Aspects of Green Hospital Approaches with a Focus on Developing ...

<strong>Aspects</strong> <strong>of</strong> <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong>
<strong>Approaches</strong>
<strong>with</strong> a <strong>Focus</strong> on Developing
Countries
zimt.fau.de

Imprint
Publisher:
Central Institute <strong>of</strong> Healthcare Engineering (ZiMT) at FAU Erlangen-Nuernberg
Managing Director: Dr.-Ing. Kurt Höller, MBA
Henkestraße 91
D-91052 Erlangen
Tel.: +49 9131 85-26868
Fax: +49 9131 85-26862
hoeller@zimt.uni-erlangen.de
www.zimt.fau.de
2

Preface
In 2012, a students’ seminar at the University <strong>of</strong> Erlangen-
Nuernberg started <strong>with</strong> a focus on “green hospital” developments.
Main topic was a stable and sustainable energy supply in operating
rooms or hospitals since most diagnostic and anesthetic devices are
useless <strong>with</strong>out power. In the first step, an evaluation <strong>of</strong> the basic needs
<strong>of</strong> a hospital should be done. This could happen in accordance to existing
Siemens <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> projects. The knowledge on real economic
and environmental efficiency in each process allows the elimination <strong>of</strong>
specific deficits. In a second step, the description and basic design <strong>of</strong> devices
and methods will be implemented that fulfill the needs <strong>of</strong> a special
environment.
In order to provide a real scenario, we cooperated <strong>with</strong> a group <strong>of</strong> physicians who support an
installation and the maintenance <strong>of</strong> a rural hospital in Cameroon. This made a precise plan <strong>of</strong>
a minimally equipped operating room and powering concept for developing countries possible.
So far, the hospital uses an electricity supply <strong>of</strong> the closest major city Tibati and also an own
emergency generator. However, due to frequent power outages, <strong>with</strong> additional failure <strong>of</strong> the
emergency generator, and independent power supply would be better and preferable. Another
idea is to divide the building in different sections <strong>of</strong> energy supply. Operating room, laboratory,
etc. should be powered by an internal power supply, while patient‘s room could be supplied by
external power. The reduction <strong>of</strong> energy consumption <strong>of</strong> air-conditioned operation rooms using
heat and cold insulation is also a challenge since the building materials are rarely available.
Our aim was simple and robust technology that is innovative and clever. Since diesel and electricity
in Cameroon are very expensive, we focused on the greatest possible use <strong>of</strong> sustainable
energy. An obvious concept is the installation <strong>of</strong> solar panels since Cameroon lies near the equator.
However, the set up an energy store for the night is still an open question. For this purpose,
a complete package should be addressed including a diesel generator, solar panels and batteries.
We invited outstanding experts from research institutes, companies and non-governmental organizations
who talked about their field <strong>of</strong> work which is related to the project. They presented
concepts that inspired our students in finding solutions for the implementation in Cameroon. The
students learned to create cross-references between the various topics in order to develop their
own ideas. Each participant had to give a talk and to submit an article on a particular topic.
Due to the lack <strong>of</strong> any financial resources in order to realize those ideas it is important to make the
project „<strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong>“ public and to acquire adequate funding. After completion <strong>of</strong> the project
in Cameroon the results should be extended to similar projects also in other regions <strong>of</strong> Africa and
Latin America.
Dr.-Ing. Kurt Höller, MBA
Managing Director
Central Institut <strong>of</strong> Healthcare Engineering
3

Content
Self-sufficient energy concept using solar heat in
combination <strong>with</strong> a stirling engine for developing countries...............................................5
Dose Reduction in Radiology as <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> Requirement
in Developing Countries.........................................................................................................13
Air-Management in a surgery.................................................................................................33
Functional conception <strong>of</strong> a minimally equipped operation room.....................................43
Einsatz einer Low-cost Funduskamera in Entwicklungsländern.......................................53
Sterilisation in Entwicklungsländern.....................................................................................61
Energieverbrauch in der Radiologie......................................................................................73
Medizinethische Betrachtung von Entwicklungshilfe.........................................................83
Kamerun – Eine allgemeine Vorstellung eines Landes.......................................................97
4

Students‘ Seminar <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> in Developing Countries Erlangen 2012
Self-sufficient energy concept using solar
heat in combination <strong>with</strong> a stirling engine
for developing countries
Thomas Bindl
Central Institute <strong>of</strong> Healthcare Engineering
Friedrich-Alexander University <strong>of</strong> Erlangen-Nuremberg
Erlangen, Germany
thomas.tb.bindl@studium.uni-erlangen.de
Abstract – In this article an integrated energy concept will be introduced which
contains recommended practice for technical and human issues for developing
countries. Furthermore a low temperature stirling system supplied <strong>with</strong> heat from
solar thermal and different recovery systems is discussed. Finally an outlook for
further stirling motor developments is given.
Keywords: NOTES, <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong>, self-sufficient, energy concept, stirling engine, solar
thermal.
Introduction
Transferring high-technology to developing coutries causes different kinds <strong>of</strong> problems.
In industrial countries the most products are developed for moderate climate. Installing
technical systems in countries <strong>with</strong> extreme high or low temperature could influence the
functionality. On the technical side it is also a problem to repair damaged machines. The
replacement parts and technical know-how <strong>of</strong> the locals are missing.
In developing countries we have to consider special requirements to an energy concept.
Therefore we divide it into three parts, installation, operation and error. In the installation
phase it has to be checked how the system could be transported. For heavy and huge
parts the roads must be sufficient paved and adequate transporting vehicles are needed.
If its possible local materials should be used. The system must be running at extreme
environmental circumstances. It is also important that non-technical experts can run the
system intuitively. In case <strong>of</strong> error locals must be able to repair it so that less dependency
to others is given.
Therefore an integrated and sustainable energy concept for developing countries is needed,
which unifies a technical and human concept. Furthermore we analyzed a lowtemperature
stirling engine in combination <strong>with</strong> solar thermal as a possible solution.
5

Integrated energy system
Material and Methods
In developing countries an uninterrupted power supply isn’t guaranteed. Both in town
and in rural areas a self-sufficient energy supply is reasonable. Another requirement is
low running costs and easy technologies. The most underestimated part is to develop an
appropriate human concept. In most cases experts from industrial coutries bring hightechnology
stuff <strong>with</strong>out an adequate training <strong>of</strong> locals, who are running these systems.
Therefore we present the recommended practice for developing an energy strategy in
developing countries [Figure 1].
Figure 1: Our sustainable energy strategy is divided in the human and technical concept. Especially
the human part is mostly underestimated.
Energy self-sufficient system
Der Minassians [3] and He and Sanders [4] has shown in their work that its possible to
built up a low-temperature stirling engine <strong>with</strong> electrical power output about 2,5 kW.
The Sunvention company developed a running stirling engine which delivers 1,5 kW.
The principle <strong>of</strong> their concept is to heat up water to 150° and store it in a hot reservoir.
For the cold reservoir ground water is used. A stirling engine uses this temperature
difference to generate mechanical energy to run an electrical generator. This engine
doesn’t burn up fossil fuels and produces no emission. The working gas inside is typically
air or helium. Water is also not wasted because it is a sealed, closed cycle system.
6

Robust systems
With respect to in the introduction part mentioned requirements we checked the robustness
<strong>of</strong> our system. First the stirling engine consists only <strong>of</strong> mechanical parts. There are
less electronic parts which are difficult to install or to repair. The size <strong>of</strong> stirling engine,
solar thermal collectors, hot and cold reservoir isn’t as big as wind power modules for
example and they are easy to transport. For the cold reservoir a noninsulated water tank
could be used. The hot reservoir tank must be isolated. To heat up the water parabolic
mirrors are used. The simple installation and the robustness are the main advantages <strong>of</strong>
this solution.
Involve locals
In developing countries not only the educational background is important. In the early
planning phase the local situation must be checked. How stable is the political situation
in this country Is it safe for our workers Are there religious conventions or traditions
which should be respected How is the mentality <strong>of</strong> the locals These issues are <strong>of</strong>ten
underestimated and therefore we recommend to spend enough time to clear these topics.
It is reasonable to instruct locals in installation and running the system. Therefore technical
adept people should be recruited.
Pr<strong>of</strong>essional support
It make sense to inspect the system in regular time intervals. Thus a stable connection to
technical experts <strong>of</strong> the development assistance organization must be guaranteed. Local
pr<strong>of</strong>essionals could charged <strong>with</strong> this task too.
Stirling cycle process
The ideal stirling process consists <strong>of</strong> two isochore and two isothermal processes which
are shown in the pressure volume diagram in [Figure 2]
Figure 2: Stirling process shown in pressure-volume and temperature-entropy diagram. The
numbers 1, 2, 3 and 4 mark the processes[3].
7

In the compression process the gas is compressed by the piston while the displacer is at
the top <strong>of</strong> the cylinder [6]. The temperature Tc is constant during this process because
Figure 3: Compression process [6]
the gas is cooled. The green area under the P-V curve marks the required work W1-2.
Process 2-3 is isochore <strong>with</strong> an inner heat transport from the regenerator. During this
process no work is done. The following process 3-4 is an isothermal expansion. TH is
constant again and W3-4 is done by the system [6].
Figure 5 shows the two isochore processes. In process 2-3 heat is added and in 4-1 heat
is removed from the gas over the regenerator.
Figure 4: Expansion process [6]
8

Reasons for the real stirling process [Figure 7][8]
--
High velocity <strong>of</strong> gas can‘t reached at high motor speed
--
Efficiency <strong>of</strong> the regenerator couldn‘t reach 100%
--
Death space effects
--
Dissipation <strong>of</strong> working gas and pressure losses
--
Dissipation <strong>of</strong> real gas
--
Dissipation because <strong>of</strong> mechanical friction
--
Thermal loss <strong>of</strong> the material
--
Pendulum losses
--
Adiabatic losses
Advantages <strong>of</strong> a stirling engine:
Ability to use all heat producer which generates a temperature difference. It doesn’t
matter if sun, chemical reactions, or gases are used. There are no burning processes for
a low-temperature stirling motor which uses heat which is generated by the sun. Another
benefit is, that <strong>with</strong>out pressure peaks there are no exceeding vibrations. Because <strong>of</strong>
the advantageous ideal process the efficiency is relative high compared to other thermal
engines. The easy maintenance is a huge convenience concerning the operation in developing
countries. Due to low-temperatures ceramic could be used for building the engine.
Also the closed cycle system avoids wasting water or oil. But the most outstanding
advantage is that low-temperature differences could be convert into mechanical energy.
Disadvantages <strong>of</strong> a stirling engine:
Figure 5: Isochore processes 2-3 and 4-1
On the one hand the engine is easy to build and no expensive parts are used, but on the
9

Figure 6: Energy concept for operation room consists <strong>of</strong> three parts. The regular power supply
system includes solar thermal collectors generating 150-200° hot water for the hot reservoir.
Groundwater is used for the cold reservoir. Stirling motor supplies 1,5 kW output power. A biomass
burner could heat the hot reservoir. In case <strong>of</strong> emergency a diesel generator and batteries is
used as backup system.
other hand there hasn’t been a serial production for now. The most engines are on development
stage. Thus it is relative expensive to install such a system. The systems are
relative big and the electrical output is relative low.
Three stages energy concept
The main system <strong>of</strong> our energy concept consists <strong>of</strong> the stirling motor. It is combined
<strong>with</strong> a biomass burner which generates heat for the hot reservoir in case <strong>of</strong> a long period
<strong>of</strong> no sun. Batteries could safe the power supply till the biomass burner is working. In
case <strong>of</strong> emergency or maintenance a diesel generator is used [Figure 6].
10
Results
Stirling system is more robust than photovoltaic systems. Their are less electronic
parts which are weak at high temperatures. Therefore robust mechanical parts are used.
Another weak part is the power converter which needs to be cooled.
Power supply runs round the clock. In isolated tanks heated water could be stored and
used at night for electrical power generation.
Different safety steps ensure energy supply. The first two steps are run only <strong>with</strong> renewable
energy sources.The third step is a diesel generator, which runs in case <strong>of</strong> failure
in the core system consisting stirling motor, cold and hot reservoir. [Figure 2]
Stirling systems can be constructed and repaired in the third world. High costs and
the difficulty to realize it because <strong>of</strong> no serial production are the problems.

Figure 7: Energy flow diagram for an motor design <strong>with</strong> 2,5 kW electrical power output. [4]
Outlook
At the moment the most low-temperature stirling motors are in the development state.
A serial production could lower the production costs. So far an usage in industrial countries
is uneconomical. Whereas in developing countries <strong>with</strong> high solar radiation these
systems are reasonable. Finally if an energy system is planned at these areas the local
situation has to be checked and integrated concept unifying technically and human aspects.
References
[1] http://www.bsrsolar.com/index_d.html
[2] http://www.inspiritenergy.com/index.php
[3] http://www.powerfromthesun.net/Book/chapter12/chapter12.html
[4] Der Minassians, A., Stirling engine for low-temperature solar-thermal-electric power generation
University <strong>of</strong> California PhD thesis, Berkeley (2007)
[5] He, M., Sanders, S., Design <strong>of</strong> a 2.5 kW Low Temperature Stirling for Distributed Solar Generation
Engine, University <strong>of</strong> California – Berkeley, Berkeley, CA, 94720, USA (2011)
[6] Kontragool B., Wongwises S., A four power-piston low-temperature differential Stirling engine
using simulated solar energy as a heat source (2008)
[7] http://www.ohio.edu/mechanical/thermo/Intro/Chapt.1_6/Chapter3b.html
[8] Werdich M., Kübler K., Stirling -Maschinen – Grundlagen Technik Anwendungen, ökobuch Verlag,
Staufen bei Freiburg (2007) ISBN 978-3-936896-29-9
11

Students‘ Seminar <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> in Developing Countries Erlangen 2012
Dose Reduction in Radiology as <strong>Green</strong>
<strong>Hospital</strong> Requirement in Developing
Countries
Comparison <strong>of</strong> old and new devices regarding
radiation dose and possibilities for refurbishing
Alexandra Grimm
Central Institute <strong>of</strong> Healthcare Engineering
Friedrich-Alexander University <strong>of</strong> Erlangen-Nuremberg
Erlangen, Germany
grimm@zimt.uni-erlangen.de
Abstract – Donated medical equipment can be essential for hospitals in developing
nations – but not in every case. Outmoded apparatus which are energy-intensive
or dose inefficient (X-ray units or computed tomography (CT)) are <strong>of</strong>f no help
and even involves the danger <strong>of</strong> a vicious circle. We analyzed the development <strong>of</strong>
radiology systems over the last decades. Thereby, we identified and evaluated the
possibilities to refurbish old systems <strong>with</strong> the aim to keep radiation dose as low as
reasonable achievable and potential for application in developing countries like
Cameroon (Africa) in our case. Despite the particular condition in developing nations
we found promising techniques to reduce radiation exposure, while maintaining
optimum image quality and diagnostic confidence.
Keywords: <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong>, Developing Country, Developing Nation, Radiation Dose,
Computed Tomography (CT), X-Ray Technology, Digital Imaging, Automatic Exposer
Control (AEC), Iterative Reconstruction.
Introduction
Placement in Overall Context “<strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong>”
The final goal <strong>of</strong> “<strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong>s” is sustainability by fulfilling the three criteria Efficiency,
Quality and <strong>Green</strong> illustrated in Figure 1. Efficiency means an aware use <strong>of</strong>
the scarce resources (5.60% <strong>of</strong> GDP (2009) for health expenditures in Cameroon 2012
[1]).The most efficient way to safe resources in radiology is to diagnose quick and
confident. Wrong diagnoses followed by inappropriate therapies threaten resources and
health as described by the 1-10-100 rule <strong>of</strong> quality management. Also in Europe and
USA <strong>with</strong> 14% a considerable proportion <strong>of</strong> deaths are caused by the wrong diagnose
[2]. Generally the criteria Quality stands for keeping radiation dose as low as reasonab-
13

ly achievable (ALARA), consistent <strong>with</strong> the diagnostic task by ensuring diagnostic accuracy,
also for inexperienced radiologists <strong>with</strong> independent automatically imaging <strong>of</strong>
high quality. The lack <strong>of</strong> medical education in developing countries can be bridged by
providing radiology systems which are easy controllable and select appropriate scanning
parameter automatically. In Addition, developing solid and reliable basic technologies
is required <strong>with</strong>out overestimating the worth <strong>of</strong> new technologies [2]. Finally, a
<strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> has to be <strong>Green</strong>, i.e. environmentally conscious. It has to be empathized
that scrapped radiological systems from developed nations represent <strong>of</strong>ten e-waste
instead <strong>of</strong> being “green” and are also unusable in developing nations. Outmoded apparatus
which work energy-intensive and apply additional radiation dose are a widely unrealized
outset <strong>of</strong> a vicious circle <strong>with</strong> <strong>of</strong>ten disregarded ethical aspects. Concerns have
been raised regarding the potential risk from radiation dose due to the uninformed use
in medicine. Thus, although in rural hospitals a critical need <strong>of</strong> medical equipment <strong>of</strong> all
sorts exists, radiology donated items have a peculiarity [3, 4].
Relevance <strong>of</strong> Dose Reduction in Radiology
Dose-inducing radiology technologies are X-ray radiography, computed tomography
(CT), positron emission tomography (PET) and single photon emission computed tomography
(SPECT). Due to the relevance for developing countries, especially for Cameroon
only the X-ray radiography and CT are analyzed in the following. If developing
countries follow the trend <strong>of</strong> developed nations regarding medical technologies,
the importance <strong>of</strong> CT will increase in Cameroon soon [2]. With its short scanning time
and isotropic resolution, X-ray techniques and CT allow physicians to diagnose injuries
and diseases quick, safe and accurate. However, radiation dose is one <strong>of</strong> the most
significant factors determining image quality and thereby diagnostic confidence and
interventional accuracy. Hence, it is important to choose the right balance between radiation
dose exposure and required image quality. As simple as it may sound, finding
this appropriate target image quality demands a thorough understanding <strong>of</strong> the image
14
Figure 1: Criteria <strong>of</strong> sustainability solutions in radiology

quality requirements for each diagnostic task and how radiation dose, as determined by
scanning parameters such as tube current, exposure time and tube potential, is related
to image quality. In this matter unexpired physicians can be assisted by the support <strong>of</strong>
radiology systems.
However, why is the reduction <strong>of</strong> radiation dose in developing countries <strong>of</strong> special interest
Reduction <strong>of</strong> radiation dose is particularly relevant in younger population groups
like the average population in Cameroon. The median age <strong>of</strong> the population in Cameroon
is <strong>with</strong> 19.6 years (in 2012) widely below the average in developed nations, like in
Germany <strong>with</strong> 45.3 years [5]. For younger patients the risk <strong>of</strong> cancer due to radiation
exposure is up to three times higher because these patients have a longer life expectancy
and their organs are more sensitive to radiation damage [6 - 8]. Due to the higher
birthrate in developing countries (Cameroon: 32.49‰ in 2012) compared to our standards
(Germany: 8.33‰ in 2012) the amount <strong>of</strong> pregnant patients is significant higher
[9]. Imaging pregnant patient is a unique challenge to radiologists due to the concerns
<strong>of</strong> radiation risks to the embryo/fetus. Potential effects <strong>of</strong> radiation on the embryo/fetus
include prenatal death, intrauterine growth restriction, severe mental retardation, organ
malformation and childhood cancer [7, 10].
Promising techniques to reduce associated radiation exposure, while maintaining optimum
image quality are needed to diagnose confidently. Since radiation dose is determined
by many factors, there are various ways to reduce it. We analyzed the available
techniques for X-ray units and for CT and evaluated the accompanied possibilities for
engineering refurbished attachments <strong>with</strong> reduced dose – potential for application in
developing countries like Cameroon (Africa).
Materials and Methods
In the following the methods analyzed to reduce radiation dose in radiology are listed
for X-ray technology and for computed tomography (CT).
A. X-Ray Technology
a) X-Ray Tube and Generators
b) Collimation <strong>of</strong> X-Ray Beam
c) X-Ray Beam Filtration
d) Detector Efficiency
e) Automatic Exposure Control
f) Shielding <strong>of</strong> Radiosensitive Organs
B. Computed Tomography (CT)
B.1 Hardware
a) X-Ray Beam Filtratiom
b) Collimation <strong>of</strong> X-Ray Beam
c) Detector Efficiency
d) Shielding <strong>of</strong> Radiosensitive Organs
15

