Comparison of the Microbiological Efficacy of Disinfection using Ultraviolet and Hydrogen Peroxide system for Carbapenemase-producing Enterobacteriaceae in a Healthcare Setting

Abstract

Background

Carpanemase-producing Enterobacteriaceae (CPE) is a growing problem in the worldwide. Environmental cleaning and disinfection is important strategy to prevent CPE transmission and no-touch methods including ultraviolet device (UV) and hydrogen peroxide system (HP) have been evaluated to overcome the shortcomings of manual cleaning. However, data regarding efficacy of UV and HP against CPE are limited. The objective of this study was to compare the microbiological efficacy of disinfection using ultraviolet-C device (UV-C) and aerosolized hydrogen peroxide system (aHP) as area decontamination in a healthcare setting.

Methods

This study was conducted in empty single patient rooms with dimension of 48.3 m3 at tertiary hospital, Seoul, South Korea from May to October, 2019. Four rooms were applied with two UV-C and two aHP, respectively and thirty formica sheets contaminated with KPC-producing Klebsiella pneumoniae (approximately 106 CFUs) were placed in the room, both UV direct (laser pointer pass) and indirect sites (laser pointer didn't pass). After intervention, median log10 reduction and modified decontamination rate (clean plate was defined as less than 2.5 CFUs/plate) were assessed using Rodac plates.

Results

Median log10 reduction was 5.52 log10 reduction after UV-C (n=60) and 5.37 log10 reduction after aHP (n=60) (P=0.86), and modified decontamination rate was 50% after UV-C and 45% after aHP (P=0.71). At UV direct sites, UV-C showed higher median log10 reduction (5.91 vs. 5.61, P=0.002) and modified decontamination rate (83% vs. 53%, P=0.03) than aHP. Conversely, at UV indirect sites, aHP showed higher median log10 reduction (4.63 vs. 5.07, P=0.02) and modified decontamination rate (17% vs. 37%, P=0.01) than UV-C.

Conclusions

Both UV-C and aHP reduced bacterial contamination in a single room. aHP was significantly more effective at UV indirect sites and UV-C was significantly more effective at UV direct sites. Considering the features of the machines and the results of this study, healthcare facilities might choose between UV-C and aHP.

배경

카바페넴분해효소 생성 장내세균속균종(CPE)은 전 세계적으로 문제가 되고 있다. 환경 청소 및 소독은 CPE 전파를 예방하기 위한 중요한 전략이며, 자외선 장비와 과산화수소 기기를 포함하는 비접촉식 소독 기계가 사람이 손으로 청소하는 방법의 단점을 극복하기 위해 평가되고 있다. 그러나 CPE에 대한 자외선 장비와 과산화수소 기기의 효능을 평가한 자료는 제한적이다. 이 연구에서는 의료기관 환경에서 자외선-C 소독 장비(UV-C)와 과산화수소 에어로졸 소독 기기(aHP)를 이용하여 소독을 시행하고, 효능을 비교하고자 하였다.

방법

이 연구는 대한민국 서울에 위치한 3차 병원의 48.3m3 면적을 차지하는 1인실 빈 병실에서 2019년 5월에서 10월까지 시행되었다. 4개 병실 중 2개 병실은 UV-C를 적용하였고, 2개 병실은 aHP을 각각 적용하였으며, KPC 생성 Klebsiella pneumoniae (대략 106 CFUs)를 30개의 formica 시트지에 바른 후, 병실 내 UV 직접 영역(레이저 포인터 통과 영역)과 간접 영역(레이저 포인터 미통과 영역)에 각각 두었다. 중재 후 로그 감소 중앙값 와 수정된 오염제거율(청결 plates는 2.5 CFUs 미만/plate로 정의)을 Rodac plates를 이용하여 평가하였다.

결과

UV-C 적용(n=60) 후 로그 감소 중앙값은 5.52, aHP 적용(n=60) 후 로그 감소 중앙값은 5.27 이었으며(P=0.86), 수정된 오염제거율은 UV-C 적용 후 50%, aHP 적용 후 45%였다(P=0.71). UV 직접 영역에서는 UV-C가 aHP보다 더 높은 로그 감소 중앙값(5.91 vs. 5.61, P=0.002)과 수정된 오염제거율(83% vs. 53%, P=0.03)을 보였다. 이와 반대로 UV 간접 영역에서는 aHP가 UV-C보다 더 높은 로그 감소 중앙값(4.63 vs. 5.07, P=0.02)과 수정된 오염제거율(17% vs. 37%, P=0.01)을 보였다.

결론

UV-C와 aHP 모두 1인실에서 미생물 오염이 감소하였다. aHP는 UV 직접 영역에서 통계적으로 유의하게 더 효과적이며, UV-C는 UV 간접 영역에서 통계적으로 유의하게 더 효과적이다. 기기의 특징과 연구 결과를 고려하여, 의료기관에서 UV-C와 aHP 중 선택하여 적용할 수 있겠다.