerzen, geringere Komplikationsraten, kürzere Liegedauer [3, 6]. Diese Effekte reduzieren stationäre Ressourcen und können die Gesamtbilanz verbessern. Präzisere Daten hinsichtlich des CO2-Fußabdruckes kommen wieder aus der Gynäkologie. Robotische Operationen, wie die robotisch-assistierte Hysterektomie, weisen dabei im Vergleich zur laparoskopischen Technik ein höheres CO2e auf. Im Durchschnitt entsteht bei einer robotischen Hysterektomie ein CO2e von 40,3 kg pro Patientin im Vergleich zu 29,9 kg CO2e pro Patientin im Rahmen einer laparoskopischen Hysterektomie oder 22,7 kg CO2e pro Patientin bei einer konventionell offenen Hysterektomie [7, 8]. Damit verursacht eine robotische Hysterektomie durchschnittlich eine höheres CO2e verglichen mit den laparoskopischen bzw. offenen Operationstechnik (p<0,01). Im Vergleich dazu weisen andere chirurgische Prozeduren ein deutlich niedrigeres CO2e auf. Eine minimalinvasive Emulsifikation der Augenlinse führt zu einem CO2e von 6 kg pro Fall [10]. Die CO2-Emission wird dabei insbesondere durch die notwendige Energie und die Entsorgung des entstandenen Mülls verursacht.

Abb. 1: Vergleich des CO2-Fußabdrucks von offenen Operationen, Laparoskopie und Robotik, Emissionsquellen im OP und Reduktionsstrategien.

Bei der minimalinvasiven Chirurgie wird die CO2-Emission einerseits durch die Insufflation des Gases zur Herstellung eines Pneumoperitoneums verwendet [10]. Das dadurch versuchte CO2e akkumuliert sich im Jahr auf geschätzte 355.294 Tonnen CO2, die in den USA jährlich durch laparoskopische oder robotische Operationen verursacht werden [11]. Dennoch ist die reine CO2-Insufflation und der damit verbundene Ausstoß von Treibhausgasen nicht der einzige Grund für das hohe CO2e der minimalinvasiven Chirurgie. Alle für die Sterilisation der Instrumente notwendige Energie, der Energieverbrauch der Geräte an sich (Strom-Applikator für die monopolaren oder bipolaren Koagulationsgeräte oder der Monitor), der OP-Beleuchtung oder der durch die Anästhesie verursachte Verbrauch an CO2 hat einen erheblichen Anteil an dem CO2e minimalinvasiver Operationen [10]. Hier zeigt sich zugleich eine Möglichkeit, das CO2e zu reduzieren. Dazu gehört beispielsweise die Verwendung von total intravenösen Narkoseführungen und der Verzicht auf Gasnarkosen [12]. Allein durch die Verwendung der total intravenösen Anästhesie (TIVA) kann eine Reduktion des CO2e um knapp ein Drittel erreicht werden [12, 13].

Strukturelle Faktoren

Zentrale Ansätze zur Reduktion der CO2-Belastung minimalinvasiver Operationen sind standardisierte OP-Sets, die Reduktion unnötiger Einwegkomponenten und – wo sicher möglich – der Einsatz von Mehrweginstrumenten [15]. Neben dem Verfahren wirken OP-Dauer, Saalauslastung, Energiequelle der Klinik, Wiederaufbereitung und Abfallmanagement auf die Bilanz. Green-OR-Initiativen zeigen relevante Reduktionen ohne Einbußen der Patientensicherheit [15, 16]. Optimierte Instrumentensiebe, Verpackungsreduktion, Recyclingprogramme und energieeffiziente Raumlufttechnik sind wirksame Maßnahmen. Eine erneuerbare Stromversorgung verbessert die Bilanz aller Verfahren deutlich [16].