B.2 System Control
a) Tube Current Modulation
b) Automatic Exposure Control
c) Photon Energy Optimization
d) Helical Beam Pitch
B.3 S<strong>of</strong>tware
c) Noise Reduction Filters
d) Iterative Image Reconstruction Techniques
A. X-Ray Technology
Results and Discussion
Regarding radiation dose X-ray radiography has a big advantage. Unlike images acquired
<strong>with</strong> CT, radiographs look overexposed in the sense <strong>of</strong> being too dark, if patient
radiation dose was too high. CT data are normalized and represent a fixed amount <strong>of</strong>
attenuation relative to that <strong>of</strong> water which ensures that the image always appears properly
exposed. In addition, CT image quality improves noticeably <strong>with</strong> regard to the
amount <strong>of</strong> noise <strong>with</strong> increasing dose. Contrary, in case <strong>of</strong> X-ray radiography the user
is compelled to adapt the exposure time and dose according to diagnostic task and patient
anatomy to prevent over- or under-exposure. Hence, here the risk <strong>of</strong> unnecessary
patient dose is much less than in CT and the issue <strong>of</strong> reducing radiation dose is also less
relevant. Additionally, radiography is generally characterized by a significantly lower
radiation exposure than CT. As a result the amount <strong>of</strong> possible dose reduction is also far
below the reducible amount in CT. Nevertheless, also in radiography some useful refurbishing
potential, discussed in the following, exists.
a) Digital Imaging
Although analog X-ray systems are still in usage even in developed nation, further use
has to be avoided, especially in countries like Cameroon. Caused by the different climatically
conditions old analogous working apparatus are difficult to use in Cameroon
[2, 11]. An additional reason why digital X-ray systems are worth the investment is the
16
Figure 2: Knee radiography before (A) and after (B) image processing [12]

enabled interpersonal communication <strong>of</strong> the physicians. This ensures confident diagnoses,
a steadily self-improvement and additional purpose psychical exoneration for the
physician if he can diagnose serious cases in cooperation. Consequently, radiologists
who work hundreds <strong>of</strong> kilometers apart can discuss diagnoses, which is common also in
Figure 3: Analog (film-screen) chest radiograph, used protocol: 120 kV, 0.50 mAs, 5.06 mR (A)
and digital chest radiograph, used protocol: 85 kV, 0.045 mAs, 1.12 mR (B) [13]
developed nations [2]. Additionally, there are the general benefits <strong>of</strong> digital X-ray systems.
Hence, image quality can be improved by post-processing and editing (Figure 2).
Here, the underexposed image in Figure 2A was improved to ensure a confident diagnosis
(Figure 2B) <strong>with</strong>out additional examination.
Moreover, <strong>with</strong> digital imaging systems, examinations may be performed <strong>with</strong> reduced
dose because the needed exposure is no longer determined by film density [13]. Hence,
the image contrast is enhanced <strong>with</strong>out additional exposure and dose can be significant
Figure 4: Digital (A) and analogous (B) skull radiography, both acquired <strong>with</strong> 3.2 mAs [14]
reduced as demonstrated in the chest radiograph in Figure 3. Generally, using digital radiography
systems dose reductions up to 90% can be achieved compared to analogous
systems.
Figure 4 outlines the enormous radiation dose reduction by improved exposure utilization.
While the digital radiograph is already well exposed (Figure 4A), the same current
is insufficient to expose the film <strong>of</strong> the analogous radiograph and the image looks underexposed
(Figure 4B).
Furthermore, savings <strong>of</strong> chemicals for film processing is especially an advantage where
it is a challenge to dispose chemicals appropriately. Finally, the clinical workflow can be
17

improved in various ways. Faster imaging <strong>with</strong>out time requirement for film processing
provides efficiency by a 30% increase in patient throughput [15]. This is big advantage
in developing countries because for example in Cameroon the physician density is <strong>with</strong>
0.19 per 1000 inhabitants only 5% <strong>of</strong> the density in Germany (3.531%) [16]. Additionally,
the digital storage <strong>of</strong> patient data, examinations and diagnoses leads to a further
improvement <strong>of</strong> the workflow. This is especially a benefit because <strong>of</strong> the insufficient
organization in Cameroon [4]. Due to the digital storage, material costs can be reduced
additionally. It is expected that the reduction in film costs results in an over 40%
reduction <strong>of</strong> the total examination costs [14]. Thus, digital imaging is a starting point
for refurbishing dose reduced radiology systems by economic retooling. Thereby, great
benefits are assumed for patients and radiologists in developing nations.
b) X-Ray Tubes and Generators
X-ray tubes and generator are components <strong>of</strong> X-ray systems which are already wellengineered.
Hence, there is no big potential for further improvements. Additionally, it
has to be taken into account that these hardware components are well-matched which
makes retooling challenging and uneconomical [17].
c) Collimation <strong>of</strong> X-Ray Beam
Pre-patient collimators are positioned between X-ray source and patient to define the
X-ray beam coverage and shape to avoid unnecessary radiation dose. Retooling and refurbishing
<strong>of</strong> collimators is again challenging as discussed in the previous section [17].
d) X-Ray Beam Filtration
X-ray beam filter attenuates and “hardens” the absorption spectrum resulting in an efficient
penetration <strong>of</strong> the X-ray beams through the patient. “S<strong>of</strong>t X-rays”, i.e. radiation
<strong>with</strong> low energy and a high chance <strong>of</strong> being absorbed <strong>with</strong>in the patient are decreased.
X-ray filters <strong>of</strong> aluminum or cooper selectively remove these s<strong>of</strong>t X-rays which never
reach the detectors and therefore do not contribute to the image and thus decrease radiation
dose. Especially for thinner patients, like common in developing nations, prefiltration
can be <strong>of</strong> notable advantage [17].
e) Detector Efficiency
The detector is one <strong>of</strong> the most important components <strong>of</strong> the dose performance <strong>of</strong> a
X-ray system. Two dose-relevant characteristics <strong>of</strong> a detector are quantum detection
efficiency and geometrical efficiency, which together describe the effectiveness <strong>of</strong> the
detector on converting incident X-ray energy into signals referred to as dose efficiency.
The geometric efficiency describes the relation between active detector area and total
detector area while the detector efficiency describes the amount <strong>of</strong> the X-rays reaching
the detector and are indeed absorbed and translated into signal for the image.
Table 1 gives an overview <strong>of</strong> the detector development for digital X-ray units and CT
systems. Over the last decades gas detectors, scintillation detectors and direct conver-
18

Example materials
Gas detector
xenon
Scintillation
detector
cesium iodine,
gadolinium oxysulfide
geometric efficiency high 80-90% high
detector efficiency 40 - 60% > 90% 97 - 99 %
Resolution low > 500 µm
Table 1: Overview <strong>of</strong> the detector development in radiology
Direct
converting detector
cadmium telluride,
amorphous selenium
very high
< 100 µm
ting detectors were in concern <strong>of</strong> research and usage. Gas detectors are still in patches
in clinical use, especially in CT. Here, the noble gas xenon is getting ionized by X-ray.
Then, the current between anode and cathode is measured which is proportional to the
attenuation <strong>of</strong> the X-ray beam <strong>with</strong>in the patient’s body. Their advantage is a rapid response,
which results in a fast scanning speed. However, their drawback <strong>of</strong> detector
efficiency between 40 and 60% caused their replacement by solid state detectors, also
referred to as scintillation detectors, <strong>with</strong> detector efficiency greater than 90%. Here,
the X-ray is converted into light and is detected by photodiodes. The occurring current
is again proportional to attenuation. Their disadvantage compared to the gas detectors
is a slow response and a high afterglow which limits the detection efficiency. Additionally,
if used in CT systems, a scatter grid is necessary to ensure the square angle <strong>of</strong> the
X-ray. This grid limits the resolution (> 500 µm) and reduces the geometric efficiency.
Furthermore, a trade-<strong>of</strong>f between quantum efficiency and resolution has to be made regulated
by the thickness <strong>of</strong> the scintillation layer. Currently, these detectors are widely
used. However, to improve the resolution and dose efficiency direct converting detectors
are already under development. These detectors convert X-rays not into light but
directly into electrical charge. By setting a minimum energy threshold electronic noise,
dark current and scattered rays can be excluded. Therefore, there is no need for a scatter
grid, which is responsible for dead spaces between single pixels and limits the resolution
and geometric efficiency. [18 - 23].
Because <strong>of</strong> the advantages <strong>of</strong> direct converting detectors and the practical possibility <strong>of</strong>
exchanging a detector, they have high potential as refurbishing candidate for dose reduced
X-ray units <strong>with</strong> improved image quality. This extends to CT in the same manner.
Figure 5: Adaption <strong>of</strong> exposure according to patient size [26]
19

f) Automatic Exposure Control
With the use <strong>of</strong> automatic exposure control (AEC) the brightness <strong>of</strong> an image is controlled
automatically. Thus, the scanner is adjusting the exposure automatically and
stops before overexposure by itself. Illustrated in Figure 5, for smaller patients (Figure
5A), less exposure, less current and therefore less dose is sufficient to obtain the desired
exposure. In contrast, for larger patients (Figure 5B) attenuation is higher and radiation
dose must be increased. Hence, application <strong>of</strong> a single protocol is inherently inefficient.
Especially the failure <strong>of</strong> transfer scanning protocols from developed nation, where the
average patient is much more corpulent than in developing nations has to be avoided.
Therefore, exposure times must be adjusted according to body size, weight and body
circumference. Additionally, exposure also has to be adapted according to medical examinations
[24, 25]. This individualization <strong>of</strong> scanning parameters is important to achieve
high quality images and prevent under- or over-exposure and unnecessary patient dose.
Hence, <strong>with</strong> the use <strong>of</strong> AEC it is also possible for unexpired physicians to get images
<strong>of</strong> high quality <strong>with</strong> low dose. Caused by the opportunity <strong>of</strong> economically retooling this
technique, AEC has potential to be used in developing nations like Cameroon.#
g) Shielding <strong>of</strong> Radiosensitive Organs
Selective protection <strong>of</strong> radiosensitive tissue and organs, such as the breast, eye lenses
and gonads, is particularly relevant for younger population groups like the average population
in Cameroon. Shields made <strong>of</strong> thin sheets <strong>of</strong> flexible latex impregnated <strong>with</strong>
bismuth and shaped to cover the eye lens, thyroid, or breasts can be used, respectively,
during periodontal, skull, cervical spine, or chest radiography exams to reduce the effective
organ dose [27, 28].
B. Computed Tomography (CT)
The following paragraph shows and discusses the results <strong>of</strong> the CT system analysis. It
is divided into three parts; first hardware, followed by system control and concluded by
s<strong>of</strong>tware solutions.
B.1 Hardware – Optimization <strong>of</strong> the CT System
a) X-Ray Beam Filtration
In CT beam hardening filters are implemented like already described for X-ray units and
targets again at ”hardening“ the beam spectra to reduce dose which do not contribute to
the image data. Itoh et al. [29] compared radiation exposure <strong>with</strong> an aluminum filter and
that <strong>with</strong> a conventional filter. The study showed a 17% reduction in patient dose and a
9% decrease in image noise <strong>with</strong> the aluminum filter. For beam shaping in CT additional
bow-tie filters are used. Since the cross-section <strong>of</strong> patients is typically oval in shape,
the attenuation <strong>of</strong> a fan beam in the peripheral region is less than that passing through
the central region. As illustrated in Figure 6: Bow-tie filter or beam-shaping filter mi-
20

nimize radiation exposure in the peripheral regions <strong>of</strong> the patient’s anatomy [32], bowtie
or beam-shaping filters minimize radiation exposure in the peripheral regions <strong>of</strong> the
patient’s anatomy, thus providing better noise consistency <strong>with</strong>in the image while saving
in average 50% radiation dose [30, 31]. Hence, bow-tie filters are an effective technology
for reducing patient dose and are already <strong>of</strong>ten used in common CT scanners.
Figure 6: Bow-tie filter or beam-shaping filter minimize radiation exposure in the peripheral
regions <strong>of</strong> the patient’s anatomy [32]
b) Collimation <strong>of</strong> X-Ray Beam
Additional to the facts already discussed for collimators in X-ray units pre-patient
collimators in CT must be carefully selected to address specific clinical requirements
because there is a trade-<strong>of</strong>f between radiation dose and spatial resolution. Generally,
thicker beam collimation in multi-detector row CT results in a more dose-efficient examination.
However, it limits the width <strong>of</strong> the thinnest sections that can be reconstructed.
On the other hand, although thin collimation increases the proportion <strong>of</strong> over-beaming
X-rays, it allows reconstruction <strong>of</strong> thinner slices [33]. Hence, it has to be carefully implemented
on scanners for developing nation regarding this trade-<strong>of</strong>f.
c) Detector Efficiency
The capabilities to improve detector efficiency for CT systems are equal to the capabilities
for X-ray units as already described in III.A.e). Additionally, in case <strong>of</strong> CT it has
to be mentioned that <strong>of</strong> course multi-slice detectors CTs are more dose-efficient because
over-beaming can be reduced. Although, caused by incompatibility single-detector
scanners cannot be refurbished into multi-detector scanners [34].
d) Shielding <strong>of</strong> Radiosensitive Organs
Shields for the protection <strong>of</strong> radiosensitive tissue and organs like eye lens, thyroid, or
breasts can be used, during brain, cervical spine, or chest CT exams as well as during
X-ray examinations as already discussed in III.A.g). However, in CT their use is not generally
recommended because dose reduction by these filters is accompanied by increased
noise and artifacts for the simple reason that the dose shield attenuates the anterior
21

X-ray beam and hence decreases anterior organ dose, it also attenuates X-rays coming
from the posterior direction that have already contributed to organ dose and contain important
image information [35 - 37]. Additionally, the dose reduction provided by these
shields can be readily achieved by decreasing X-ray tube current <strong>with</strong>out introducing
noise or increasing beam-hardening artifacts, as explained in the following paragraph.
Hence, it has to be well considered to use such shields in developing countries.
B.2 System Control – Optimization <strong>of</strong> Scanning Parameters and Scanning Protocol
Lowering tube current or voltage or increasing the helical beam pitch is the most direct
way <strong>of</strong> achieving radiation dose reduction. This paragraph will analyze these possibilities
to improve the examination conditions in developing nation.
a) Tube Current Modulation
By adjusting the tube current for each patient individually, radiation dose can be reduced
because patient size varies greatly, especially between developed and developing
countries. For smaller patients, less tube current and therefore less dose is sufficient to
obtain the desired image quality (Figure 7A). For larger patients, to ensure adequate
image quality, the radiation dose must be increased (Figure 7B). Hence, application <strong>of</strong> a
single protocol is inherently inefficient. Especially the failure <strong>of</strong> transfer scanning protocols
from developed nation where the average patient is much more corpulent than in
developing nations has to be avoided. Otherwise the mainly small patients in Cameroon
and other developing nations will have redundant exposure to radiation. Therefore,
scanning parameters must be adjusted according to body size, weight and cross-sectional
body dimensions (Figure 7A, B) [29, 38].
Figure 7: Tube current modulation: longitudinal (z-axis) and angularly (x- and y-axis) [26]
22

Additionally, to reduce dose further, the tube current has to be modulated <strong>with</strong>in a patient.
Thereby, dose modulation occur longitudinal (z-axis) (Figure 7C) and angularly
(x- and y-axis) (Figure 7D). Longitudinal tube current modulation involves variation
<strong>of</strong> the radiation dose among different anatomic regions (e.g. shoulders vs. abdomen
vs. pelvis) by varying the tube current along the z-axis <strong>of</strong> the patient. Hence, the userselected
quantum noise level is maintained at each slice in the image data and dose can
be reduced [39]. Angularly modulation adjusts tube current in one tube rotation to account
for attenuation inconsistencies at different angles <strong>of</strong> gantry rotation, e.g. from the
anterior-posterior direction to the lateral direction. In the human anatomy that is highly
asymmetric. For example in the shoulders the X-rays are much less attenuated in the
anterior-posterior direction than in the lateral direction [40].
b) Automatic Exposure Control
Automatic exposure control (AEC) in CT aims to automatically modulate the tube current
to accommodate differences in attenuation due to patient anatomy, shape and size,
as explained previously. The user only determines the image quality requirements (as
regards contrast to-noise ratio) and the CT system modulates the tube current in realtime
automatically by using a feedback mechanism. Hence, in response to variations in
X-ray intensity at the detector according to the measured attenuation from the 180° previous
projection the tube current is adjusted [23, 41]. Figure 8 illustrates this modulation:
A higher attenuation level at a projection view increases the tube current (red line)
and a lower attenuation decreases it.
It has been shown that radiation dose can be reduced efficiently up to 40% by maintaining
image quality <strong>with</strong> AEC [40, 43]. Figure 9 compares the variation <strong>of</strong> noise and
Figure 8: Illustration <strong>of</strong> AEC in a helical scan [42]
23

dose, respectively in standard CT <strong>with</strong>out AEC and <strong>with</strong> the use <strong>of</strong> AEC. While noise
varies strongly (red dots) <strong>with</strong> the anatomic region for a constant tube current scan (Figure
9A) it can be kept relatively constant in an automatic and pre-determined fashion
when modulating the current both <strong>with</strong> projection angle and in the z-direction (Figure
9B). The respective dose distributions (Figure 9C, D) show that dose is implicitly reduced
automatically for regions <strong>of</strong> lower attenuation.
Automatic tube current modulation promises to be an important development in the optimization
<strong>of</strong> scanning parameters that will help to eliminate the guesswork involved in
the parameter selection which is a challenge especially for inexperienced radiologists.
Thus, <strong>with</strong> AEC we have a reliable tool to generate images <strong>of</strong> high quality which definitely
has to be used in developing countries for the reduction <strong>of</strong> radiation dose. Thereby,
the general tendency to ensure low noise levels by cautionary choosing a higher dose
is obviated.
c) Photon Energy Optimization
The idea <strong>of</strong> lowering the tube potential is that dose is approximately proportional to
the square <strong>of</strong> the tube voltage [33, 34]. Moreover, in CT exams involving the use <strong>of</strong>
iodinated contrast media, the superior enhancement <strong>of</strong> iodine at lower tube potentials
improves the conspicuity <strong>of</strong> hypervascular or hypovascular pathologies because the attenuation
coefficient <strong>of</strong> iodine increases as photon energy decreases toward the k-edge
energy <strong>of</strong> 33 keV. However, a lower voltage may not increase the contrast <strong>of</strong> tissues,
lesions and other pathological structures <strong>with</strong>out iodine uptake. Additionally, images
24
Figure 9: Comparison <strong>of</strong> noise and dose in standard CT and <strong>with</strong> the use <strong>of</strong> AEC [44]

obtained using a lower tube voltage tends to be much noisier, mainly due to the higher
absorption <strong>of</strong> low-energy photons by the patient, thus noise change is approximately inversely
proportional to the tube voltage change. It was shown that for thin adult patients
(< 55 kg) applying a low-tube-voltage protocol (100 kV, 200mA) results in an image
quality comparable to that <strong>of</strong> standard voltage (120 kV, 200 mAs). Contrary, when the
patient size is above a particular weight (> 80 kg), the benefit <strong>of</strong> the contrast enhancement
<strong>of</strong> iodine is negated by the increased noise level [6, 38]. Thus, the use <strong>of</strong> lower
voltages has to be carefully evaluated by expired radiologist for every particular type <strong>of</strong>
examination and patient before being applied to small patients in developing countries.
d) Helical Beam Pitch
In helical CT scanners the pitch factor is defined as table increment (table feed) per
gantry rotation divided by the X-ray beam width. In principle, raising the pitch can contribute
to radiation dose reduction by reducing exposure time. However, scanning at a
higher pitch tends to cause helical artifacts, degradation <strong>of</strong> the section-sensitivity pr<strong>of</strong>ile
(section broadening) and creates larger effective slice thickness which results in a decrease
in spatial resolution. Hence, caused by several factors an increased pitch may limit
lesion detectability and reduce image quality. Therefore, instead <strong>of</strong> increasing the pitch
other methods should be used to reduce radiation dose [45].
B.3 S<strong>of</strong>tware – Improvement <strong>of</strong> Image Reconstruction and Data Processing
Compared to hardware components, image reconstruction and data processing have the
highest potential for further improvements regarding radiation dose. Optimally designed
data processing and image reconstruction methods can generate images <strong>with</strong> lower
noise levels <strong>with</strong>out sacrificing other image properties, thus improving the overall
image quality, which can further be translated into radiation dose reduction. Additionally,
they are more easily to refurbish compared to hardware components which is in
general the most noticeable benefit <strong>of</strong> s<strong>of</strong>tware-updates.
a) Noise Reduction Filters
As discussed earlier, radiation dose reduction is limited by increased image noise that
can obscure lesions otherwise visible on images obtained <strong>with</strong> standard higher dose parameters.
Spatial domain filters solve this problem by manipulating data in the reconstructed
images and achieve an improved noise level. However, the price <strong>of</strong> this noise
reduction is a decreased sharpness and lesion-to-background contrast which causes decreased
lesion conspicuity as illusFigure 10: Example scan <strong>with</strong>out (A) and <strong>with</strong> (B)
usage <strong>of</strong> a s<strong>of</strong>tware noise reduction filter [48] Figure 10. Hence, before introducing this
technique in developing countries further improvement is needed to maintain image
contrast while decreasing image noise and optimize image quality necessary for diagnostic
accuracy [46, 47].
Instead <strong>of</strong> manipulating the data in the reconstructed images raw-data based filters modulate
the raw-data domain (projection-data) before reconstruction by smoothing the
projection data <strong>with</strong> an optimized likelihood function or using a projection-adaptive
25

Figure 10: Example scan <strong>with</strong>out (A) and <strong>with</strong> (B) usage <strong>of</strong> a s<strong>of</strong>tware noise reduction filter [48]
nonlinear reconstruction filter based on a statistical model. Thereby, these filters enhance
the signal-dependent noise in the reconstruction data up to 30-60% and minimize the
loss <strong>of</strong> image quality and resolution to less than 5% [49]. However, it is more promising
to work directly in the raw data domain than on the reconstructed image such as spatialdata
based filters. Thus, if a s<strong>of</strong>tware noise filter is used in developing nations it should
be a raw-data based filter.
b) Iterative Image Reconstruction Techniques
The reason why the currently clinical widely used filtered back projection (FBP) algorithm
is dose inefficient is that it assumes a perfect signal. FBP presents an overly
simplistic view <strong>of</strong> reality, where ideal system optics feature a point source, point voxels
and point detector elements, all linked together by an infinitely small pencil beam. This
beam is assumed to expose the detector array in a square angle. It also assumes perfect
projection samples, ignoring the noise inherent to X-ray attenuation and detection electronics
[50].
On contrary, the peculiarity <strong>of</strong> iterative reconstruction (IR) algorithms is that they are
able to correct image data by incorporating an assortment <strong>of</strong> physical models <strong>of</strong> the CT
system into the reconstruction process that can accurately characterize the data acquisition
process including noise, beam hardening, scatter, etc. Even so, a current limitation
<strong>of</strong> IR is the long computing time. Therefore, modified and computationally faster
Figure 11: Filtered back projection (A) and iterative reconstruction (ASIR) (B), both scans <strong>with</strong>
same dose <strong>of</strong> CDTI vol
= 9 mGy [54]
26

