日本白内障手术中一次性耗材的废弃物与温室气体排放：一项覆盖十家医院的多中心干预性研究

《Japanese Journal of Ophthalmology》：Surgical waste and greenhouse gas emissions in cataract surgery: a multicenter interventional study at ten Japanese hospitals

　　

摘要专业翻译 目的：量化日本白内障手术中一次性耗材产生的废弃物及温室气体（greenhouse gas, GHG）排放量，并评估由各研究中心自行选定、具有实际可行性的废弃物减量干预措施的效果。 研究设计：前瞻性多中心观察性及干预性（前后对照）临床研究。 方法：日本10个研究中心在基线期及实施各中心自行选定并整合至常规工作流程的低风险干预措施后，分别审计10例连续的标准超声乳化白内障手术病例。收集并称量所有一次性耗材。采用已发表的物料排放因子及针对不同物料设定的生命周期末期处理假设，估算可归因于一次性耗材的部分碳足迹，以二氧化碳当量（CO2eq）表示。主要结局指标为每例手术的废弃物重量及温室气体排放量。 结果：共分析201例手术（基线期100例，干预后101例）。基线期每例手术平均废弃物重量为2.28 ± 0.40 kg，平均温室气体排放量为9.80 ± 2.14 kg CO2eq；塑料是最大的贡献来源。各研究中心层面的中位废弃物重量由2.28 kg降至2.06 kg（P = .020），温室气体排放由9.09 kg CO2eq降至8.35 kg CO2eq（P = .004）。在混合效应模型中，上述降低未达到统计学显著性（废弃物比率0.86，95% CI 0.73–1.02，P = .092；温室气体比率0.84，95% CI 0.71–1.00，P = .051）。 结论：日本各研究中心的白内障手术产生大量一次性耗材废弃物及相应的CO2eq排放。各中心自行选定的务实干预措施在研究中心汇总分析中与显著降低相关，而病例层面的模型分析显示相似趋势但未达统计学显著性，提示存在异质性及/或统计效能不足。

论文解读

一、研究背景与问题

全球医疗保健部门贡献了约4.4%的温室气体排放，手术室是医院中主要的排放热点区域，产生约20%–30%的医院废弃物，且能耗为其他区域的三至六倍。白内障手术是全球实施量最大的手术之一，年手术量超过2600万例，其环境影响日益受到关注。尽管已有研究对白内障手术的碳足迹进行了评估，但文献仍存在方法学异质性大、多局限于单中心分析等不足。不同国家间白内障手术碳足迹差异显著，从英国超过180 kg CO₂eq/例到印度Aravind眼科系统约6 kg CO₂eq/例不等，反映出医疗基础设施、灭菌方案和手术实践模式的差异。在高收入环境中，采购环节通常占总排放的54%–84%。然而，尽管日本年白内障手术量超过150万例，相关数据仍然有限。一次性耗材是高收入国家白内障手术碳足迹的最大贡献者之一，但在日本的实际减量效果尚不明确。因此，研究人员开展了这项前瞻性多中心研究，旨在量化日本10家医疗机构白内障手术中一次性耗材的废弃物产生量和温室气体排放，评估各中心自行选定减量干预措施的效果，并识别高排放物料类别以指导未来可持续发展策略。

二、研究设计与方法

本研究为前瞻性多中心观察性及干预性（前后对照）临床研究，于2024年7月至2025年7月在日本10家眼科机构开展。每中心在基线期和干预实施后各连续纳入10例成人单纯超声乳化白内障手术病例，共分析201例手术（基线期100例，干预后101例）。研究仅聚焦一次性手术耗材，设施运行能耗、交通排放等不在研究范围内。主要技术方法包括：

1. 1.
   废弃物收集与称量：术后立即收集全部一次性耗材，使用总称量秤（量程0–20 kg，精度±500 g）测量总废弃物重量；每中心选取1例代表性病例，使用电子精密秤（量程0–500 g，精度±0.1 g）进行物料分类称量，并将该物料构成比例推广至该中心全部病例。
2. 2.
   温室气体排放估算：物料分为塑料、无纺布、乙烯基、橡胶、棉、纸、玻璃、金属和水等类别，采用公开数据库及生命周期评价研究中的物料类别排放因子，结合针对不同物料的生命周期末期处理假设（如对化石碳基聚合物按化学计量完全燃烧反应计算焚烧直接CO₂排放），估算以CO₂eq表示的部分碳足迹，遵循ISO 14067框架。
3. 3.
   干预设计与实施：各中心成立由外科医生、巡回护士和物资管理人员组成的工作小组，基于基线废弃物审计结果，自行选定1–3项不违反制造商使用说明（IFU）和医院规程的低风险减量措施（如去除非必要手术铺巾、改用可复用金属杯、整合注射器等），未预先提供碳足迹热点反馈。
4. 4.
   统计分析：采用Wilcoxon符号秩检验比较中心层面均值；计算组内相关系数（ICC）量化中心间差异占比；对对数转换的废弃物重量和温室气体排放拟合带中心层面随机截距和随机斜率的线性混合效应模型，采用最大似然估计，并通过似然比检验比较模型设定；对塑料排放因子和塑料重量占比进行确定性敏感性分析。