Fazit

Der OP ist ein Emissions-Hotspot. Offene Verfahren sind apparativ weniger komplex, aber nicht automatisch klimafreundlicher. Laparoskopische Eingriffe verursachen höhere Materialemissionen, können durch kürzere Verweildauer kompensieren. Robotische Operationen zeigen derzeit meist die höchsten prozedurbezogenen Emissionen. Entscheidend ist die systemische Optimierung der chirurgischen Versorgung. Die Indikationsstellung bleibt primär patientenorientiert. Klimaschutz darf die Behandlungsqualität nicht kompromittieren. Sind Verfahren klinisch gleichwertig, kann die ökologische Bilanz jedoch ein legitimer Entscheidungsfaktor sein. Nachhaltigkeit wird damit zu einer zusätzlichen Dimension chirurgischer Qualität. Die entscheidende Frage lautet daher nicht „Welches Operationsverfahren ist am nachhaltigsten?“, sondern „Wie gestaltet man chirurgische Versorgung insgesamt klimaverträglicher?“. Nachhaltiges Handeln und achtsames Operieren wird damit zu einer neuen Qualitätsdimension chirurgischer Exzellenz.

Literatur

[1]   Eckelman MJ, Sherman J. Environmental impacts of the U.S. health care system and effects on public health. PLoS One. 2016;11(6):e0157014.

[2]   World Health Organization. Health care’s climate footprint: how the health sector contributes to the global climate crisis and opportunities for action. Geneva: WHO; 2019.

[3]   MacNeill AJ, Lillywhite R, Brown CJ. The impact of surgery on global climate: a carbon footprinting study of operating theatres in three health systems. Lancet Planet Health. 2017;1(9):e381–e388.

[4]   Thiel CL, Eckelman M, Guido R, et al. Environmental impacts of surgical procedures: life cycle assessment of hysterectomy in the United States. Environ Sci Technol. 2015;49(3):1779–1786.

[5]   Rizan C, Steinbach I, Nicholson R, Lillywhite R, Reed M. The carbon footprint of surgical operations: a systematic review. Ann Surg. 2020;272(6):986–995.

[6]   Rodríguez de Santiago, E., et al., Reducing the environmental footprint of gastrointestinal endoscopy: European Society of Gastrointestinal Endoscopy (ESGE) and European Society of Gastroenterology and Endoscopy Nurses and Associates (ESGENA) Position Statement. Endoscopy, 2022. 54(8): p. 797-826.

[7]   Woods DL, Mcandrew T, Nevadunsky N, Hou JY, Goldberg G, Yi-Shin Kuo D et al (2015) Carbon footprint of robotically-assisted laparoscopy, laparoscopy and laparotomy: a comparison. Intern J Med Robot Comp Assis Surg 11(4):406–412

[8]   Ramani S, Hartnett J, Karki S, Gallousis SM, Clark M, Andikyan V (2023) Carbon dioxide emissions and environmental impact of different surgical modalities of hysterectomies. J Soc Laparoendos Surg. 10.4293/JSLS.2023.00021

[9]   Papadopoulou A, Kumar NS, Vanhoestenberghe A, Francis NK.Br J Surg. 2022 Sep 9;109(10):921-932. doi: 10.1093/bjs/znac191.

[10] Thiel, C.L., et al., Cataract surgery and environmental sustainability: Waste and lifecycle assessment of phacoemulsification at a private healthcare facility. J Cataract Refract Surg, 2017. 43(11): p. 1391-1398.

[11] Thiel CL, Woods NC, Bilec MM. Strategies to reduce greenhouse gas emissions from laparoscopic surgery. J Minim Invasive Gynecol. 2018;25(6):1025–1033.

[12] Power, N.E., et al., Environmental impact of minimally invasive surgery in the United States: an estimate of the carbon dioxide footprint. J Endourol, 2012. 26(12): p. 1639-44.

[13] Singh, H., et al., Mandatory Reporting of Emissions to Achieve Net-Zero Health Care. N Engl J Med, 2022. 387(26): p. 2469-2476.

[14] Sherman JD, Thiel C, MacNeill A, et al. The Green Print: advancement of environmental sustainability in healthcare. Resour Conserv Recycl. 2020;161:104882.

[15] Overcash M. A comparison of reusable and disposable perioperative textiles: sustainability state-of-the-art 2012. Anesth Analg. 2012;114(5):1055–1066.

[16] Wyssusek KH, Keys MT, van Zundert AAJ. Operating room greening initiatives – the old, the new, and the way forward: a narrative review. Waste Manag Res. 2019;37(1):3–19.

Klose J: CO2-Fußabdruck von offenen Operationen, Laparoskopie und Robotik. Passion Chirurgie. 2026 Mai; 16(05): Artikel 03_01.