IR techniques, such as the adaptive statistical iterative reconstruction (ASIR) were developed
and clinically implemented by several companies. This first generation <strong>of</strong> IR
involves only one corrective model which is addressed to image noise and keeps complexity
down to a minimum by using the same idealized system optic representation as
FBP. The noise reduction is achieved by explicit modeling the statistical distribution <strong>of</strong>
the acquired data from the physicals <strong>of</strong> the interaction <strong>of</strong> radiation <strong>with</strong> matter driven
Figure 12: Transverse (A) and coronal (B) chest CT images, reconstructed <strong>with</strong> FBP (9.1 mGy,
88 mA, 120 kV) and transverse (C) and coronal (D) images reconstructed <strong>with</strong> ASIR (2.9 mGy,
55 mA, 120 kV) [55]
by photoelectric adsorption, Compton Effect and coherent scatter, as well as detector
integration and system electronics. Hence, ASIR evaluates noise formation and iteratively
reduce it by comparing the acquired image to a statistically modeled projection.
Thus, the corrupt signal is accurately identified and minimized during the IR process
<strong>with</strong>out affecting other properties such as resolution [51-53]. Figure 11 compares the effect
using ASIR (Figure 11B) instead <strong>of</strong> FBP (Figure 11A). Both images result from the
same projection data, despite the noise levels differentiate significantly, clearly pointing
out the preeminence <strong>of</strong> iterative reconstruction [54].
Otherwise,Figure 12: Transverse (A) and coronal (B) chest CT images, reconstructed
<strong>with</strong> FBP (9.1 mGy, 88 mA, 120 kV) and transverse (C) and coronal (D) images reconstructed
<strong>with</strong> ASIR (2.9 mGy, 55 mA, 120 kV) [55] as shown in Figure 12, <strong>with</strong> the
use <strong>of</strong> ASIR technique image quality and diagnostic confidence can be maintained by
significantly reducing the number <strong>of</strong> required projection views and radiation dose. This
benefit has long been utilized by nuclear medicine imaging, where the photon numbers
are much smaller than in CT and FBP is already replaced. The example in Figure 12A,C
uses ASIR instead <strong>of</strong> FBP images (Figure 12B, D) which resulted in 68% reduction <strong>of</strong>
radiation dose. The ill-defined ground-glass opacity (arrow) <strong>of</strong> rhabdomyosarcoma is
still shown exactly, thus the diagnostic accuracy is maintained [55].
One <strong>of</strong> the most noticeable benefit <strong>of</strong> adapted iterative image reconstruction technique
is that it keep computing time down to a minimum and is therefore easy to implement
27

on older scanners. Thus, <strong>with</strong> ASIR we have a high potential refurbishing candidate for
dose improved CT scanners also in developing nations.
However, the first model-based-IR (MBIR) technique is also already clinically introduced
from GE Healthcare. Here, the algorithms use a model <strong>of</strong> the entire CT scanner physics
and optics which includes the empirically determined detector and tube response
pr<strong>of</strong>iles, detector geometry, the focal spot <strong>of</strong> the tube, slice thickness, beam hardening,
Figure 13: Comparison <strong>of</strong> FBP (A) and IR (B) <strong>with</strong> Veo from GE. Protocol: 0.61 mSv, 120 kV,
10 mA, CTDIvol: 0.74 mGy [57]
scatter, attenuation through metal, etc. Such higher data utilization improves the overall
statistics and helps to reduce noise in the final image. Additionally, MBIR algorithms
improve the low-contrast detectionability and spatial resolution significantly and thereby
help clinicians to achieve a confident diagnosis at substantial lower dose [50, 56].
As compared andFigure 13: Comparison <strong>of</strong> FBP (A) and IR (B) <strong>with</strong> Veo from GE.
Protocol: 0.61 mSv, 120 kV, 10 mA, CTDIvol: 0.74 mGy [57] illustrated in Figure 13:
Comparison <strong>of</strong> FBP (A) and IR (B) <strong>with</strong> Veo from GE. Protocol: 0.61 mSv, 120 kV, 10
mA, CTDIvol: 0.74 mGy [57]Figure 13, MBIR (Figure 13B) enables brilliant image
quality <strong>with</strong> radiation dose below 1 mSv (exactly 0.61 mSv) for the upper body. While
28
Figure 14: Interactional strategy for reaching the goal <strong>of</strong> a
“<strong>Green</strong> Radiology”

the image reconstructed by filtered bFigure 13: Comparison <strong>of</strong> FBP (A) and IR (B) <strong>with</strong>
Veo from GE. Protocol: 0.61 mSv, 120 kV, 10 mA, CTDIvol: 0.74 mGy [57]ack projection
in Figure 13A is very noisy. To realize the enormous dose reduction, the value has
to be compared to the scans in Figure 11 and Figure 12 where the needed radiation dose
was above twelve times higher. Radiation dose <strong>of</strong> 0.61 mSv is less than the effective
dose <strong>of</strong> a radiography examination <strong>of</strong> the upper body. These dose reduction capabilities
open up exciting new possibilities in CT by changing the previous rules <strong>of</strong> CT which
leads to a paradigm shift compared to present reconstruction techniques. With computational
power growing quickly the final steps will be made and the clinical implementation
<strong>of</strong> MBIR will be widely available.
Conclusion
In conclusion, a multitude <strong>of</strong> techniques and strategies are available to optimize dose
in radiology while maintaining satisfactory image quality. Thus, there is a large potential
for substantially reduction <strong>of</strong> radiation dose. However, to reach the final goal <strong>of</strong> a
“<strong>Green</strong> Radiology”, the crucial issue <strong>of</strong> radiation dose optimization must be addressed
by both, radiologists and manufacturers. Thus, as illustrated in Figure 14, an interactional
strategy which not only cares about the radiology system is necessary. The first
step is to ensure the constructional radiation protection in the radiology department.
This includes a sufficient distance to the radiation source, separation <strong>of</strong> examination
and control room, entry barriers, warning signs, protective walls, ceilings, doors and
windows made <strong>of</strong> lead or concrete. Moreover, we have to provide protective clothes
and capes made <strong>of</strong> lead. The second step is an adequate instruction, training and education
before using X-ray modalities. Medical personnel involved in radiologic imaging
have to be regularly instructed about the risks regarding radiation dose and protection
methods. Additionally, the stuff should be familiar <strong>with</strong> the variety <strong>of</strong> methods and
techniques for radiation dose reduction to ensure that radiation exposure is kept as low
as reasonably achievable. In Germany for example the “Röntgenverordnung” (RöV),
“Strahlenschutzverordnung” (StrlSchV) and “Bundesamt für Strahlenschutz” controls
and ensures monitoring. Also in developing countries we need comparable adapted
methods to ensure a carefully and aware use <strong>of</strong> radiology systems. Moreover, a maintenance
service and a reparation and spare parts service ensure usability <strong>of</strong> the systems
over the whole time [2]. With this interactional strategy the challenge <strong>of</strong> “green” solutions
in radiology will be manageable.
Acknowledgment
I owe my gratitude to Dr. Kurt Höller and Thomas Kästner (Central Institute <strong>of</strong> Healthcare
Engineering) for the organization <strong>of</strong> the seminar “<strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong>” and to Dr. Martin
Hupfer, Dr. Fabian Eisa and Dr. Marcel Beister (Institute <strong>of</strong> Medical Physics) for the
helpful discussions.
29

References
[1] Central Intelligence Agency, Office <strong>of</strong> Public Affairs. The World Factbook: Health expenditures.
https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/rankorder/2225rank.htmlcountryName=Cameroon&c
ountryCode=cm&regionCode=afr&rank=125 accessed 12 Aug 2012.
[2] M. Krämer, R. Singer. Unser Verständnis von Nachhaltigkeit. ZiMT <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> Seminar, Erlangen 11 June 2012.
[3] S. Harper. Global Import Regulations for Pre-Owned (Used and Refurbished) Medical Devices. International Trade
Administration and Trade Development 2003, 5: 29–30.
[4] M. Niechzial, K. Gesing. Möglichkeiten der Privatsektorbeteiligung im Krankenhausbetrieb in Entwicklungsländern
KfW Bankengruppe, Frankfurt am Main 2007: 13-14.
[5] Central Intelligence Agency, Office <strong>of</strong> Public Affairs. The World Factbook: Median Age.
https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/fields/2177.html accessed 12 Aug 2012.
[6] P. Vock. CT dose reduction in children. Eur Radiol 2005, 15: 2330–2340.
[7] L. Berlin. Radiation Exposure and the Pregnant Patient. American Journal <strong>of</strong> Roentgenology 1996, 167: 1377–1379.
[8] K. A. Gogos, E. N. Yakoumakis, I. A. Tsalafoutas, T. K. Makri. Radiation dose considerations in common paediatric
X-ray examinations. Pediatric Radiology 2003, 33: 236–240.
[9] Central Intelligence Agency, Office <strong>of</strong> Public Affairs. The World Factbook: Birth Rate.
https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/fields/2054.html accessed 12 Aug 2012.
[10] S. J. Patel, D. L. Reede, D. S. Katz, R. Subramaniam, J. K. Amorosa. Imaging the Pregnant Patient for Nonobstetric
Conditions: Algorithms and Radiation Dose Considerations. Radiographics 2007, 27: 1705–1722.
[11] L. R. Goodman, W. D. Foley, C. R. Wilson, A. A. Rimm, T. L. Lawson. Digital and conventional chest images: observer
performance <strong>with</strong> Film Digital Radiography System. Radiology 1986, 158: 27–33.
[12] M. Kothari, A. Guermazi, G. Ingersleben, Y. Miaux, M. Sieffert, J. Block, R. Stevens, C. Peterfy. Fixed-flexion radiography
<strong>of</strong> the knee provides reproducible joint space width measurements in osteoarthritis. Eur Radiol 2004, 14:
[13] M. S. Kogutt, J. P. Jones, D. D. Perkins. Low-Dose Digital Computed Radiography in Pediatric Chest Imaging. American
Journal <strong>of</strong> Roentgenology 1988, 151: 775–779.
[14] C. R. B. Merritt, C. Matthews, R. H. Tutton, K. D. Miller, K. A. Bell, M. S. Kogutt, E. i. Bluth, S. Balter, J. A. Kalmar.
Clinical application <strong>of</strong> digital radiography: Computed radiographic imaging. Radiographics 1985, 5: 397–414.
[15] K. P. Andriole. Productivity and Cost Assessment <strong>of</strong> Computed Radiography, Digital Radiography, and Screen-Film
for Outpatient Chest Examinations. Journal <strong>of</strong> Digital Imaging 2002, 15: 161–169.
[16] Central Intelligence Agency, Office <strong>of</strong> Public Affairs. The World Factbook: Physicians Density.
https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/fields/2226.html accessed 12 Aug 2012.
[17] M. Siedband. Purchasing dilemma: replace or refurbish. Radiology Management 1981, 4: 2–3.
[18] W. Kalender. Computed tomography: Fundamentals, system technology, image quality, applications. 3rd ed. Publicis
Corporate Pub., Erlangen 2011: 47-55.
[19] M. J. Yaffe, J. A. Rowlands. X-ray detectors for digital radiography. Phys. Med. Biol. 1997, 42: 1–39.
[20] K. Bacher, P. Smeets, K. Bonnarens, A. de Hauwere, K. Verstraete, H. Thierens. Dose Reduction in Patients Undergoing
Chest Imaging: Digital Amorphous Silicon Flat-Panel Detector Radiography Versus Conventional Film-Screen
Radiography and Phosphor-Based Computed Radiography. American Journal <strong>of</strong> Roentgenology 2003, 181: 923–929.
[21] H. G. Chotas, J. T. Dobbins, C. E. Ravin. Principles <strong>of</strong> Digital Radiography <strong>with</strong> Large-Area, Electronically Readable
Detectors: A Review <strong>of</strong> the Basics. Radiology 1999, 210: 595–599.
[22] M. Garmer, S. P. Hennigs, H. J. Jäger, Schrick F., T. van de Loo, A. Jacobs, A. Hanusch, A. Christmann, K. Mathias.
Digital Radiography Versus Conventional Radiography in Chest Imaging: Diagnostic Performance <strong>of</strong> a Large-Area
Silicon Flat-Panel Detector in a Clinical CT-Controlled Study. American Journal <strong>of</strong> Roentgenology 2000, 174: 75–80.
[23] T. H. Mulkens, P. Bellinck, M. Baeyaert, D. Ghysen, X. van Dijck, E. Mussen, C. Venstermans, J.-L. Termote. Use <strong>of</strong>
an Automatic Exposure Control Mechanism for Dose Optimization in Multi-Detector Row CT Examinations: Clinical
Evaluation. Radiology 2005, 237: 213–223.
[24] P. Doyle, D. Gentle, C. J. Martin. Optimising automatic exposure control in computed radiography and the impact on
patient dose. Radiation Protection Dosimetry 2005, 114: 236–239.
[25] P. Doyle, C. J. Martin. Calibrating automatic exposure control devices for digital radiography. Phys. Med. Biol. 2006,
51: 5475–5485.
[26] A. Britten. CT Systems and Hardware. Medical Devices Agency 2002, 83: 1–8.
[27] A. Doolan, P. C. Brennan, L. A. Rainford, J. Healy. Gonad protection for the anteroposterior projection <strong>of</strong> the pelvis
in diagnostic radiography in Dublin hospitals. Radiography 2004, 10: 15–21.
[28] N. W. Marshall, K. Faulkner, P. Clarke. An investigation into the effect <strong>of</strong> protective devices on the dose to radiosensitive
organs in the head and neck. British Journal <strong>of</strong> Radiology 1992, 65: 799–802.
[29] S. Itoh, S. Koyama, M. Ikeda, M. Ozaki, A. Sawaki, S. Iwano, T. Ishigaki. Further Reduction <strong>of</strong> Radiation Dose in
Helical CT for Lung Cancer Screening Using Small Tube Current and a Newly Designed Filter. Journal <strong>of</strong> Thoracic
Imaging 2001, 16: 81–88.
[30] T. L. Toth. Dose reduction opportunities for CT scanners. Pediatric Radiology 2002, 32: 261–267.
[31] N. Mail, D. J. Moseley, J. H. Siewerdsen, D. A. Jaffray. The influence <strong>of</strong> bowtie filtration on cone-beam CT image
quality. Medical Physics 2009, 36: 22–32.
30

[32] M. M. Maher, M. K. Kalra, T. L. Toth, C. Wittram, S. Saini, J.-A. Shepard. Application <strong>of</strong> rational practice and technical
advances for optimizing radiation dose for chest CT. Journal <strong>of</strong> Thoracic Imaging 2004, 19: 16–23.
[33] M. F. McNitt-Gray. AAPM/RSNA Physics Tutorial for Residents: Topics in CT: Radiation Dose in CT. Radiographics
2002, 22: 1541–1553.
[34] L. M. Hamberg, J. T. Rhea, G. J. Hunter, J. H. Thrall. Multi-Detector Row CT: Radiation Dose Characteristics. Radiology
2003, 226: 762–772.
[35] E. Hein, P. Rogalla, R. Klingebiel, B. Hamm. Low-dose CT <strong>of</strong> the paranasal sinuses <strong>with</strong> eye lens protection: effect
on image quality and radiation dose. Eur Radiol 2002, 12: 1693–1696.
[36] K. D. Hopper, S. H. King, M. E. Lobell, T. R. TenHave, J. S. Weaver. The breast: in-plane x-ray protection during
diagnostic thoracic CT - shielding <strong>with</strong> bismuth radioprotective garments. Radiology 1997, 205: 853–858.
[37] D. J. McLaughlin, R. B. Mooney. Dose reduction to radiosensitive tissues in CT. Do commercially available shields
meet the users’ needs Clinical Radiology 2004, 59: 446–450.
[38] A. M. Dion, F. Berger, O. Hélie, D. Ott, A. Spiegel, Y. S. Cordoliani. Dose reduction at abdominal CT imaging: reduced
tension (kV) or reduced intensity (mAs) Journal de Radiologie 2004, 85: 375–380.
[39] M. K. Kalra, S. Rizzo, M. M. Maher, E. F. Halpern, T. L. Toth, J.-A. O. Shepard, S. L. Aquino. Chest CT Performed
<strong>with</strong> Z-Axis Modulation: Scanning Protocol and Radiation Dose. Radiology 2005, 237: 303–308.
[40] W. A. Kalender, H. Wolf, C. Suess. Dose reduction in CT by anatomically adapted tube current modulation. II. Phantom
measurements. Medical Physics 1999, 2248–2253.
[41] M. K. Kalra, Naz Nausheen, S. M. Rizzo, M. A. Blake. Computed Tomography Radiation Dose Optimization: Scanning
Protocols and Clinical Applications <strong>of</strong> Automatic Exposure Control. Curr Probl Diagn Radiol. 2005, 34: 171–
181.
[42] L. Yu, X. Liu, S. Leng, J. M. K<strong>of</strong>ler, J. C. Ramirez-Giraldo, M. Qu, J. Christner, J. G. Fletcher, C. H. McCollough.
Radiation dose reduction in computed tomography: techniques and future perspective. Imaging in Medicine 2009, 1:
65–84.
[43] W. A. Kalender, H. Wolf, C. Suess, M. Gies, D. Hentschel, W. Bautz. Dose reduction in CT by anatomically adapted
tube current modulation: experimental results and first patient studies. Radiology 1997, 205: 471–476.
[44] W. Kalender. Computed tomography: Fundamentals, system technology, image quality, applications. 3rd ed. Publicis
Corporate Pub., Erlangen 2011: 132-136.
[45] M. Mahesh, J. C. Scatarige, J. Cooper, E. K. Fishman. Dose and Pitch Relationship for a Particular Multislice CT
Scanner. American Journal <strong>of</strong> Roentgenology 2001, 177: 1273–1275.
[46] M. K. Kalra, M. M. Maher, D. V. Sahani, M. A. Blake, P. F. Hahn, G. B. Avinash, T. L. Toth, E. Halpern, S. Saini.
Low-Dose CT <strong>of</strong> the Abdomen: Evaluation <strong>of</strong> Image Improvement <strong>with</strong> Use <strong>of</strong> Noise Reduction Filters Pilot Study.
Radiology 2003, 228: 251–256.
[47] M. K. Kalra, C. Wittram, M. M. Maher, A. Sharma, G. B. Avinash, K. Karau, T. L. Toth, E. Halpern, S. Saini, J.-A.
Shepard. Can Noise Reduction Filters Improve Low-Radiation-Dose Chest CT Images Pilot Study. Radiology 2003,
228: 257–264.
[48] Claron Technology Inc. CT Denoiser.
www.clarontech.com/applications_denoiser.php accessed 12 Aug 2012.
[49] M. Kachelrieß, O. Watze, W. A. Kalender. Generalized multi-dimensional adaptive filtering for conventional and spiral
single-slice, multi-slice, and cone-beam CT. Medical Physics 2001, 28: 475–490.
[50] M. Beister, D. Kolditz, W. A. Kalender. Iterative reconstruction methods in X-ray CT. European Journal <strong>of</strong> Medical
Physics 2012, 28: 94–108.
[51] A. R. Kambadakone, N. A. Chaudhary, G. S. Desai, D. D. Nguyen, N. M. Kulkarni, D. V. Sahani. Low-Dose MDCT
and CT Enterography <strong>of</strong> Patients With Crohn Disease: Feasibility <strong>of</strong> Adaptive Statistical Iterative Reconstruction.
American Journal <strong>of</strong> Roentgenology 2011, 196: W743–W752.
[52] J. Leipsic, T. M. LaBounty, B. Heilbron, J. K. Min, G. B. J. Mancini, F. Y. Lin, C. Taylor, A. Dunning, J. P. Earls. Estimated
Radiation Dose Reduction Using Adaptive Statistical Iterative Reconstruction in Coronary CT Angiography:
The ERASIR Study. American Journal <strong>of</strong> Roentgenology 2010, 195: 655–660.
[53] J. Leipsic, G. Nguyen, J. Brown, D. Sin, J. R. Mayo. A Prospective Evaluation <strong>of</strong> Dose Reduction and Image Quality
in Chest CT Using Adaptive Statistical Iterative Reconstruction. American Journal <strong>of</strong> Roentgenology 2010, 195:
1095–1099.
[54] S. Singh, M. K. Kalra, M. D. Gilman, J. Hsieh, H. H. Pien, Digumarthy SR, J. A. Shepard. Adaptive statistical iterative
reconstruction technique for radiation dose reduction in chest CT: a pilot study. Radiology 2011, 259: 565–573.
[55] S. Singh, M. K. Kalra, A. S. Shenoy-Bhangle, A. Saini, D. A. Gervais, S. J. Westra, J. H. Thrall. Radiation Dose Reduction
<strong>with</strong> Hybrid Iterative Reconstruction for Pediatric CT. Radiology 2012, 263: 537–546.
[56] D. Fleischmann, F. E. Boas. Computed tomography - old ideas and new technology. Eur Radiol 2011, 21: 510–517.
[57] B. Nafziger. Ultra-low-Dose CT Technology <strong>with</strong> Greatly Improved Image Clarity. Medical Electronic Device Solutions
2012, 3: 8–13.
31