三、研究结果

基线废弃物构成与温室气体排放：基线期每例白内障手术平均废弃物重量为2.28 ± 0.40 kg，平均温室气体排放为9.80 ± 2.14 kg CO₂eq。塑料在废弃物重量（0.79 ± 0.31 kg）和温室气体排放（5.27 ± 2.70 kg CO₂eq）中均贡献最大，其次为无纺布和乙烯基材料。主要废弃物贡献物包括超声乳化液盒、塑料一次性器械（注射器、镊子、托盘）、手术衣和手术铺巾。

干预措施的中心层面影响：各中心独立实施减量策略后，多数中心在废弃物重量和温室气体排放方面均有所降低。基于中心层面均值的比较显示，中位废弃物重量由2.28 kg（四分位距2.04–2.51）降至2.06 kg（1.96–2.36），温室气体排放由9.09 kg CO₂eq（8.60–10.47）降至8.35 kg CO₂eq（7.54–8.89），两者均具有统计学显著性（分别为P = .020和P = .004）。其中，研究中心2通过以可复用金属杯替代一次性塑料杯、研究中心4通过移除注射器/塑料托盘/纱布/铺巾、研究中心7通过复用冲洗瓶和优化手术衣使用、研究中心10通过取消一次性镊子和纱布，实现了超过0.5 kg/例的显著减排。但研究中心3因新员工培训期间临时备用手术衣导致无纺布增加，研究中心9因测量变异导致水含量上升，研究中心6因更换低影响物品减量甚微，反映出各中心干预效果的异质性。

中心间变异：零模型显示废弃物重量的ICC为0.51，表明51%的总方差来自中心间差异；温室气体排放的ICC为0.43。似然比检验显示随机斜率模型对两个结局均显著优于随机截距模型（废弃物重量：χ²(1) = 292.4，P < .001；温室气体排放：χ²(1) = 292.2，P < .001），表明干预效果存在显著的中心间异质性。

混合效应模型分析：采用带随机截距和随机斜率的线性混合效应模型进行病例层面分析，干预使废弃物重量估计降低14%（估计比率0.86；95% CI 0.73–1.02；P = .092），温室气体排放估计降低16%（估计比率0.84；95% CI 0.71–1.00；P = .051），两者均未达到统计学显著性。

敏感性分析：基于基线均值，塑料排放因子±30%变化使总排放估计从8.22变至11.38 kg CO₂eq/例；塑料重量占比±20%变化（保持总废弃物重量不变）使总排放从9.23变至10.37 kg CO₂eq/例。绝对CO₂eq估计对塑料相关假设敏感，但由于基线期和干预后采用相同排放因子，前后比较的方向受影响较小。

四、讨论与结论

本研究的基线废弃物重量（2.28 ± 0.40 kg/例）和温室气体排放（9.80 ± 2.14 kg CO₂eq/例）与高收入国家报告值大致相当，但远高于印度高效模式（0.24 kg废弃物/例，约0.92 kg CO₂eq/例），差异主要源于手术包设计、灭菌能力、监管框架和复用政策的不同。塑料是废弃物和排放的最大贡献者，其中超声乳化液盒为单一最大贡献物，其次为手术衣和铺巾等无纺布材料，这与各中心按IFU要求每例更换液盒/管道组件和一次性无纺布手术衣的统一实践一致。研究人员指出，在现有感染控制政策和IFU约束下，即时减量空间有限，除非重新考虑手术包配置或复用政策。印度高流量中心的证据表明，在经验证的再处理方案和感染控制措施支持下，选择性复用高影响物品可与良好临床结局兼容，但日本对再处理单次使用器械的监管框架、感染预防期望和运营负担构成实际障碍。中心层面分析显示干预后废弃物和排放均显著降低，病例层面混合效应模型虽未达统计学显著性，但方向和幅度在各中心间高度一致，提示研究可能因充分建模中心间变异后统计效能不足。本研究仅量化一次性耗材的部分碳足迹，未纳入设施能耗、交通、药品、资本设备和复用器械再处理等；CO₂eq估计基于通用物料类别排放因子而非产品特异性生命周期清单；物料构成仅在每中心1例代表性病例中测量，可能引入非差异性测量误差；各中心干预措施不同，反映真实世界可行性但限制了对单一干预措施的推断。

研究结论：本研究提供了日本首个多中心、前瞻性的白内障手术一次性耗材废弃物及相关代理CO₂eq排放的量化数据，并表明各中心自行选定的务实低风险干预措施可在保持安全性的同时降低中心层面的废弃物和排放。这些发现支持将眼科手术护理与更广泛的可持续发展和脱碳目标相协调的协作努力。