Students‘ Seminar <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> in Developing Countries Erlangen 2012
Air-Management in a surgery
Bastian Schöneberger
Central Institute <strong>of</strong> Healthcare Engineering
Friedrich-Alexander University <strong>of</strong> Erlangen-Nuremberg
Erlangen, Germany
b.schoeneberger@alles-relativ.de
Abstract – In this article there will be given an overview <strong>of</strong> a concept to manage the
stream and temperature <strong>of</strong> the air in surgeries. This concept divides temperature
and circulation <strong>of</strong> the air in two parts. The temperature will controlled via earth
pipes and stack effect. This idea will be used in older Persian buildings, but for
modern surgeries they must adapted. The circulation will be managed from an industrial
ventilation system, also in this part the temperature <strong>of</strong> the air will be used
to control the air-temperature. Both parts together use the DIN 1964-4 as guideline
for the air management in developing countries.
Keywords: Cooling <strong>of</strong> air, Circulation <strong>of</strong> air, stack effect, bernoulli effect, air filtering, DIN
1964-4, earth cooling
Introduction
For patients it´s important, that they get healthy out <strong>of</strong> the hospital. Inside the hospital,
the surgery is one <strong>of</strong> the main reasons to get sick. For this, there are two determining
factors. One are the direct contacts <strong>of</strong> surgery personal <strong>with</strong> the injury, the other are microbes
and bacteria in the air. For the first point, everybody can sanitize himself or the
surgical instruments. Not so easy is to get clean and fresh air in the room.
In hospitals in the industrial countries is this problem not so important, because everything
can build for a good air conditioning and stable energy supply is normal. In
developing countries is this not self-evident. In the opposite <strong>of</strong> the industrial countries,
developing countries are usually in very different climate zones (Fig. 1). For example
in Siberia it´s cold, tropic climate in Honduras and hot and dry in Africa. So no general
concept can be build for the whole world. But is it possible to get a guideline for airmanagement
in surgeries worldwide
The main reason to analyze this was to create an air conditioning concept for a surgery
in a bush hospital in northern Cameroun. These region is very dry and <strong>with</strong> an average
<strong>of</strong> 32,2°C hot. Up to now, open the door and the window was the only chance to get
fresh air in the surgery. But <strong>with</strong> this air microbes and bacteria get in touch <strong>with</strong> the
33

patient.
Figure 1: Map <strong>of</strong> the developing countries worldwide 2011 [6]
Material and Methods
The basic for finding an air concept was the German industry norm. In the DIN 1946-4
“ventilation and air conditioning – Ventilations in buildings and rooms <strong>of</strong> health care”
[2] are the written the German rules for air in surgery. The surgery rooms are divided
in two different classes, Ia and Ib (Tab. 1). The main difference is the air stream, for Ia
is a laminar and for Ib a turbulent air streaming required. The air stream is important to
eliminate the bacteria and microbes. The laminar air stream pushes these particles out <strong>of</strong>
the way in only one direction. The turbulent air stream attenuates the concentration <strong>of</strong>
the airborne germ. But there is no evidence that the laminar stream is better than turbulent.
Only for big operations like endoprosthesis makes it sense. [8] Also the temperature,
the air rate and the filtration are important for fresh and clean air in a surgery room.
The German Institute for Standardization is claiming 19 to 26°C, 1200 m 3 /h outside air,
34
Room class Ib Ia
Effect on air germ
Elimination by dilution
Table 1: Room requierements <strong>of</strong> DIN 1964-4 [2]
Elimination by displacement
Air stream Turbulence Low turbulence
Filter F5/F7, F9, H13 F5/F7, F9, H13
Temperature 19°C – 26°C 19°C – 26°C
Air rate ≥ 2400 m 3 /h ≥ 8000 m 3 /h
Fresh air ≥ 1200 m 3 /h ≥ 1200 m 3 /h

more than 2400 m 3 /h and 3-point filtering (F5/F7, F9 and H13 at the end).
These points can be divided in two main sections, because the air rate, filtering and the
kind <strong>of</strong> the air are worldwide possible. But the outside temperature is very different in
the different developing countries. So the idea is to separate the temperature from the
other points.
Activity OP Heat output [W]
dormant Patient 80
Relaxed sitting Anesthetist 100
Relaxed standing Anesthetist, springer 125
Low physical work,
sitting
Low physical work, standing
Moderate physical work
Anesthetist, surgeon 125
Anesthetist, springer, assistent,
instrument nurse
Surgeon, assistent, instrument
nurse
145
200
Heavy physical work surgeon 300
Table 2: Room requirements <strong>of</strong> DIN 1964-4 [10]
Cooling <strong>of</strong> the room air
The temperature is important, because if it´s to cold, the surgery personal freeze. Also
the patient cardiovascular-system reacts and enlarges the vessels to control the body
temperature. But in a surgery this is not optimal because more blood is flood out at the
wounded part <strong>of</strong> the body. To hot temperature is not only for the personal undesired,
alike the reaction <strong>of</strong> the patient body is to slow down, to cool down. In booth situations
it will be stress for the patient and the surgery personal. Not only the machines in the
surgery is heating up the room, also the personal and patient, a summery is given in Table
2.
To find a concept to control the temperature in rooms, especially in case <strong>of</strong> a surgery
it´s interesting how the nature managed these problem. Cooling concepts are observed
at the buildings <strong>of</strong> termites, prairie dog and suricate. Bears, foxes and bunnies buildings
are known for stable und warm temperature. If booth concepts can be unified it will be
a concept for human buildings. [4]
The termite-idea is, that hot air is bubble up and retaining cold air. Assisting to these,
different air pressure can activate an airstream. Termite buildings can be up to 8 meters.
The air pressure is in this height smaller then at the ground and the temperature is higher.
So the air stream goes from the ground to the top. This effect is called “stack effect”.
The density <strong>of</strong> air is [5][13][14]:
35

With and for the density difference follows [5][13][14]
Approximately for the range <strong>of</strong> nearly 20°C:
The pressure in different heights can be calculated <strong>with</strong> [5][13][14]:
With these two formulas the pressure efficiency Φ p
is [5][13][14]
If the pressure difference is nearly linear to the temperature difference the pressure efficiency
is [5][13][14]
This formula describes how strong the laid <strong>of</strong>f energy is on the middle room temperature.
With the law <strong>of</strong> Bernoulli can the velocity <strong>of</strong> the air calculated [5][13][14]
But this is not the single effect the prairie dogs and the suricate use also the temperature
<strong>of</strong> the earth to cool down the buildings. On the ground the earth has the temperature <strong>of</strong>
the air. But up to 10 meters the temperature decrease to 10°C. In the depth <strong>of</strong> 15 meters
it will be round 8°C. The building <strong>of</strong> the prairie dogs goes down to 5 meters and so
they have cooler and stable temperature. Because the daily or seasonal fluctuation <strong>of</strong>
the temperature is in the deeper earth not very distinct. This effect is the same, which
bears or foxes use in winter. There dens lie under the earth and the soil is an isolator for
the cold temperature.
A technical implementation <strong>of</strong> a combination <strong>of</strong> both effects can be realized (Fig. 2).
One problem is that the air stream is not usable for surgeries. Because in such rooms
it´s important that the air comes through the ceiling and leave the room in height <strong>of</strong> the
floor. But this is not the only problem the inlet <strong>of</strong> the air must be safe <strong>of</strong> heavy gases,
water and damage. To solve these limitations the inlet must be 1 meter above the ground
in a separate area. From this inlet the pipe system must go down in the earth. The depth
36

depends on the region where this concept will be realized, the ground and the desired
temperature.
For a good temperature exchange it´s make sense to take metal pipes, but it´s important
to look for the ground character. In dry regions the ground is no problem, but in
Figure 2: Concept <strong>of</strong> the cooling system: a) inlet <strong>of</strong> the air, b) cool down by transfer through the
earth, c) heat exchang via metal wall, d) exhaust <strong>of</strong> the hot air
wet regions the metal will be rusting. Metal is also used in the surgery after leaving the
ground. To air streaming must be canalized in metal walls. The walls can change the
temperature and the air is enclosed, so they can´t disturb the air stream in the surgery.
The last step for the warm air is the chimney where they leave the system. To support
the whole system the chimney should be painted black. So the air will be hotter and they
draw more cold air from the inlet. Chimney and inlet must be covered by a ro<strong>of</strong> that no
rain inside. [1][3]
Circulation <strong>of</strong> the room air
In the DIN 1964 is requested an air stream <strong>of</strong> 2400 m 3 /h (Class Ib) or more than 8000
m 3 /h (Class Ia). Versus no air stream, it´s a target to get more than 2000 m 3 /h air in a
surgery in developing countries. The requested 1200 m 3 /h fresh air from outside is not
a huge problem. The greater handicap is the temperature <strong>of</strong> the air. So the idea <strong>of</strong> the
concept is to use the earth cooling. [5] In contrast to the pure room cooling it´s important
to canalize the air in the right way, from top to the bottom (Fig. 3). In this part it´s
not possible only use power <strong>of</strong> nature [8][10]. In developing countries it´s important to
use robust machines, because the environment is not the best and the technician are not
the best-trained persons. For this reason it make sense that it will be used an industrial
ventilation system.
The whole system is a nearly closed system. Only one entry for the outside air is in the
system. From this point the air is canalized to the air ventilation system. Inside this, there
is the filtering system. For this system the DIN requested three filters, two (F5/F7,
F9) <strong>of</strong> them are for particles from 1 to 10 μm. F5 filters reduce 40-60%, F7 80-90% and
F9 >95% <strong>of</strong> 4 μm particles. The third filter must be a H13 filter, this one reduce 99,95%
<strong>of</strong> particles smaller than 1 μm. The disadvantage <strong>of</strong> three-stage filtering is, that every
37

Figure 3: Air stream in a surgery [9]
filter reduces the power <strong>of</strong> the air stream. So the ventilation system must have a greater
airflow than the airstream in the surgery. The next stage after the air ventilation system
is the surgery. Through the ceiling the air enters the room. It makes sense that only
over the workplace air comes in. So the bacteria and microbes pushed outside this area.
For an Ia room request the German Institute for Standardization [2] 9 m 2 area over the
operation-bed. Also it must be a TAV-ceiling, it´s a low turbulence displacement current
ceiling. In the surgery room the air is heating up, so it must be sucking up in the height
<strong>of</strong> the floor. This warm air will be tunneled in the earth to cool down before they canalized
back to the ventilation system. Short before the ventilation system is reached, the
used air will be mixed <strong>with</strong> fresh air. (Fig.4) The fresh air must be 1200 m 3 /h.
Figure 4: Concept <strong>of</strong> the air circulation: a) air ventilation system, b) air stream in the surgery,
c) warm air, d) suction in height <strong>of</strong> the ground, e) cool down in earth pipes, f) air routed back to
the ventilation system, g) mixing <strong>with</strong> fresh air
That the whole system works effective, the air pressure in the surgery must be higher
than the pressure outside the room. When the door will be opened, only the filtered air
goes out and no air <strong>with</strong> bacteria comes in the room. For a higher security <strong>of</strong> the medical
personal it will be better to have a sliding door.
38

Cooling <strong>of</strong> the room air
Results and Discussion
With the earth cooling system it´s possible to control the temperature <strong>of</strong> rooms and
buildings worldwide. The nature uses this system in many different concepts in every
region worldwide. So the human can use this system to control temperature <strong>with</strong>out any
external energy. Without metal walls in rooms, this system is used in Persia in different
concepts. In Ab Anbar´s only use the difference <strong>of</strong> pressure to ventilate the hall inside.
A Bâdgir (Fig. 5)[11][12] is a windcatcher, this persian concept don´t use only the pressure
difference also cooling the air by earth. In addition to the “normal” ground temperature
this buildings use evaporation <strong>of</strong> the groundwater. But not only old buildings use
this technic, the “Eastgate Center” in Harare (Zimbabwe) get fresh, cold air <strong>with</strong>out the
metal walls and the groundwater. A lot <strong>of</strong> parking houses use this method to get fresh
air inside the platforms. So this concept can be used for fresh and cold air in hospitals
worldwide. Also the hospitals in industrial countries can use the concept to reduce the
cost <strong>of</strong> energy for climate control units.
Figure 5: Air stream <strong>of</strong> a windcatcher [7]
For surgeries it´s necessary to canalizes the cold air, because the cold air and the clean
one shouldn´t mix. To manage this problem it´s possible to takes a wall mad out <strong>of</strong> metal
in the surgery room. In opposite <strong>of</strong> the DIN 1964, the temperature can´t control exactly,
only the velocity and the speed <strong>of</strong> the air. These two parameters can control the
temperature.
To build such a system, metal, pipes, stones and workers are required. Stones are to
build the chimney this part can also be used to be a symbol for the hospital and as a marker
to find the hospital in big regions. Workers are important to dig the holes and ditch
39

for the pipes. This would be the most expensive part to build this concept. On the other
hand, this system is service reduced after building it, don´t need any energy and can adapted
to all buildings and room in the hospital. In some regions the metal pipes can be
reduced and tunnels can be build out <strong>of</strong> stones. Then the ground water can flood into and
cool the air down, like in bâdgirs. This change can reduce the building costs, but it needs
more service, because the mud in the canals must eliminate sometimes. This is a idea for
regions, where the ground water is not so deep in the earth and big tunnels can be build.
In cold regions the freezing ground can damage the pipes in the earth, because in summer
the ground is s<strong>of</strong>t and in winter it´s solid. So the earth is moving and the pipes are
stable in the ground. The system must be adapted to the environment.
Circulation <strong>of</strong> the room air
In contrast to the air cooling is required for the circulation external energy sources. So
the price is higher than for the cooling. It will be used an industrial ventilation system
<strong>with</strong> a filtering system. If it´s a mobile system, it can be upgrade simple. More important
is the tunnel system <strong>of</strong> the pipes, because the whole system needs round curves to reduce
dead air. In this areas bacteria and microbes can settle down and pollute the filtered
air. So, the whole system needs a lot <strong>of</strong> space round the surgery, this is to consider in the
planning <strong>of</strong> the building. The earth cooling system can be build at the same time, where
the room cooling system will be build, but here it´s necessary to use metal pipes in the
ground, because this air will be used in several times.
If a 3-stage filtering is necessary for the first time is a question <strong>of</strong> the price. A standard
industrial ventilation system has a 2-stage-filter this is much better than no one. For the
third filter the machine needs more power and that’s a problem, when the power supply
is old or not stable. For the hospital in Cameroun it´s an advance to get a 2-stage filter
system, because today the use no filter and only fresh air controlled by door and window.
Window and doors are not useful for surgeries, because the loss <strong>of</strong> temperature and
pressure is high. Window glass is a very good heating bridge, so temperature grows up
or falls down. This difference must be braced through the cooling system. Doors destroy
the pressure in the room and it makes sense to have a higher air pressure in the surgery
than in the rooms around. The airborne germ from outside can´t come in and the exhaust
cools down the other rooms <strong>with</strong> the surgery air. A sliding door can´t bang, in this pressure
system, so it´s useful to use such one.
Conclusion
The German Institute <strong>of</strong> Standardization DIN 1964-4 is a good guideline to concept
a surgery air-management system. It can be adapted to the environment <strong>of</strong> the region
where the hospital exists.
Due the separation <strong>of</strong> air cooling and circulation by increasing energy efficiency. Managing
the room temperature and the air stream can be realized <strong>with</strong> ground cooling respectively
heating. Depending on the depth <strong>of</strong> the pipes in the earth, the temperature is
stable the whole year. So the system works <strong>with</strong> nearly stable parameters.
40

The sucking effect <strong>of</strong> the chimneys depends on the air pressure and the temperature <strong>of</strong>
the in- and out-going air. It can affect by build a black chimney and a white inlet. This
concept can adaptable to all buildings. The important part for surgeries is the metal wall,
that no mixing <strong>of</strong> the cold and the filtered air is possible. In other buildings this is not
necessary.
The only part where external energy will be used is the air ventilation system <strong>of</strong> the circulation.
For this is a compact industrial machine useful, because these are robust, have
a 2-stage filtering system, needs little space, can be adapted for the regional requirement
and are service reduced.
Outlook
Systemair, a firm for ventilation systems, has a new series <strong>of</strong> compact industrial ventilation
systems (Table 2). These machines have as standard a 2-stage filter system, expandable
to a 3-stage filter or sand filter. Without a heating system they need only a 230V
voltage <strong>with</strong> 50Hz and the max airflow goes up to 7000 m 3 /h. The heaviest weight is
683 kg, this is important for the shipping to Cameroun, but 260 kg is the mass <strong>of</strong> a possible
system. The price <strong>of</strong> one <strong>of</strong> the possible machines is 16.000 €, but Systemair will
Voltage/Frequency 230 V / 50 Hz
Phase 1
Input power motors 2 x 780 W
Filter supply
F7
Filter extract
F5
Weight
260 kg
Min airflow 600 m 3 /h
Max airflow 2200 m 3 /h
Table 2: Technical data <strong>of</strong> Systemair Topvex SR04, as an example
support us and the price is not fixed.
For the hospital in Cameroun is an air management system <strong>with</strong> DIN 1964-4 as guideline
possible.
To see how good this concept works, it must be implement in the architecture concept
<strong>of</strong> the TU Munich.
The concept is a possible way to realize a cheap and durable concept <strong>of</strong> an air-management
system for hospitals in Cameroun and worldwide, especially in developing countries.
41

References
[1] Zimmermann, M.: “Handbuch der passiven Kühlung”, EMPA ZEN, Ch-8600 Dübendorf (1999)
[2] DIN 1946-4: Ventilation and air conditioning – Ventilation in buildings and rooms <strong>of</strong> health care, Ausgabe
2008-12
[3] Nothvogel, J.: Nutzung regenerativer Energien in Gebäuden: Passive und hybride Gebäudekühlung,
Diplomarbeit, Zentrum für umweltbewusstes Bauen (ZUB), Universität Kassel (2002)
[4] Nachtigal, W.: Bau-Bionik, Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York (2003)
[5] Fiedler, E.: Natürliche Lüftung großer Gebäude – Die Auslegung unter Berücksichtigung von Wettereinflüssen,
tab – Das Fachmagazin der TGA-Branche, 7-8 2010, 42ff.
[6] http://en.wikipedia.org/wiki/Human_Development_Index
[7] http://en.wikipedia.org/wiki/Windcatcher
[8] Scherrer, M. et al: Empfehlung des Netzwerkes Zukunft Hygiene (NZH) zu Planung, Betrieb und Abnahme
von raumlufttechnischen Anlagen im OP, Hygiene und Medizin 2009-34, 188-191
[9] http://www.bhks.de/almanach/2010/016-019.pdf
[10] Scherrer, M.: Raumlufttechnik im OP – sinnvolle Neuerungen, Hygiene Forum Bonn 2010
[11] A´zami A.: Badgi in traditional Iranian architecture, International Conference “Passive and Low Energy
Cooling for the Built Environment, Santorini, Greece, May 2005
[12] Abdel-moniem El-Shorbagy: Design <strong>with</strong> Nature: Wincatcher as a Paradigm <strong>of</strong> Natural Ventilation
Device in Buildings, International Journal <strong>of</strong> Civil & Environmental Engineering IJCEE-IJENS, Vol
10, No 3, 2010, 26-31
[13] Halliday D., Resnick R., Walker J.: Halliday Physik – Bachelor Edition, Wiley VCH Verlag, Weinheim,
2007
[14] Kuchling H.: Taschenbuch der Physik 18. Auflage, Carl Hanser Verlag, München
42

Students‘ Seminar <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> in Developing Countries Erlangen 2012
Functional conception <strong>of</strong> a minimally
equipped operation room
Johannes Häußermann
Central Institute <strong>of</strong> Healthcare Engineering
Friedrich-Alexander University <strong>of</strong> Erlangen-Nuremberg
Erlangen, Germany
Abstract – This article gives an overview over the possibilities <strong>of</strong> equipping an operating
room, to fulfill the minimum requirements for fundamental surgeries. Especially
in environments <strong>with</strong> problematic conditions as fragmentary electrical support
or insufficient medical care over wide regions.
Keywords: surgery, developing country, independence from electrical supply, anesthesia,
monitoring, medical imaging.
Introduction
For the surgical treatment <strong>of</strong> patients a specialized environment is a certain necessity.
This environment should accomplish some conditions. For operations concerning inner
organs, and therefore the opening <strong>of</strong> the human body, e.g. heart surgery or intestinal
operations, an extremely clean operating field has to be assured. In order to reduce the
stress on the patients body and the opportunity for hazardous agents to infiltrate the organism,
in the past years several minimal invasive procedures where developed. Whereas
the endoscope is the gold standard for minimal invasive surgery in industrial nations,
the method cannot be applied in developing countries, due to the technical effort and the
omitted training <strong>of</strong> the surgeons.
It is not possible to compare the conditions we know to these applying in operating
rooms in developing countries like Cameroon. Despite that, an optimal treatment <strong>of</strong>
the patients has to be enabled. In order to manage this, the operating room has to be accommodated
to the environmental requirements and the training status <strong>of</strong> the operating
personnel. Environmental difficulties may be the lack <strong>of</strong> energy supply or the general
supply <strong>with</strong> drugs for a post-operative care.
Requirements
For performing a surgery, some measures are required. Simple as it sounds, the patient
has to be stored properly during a surgery. Modern operating tables provide the opportunity
for modular storage <strong>of</strong> the patient’s body. Furthermore it is important, that the
43

surface <strong>of</strong> the operating table is s<strong>of</strong>t. Due to the fact that the patient is anesthetized she
or he is not moving during the operation at all. In this case decubitus ulcers can occur
by suppression <strong>of</strong> blood flow in the affected area just by the application <strong>of</strong> the weight
<strong>of</strong> the body part over it. Because <strong>of</strong> this, the perfusion <strong>of</strong> the tissue decreases and ischemia
occurs. With a s<strong>of</strong>tened surface <strong>of</strong> the operating table, this effect is weakened by a
better pressure distribution.
Despite the s<strong>of</strong>tness, the surface has to be sterilizable, because <strong>of</strong> the unavoidable contact
<strong>with</strong> body fluids. In fact that means, that it should have closed pores and has to <strong>with</strong>stand
alcohol containing sterilizing agents. Besides it should be durable.
Furthermore, the operation table has to provide an unfettered access to the patient and
the operating field. For this purpose it should be designed like it can be seen in Figure 1.
Here the arms <strong>of</strong> the patient are spread and easily approachable for intravenous access,
which is important for a proper anesthesia. All other parts <strong>of</strong> the patient’s body are also
accessible for agitations like ventilation, control <strong>of</strong> the vital signs or, above all, the
operation itself.
This table and all other devices should be placed in a room <strong>with</strong> restricted access and
a size <strong>of</strong> at least 25 square meters. And since medical devices can be turned into much
money on the black market, perhaps measurements <strong>of</strong> safeguarding should be considered.
This also includes items like pressurized gas cylinders or anything that could be
44
Figure 1: Design <strong>of</strong> operating room and positioning <strong>of</strong> the staff [1]

used on a different purpose. So it should be kept inside the locked operating room until
a better solution maintains the same amount <strong>of</strong> protection against larceny, which is also
a problem in industrial countries.
Anesthesia and Monitoring
Depending on the operation and to reduce pain and the emotional and physical stress,
the patient should be kept on anesthesia during the whole operation. For small procedures,
for example suturing, a local anesthesia is sufficient. For bigger operations, e.g. the
treatment <strong>of</strong> inner injuries or an appendectomy, a general anesthesia is indicated. The
former requires just the injection <strong>of</strong> a local anesthetic into the tissue surrounding the affected
area. The patient remains responsive and needs no further monitoring <strong>of</strong> the vital
signs. The anesthetic causes a loss <strong>of</strong> nociception by blocking the pain receptors in the
concerned tissue.
The performance <strong>of</strong> a general anesthesia requires more equipment. Here the patient is
made and kept unconscious by affecting the GABA and NMDA systems in the brain.
By this a relaxation <strong>of</strong> skeletal muscles, loss <strong>of</strong> motor reflexes, memory, consciousness
and response to pain is achieved. In order to maintain this condition, permanent administration
<strong>of</strong> the anesthetic agent, e.g. Prop<strong>of</strong>ol, is necessary. This can be provided by
usage <strong>of</strong> an infusion pump. On this, the amount <strong>of</strong> administered agent per time is adjustable.
To ensure the autarky <strong>of</strong> the used infusion pump from the energy supply, it should
be equipped <strong>with</strong> a battery. These well known devices, used every hospital all over the
world, provide an administration <strong>of</strong> anesthetic agents up to eight hours, depending on
the delivery rate [2] and the device used.
By using an infusion pump, initiation and maintenance <strong>of</strong> an anesthesia is nearly automatically
feasible. On the other hand, the manual performance is almost impossible, due
to the necessary precision <strong>of</strong> the administration <strong>of</strong> drugs. The manual injection <strong>of</strong> Prop<strong>of</strong>ol
on demand would not maintain a constant level <strong>of</strong> the drug in the organism, and
<strong>with</strong>out this, not a constant state <strong>of</strong> anesthesia. Furthermore it would bind the attention
<strong>of</strong> a staff member, which could not do anything else. Furthermore, the infusion pump
can be used to administrate other agents, for example antibiotics, to prevent inflammatory
effects due to the surgical procedure, saline or packed red blood cells, both for the
compensation <strong>of</strong> volume losses.
Because <strong>of</strong> muscle relaxation mentioned earlier, another problem occurs. Inspiration is
an active task, which demands the stimulation and action <strong>of</strong> the respiratory musculature,
even when it is subconscious. In order to perfuse the patient’s body <strong>with</strong> oxygenated
blood, the gas exchange in the patient’s lungs is required to work properly. To ensure
that the he or she is adequately supplied <strong>with</strong> oxygen, medical air or pure oxygen has to
be pressed in the patient’s lungs.
Bringing this pressure up requires energy, which is either, afforded by a machine or, in
the case <strong>of</strong> a missing electrical power, by a staff member <strong>of</strong> the surgical team (bag valve
mask). The latter is the less comfortable and man power binding alternative. So the person
ventilating the patient is not capable to do any other tasks concerning the care <strong>of</strong> the
patient. Furthermore it is exhausting, especially when the operation takes long hours. In
45

conclusion it is recommended that the ventilation <strong>of</strong> the patient is automatically taken
care <strong>of</strong>. This is possible by the use <strong>of</strong> emergency ventilators. These are conceived for
the transport <strong>of</strong> patients from the operating room to the intensive care unit or from the
site <strong>of</strong> an accident to the hospital. Thus they are designed rugged and compact. Fitted
to their spectrum <strong>of</strong> usage, these can be connected to a piped medical gas system, or
more applicable in the regarding environment, to gas cylinders. These supply <strong>with</strong> ether
medical air or pure oxygen. With such systems sustainment <strong>with</strong> oxygen over up to five
hours [3], depending on the device, the volume <strong>of</strong> the gas cylinder, the battery and the
patient’s needs, can be assured.
Once the patient gets ventilated, it is inevitable to monitor her or his vital signs. Parameters
for this monitoring are blood oxygenation, blood pressure, electrical heart activity
and heart rate.
Pulse oximetry is a sanction to measure the blood oxygenation. The red blood cells,
which contain hemoglobin, are responsible for the transport <strong>of</strong> oxygen throughout the
body. Hemoglobin, the red dye in blood <strong>of</strong> the most mammals, is capable <strong>of</strong> binding
up to four oxygen atoms to one unit. By accumulation <strong>of</strong> oxygen its spectral light absorption
changes. The two different physiological types <strong>of</strong> the protein show clearly
discriminable absorption spectra. By measuring the absorption <strong>of</strong> light <strong>of</strong> two different
wavelengths (660·10 -9 m and 940·10 -9 m), the ratio <strong>of</strong> oxygenated blood (HbO 2
) to deoxygenated
blood (Hb) can be determined (Figure 2). This is important to control and
ensure the proper supply <strong>of</strong> tissue <strong>with</strong> oxygen.
Figure 2: Absorption spectra <strong>of</strong> hemoglobin [4]
Another parameter to monitor is the electrical activity <strong>of</strong> the heart. The heart is the driving
force for the circulation <strong>of</strong> the blood. It is a hollow muscle organ, which pumps the
blood by contraction. Its proper function can be determined by the use <strong>of</strong> a device called
electrocardiogram (ECG). For its contraction the cardiac muscle gets signals from the
autonomic nervous system (even in anesthesia). These signals can be measured by the
46

ECG. The ECG is a kind <strong>of</strong> oscilloscope, connected to the patient <strong>with</strong> at least four
leads. By this it is possible to measure and display the hearts stimulus conduction, as
seen in Figure 3 ECG monitor <strong>with</strong> heart rate and pulse oxymetry [5]. This data allows
conclusions about the heart activity (heart rate and heart rhythm <strong>with</strong> four leads, electrical
axis <strong>with</strong> at least six leads). Furthermore it is a precise and real time measurement <strong>of</strong>
the activities <strong>of</strong> the heart, which most <strong>of</strong> all is inexpensive in non invasive.
During an operation it is very important to monitor the ECG due to recognize any
change in the patient’s status. So, the heart reacts to several stages <strong>of</strong> shock, e.g. like
hypovolemic shock caused by an inner injury, before these can be noticed by the surgeon.
According to [6], displaying an ECG during an anesthesia is unavoidable to control
the patient’s circulatory function. Here also is stated, that the blood pressure and heart
Figure 3: ECG monitor <strong>with</strong> heart rate and pulse oxymetry [5]
rate should be determined every 5 minutes. Changes in the blood pressure also indicate
a leakage <strong>of</strong> the circulatory system or other systemic situations, as reactions to medication
(e.g. vaso-dilating drugs).
Here also apply the special requirements <strong>of</strong> a minimally equipped operating room. Especially
the independence from electrical supply is really important in our case. Again,
modern emergency devices are the equipment <strong>of</strong> choice. The devices are specially designed
for emergency services all over the world. They are reliable, robust and independent
<strong>of</strong> an electrical supply. Additionally they combine some functions in one unit. For
example pr<strong>of</strong>essional emergency defibrillators <strong>with</strong> the ability to measure ECG, blood
pressure, oxygen saturation and heart rate are available. In addition one has the possibility
(<strong>with</strong> some devices) <strong>of</strong> an extracorporeal pacemaker (Figure 4). Usually engineered
for just short periods <strong>of</strong> time, e.g. the transport <strong>of</strong> a patient from the operating room to
the post anesthesia care unit (PACU) or a flight in an rescue helicopter from the accident
site to the emergency room, its batteries last up to 3.5 hours [7], depending on the usage
(less if using the defibrillator).
47

Figure 4: Emergency defibrillator [8]
Devices to perform the Surgery
Furthermore, during an open surgery the discharge <strong>of</strong> body fluids, because <strong>of</strong> the cut
tissue, is unavoidable. To cherish the surgeons’ ability to work, she or he needs a clean
operating field. A device called suction can provide this. There are some operated manually.
With these, a maximal vacuum <strong>of</strong> -800·10 2 Pa/-0.8 bar (200·10 2 Pa/0.2 bar absolute
pressure) at a free airflow <strong>of</strong> 70 l/min is producible. In this setup it is possible to aspirate
up to 1000 ml <strong>of</strong> liquids [9]. These features make such a suction pump sufficient for a
modulus <strong>of</strong> application as discussed before. The surgical assistant operates the pump by
foot while she or he is performing the aspiration on the operating field.
When body fluids, e.g. blood, are lost, their loss has to be compensated from a certain
amount. This fact yields a problem. The, normally for blood transfusions used, packed
red blood cells (PRBC) have to be cooled, in order not to be destroyed. They should not
be kept at room temperature for more than four hours [10]. At refrigerated temperatures
they can be kept for 42 days. This declares a need for refrigerators that can cool not
only packed red blood cells, but drugs as well. The inherent problem <strong>of</strong> a refrigerator is
that it needs energy to produce a closed room <strong>with</strong> less temperature than the surrounding
room. Generally, electrical energy is taken in most household refrigerators. If this
energy source is not available, the refrigerator can keep the inside temperature, depending
on the efficiency <strong>of</strong> the sealing, in a satisfying range for some hours. A little bit
more independence is given <strong>with</strong> a compensation refrigerator. It can be powered by gas,
sunlight or even the waste heat <strong>of</strong> other devices, for example the autoclave or a water
heater. But even when it uses thermal energy instead <strong>of</strong> electrical energy, it yet needs
constant energy supply.
48

Each location where contact <strong>with</strong> potentially infectious material, as in an operating
room, occurs, has to be rated Biosafety level 2 (BSL 2). A location where material <strong>with</strong>
known infectiousness is handled, has to be leveled BLS 3 [11]. The former means that
only authorized personnel is granted access to this location (<strong>with</strong> appropriate protective
measures) and that any equipment used in the operating room which comes in contact
<strong>with</strong> potential infectious material, has to be sterilizable. A common method for sterilizing
surgical equipment is autoclaving. In this procedure, the surgical instruments are
sterilized by steam at a typical temperature <strong>of</strong> 121 °C for 15 minutes. This inactivates all
bacteria, fungi, spores and viruses, but does not destroy prions. This process has a high
significance in the medical daily routine in industrial nations. Thus, it should be applied
in the discussed environment as well. Though, because <strong>of</strong> the difficult power supply situation
it is a complicated topic. Because <strong>of</strong> the voluptuously character <strong>of</strong> this matter,
the author refers to a fellow seminar paper concerning this topic.
The disinfection <strong>of</strong> the clothes worn by the surgeons should be considered as well. In
industry nations the surgical clothes are burned after every use. This is impossible for
cost reasons in a developing country. But there are cotton fabrics available to transfer
bacteria colonies from one Petri dish to another, which can be autoclaved. Tailoring
clothes <strong>of</strong> these fabrics could be a solution for this problem, although these fabrics are
very expensive.
But there are also item, which cannot be put in the autoclave because <strong>of</strong> their size. These
have at least to be sanitized by a disinfection agent. That presumes, that the surfaces <strong>of</strong>
these items have to <strong>with</strong>stand these chemical agents. This also includes items, which do
not have direct contact <strong>with</strong> the patient, as like as repository shelves or crash carts, used
to place surgical instruments on during the surgery.
With the combination <strong>of</strong> these devices, especially infusion pump, emergency ventilator,
emergency defibrillator and manual suction pump, a surgery <strong>with</strong> general anesthesia is
possible. The range <strong>of</strong> functions is not as big as in a stationary setup, but the operating
staff is independent <strong>of</strong> electrical power for at least 2 hours and the setup is suitable for
surgeries as appendectomies or reposition <strong>of</strong> broken bones.
For operating, the surgeon needs enough light to see the operating field. This light source
has to be flexibly positionable to fit the changing requirements <strong>of</strong> the procedure. Without
a surgical lighting it is difficult for the surgeon to perform the operation, especially
at night or even cloudy weather. Because <strong>of</strong> the bad efficiency <strong>of</strong> common light bulbs
the energy consumption <strong>of</strong> surgical lighting is very high. So it is difficult to run such a
light source <strong>with</strong>out constant electrical supply. The LED technology could provide a remedy
by being less energy consumptive. Since it is still really expensive it is not a good
surrogate. However, the technology in portable LED light sources improves steadily. By
now headlamps are available, which could compensate the lack <strong>of</strong> lighting for the surgeon.
Another advantage would be, that the doctor would radiate light in the direction
she or he looks and could not block the light <strong>with</strong> her or his body. These headlamps cannot
afford the 100.000 lux postulated in [12], but are still sufficient for the illumination
<strong>of</strong> the operation field. Additionally the LED developers can adapt the light temperature
<strong>of</strong> conventional lighting and, by using RGB-arrays, even produce any color the surgeon
needs. Furthermore this technology does not produce that much heat as the well-known
49

light bulb, which is absorbed by the illuminated tissue.
Indeed, there are concepts <strong>of</strong> emergency power supplies, which are able to bridge a
blackout, but they are not applicable for situations in which the electrical supply is not
available most <strong>of</strong> the time. In this context, for examination and surgery a compromise
has to be made. Again, the author refers to a fellow paper concerning the autarky <strong>of</strong>
energy supply under complicated conditions.
Medical Imaging
Except for interventional equipment there is a need for diagnostic devices as well. As
well in emergency diagnostics as in standard examinations, sonography has a huge value.
The sonography device uses ultrasound waves. It emits and receives the waves and
can determine properties <strong>of</strong> the tissue, the wave was reflected by. By this, it can calculate
a cross-section picture <strong>of</strong> the structures, which the ultrasonic probe contacts.
The standard procedures for polytraumatic patients are called p-FAST (präklinische
fokussuierte abdominelle Sonographie bei Trauma, English: prehospital focused abdominal
sonography for trauma) and FEEL (<strong>Focus</strong>ed Echocardiography for Life Support)
[13]. These two procedures provide a comprehensive overview <strong>of</strong> the intra-abdominal
injuries <strong>of</strong> a trauma patient. Therefore they foresee scanning at selected focus areas in
order to sonographically exam the patient’s abdomen and thorax for inner injuries and
hemorrhages, as for example a cardiac tamponade.
For this reason, portable lightweight sonography devices were developed, to provide rapid
examinations on patients at the scene <strong>of</strong> an accident. These are battery powered (up
to two hours scan time), small and even provide the ability <strong>of</strong> Doppler sonography, to,
for example, measure the blood flow [14]. Furthermore, a physician can connect several
transducers to the devices. Themselves, as well as the batteries and the transducers can
be disinfected. Besides, as one <strong>of</strong> the few, the producer <strong>of</strong> the device mentioned in [14]
sponsors nonpr<strong>of</strong>it healthcare organizations <strong>with</strong> its products.
Since the high mortality <strong>of</strong> severe and or polytraumatic injuries and the insufficient
area-wide medical care, sonography plays a minor role in emergency medicine in the
discussed environment. But for prenatal and perinatal examinations <strong>of</strong> the fetus, sonography
is the gold standard in gynecology. Such a device, as discussed before, would
improve the situation in developing countries exceedingly. Through this, the mortality
<strong>of</strong> avoidable complications in pregnancy and delivery <strong>of</strong> children could be lowered.
Another standard device for medical imaging is the x-ray unit. As the most used diagnostic
method throughout the world, x-ray is short-wave radiation, capable to penetrate
human tissue, bone and even metal. A receiver, ether chemical or electronic, makes
the tissue information visual. The optical denser medium attenuates radiation stronger
(bright in the x-ray image) as an optical less dense structure (dark on the x-ray image).
It is received as a differently weakened signal on the detector. By this, one can visualize
structures inside the human body. As, for example bones, to check for fractures, or the
lungs, to check for tuberculosis.
Borrowed from the veterinary section, battery powered x-ray units exist. Portable and
lightweight, they <strong>of</strong>fer the opportunity to perform x-ray examinations in every location.
50

With these devices it is possible to generate x-ray irradiation <strong>with</strong> energies up to 100
keV [15]. With a fully charged battery up to 500 exposures are possible. As a compromise
it would be very suitable, concerning a situation <strong>with</strong> short-term energy supply,
which just had to be satisfactory for charging the batteries <strong>of</strong> the devices.
But batteries are always a delicate topic in hot and humid environments. It can possibly
happen, that they do not have the total capacity or heat up in a manner, that incorporated
self-protection mechanisms shut down the device in order not to destroy it by overheating.
Engineers should take this in consideration for the next generation <strong>of</strong> devices.
Conclusion and Outlook
The written before is just a brief collection <strong>of</strong> some devices and methods to improve or
respectively apply a widespread medical care in developing countries. There are many
devices not mentioned used to perform a surgery <strong>with</strong> the, to us, well known standards,
but the mostly needed ones to perform it at all. Concerning the topic <strong>of</strong> a functional conception
<strong>of</strong> a minimal equipped operating room, observing the difficulty <strong>of</strong> a not stable
and not always available electrical infra structure, it is important to make the surgeon
independent from electrical power. At least, for a part <strong>of</strong> the surgery, so she or he can
do the surgery at all.
One has to consider, that organ transplantation is not possible in this setup or environment.
But a fundamental care can be provided for allegedly mortal indications as appendicitis.
Also, the reader has to keep in mind, that the best-equipped operating room
has no value <strong>with</strong>out a surgeon performing operations. So it is the industrial nations
obligation, to sensitize their highly qualified and trained surgeons and medical staff for
the needs in the not that well developed rest <strong>of</strong> the world. A sustainable effect can be
achieved, if our doctors and paramedics give some part <strong>of</strong> their knowledge to form an
autonomous and gapless medical care system on site.
This solely can be reached by a collaboration <strong>of</strong> medical personnel and medical engineering.
It is important to adopt concepts to the demands <strong>of</strong> this special environment.
The export <strong>of</strong> old medical technology is a step in the right direction, but has to be
tailored to the needs <strong>of</strong> the recipient. With no electricity, a mobile tethered x-ray unit
is not worth anything. In this case, it will not be used. Furthermore, it is the engineers
and help organizations obligation to set up concepts that are easily deliverable, easy and
inexpensive to use and affordable to purchase. So a homogenous distribution can be
achieved and the circumstances can be improved.
One could imagine a standard setup <strong>of</strong> portable battery fed devices to build up a minimally
equipped operating room (tailored to the local requirements), shipped as a package,
funded by donations and explained by pr<strong>of</strong>essionals, which travel <strong>with</strong> the equipment,
to perform the most suitable transfer <strong>of</strong> knowledge. This could be the foundation
<strong>of</strong> a health care system in less developed countries.
51

References
[1] Philip R. Schauer, William Gourash, Giselle G. Hamad and S. Ikramuddin. “Operating Room Setup
and Patient Positioning for Laparoscopic Gastric Bypasses and Laparoscopic Gastric Banding”. In:
Richard L. Whelan, James W. Fleshman and Dennis L. Fowler, eds., The Sages Manual, ISBN 978-0-
387-29050-8, pp. 76-84, Springer New York, USA, 2006.
[2] B. Braun Melsungen AG. “Perfusor ® Space and Accessory, S<strong>of</strong>tware 688D”. Instructions for Use, p. 24,
Melsungen, Germany, January 2006.
[3] Dräger Medical AG & Co. KGaA. “Oxylog ® 3000, Emergency and transport ventilator, S<strong>of</strong>tware 1.n”.
Instructions for use. 2nd Edition, pp. 23 & 91, Lübeck, Germany, April 2002.
[4] http://www.arizonaskywatch.com/articles/articles/morgellons%20and%20chemtrails%20carnicom.
htm, retrieved August 1, 2012
[5] Schiller AG. “Defigard 5000 ® , Der vielseitige Lebensretter”. P. 17, Baar, Switzland, July 2010.
[6] American Society <strong>of</strong> Anesthesiologists. “Standards for basic anesthetic monitoring”. P. 3, July 2011.
[7] Schiller AG. “Defigard 5000 ® , Der vielseitige Lebensretter”. P. 2, Baar, Switzland, July 2010.
[8] Schiller AG. “Defigard 5000 ® , Der vielseitige Lebensretter”. P. 14, Baar, Switzland, July 2010.
[9] Ambu International A/S. “Ambu ® TwinPump & Ambu ® Twinpump 1000”. Directions fur use, p. 3, Ballerup,
Denmark, March 2002.
[10] American Associations <strong>of</strong> Blood Banks (AABB). “Circular <strong>of</strong> Information for the use <strong>of</strong> human blood
and blood components”. Pp. 8 & 9, Bethesda, USA, December 2009.
[11] Jonathan Y. Richmond, Robert W. McKinney, eds., Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories,
4th ed. ed., ISBN 0-7881-8513-6, Diane Publishing Co., USA, January 1999.
[12] DIN 5035 Teil 3. “Belechtung mit künstlichem Licht – Beleuchtung im Gesundheitswesen”. Beuth
Berlin, Germany, July 2006.
[13] R. Breitkreutz, H. Ilper, F. H. Seeger and F. Walcher. “Ultraschall für Notfälle: Anwendungen im Rettungsdienst“.
In: Notfallmedizin up2date, 3, Thieme Stuttgart, Germany, 2008.
[14] SonoSite, Inc. “NanoMaxx Ultrasound System”. User Guide, pp. 3 & 34 ff, Bothell, USA, 2010.
[15] United Radiology Systems. “Battery Powered Portable Generator, PXM-BT Family”. Deerfield, USA,
2006.
52

Students‘ Seminar <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> in Developing Countries Erlangen 2012
Einsatz einer Low-cost Funduskamera in
Entwicklungsländern
Funktionsweise und Anforderung an die Telemedizin
Jana Schmitt
Central Institute <strong>of</strong> Healthcare Engineering
Friedrich-Alexander University <strong>of</strong> Erlangen-Nuremberg
Erlangen, Germany
Abstract – Im Rahmen des Projekts „Low-Cost Funduskamera für die dritte Welt“
werden technische Möglichkeiten zur Fundusskopie mit telemedizinischer Anbindung
in Entwicklungsländern erforscht und demonstriert. Die dabei erreichten
Fortschritte, wie Verbesserung der Bildqualität, Aufbau aus Komponenten des
Massenmarkts und Verbesserung der telemedizinischen Wege, werden im Folgenden
genauer beleuchtet.
Keywords: FUNDUSKAMERA, low-cost, Entwicklungsland
Einleitung
Das Auge ist für viele Menschen das wichtigste Sinnesorgan. Wir empfangen ca. 80%
aller Informationen aus der Umwelt über das Auge. Eine Beeinträchtigung des Sehvermögens
oder der Verlust dessen, würde unseren Alltag sehr stark beeinflussen. Das Auge
als einziges transparentes Organ macht es einem Arzt möglich, einen direkten Einblick
in den Körper zu erhalten. [1]
Das Auge selbst (vergleiche Abbildung 1) lässt sich mit einer Kamera vergleichen.
Beim Sehen fällt das Licht durch die Linse auf die Netzhaut. Dort wird das Bild von
den ca. 125 Millionen Photorezeptoren aufgenommen, und über den Sehnerv ans Ge-
Abbildung 1: Bild der Netzhaut [2]
53

Abbildung 2: Aufbau des menschlichen Auges [2]
hirn zur Verarbeitung weitergeleitet. [1]
Die Funduskamera macht es möglich in das Auge hinein, und damit den Augenhintergrund
(Fundus) bzw. die Netzhaut, wie in Abbildung 2, zu fotografieren. Dabei können
der Sehnerv, die Netzhaut und die Aderhaut gut dargestellt und fotografisch festgehalten
werden.
Mit Hilfe dieser Fundusaufnahmen besteht die Möglichkeit viele Krankheiten zu Diagnostizieren
und früh zu erkennen. Auch eine Verlaufsdokumentation ist anhand der
Bilder sehr gut möglich. Ein Beispiel ist der grüne Star (Glaukom), die häufigste Erblindungsursache
in Deutschland. Diese Krankheit bemerkt der Patient in einem frühen
Stadium nicht, und bei späterer Diagnose bleiben irreversible Schäden. Auch andere
Krankheiten des Augenhintergrundes können mit dieser Methode diagnostiziert werden.
Unter Anderem, die altersabhängige Makuladegeneration, Arterien- und Venenverschlüsse
am Augenhintergrund, Schäden der Netzhaut durch Diabetes mellitus und
vieles mehr. [1, 3]
Abbildung 3: Prinzip der Funduskamera [4]
54

Funktionsweise der Funduskamera
Die Funduskamera funktioniert ganz allgemein nach dem Prinzip der direkten Augenspiegelung,
wie in Abbildung 3 dargestellt. Bei der Untersuchung mit dem Augenspiegel
wird das Auge über einen teildurchlässigen Spiegel beleuchtet. Wenn sich die Beleuchtungsrichtung
und die Beobachtungsrichtung überlagern, kann der Arzt durch das
Auge hindurch auf die Netzhaut sehen.
Um qualitativ hochwertige Aufnahmen zu erhalten, muss das Patientenauge möglichst
stillhalten und die Pupille möglichst groß sein. Um die Pupille auf zu weiten, werden
häufig Medikamente eingesetzt. Trotz der weiten Pupille sieht der Arzt immer nur einen
kleinen Teil der Netzhaut, je nach Winkel in dem in das Auge hinein sieht. Das größte
Abbildung 4: Schema der indirekten Augenspiegelung [4]
Problem ist allerdings nicht, dass der Arzt nur einen kleinen Ausschnitt sieht, sondern,
dass das einfallende Licht sich auf der Cornea reflektiert und damit Spiegelungen erzeugt.
Diese Reflexe können so stark sein, dass sie das reflektierte Bild der Netzhaut
überstrahlen.
Um den Bereich zu vergrößern, der betrachtet werden kann, wird das Prinzip der indirekten
Augenspiegelung angewendet. Dabei wird, wie in Abbildung 4 zu erkennen
ist, eine Linse vor das Patientenauge gehalten. Dadurch kann ein größerer Bereich der
Netzhaut beleuchtet und auch gesehen werden. Allerdings sieht der behandelnde Arzt
die Netzhaut bei dieser Methode auf dem Kopf, da der Einsatz der Linse zu einem Zwischenbild
führt. [4]
Um eine Funduskamera zu erhalten, kann nun statt dem Arztauge eine Kamera eingesetzt
werden um das Bild der Netzhaut fotografisch festzuhalten.
55

Verbesserungen und Fortschritte des Projekts „Low-Cost
Funduskamera für die dritte Welt“
Abbildung 5: Aufnahme der Netzhaut mit Pupillenteilung [6]
Zur Aufnahme des Fundus soll eine möglichst auf dem Massenmarkt verfügbare kostengünstige
digitale Bilderfassungseinheit verwendet werden. Die digitalen Fundusbilder
sollen durch neue Methoden und Technologien der Bildnachbearbeitung in ihrem
medizinischen Wert gesteigert und durch telemedizinische Verfahren einem Expertenkreis
zugänglich gemacht werden. Durch die so erreichte Fernbefundung ist es möglich,
in Regionen mit schlechter medizinischer Versorgung eine ophthalmologische Untersuchung
einer großen Zahl von Menschen zu erreichen, obwohl kein Ophtalmologe vor
Ort ist. [5]
Für die in diesem Projekt entwickelte Funduskamera wird das Prinzip der indirekten
Augenspiegelung angewendet. Als Linsensystem, das vor das Patientenauge gehalten
wird, wird ein Okular aus dem Bereich der Amateurastronomie verwendet. Eine Anfertigung
optischer Gläser ist sehr teuer, daher ist geschickt auf die günstigeren Okulare
des Massenmarktes zurückzugreifen. Mit dem Ausgewählten Augenstück ist es möglich
68° der Netzhaut zu sehen. Die meisten bisher verwendetet Funduskameras können bis
maximal 50° aufnehmen. Mit dieser Komponente wird also das Sichtfeld vergrößert
und der Low-Cost Aspekt berücksichtigt. Für die Aufnahmen mit diesem Augenstück
ist keine Medikamentengabe mehr nötig, sodass der Augenhintergrund non-myadrisch
dargestellt werden kann. [7]
Das Problem, der Cornea-Reflexe wird dadurch gelöst, dass das Prinzip der Pupillenteilung
angewendet wird. Dabei wird die Pupille in der Mitte optisch geteilt, und nur eine
der beiden Hälften wird beleuchtet, sodass nur auf dieser Hälfte Reflexionen entstehen
können. Da das Licht allerdings im gesamten Auge ankommt, ist es möglich, die andere
Hälfte mit der Kamera aufzunehmen. Nach der ersten Aufnahme werden Beleuchtungsseite
und Aufnahmeseite getauscht, sodass das gesamte Auge ohne Spiegelungen
abgebildet werden kann. In Abbildung 5 wird zum Beispiel die obere Hälfte der Pupille
beleuchtet und lediglich die Untere für das Ergebnis ausgewertet. Darauf folgt eine
Aufnahme, bei der der untere Teil des Auges beleuchtet werden würde und der Obere
56

aufgenommen wird. Die beiden Aufnahmen werden digital passend zusammengesetzt,
sodass der gesamte Augenhintergrund dargestellt werden kann. [6, 7]
Für die Befundung sind Farbbilder sehr wichtig, da nur auf ihnen entscheidende Details
Abbildung 6: Generieren eines Farbbildes [6]
sichtbar sind. Um die Aufnahmequalität zu verbessern wird hier eine Graustufenkamera
verwendet, sodass die Bilder eine dreifache Auflösung erreichen. Die höhere Auflösung
ist wichtig, für die genaue und detailierte Befundung. Um nicht auf die Farbbilder verzichten
zu müssen, werden mit der Graustufenkamera drei Bilder mit unterschiedlich
farbiger Beleuchtung gemacht, und diese Bilder zum Schluss, wie in Abbildung 6, übereinander
gelegt. Dabei wird der Augenhintergrund einmal mit rotem einmal mit grünem
und einmal mit blauem Licht beleuchtet. [6, 7]
Beleuchtet wird der Augenhintergrund mit LEDs, da diese sehr klein und trotzdem sehr
leuchtstark sind. Die Aufnahme mit einer Graustufenkamera hat auch noch den Vorteil,
dass weniger Licht benötigt wird, und damit das Patientenauge nicht unnötig belastet
wird. [7]
Das Versenden der Daten aus den Entwicklungsländern via Internet ist in den meisten
Fällen nicht möglich, da in den Krankenhäusern vor Ort kein Internetzugang vorhanden
ist. Auch per Satellit die Daten zu versenden ist zu aufwendig. Deshalb soll für diese
Funduskamera das in den Entwicklungsländern gut ausgebaute Handynetz zur Übermittlung
der Daten genutzt werden. [7]
Einsatz in Entwicklungsländern und Anforderungen an die
Telemedizin
Für den Einsatz eines Medizingerätes und speziell einer Funduskamera in Entwicklungsländern
müssen bestimmte Rahmenbedingungen erfüllt sein.
Die erste Schwierigkeit besteht darin, Personal zu finden das ein technisches Gerät richtig
bedienen kann. Dieses Problem wird gelöst da bei der Realisierung der Funduskamera
in besonderem Maße auf einen hohen Automatisierungsgrad, Robustheit und leichte
57

Bedienbarkeit Wert gelegt wird. Die Funduskamera kann somit auch von einem medizinischen
Laien angewandt werden, welcher auch die Anamnese durchführen und zusammen
mit den Fundusbildern übermitteln kann. Durch die im Ausland oder einer größeren
Stadt erfolgende Diagnose können die geringen vor Ort vorhandenen medizinischen
Kapazitäten auf die Therapie der bedürftigen Menschen konzentriert werden. [5]
Eine weitere Herausforderung ist die Stromversorgung. Die neu entwickelte Funduskamera
kann mit 12 Volt betrieben werden. [7] Eine Idee ist es, zum Besipiel die Kamera
mit Akkus zu versorgen, diese können aufgeladen werden, sollte das Krankenhaus mit
wenigstens einigen Stunden Strom in der Woche versorgt werden. Dabei könnte die Kamera
nahezu durchgehend einsatzbereit sein, ohne direkt von einer Energieversorgung
abhängig zu sein.
Die Anforderungen an die Telemedizin sind sehr hoch. Und sind auch stark abhängig
von dem tatsächlichen Einsatz der Kamera. Für den Einsatz gibt es zum einen die Möglichkeit
eine Funduskamera in einem bereits bestehenden Krankenhaus bzw. einer bestehenden
Praxis anzuwenden, oder mit der Kamera durch das Land zu reisen.
Sollte die Kamera in einem Krankenhaus oder einer Praxis stationiert sein, können von
den kritischen Patienten, oder wenn möglich, von allen Menschen ambulant als Vorsorge
Fundusbilder gemacht werden. Diese würden dann zur Befundung über das bestehende
Handynetz, beispielsweise nach Erlangen, verschickt und befundet werden.
Danach würde der Befund wieder zurückgeschickt. Dieser Befundungsvorgang müsste
allerdings sehr schnell gehen, da die Menschen, wenn ihnen nicht bekannt ist, dass sie
krank sind, die Krankenstation sehr schnell wieder verlassen und dann für die Mediziner
vor Ort nicht mehr erreichbar sind.
Die Alternative dazu ist es, mit einem Geländewagen oder Ähnlichem durch die Siedlungen
zu fahren und die Leute zu untersuchen. Hierbei würden ebenfalls die Bilder
über das Handynetz aus dem Entwicklungsland heraus gesendet, extern befundet und
dann der Befund wieder zurückgeschickt. Hierbei könnte man sich vorstellen, entweder
mehrere Tage an einem Ort zu bleiben, bis die Befunde angekommen sind, oder eine
Route ein zweites Mal nach erhalten der Befunde abzufahren. Beim verkünden der Befunde
könnten Patienten gegebenenfalls gleich mit in ein Krankenhaus oder zu einem
Spezialisten genommen werden.
Unabhängig welche Variante realisiert werden kann, es besteht in beiden Fällen die Notwendigkeit,
dass möglichst schnell und präzise befundet werden kann, sodass in den
Entwicklungsländern schnell gehandelt werden kann.
58
Zusammenfassung und Ausblick
Es wurde erreicht, ein System zu entwickeln, bei dem das Auge ohne Medikamentengabe
untersucht werden kann. Um das Gerät möglichst kostengünstig herstellen zu können,
wurden Standardkomponenten vom Massenmarkt eingesetzt. Des Weiteren wurde
durch den Einsatz einer monochromen Kamera und der unterschiedlich farbigen Beleuchtungen
ein Bild mit einer höheren Auflösung, und dabei eine Reduktion der benötigten
Lichtmenge erreicht. Durch den Einsatz der Pupillenteilung werden außerdem

größere Reflexionen vermieden. [6]
Das Projekt „Low‐Cost Funduskamera für die dritte Welt“ hat bereits große Fortschritte
für die Entwicklung Funduskamera gebracht. Bis der Prototyp in Serie gehen kann
müssen noch einige Schritte getan werden. Es muss noch ein Gehäuse und eine bedienerfreundliche
Oberfläche entwickelt werden. Außerdem muss noch geklärt werden, ob
die Bilder in den Entwicklungsländern vor Ort zusammengerechnet werden, oder ob der
Rechenaufwand ebenfalls mit ausgelagert werden soll. Wenn diese und andere Feinheiten
geklärt sind, besteht die Möglichkeit für eine Flächendeckende Fundusskopie auch
in Entwicklungsländern.
59

Literatur und Abbildungen
[1] http://augenarzt-scheler.de/index.phpid=132(zuletzt aufgerufen am 30.07.12)
[2] Poster zur Langen Nacht der Wissenschaften: Digitaler Augenspiegel: Blick ins Innere des Auges, FAU
Erl.-Nbg., 2011
[3] Vorlesung Biologisches und Technisches Sehen, SS 2011, Pr<strong>of</strong>. Dr. G. Michelson
[4] J. Blaß: Erstellung einer Abbildungsoptik für einen digitalen Augenspiegel, FAU Erl.-Nbg., 2010
[5] https://medical-valley-emn.de/node/2947 (zuletzt aufgerufen am 30.07.12)
[6] Poster: B. Höher: Non-mydriatic, 68° wide fundus imaging <strong>with</strong> low cost components, FAU Erl.-Nbg.,
2012
[7] Persönliches Gespräch mit Dipl.-Ing. B. Höher am 26.07.12
60

Students‘ Seminar <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> in Developing Countries Erlangen 2012
Sterilisation in Entwicklungsländern
Sabine Weingärtner
Central Institute <strong>of</strong> Healthcare Engineering
Friedrich-Alexander University <strong>of</strong> Erlangen-Nuremberg
Erlangen, Germany
s.weingaertner@alles-relativ.de
Abstract – Sterilisation in Krankenhäusern ist weltweit ein wichtiges Thema. Jedoch
muss in Entwicklungsländern auch auf die Rahmenbedingungen und die Bedienbarkeit
geachtet werden.
Ressourcenschonend und effektiv ist das Konzept der Dampfsterilisation. Die Temperaturregelung
wird durch ein Überdruckventil sicher gestellt . Der dort entweichende
Dampf treibt eine kleine Turbine zur Stromerzeugung an und kann zusätzlich
zur Erhitzung eines Wasserspeichers genutzt werden. Der erzeugte Strom soll
eine Kontrolllampe und einen Schließmechanismus am Autoklav betreiben. Nachdem
der Dampf abgekühlt ist, wird er gefiltert und für die Sterilisation wieder
verwendet. Der Dampf zur Erwärmung des Autoklaven wird durch ein Trägeröl
erzeugt, das auf dem Hausdach mittels Solarthermie in einem Parabolrinnenkraftwerk
erhitzt wird. Dieses soll zudem ein Dampfkraftwerk zur Stromerzeugung
betreiben.
Keywords: Sterilisation, Dampf, Regenerative Energie, Solarthermie, Parabolrinnen.
Einleitung
Zur Vermeidung von Infektionen ist Hygiene ein wichtiges Thema in Krankenhäusern.
Untrennbar verbunden mit dem Thema Hygiene sind die Desinfektion und die Sterilisation.
Erst die Anwendung dieser Prozesse auf zum Beispiel Materialien, Geräte oder
Gefäße ermöglicht es, diese in die Versorgung der Patienten mit einzubringen. Typisches
Sterilgut sind u. a. Fadenziehsets, OP- Besteck und OP- Kleidung.
Desinfektion und Sterilisation
Definitionen
Bei der Desinfektion besteht das Ziel, die Zahl von Infektionserregern soweit zu reduzieren,
dass eine Übertragung bzw. eine Infektion ausgeschlossen werden kann. Eine
61

100%ige Keimreduzierung findet bei der Desinfektion nicht statt. [1]
Die Sterilisation hat zum Ziel, ein zu sterilisierendes Gut von allen lebenden Mikroorganismen
einschließlich ihrer Ruhestadien (Sporen) zu befreien, d. h. Keimfreiheit
herzustellen. [1]
In der Realität ist mit 100% Sicherheit völlige Sterilität nicht zu erreichen. Sterilisation,
wie auch Desinfektion, werden daher mathematisch definiert. Materialien oder Gegenstände
gelten als steril, wenn in einer Million gleichbehandelter Einheiten des selben
Sterilgutes maximal ein vermehrungsfähiger Mikroorganismus enthalten ist; d. h. die
Wahrscheinlichkeit, dass maximal ein vermehrungsfähiger Mikroorganismus in einer
Million gleichbehandelter Sterilgute enthalten ist, liegt bei 10-6 [2]. Für die Desinfektion
liegt die Wahrscheinlichkeit des maximalen Enthaltens eines vermehrungsfähigen
Mikroorganismus bei 10-5. [2]
Keimarme, sterile Aufbereitung
„Gemäß § 3 Absatz 14 Medizinproduktegesetz ist die Aufbereitung von bestimmungsgemäß
keimarm oder steril zur Anwendung kommenden Medizinprodukten die nach
deren Inbetriebnahme zum Zwecke der erneuten Anwendung durchgeführte Reinigung,
Desinfektion und Sterilisation einschließlich der damit zusammenhängenden Arbeitsschritte
sowie die Prüfung und Wiederherstellung der technisch-funktionellen Sicherheit.“
Zitat: [3]
„Eine ordnungsgemäße Aufbereitung wird laut Medizinprodukte-Betreiberverordnung
(§ 4 Absatz 2) vermutet, wenn die [im folgenden Absatz beschriebene] gemeinsame
Empfehlung der Kommission für Krankenhaushygiene und Infektionsprävention am
Robert Koch-Institut und des Bundesinstitutes für Arzneimittel und Medizinprodukte
zu den „Anforderungen an die Hygiene bei der Aufbereitung von Medizinprodukten“
beachtet wird.“ Zitat: [3]
Grundlagen der Sterilisation
62
Materialien und Methoden
Laut der „Anforderungen an die Hygiene bei der Aufbereitung von Medizinprodukten“
des Robert-Koch-Institutes, sind die Medizinprodukte, die eine Aufbereitung benötigen,
folgende
• „die mit dem menschlichen Körper in Berührung kommen oder in diesen eingebracht
werden,
• die für die Durchleitung, die Veränderung der biologischen oder chemischen Zusammensetzung
oder die Aufbewahrung von Blut, Blutbestandteilen, anderer Körperflüssigkeiten
oder Körpergeweben zur späteren Anwendung am Mensch oder
• für die Durchleitung von Flüssigkeiten, Gasen oder anderer Zubereitungen zum
Zweck der Infusion, Perfusion oder sonstigen Verabreichung oder Einleitung in den
menschlichen Körper angewendet zu werden“
Zitat: [4]

Die Aufzählungen des Robert- Koch Institutes beinhalten eine Vielzahl an Objekten, die
eine Aufbereitung benötigen. Es werden aber weder die Art der Aufbereitung noch das
Verfahren genauer spezifiziert. Auch wird nicht differenziert, ob es sich um eine Desinfektion
oder um eine Sterilisation handelt.
Ich werde mich in meinen weiteren Ausführungen auf die Wiederaufbereitung, d. h. die
Sterilisation, von Gebrauchsgegenständen beschränken.
• „Die Wirkung einer Desinfektion und Sterilisation ist abhängig von:“
• „der angewendeten Temperatur,“
• „dem angewendeten Verfahren,“
• „dem chemischen Mittel,“
• „der Einwirkzeit“
• „dem Durchdringungsvermögen der Desinfektionsmittel“
• „der Durchdringungsmöglichkeit des Desinfektions- oder sterilisationsgutes“
• „der Anzahl der Mikroorganismen“
• „Resistenz und Zustand der Keime (vegetativ oder Sporen)“
• „Umgebungsbedingungen (Schmutz, Feuchte, Reinigung etc.)“
Die ersten sieben Punkte sind z.T. voneinander abhängig. Zitat: [5 S.61, S.68]
„Die Aufbereitung umfasst in der Regel folgende Einzelschritte:
• das sachgerechte Vorbereiten (Vorbehandeln, Sammeln, Vorreinigen und gegebenenfalls
Zerlegen der angewendeten Medizinprodukte und deren zügigen, sicher
umschlossenen und Beschädigungen vermeidenden Transport zum Ort der Aufbereitung,
• die Reinigung/Desinfektion, Spülung und Trocknung,
• die Prüfung auf Sauberkeit und Unversehrtheit (z. B. Korrosion, Materialbeschaffenheit),
gegebenenfalls Wiederholung von Schritt b) und die Identifikation, z. B.
Abbildung 1: [6]
63

zum Zwecke der Entscheidung über eine erneute Aufbereitung bei deren zahlenmäßiger
Begrenzung,
• die Pflege und Instandsetzung,
• die Funktionsprüfung und, je nach Erfordernis,
• die Kennzeichnung sowie
• das Verpacken und die Sterilisation (Kat. IB).“ Zitat: [4]
Anhand der drei Grundlagen (Anforderungen an die Hygiene bei der Aufbereitung von
Medizinprodukten; Abhängigkeit der Sterilisationswirkung; Aufbereitung des Sterilisationsgutes),
kann man ein geeignetes Sterilisationsverfahren bestimmen.
Dabei ist es hilfreich , dass man das Sterilgut in drei Gruppen einteilen kann:
• Unkritisch
• Semikritisch
• Kritisch.
Ansätze zur Bestimmung des Sterilisationsverfahrens zeigen die beiden folgenden Graphiken
des DGSV. (Abbildungen 1 und 2)
64
Abbildung 2: [6]

Verfahren der Sterilisation
Im Weiteren möchte ich nun genauer auf die einzelnen Verfahren der Sterilisation eingehen.
Ich beziehe mich dabei hauptsächlich auf Steuer & Schubert, 2010 [5]. Man unterscheidet
im Wesentlichen folgende Verfahren:
Physikalische Sterilisation:
Die Physikalische Sterilisation unterteilt sich in Thermische Sterilisation, Gassterilisation,
Plasmasterilisation und Ionisierende Strahlung. Die Thermische Sterilisation lässt
sich noch einmal in Dampfsterilisation und Heißluftsterilisation gliedern.
Thermische Sterilisation:
Bei thermischen Verfahren zeigen die Mikroorganismen einen logarithmischen Zusammenhang
zwischen Einwirkdauer und Temperatur, weswegen eine Abtötung der Keime
zu 100% nicht möglich ist. Die Dezimalreduktionszeit (D-Wert) ist dabei die Zeit in
Minuten, die ein Mikroorganismus bei einer bestimmten Temperatur gehalten werden
muss, um eine Reduktion der Ausgangskeimzahl von 90% zu erlangen. [7]
mit N 0
= Anfangskeimwert, N t
=Endkeimgehalt, t = Hitzebehandlungszeit in Minuten,
T = Temperatur in °C.
Die Abhängigkeit des D-Wertes von der Temperatur wir durch den z-Wert gegeben. Der
z-Wert gibt an, um welchen Betrag die Temperatur erhöht werden muss, um den D-Wert
auf ein Zehntel zu reduzieren
Sowohl der D-Wert als auch der z-Wert sind charakteristisch für verschiedene Mikroorganismen.
[2]
Dampfsterilisation:
Bei der Dampfsterilisation wird das Medizinprodukt strömendem Dampf ausgesetzt.
Hierbei ist es wichtig, vorher alle Schmutzschichten zu entfernen. Weiterhin ist zu beachten,
dass das Medizinprodukt Wasser und Hitze verträgt.
Der Wirkungsbereich dieser Methode umfasst ABC und wird bevorzugt auch bei kritischen
Medizinprodukten angewendet. Die Einwirkzeit und die Temperatur hängen
vom zu sterilisierenden Gegenstand ab. Hierbei werden mehrere Phasen unterschieden,
die Aufheiz-, Halte- und Kühlphase. Es tragen alle Phasen zur Sterilisation bei, jedoch
ist die Dauer der einzelnen Phasen abhängig vom Sterilgut unterschiedlich und hängt
z. B. von der Durchdringung ab. Ein Wert hierfür ist der sogenannte F- Wert, er wird in
Minuten angegeben.
Der Wirkungsbereich dieser Methode umfasst ABC und wird bevorzugt auch bei kriti-
65

schen Medizinprodukten angewendet. Die Einwirkzeit und die Temperatur hängen vom
zu sterilisierenden Gegenstand ab. Hierbei werden mehrere Phasen unterschieden, die
Aufheiz-, Halte- und Kühlphase. Es tragen alle Phasen zur Sterilisation bei, jedoch ist
die Dauer der einzelnen Phasen abhängig vom Sterilgut unterschiedlich und hängt z. B.
von der Durchdringung ab. Ein Wert hierfür ist der sogenannte F- Wert, er wird in Minuten
angegeben.
Zur Herstellung der Reindampfumgebung gibt es zwei Verfahren,
• das Vakuumverfahren, bei dem der Dampf in ein Vakuum einströmt, und
• das Strömungs- oder Gravitationsverfahren, bei dem nach dem Dampfkochtopfprinzip,
die Luft durch Sattdampf verdrängt wird. [8]
Bei der Lagerung der Teile muss gewährleistet sein, dass diese gänzlich vom Dampf
umströmt und durchdrungen werden können.
Die Bauweise als Autoklaven ist Voraussetzung um die nötigen Temperaturen zu erreichen.
Hierbei ist der Druck p abhängig vom Volumen V des Autoklaven, der Menge an
Wasser m, die sich darin befindet und der gewünschten Sterilisationstemperatur T. R s
ist
dabei die spezifische Gaskonstante für Wasser.
Nach DIN 58953 7/8 können so sterilisierte Medizinprodukte bei geeigneter Lagerung
ohne Umverpackung bis zu einem Tag gelagert werden. (Tabelle 1)
Tabelle 1: Thermoresistenzstufen [5]
66
Heißluftsterilisation:
Auch diese Methode funktioniert über Wärme, jedoch sind durch die fehlende Feuchtigkeit
deutlich höhere Temperaturen notwendig, „da die Widerstandsfähigkeit von

Zellproteinen gegen eine Hitzekoagulation durch die gleichzeitig einsetzende Dehydration
heraufgesetzt wird.“ [7]
Es werden Temperaturen von deutlich über 200°C bei der Heißluftsterilisation benötigt.
Bekannt ist dieses Verfahren im Hausgebrauch durch das „Abflammen“ von z. B. Messern
oder Nadeln.
Gassterilisation:
Die Gassterilisation erfolgt entweder bei 60-75°C maximal 90 Minuten lang und erfordert
Formaldehyd, einen Unterdruck von 0,2 bar und eine relative Luftfeuchtigkeit von
60-80%. Oder die Verfahrensdauer beträgt bei 60°C 20min-6 Stunden lang, s<strong>of</strong>ern eine
Ethylenoxid- Konzentration von 100-200mg/l bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von
55-85% zugeführt wird.
Durch die Drücke von 53 mbar-7 bar sind Unter-, Gleich- und Überdruckverfahren
möglich.
Plasmasterilisation:
Die Plasmasterilisation erfolgt bei 45°C, 75-90 Minuten lang, und erfordert die Verwendung
von 58% Wasserst<strong>of</strong>fperoxid.
Ionisierende Strahlung;
Die Ionisierende Strahlung funktioniert mit Beta- und Gamma-Strahlung. Die Anwendung
erfolgt je nach Strahlendosis, danach richten sich auch die Parameter der Anwendung.
Chemische Sterilisation:
Die Chemische Sterilisation kann Anwendung finden, wenn durch Feuchtigkeit und
Hitze eine thermische Sterilisation nicht möglich ist. Hierbei werden chemische St<strong>of</strong>fe
benötigt, die das Absterben der Mikroorganismen bewirkt. Die Chemikalien werden
normalerweise dampfförmig zum Einsatz gebracht.
Das Sterilgut muss vorher gereinigt werden. Für den Sterilisationsprozess selbst muss
es trocken sein. Die Physikalische, insbesondere die Dampfsterilisation, ist der Chemischen
Sterilisation vorzuziehen.
Sterilisation in Entwicklungsländern
„Ein Entwicklungsland ist nach allgemeinem Verständnis ein Land, das hinsichtlich
seiner wirtschaftlichen, sozialen und politischen Entwicklung einen relativ niedrigen
Stand aufweist. Dabei handelt es sich um einen Sammelbegriff für Länder, die nach
allgemeinem Sprachgebrauch als „arm“ gelten. Welches Land als Entwicklungsland
einzustufen ist oder nicht, hängt vom Maßstab ab, an dem man die Entwicklung eines
Landes misst.” [9]
„Die sogenannten Entwicklungsländer, also die Länder mit dem niedrigsten Pro-Kopf-
Einkommen, geben im Jahr durchschnittlich 5 bis 50 Dollar pro Einwohner an Gesund-
67

heitsausgaben aus. Innerhalb dieses Budgets geht wiederum nur ein Bruchteil in die
operative Medizin bzw. gilt der Bekämpfung operativ zu behandelnder Erkrankungen.
Die Chirurgie gilt als teuer, weil sie viele technische Voraussetzungen und speziell ausgebildetes
Personal braucht. Ihre erfolgreiche Durchführung setzt ein hohes Maß an Infrastruktur
voraus (Strom, Sterilisation, bildgebende Diagnostik, Ambulanzservice u.a.),
die schwer dauerhaft aufrecht zu erhalten ist. Erfolge gelten als schlecht messbar und
wenig nachhaltig und chirurgische Erkrankungen gehören nicht in die Reihe der „killer
diseases“. Diese werden von kardiovaskulären und Infektionskrankheiten angeführt,
die folglich auch einen Großteil der staatlichen und humanitären Hilfe auf sich ziehen.
Dies hat zur Folge, dass etwa 2 Milliarden Menschen (!) weltweit keinen Zugang zu einer
chirurgischen Grundversorgung haben.“ [10]
Ein Großteil der Entwicklungsländer liegt in Regionen der Erde mit einem hohen Anteil
an Sonneneinstrahlung. (Abbildung 3)
Abbildung 3: Ärmsten Staaten der Welt, ermittelt anhand des Einkommens pro Einwohner,
Einkommen unter 745US$ (Weltbank, 2001) [9]
Für diese Länder würde es sich anbieten Sterilisationsverfahren einzusetzen, die auf die
Ressource Sonneneinstrahlung zurückgreifen können. Ein derartiges Verfahren wäre
die Dampfsterilisation, wobei der notwendige Dampf für den Autoklaven mittels Solarthermie
gewonnen werden könnte.
68
Stromerzeugung mittels Solarthermie
Solarthermie bezeichnet die Umwandlung von Sonnenenergie in thermische Energie.
Diese kann zur Erzeugung von Strom oder Wärme genutzt werden.
Parabolrinnenkraftwerke
Parabolrinnen sind eine Form von Kollektoren zur Konzentration der Sonnenstrahlung.
Es handelt sich hierbei um Hohlspiegel mit einem parabelförmigen Querschnitt. Eine

Abbildung 4: Funktionsweise einer Parabolrinne [14]
Besonderheit der Spiegel ist, dass durch die Bauform auch Randstrahlung genutzt werden
kann.
Durch den Brennpunkt des Spiegels verläuft eine mit Trägeröl oder Wasser gefüllte Leitung.
Die Sonnenstrahlen werden fokussiert und auf diese Leitung gelenkt und um etwa
ein Vierzigfaches konzentriert, so dass das Leitungsmedium Temperaturen von 200 -
500°C erreichen kann. Ausgerichtet werden die Rinnen normal in Nord-Süd- Richtung.
Für eine möglichst hohe Effizienz wird ihre Neigung der Sonne nach verändert. Die
heiße Flüssigkeit wird zur Nutzung an einen Wärmetauscher weitergeleitet. [11] (Abbildung
4)
Im Wärmetauscher wird in einem Sekundärkreis Dampf erzeugt. Mit dem Dampf kann
mit einer Turbine Strom gewonnen werden. Der maximale Wirkungsgrad einer solchen
Anlage liegt bei 66%, bei gleichzeitiger Nutzung der Abwärme. Im allgemeinen
Betrieb ist allerdings ein niedrigerer Wirkungsgrad zu erwarten, da der Nutzungsgrad
stark von den örtlichen Gegebenheiten am Aufstellungsort und von der Wärmeeinstrahlung
abhängt. [12] (Abbildung 5)
Abbildung 5: Direktnormalstrahlung [13]
69

Sterilisation als Gesamtsystem
Ein Trägeröl kann z. B. auf dem Hausdach mittels Solarthermie in einer Parabolrinne
erwärmt werden. Dieses Trägeröl wird durch das Haus zu einem Wärmetauscher geführt.
Am Wärmetauscher gibt das Öl seine Wärme an das kühlere Wasser ab, erkaltet
so selbst wieder, bevor es zurück auf das Hausdach geführt wird.
Durch diesen ersten Wärmetauscher fließt kaltes Wasser, welches verdampft. Der gewonnene
Wasserdampf kann zur Sterilisation in einen Autoklaven geleitet werden. Dieser
wird zuvor über eine Seitenklappe beladen. Im Autoklaven wird die Temperatur zum
Sterilisieren über ein Druckventil geregelt. Der hier entweichende Dampf kann eine
kleine Turbine antreiben. um den Strom für den Schließmechanismus des Autoklaven
und eine Leuchtanzeige zu liefern.
Wenn der Autoklav nicht benötigt wird, kann der Wasserdampf auch zum Betreiben eines
kleinen Dampfkraftwerkes genutzt werden. Hierzu wird der Dampf auf eine Turbine
zur Stromerzeugung umgelenkt.
Der Dampf von beiden Turbinen wird im Kreislauf durch einen zweiten Wärmetauscher
geführt. Dort gibt der Dampf seine Restwärme ab und kondensiert. Das Kondensat
kann gefiltert werden, bevor es dem ersten Wärmetauscher wieder zugeführt wird.
(Abbildung 6)
Das warme Wasser aus dem zweiten zusätzlichen Wärmetauscher kann ebenfalls im
Krankenhaus genutzt werden.
Abbildung 6: Komplettes Konzept
70
Resultate und Diskussion
Die Schwierigkeiten der Sterilisation in Entwicklungsländern liegen darin, dass an vielen
Orten keine Infrastruktur vorhanden ist. Die Anlieferung von Chemikalien ist aufwändig
oder überhaupt nicht möglich, zudem kann die Bevölkerung die Kosten dafür
nicht tragen. Auch eine permanente Stromversorgung ist meist nicht sichergestellt. In

Notfällen, wie der Betreibung von diagnostischen Geräten oder OP Ausstattung, kann
unter Umständen auf ein Notstromaggregat zurückgegriffen werden. Aber auch hierbei
ist die Anlieferung von Diesel ein Problem. Zudem kann ein solches Gerät nur eine sehr
begrenzte Menge Energie bereitstellen. Sterilisation muss in diesen Ländern also als
ein gesamtheitliches Konzept gesehen werden. Es muss sichergestellt werden, dass das
Gerät betrieben werden kann, sowohl von den Ressourcen, als auch vom technischen
Sachverständnis des Bedieners her. Auch mögliche Reparaturen und Wartungen müssen
bedacht werden, da diese in der Regel nicht adhoc von ausgebildeten Technikern
vor Ort vorgenommen werden können. Eine sichere und robuste Konstruktion ist somit
gefordert.
Dampfsterilisation ist in Entwicklungsländern wohl das am einfachsten umsetzbare und
sinnvollste Sterilisationsverfahren. Es ermöglicht eine Sterilisation von unkritischen,
semikritischen und kritischen Medizinprodukten und kann bei den meisten Materialien
angewendet werden. Es braucht außerdem außer Wasser keine weiteren Substanzen.
Zudem kann die Dampfsterilisation mit einer regenerativen stromerzeugenden Komponenten
verknüpft werden, um einen deutlich erhöhten Gesamtnutzen zu erzielen. Die
Verbindung mit einem Parabolrinnenkraftwerk, mit dem über ein Fließmedium in einem
Sekundärkreis Dampf erzeugt wird, ermöglicht tagsüber einen stromfreien Sterilisationsvorgang.
Nach DIN 58953 7/8 kann man bereits tagsüber Medizinprodukte sterilisieren
die nachts gebraucht werden, da bei geeigneter Umgebung die Sterilisation über
24 Stunden bestand hat. Es ist somit möglich, das Sterilgut ohne weitere Umverpackung
zu lagern. Um eine saubere Umgebung zu gewährleisten, kann man z.B. ein Tuch mit
sterilisieren und beim Herausnehmen die sterilisierten Gegenstände darin einwickeln.
Somit könnte man die Medizinprodukte dann wieder im OP bereit legen. Ansonsten ist
bei nächtlichen Notfällen eine Sterilisation durch Strom oder Feuer ebenfalls möglich.
Bei der Dampfsterilisation mittels Parabolrinnenkraftwerk sind alle Flüssigkeitssysteme
in sich geschlossen. Eine Vermischung der Medien Öl und Wasser oder von keimbelasteten
Wasser mit Frischwasser wird dadurch ausgeschlossen. Hierdurch wird das
System so einfach wie möglich gehalten, was wiederum die Reparaturfreundlichkeit
erhöht und die Reparaturkomplexität senkt..
Zudem kann das Wasser des Sekundärkreislaufes durch die Filtration immer wieder zur
Sterilisation und Stromerzeugung genutzt werden, so dass dieses System auch in wasserarmen
Regionen Anwendung finden kann.
Ein weiterer Vorteil dieses Gesamtsystems ist, dass der mit der Turbine erzeugte Strom
dem Krankenhaus zur weiteren Nutzung zur Verfügung gestellt werden kann. Das
Krankenhaus ist dadurch weniger von einer externen Versorgung mit Strom oder Diesel
zur eigenen Stromerzeugung abhängig und damit auch weniger in seiner eigentlichen
Arbeit, Kranke zu behandeln, eingeschränkt.
Letztlich steht auch noch das warme Wasser aus dem zweiten Wärmetauscher dem
Krankenhaus zur Verfügung. Mit ausreichend warmen Wasser kann die allgemeine Hygiene
im Krankenhaus verbessert werden.
71

72
Zusammenfassung
Sterilisation ist unbestritten ein sehr wichtiges und entscheidendes Thema bei der Krankenhaushygiene.
Jedoch können für Sterilisation in allen Teilen der Welt nicht überall
die gleichen Systeme genutzt werden. In Industrieländern ist es möglich, auf Grund der
vorhandenen Ressourcen, für jedes Medizinprodukt ein perfekt geeignetes Verfahren zu
haben. Dies ist in Entwicklungsländern nur sehr begrenzt der Fall. Jedoch sollte auch
in diesen Ländern ein hoher Hygienestandart möglich sein. Systeme für Entwicklungsländer
müssen ressourcenschonend, einfach zu bedienen, wartungsarm und einfach zu
reparieren sein. Zudem ist die Auswahl der dort genutzten Medizinprodukte auch geringer.
Die Idee war ein Konzept für ein funktionierendes Sterilisationsverfahren zu finden,
dass auch in Entwicklungsländern möglichst die Sterilisation aller Gebrauchsgegenstände
abdeckt, von Kleidung oder Decken bis zum Operationsbesteck. Das Konzept
der Dampfsterilisation mittels Parabolrinnenkraftwerk wurde bewusst einfach gehalten,
ohne dass dabei Funktion eingebüßt wurde. Stattdessen wurde neben der Sterilisation
auf einen hohen Zusatznutzen Wert gelegt, der sich in einer unabhängigen und zusätzlichen
Stromversorgung und der Nutzung von Warmwasser zeigt.
Literatur
[1] Abipur. Abgerufen am 05.August.2012. http://www.abipur.de/referate/stat/651968578.html
[2] Wikipedia. (16. Mai 2012). Wikipedia: Sterilisation. Abgerufen am 2. August 2012 von Wikipedia:
de.wikipedia.org/wiki/Sterilisation
[3] Robert Koch Institut. (1. 5 2012). Robert Koch Institut. Abgerufen am 2. August 2012 von Robert Koch
Institut: http://www.rki.de/DE/Content/Infekt/Krankenhaushygiene/Aufb_MedProd/Aufb_MedProd_
node.html
[4] Robert- Koch- Institut. (2001). Anforderungen an die Hygiene der der Aufbereitung von Medizinprodukten.
Bundesgesundheitsblatt- Gesundheitsforschung- Gesundheitsschutz (44), S. 1115–1126.
[5] Steuer, W., & Schubert, F. (2010). Leitfaden der Desinfektion, Sterilisation und Entwesung (8 Ausg.).
(F. Schubert, Hrsg.) Deutschland, Deutschland: Behr‘s Verlag.
[6] DGSV Arbeitskreis Qualität. (Oktober 2003). DGSV. (D. D. Sterilgutversorgung, Hrsg.) Abgerufen am
02. August 2012 von http://www.rki.de/DE/Content/Infekt/Krankenhaushygiene/Kommission/Downloads/DGSV_pdf.pdf__blob=publicationFile
[7] Einschütz, K. (03. November 2004). FU Berlin. Abgerufen am 02. August 2012 von http://www.diss.
fu-berlin.de/diss/servlets/MCRFileNodeServlet/FUDISS_derivate_000000001501/
[8] Wikipedia. (19. Mai 2012). Wikipedia: Autoklav. Abgerufen am 02. August 2012 von http://de.wikipedia.
org/wiki/Autoklav
[9] Wikipedia. (24.Juli.2012). Wikipedia:Entwicklungsland. Abgerufen am 06.August.2012 von http://
de.wikipedia.org/wiki/Entwicklungsland
[10] Ziele und Perspektiven, Autor Mothes H, Die Deutsche Gesellschaft für Tropenchirurgie, Berufsverband
deutscher Chirurgen e.V.,BDC|Online - 01.04.2012
[11] Wikipedia. (7. Juli 2012). Wikipedia:Solarthermie. Abgerufen am 02. August 2012 von http://
de.wikipedia.org/wiki/Solarthermie
[12] Wikipedia. (28. Juli 2012). Wikipedia: Wärmekraftwerk. Abgerufen am 02. August 2012 von http://
de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmekraftwerk
[13] Bayer, & Knies. (2009). Direktnormalstrahlung auf der Erdoberfläche als Jahresmittelwert.
[14] Herzberg, H. (1914). Kolonie und Heimat (35), S. 5.
[15] named. (kein Datum). Normen. Abgerufen am 02. August 2012 von http://www.named.din.de/sixcms_
upload/media/2616/Anhang%20B%20Normen%20110201.pdf
[16] Robert Koch Institut. (kein Datum). Krankenhaushygiene und Infektionsprävention.

Students‘ Seminar <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> in Developing Countries Erlangen 2012
Energieverbrauch in der Radiologie
Richard Koopmann
Central Institute <strong>of</strong> Healthcare Engineering
Friedrich-Alexander University <strong>of</strong> Erlangen-Nuremberg
Erlangen, Germany
richard-koopmann@t-online.de
Abstract – In diesem Artikel werde ich das Potential von Energieeinsparung in
der Radiologie näher erläutern. Hierbei werde ich die einzelnen diagnostischen
Verfahren, wie konventionelles und digitales Röntgen, Computertomographie, Ultraschall
und die Magnetresonanztomographie kurz beschreiben und die Möglichkeiten
der Energieeinsparung näher beleuchten. Im Besonderen werde ich auf die
das Programm Refurbished-System, zur Energieeinsparung von älteren Geräten
eingehen.
Keywords: Energieeinsparung, Röntgen, Ultraschall, CT, MRT, Refurbis hed-Systems
Einleitung
Was würden wir nur ohne „Strom“ machen Unser gesamtes Leben ist vollständig abhängig
von einer sicheren Energieversorgung. Doch leider ist Energie nicht im Übermaß
verfügbar. Fossile Brennst<strong>of</strong>fe verknappen sich, was zu einer Preissteigerung führt.
Abbildung 1: Prognose zur Strompreisentwicklung
73

Aus Abb.1 kann man ablesen, dass in den nächsten Jahren mit einem deutlichen Anstieg
der Stromkosten zu rechnen ist. Noch können wir den immer weiter steigenden „Energiehunger“
nicht mit regenerativen Energien stillen. Auch aus dem Gesichtspunkt der
Klimaerwärmung ist es wichtig, dass wir so viel wie möglich an Energie einsparen, um
unsere Umwelt nicht unnötig mit CO2-Ausstoß zu belasten. Moderne Krankenhäuser
haben einen sehr hohen Energieverbrauch. Zwar macht der Energieverbrauch relativ
zu den Gesamtkosten nur wenig aus[1], aber diese Kosten kann man verhältnismäßig
einfach reduzieren. Fixkosten, wie die Kosten für Personal, die den größten Anteil ausmachen,
kann man nur schwer und meist auf Kosten von Qualitätseinbußen reduzieren.
Der Energieverbrauch eines Krankenhauses wird im Wesentlichen durch den Entwurf
des Gebäudes geprägt. Doch auch die Diagnosegeräte in der Radiologie benötigen enorme
Mengen an Energie. Wenn man diese Kosten senken könnte, würde man viel Geld
sparen. Für niedriger entwickelte Länder, ähnlich Kamerun, wo die Energiepreise bis
zu zehnmal höher sind als in Deutschland ist eine Energieeinsparung sehr dementsprechend
noch wertvoller. Jeder gesparte Dollar ist enorm wichtig, da in afrikanischen
Ländern deutlich weniger Geld für die Gesundheit ausgegeben werden kann.
Energieverbrauch in der Radiologie
Die Radiologie in einem Krankenhaus erfüllt wichtige diagnostische Aufgaben. Neben
dem OP gehört die Radiologie zu den Abteilungen, die sich durch den Fortschritt
in der Medizintechnik am meisten Verändert haben. Zudem konventionellen Röntgen
kamen im Laufe der Jahre, der Ultraschall, die Computertomographie und Magnetresonanztomographie.
Es ist schwierig exakt zu bestimmen wie viel Energie die einzelnen
Geräte in der Radiologie benötigen, da es stark von den Betriebsstunden abhängig
ist. Bei Radiologisches- Abteilung mit allen aufgezählten Untersuchungsmethoden liegt
74
Abbildung 2: Energiekosten in der Radiologie

der durchschnittliche Energieverbrauch der Geräte bei knapp 91.000kWh/a [1]. Relativ
zur gesamten Radiologisches-Abteilung benötigen die Diagnosegeräte knapp die
Hälfte(siehe Abb.2) der gesamten Energiekosten [1]. Außerdem benötigt die Radiologie
neben der Allgemeinstrom- auch eine Ersatzstromversorgung, um eine unterbrechungsfreie
Stromversorgung sicher zu stellen. Denn die CT- und MRT-Geräte können nicht
vollständig abgeschaltet werden.
Röntgen
Die Entdeckung der Röntgenstrahlung des Würzburger Physikpr<strong>of</strong>essors Wilhelm Conrad
Röntgen im Jahre 1895 gilt als eine der bedeutendsten Erfindungen in der Medizin.
Ein Röntgengerät erzeugt Röntgenstrahlungen mit der die zu untersuchende Körperregion
durchdrungen wird. Durch die unterschiedlichen Absorptionen und Streuungseffekte
werden die Röntgenstrahlen unterschiedlich stark geschwächt. Ein Röntgengerät
besteht aus Grundkomponente Hochspannungserzeuger, Röntgenröhre und Detektor[2].
Der Hochspannungserzeuger wurde früher durch Funkeninduktion oder Stromunterbrecher
realisiert, heute verwendet man Gleichspannungsgeneratoren um die Röntgenröhre
mit Energie zu versorgen. Bei den ersten Röntgengeräten wurde die Röntgenstrahlung
durch Gasentladung erzeugt(Ionenröhre), diese wurde von der Drehanoden-Glühkathodenröhre
abgelöst. Die Anode erhitzt sich dabei auf bis zu 2700 C° und muss daher
stark herunter gekühlt werden. Durch die Spannung zwischen Anode und Kathode lässt
sich die Wellenlänge der erzeugten Röntgenstrahlung modellieren. Typischerweise liegt
die Spannung dann zwischen 30 und 400 kV[2]. Je höher die Röhrenspannung gewählt
wird, umso kleiner wird die Wellenlänge. Kurzwellige Strahlung durchdringt dabei den
Körper leichter als langwellige und wird als harte Strahlen bezeichnet. Es gibt zwei unterschiedliche
Konzepte die Röntgenstrahlung aufzunehmen, die konventionelle und
die digitale Röntgentechnik. Bei der konventionellen Röntgentechnik wird ein Röntgenfilm
belichtet.
Dieser Film besitzt ca. 220000 Silberbromidkörnchen pro cm² [3], die durch auftreffende
Röntgenstrahlung belichtet werden. Die Auswahl des Formats und der Empfindlichkeitsklasse
der Röntgenfolie hängt davon ab welche Körperteile man durchleuchten
Abbildung 3: Digitales Röntgen
75

möchte. Durch die hohe Zahl an Silberbromidkörnchen, die als Bildpunkte fungieren,
war die Auflösung des konventionellen Röntgen recht lange dem digitalen Röntgen
überlegen. Durch den technischen Fortschritt und Preisverfall in der Mikroelektronik
würde die digitale Röntgentechnik immer attraktiver.
Heutzutage werden schon mehr als die Hälfte aller Röntgenuntersuchungen digital
durchgeführt. Bei der digitalen Röntgentechnik werden die Hauptfunktionen, Bilddetektion,
Bilddarstellung und Archivierung entkoppelt. Digitale Speicherfolien, Röntgenverstärker
und Flächendetektoren nehmen die Röntgenstrahlen auf und erzeugen ein
analoges Signal. Ein Analog-Digital-Converter wandelt dies entstandene Signal in ein
digitales Signal um [3].
Dieses Signal kann nun auf digitalen Speichermedien, wie einer Festplatte gespeichert
werden. Ein großer Vorteil an dem digitalen Röntgen ist, dass diese Aufnahmen sich
digital nachbearbeitet lassen, sodass selbst bei schlecht beleuchteten Röntgenbildern
meist ein neues Röntgenbild nicht notwendig ist. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass der
Patient nicht nochmal einer Röntgenstrahlung ausgesetzt ist, sondern spart auch Energie
und Zeit. Durch die höhere Empfindlichkeit beim digitalen Röntgen lassen sich im Gegensatz
zu konventionellen Röntgen die Strahlendosis um bis zu 90% verringern, wobei
Helligkeit und Kontrast unverändert bleiben.
Energieverbrauch konventionelles vs. Digitales Röntgen
Abbildung 4: Röntgengerät
Die Erzeugung der Röntgenstrahlung ist bei beiden Röntgentechniken dieselbe, jedoch
benötigt man für das digitale Röntgen weniger Röntgendosis, wodurch weniger Energie
verbraucht wird. Das kov. Röntgen nutzt die Film-Folien-Technik, bei der die Folie
die Funktionen der Bilddetektion, Bilddarstellung und Archivierung übernimmt. Doch
um etwas auf der Folie zu erkennen muss der Röntgenfilm, wie bei einem normalen
76

Fot<strong>of</strong>ilm, erst durch ein Filmentwicklungssystem entwickelt und danach von hinten beleuchtet
werden. Sowohl die das Beleuchten als auch das Entwickeln kosten zusätzlich
Strom der bei digitalen Röntgen nicht notwendig ist. Auch aus ökologischer und langfristig
auch ökonomischer Sicht ist das digitale Röntgen zu favorisieren, da ein Röntgenfilm
nur einmal belichtet werden kann und die Farbe für die Entwicklung überflüssig
werden. Beim digitalen Röntgen hingegen ist der Detektor s<strong>of</strong>ort wieder für die nächste
Untersuchung bereit. Desweiteren lässt sich durch das digitale Röntgen Telemedizin
realisieren.
Telemedizin
Unter Telemedizin versteht man die zeitliche und räumliche Überbrückung von Akteuren
im Gesundheitssystem. Sie kann dadurch verschieden Krankenhäuser miteinander
verbinden [5]. Dieser Technik wird wahrscheinlich in den nächsten Jahren stark an
Bedeutung gewinnen [5]. Grade bei Krankenhäusern wo die Einzugsgebiete mehreren
hundert Kilometern haben, wie bei unserem Buschkrankenhaus in Kamerun, könnte
man bei komplexen Diagnosen sich zusätzlichen Rat eines anderen Arztes einholen.
Der große Vorteil an der Telemedizin ist, dass alle notwenigen Komponenten nicht erst
erforsch werden müssen, sondern schon bereit liegen. Um für die Telemedizin gerüstet
zu sein benötigt man digitales Röntgen. Diese Tendenz zum digitalen Röntgen bestätigen
auch die Verkaufszahlen von Siemens in Entwicklungsländer.
Computer-Tomographie
Durch die Erfindung der Computertomographie im Jahr 1972 leitete G<strong>of</strong>rey N. Housfield
eine neue Epoche der bildgebenden Diagnostik ein [6]. Sie liefert überlagerungsfreie,
errechnete Schichtbilder des Körpers. In der ersten Generation (Translation-Rotations-Scanner),
die meist reine „Schädelscanner“ waren, bewegten sich Detektor und
Röhre im festen Abstand zueinander. Hierbei wurde Zeile für Zeile abgetastet, daher erforderte
es 180 Projektionen, die 300s beanspruchten [7]. Anfangs wurden von Translation-Rotations-Scanner
ein Nadelstrahl und bei späteren CT`s ein Flächenstrahl von der
Röntgenröhre ausgesendet. Der nächste große Meilenstein war die erste Spiral- Computertomographie
mit kontinuierlichem Tischplattenvorschub in den neunziger Jahren.
Auf diesem Prinzip beruhen noch heute alle auf dem Markt angebotenen Computertomographien.
Durch die Spiral-CT`s, wobei Röhren-Detektor-System eine Helix abfährt,
könnte die Untersuchungszeit nochmal reduziert werden. Eine weitere Halbierung
der Durchleuchtungszeit wurde durch die Dual-Source- Technologie erreicht, bei
der statt nur einer Röntgenröhre jetzt zwei Röntgenröhren rotierten. CT- Untersuchungen
waren und sind sehr energieintensiv, denn moderne CT-Scanner haben eine Röhrenleistung
von 20-60kW bei Spannungen von 80-140kV [6]. Hinzu kommt noch die
Energie die für Rotation des Röhren-Detektor-System benötigt wird(moderne Geräte
benötigen hierfür nur noch 0,4 Sekunden [6]). Bei Untersuchungen entsteht obendrein
eine große Abwärme, die unter Energieaufwand herunter gekühlt werden muss, um die
Funktionalität der Computertomographien beizubehalten. Statt den Energie einzusparen,
sind aktuell die größten Forschungsleitlinien die Reduzierung der Strahlendosis
77

und Untersuchungszeiten. Es wurde beispielsweise erreicht, dass bei der Herzbildgebung
nur Dosis-Werte von einem mSv benötigt werden [6]. Bei modernen Computertomographien
gelang es die Aufnahmezeit für einen Ganzkörperscan auf 4 bis 5 Sekunden
reduziert [6]. Diese Fortschritte kommen nicht nur dem Patienten zugute, sondern auch
den Abläufen in den Krankenhäuser. Durch die Reduzierung der Aufnahmezeit, die bei
älteren Geräten teilweise mehr als eine Stunde betrug, lässt sich heute viel Energie und
Zeit einsparen.
Magnetresonanztomographie
Die Magnetresonanztomographie ist das bildgebende Verfahren, welches die meiste
Energie der vorgestellten bildgebenden Verfahren benötigt. Beim MRT werden genau
wie bei Computertomographie Schichtbilder des Körpers erstellt. Hierfür wird
jedoch nicht die Röntgenstrahlung genutzt, sondern mithilfe von angeregten Wasserst<strong>of</strong>fatomen
die Schichtbilder errechnet. Durch ein MRT lassen sich besonders gut
Weichteile darstellen. Dieses diagnostische Verfahren erfordert für die Kühlung große
Energiemengen, die im Betrieb bei 40-100kW und im Standby bei etwa 10kW liegen
[4]. Darüber hinaus benötigt man eine permanente Stromversorgung um die Supraleitung
aufrecht zu erhalten. Diese Anforderungen machen das MRT für Entwicklungsländer
mit einem instabilen Stromnetz relativ uninteressant.
Ultraschall
Der medizinische Einsatz von Ultraschall wird als Sonographie bezeichnet. Sie basiert
auf dem Prinzip, dass der Ultraschall unterschiedlichen Materialien verschieden stark
absorbiert, reflektiert oder hindurch tritt. Als Ultraschall bezeichnet man dabei Frequenzen
oberhalb der menschlichen Hörgrenze. Für diagnostische Zwecke verwendet man
Frequenzen zwischen 1 und 40 MHz [4]. Die Einsatzbereiche der Sonographie sind genauso
vielfältig, wie die Größe der Ultraschallgeräte, von kleinen mobilen Geräten bis
zu Geräte die Rollen benötigen um sie zu verschieben. Man kann nicht generalisieren
78
Abbildung 5: Computertomographie

wie viel Strom ein Ultraschallgerät benötigt, da es die verschiedensten Anwendungsfelder
für die Sonographie gibt. Doch insgesamt bleibt festzustellen, dass ein Ultraschallgerät
verhältnismäßig wenig Strom benötigt.
Refurbished-Systems
Im Bereich der Wiederaufbereitung von medizintechnischen Geräten gibt es schon jetzt
einen großen Wettbewerb. Denn viele medizinische habe nicht mehr die Mittel um Neugeräte
zu erwerben und greifen immer häufiger, um nicht auf Diagnose- Geräte verzichten
zu müssen, auf generalüberholte Geräte zurück. Diese Refurbished-Systems sind
deutlich billiger als die Neugeräte. Im folgenden wird der Prozess des Refurbishment
anhand des Programms von Siemens näher erläutert werden. Auch die anderen großen
Medizintechnikunternehmen haben ähnliche Programme, die sich nur geringfügig voneinander
unterscheiden. Nicht nur die großen „Player“ in der Medizintechnikbranche
bieten die Wideraufbereitung von alten Geräten an, sondern auch eine Vielzahl von kleineren
mittelständischen Unternehmen. Siemens versucht mit seinem Programm „Proven
Excellence“, durch einen hohe Qualitätsstandart und ein günstiges Preis-Leistungsverhältnis,
sich am Markt zu etablieren. Bei dem Programm werden durchschnittlich
90% der alten Materialien in dem überholten Gerät wiederverwendet. „Proven Excellence“
ist fünf Prozessschritte untergliedert, wobei der komplette Kreislauf geschlossen
ist[ 8].
Der erste Schritt ist die „Selection“[8], wobei das Alter, der Zustand, die Wartungsgeschichte
geprüft werden. Nachdem alle notwendigen Daten ermittelt wurden, wird das
Gerät inspiziert, demontiert und in den Geschäftsbereich Siemens Refurbished Systems
geliefert(„De-Installation“). Im Werk in Forchheim wird nun der wichtigste Prozessschritt,
das „Refurbishment“, durchgeführt. Hierbei wird das Gerät im ersten Schritt gereinigt,
desinfiziert und neu lackiert. Nachdem man nun das System optisch nicht mehr
von einem Neugerät unterscheiden kann, werden abgenutzte und funktionsuntüchtige
Komponenten durch Orginalersatzteile ausgetauscht. Schlussendlich wird die S<strong>of</strong>tware
auf den neusten Stand gebracht und alle Funktionen getestet[9]. In Schritt vier wird das
Gerät von Technikern am Bestimmungsort montiert und wiederum auf Funktionalität
überprüft. Falls auch hier alles reibungsfrei funktioniert, erhält der Kunde ein Qualitätszertifikat[8].
Die Garantie und der Kundendienst werden in dem letzten Schritt „Warranty“
beschrieben.
Refurbished-Systems sind nicht nur deshalb sehr interessant, weil sie große Mengen an
C02 sparen, (Siemens hat mit seinen 1745 wiederaufbereiten Systemen in den Jahren
2007-2008 knapp 20000 Tonnen C02 gespart [10]), sondern auch der Energieverbrauch
der Geräte lässt sich durch das Wiederaufbereiten senken. Dabei sind die Geräte um bis
zu 30% billiger als die Neugeräte, also auch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten sehr
attraktiv. Den letzten Punkt halte ich für besonders wichtig, da die medizinischen Institutionen
im Gegensatz zu Privatanwendern deutlich weniger auf den Umweltschutz
achten. Falls auch der wirtschaftliche Anreiz besteht, schütz jeder gern die Umwelt.
79

Fazit
Eingangs wurde bereits beschrieben, dass die Fixkosten in einem Krankenhaus den
deutlich größten Anteil ausmachen.Der Sachenkostenanteil (z.B. Wasser, Energie, Verwaltungsbedarf,
Lebensmittel, etc.) beträgt 33%. Von diesen 33% liegt der Anteil der
Kosten für die Energie bei knapp 6%, das heißt, dass insgesamt nur ungefähr 2% der
Gesamtkosten für Energie ausgegeben werden [1]. Man könnte glauben, dass diese 2%
zu vernachlässigen seien, doch bei den Energiekosten kommt es zu starken anstiegen.
Abbildung 6: Proven Excellence von Siemens
Beispielweise stieg der Aufwand für Energiekosten in einem Krankenhaus in Baden-
Württemberg binnen eines Jahres um 11,3% [11]. Dieser Zuwachs ist nicht einmalig,
sondern durch die Veränderungen im Energiesektor ist mit weiteren Zuwächsen zu
rechnen. Es wird vermutet, dass Energieanteil an den Gesamtkosten eines Krankenhauses
auf 4-5% in den nächsten Jahren ansteigen wird. Alle deutschen Krankenhäuser benötigen
zusammen rund 4,5 Millionen MWh an elektrischer Energie, damit könnte man
1,3 Millionen Haushalte versorgen [11]. Für ein Krankhaus bedeutet es, dass es durchschnittlich
so viel wie ca. 600 Haushalte verbraucht [11]. Wenn man sich nun diese Dimensionen
bewusst macht, kann man verstehen warum Energieeinsparungen absolut
notwendig sind. Jede Möglichkeit der Energieeinsparung sollte genutzt werden um die
Energieeffizienz zu steigern. Dabei sollte man auch nicht die bildgebenden Verfahren
auslassen. Hierbei muss jedoch stark abwägt werden, denn es ist zwar lobenswert die
Kosten für eine Untersuchung durch Energieeinsparungen zu senken, doch dies darf
niemals auf Kosten der Diagnosesicherheit gehen.
Denn jede Fehldiagnose kostet unverhältnismäßig viel mehr Geld als sie Energie einsparen
könnte. Wie bereits schon beschrieben haben die Medizintechnikunternehmen
nicht primär das Anliegen allein den Stromverbrauch zu senken. Doch beispielweise
ging dies beim Fortschritt von Computertomographien mit der Reduzierung von der
Strahlenbelastung und der Aufnahmezeit einher. Ein Umrüsten von älteren bildgebenden
Verfahren allein um Energie einzusparen ist nicht ökonomisch und wird daher auch
80

nicht von den Herstellern angeboten. Jedoch bietet das vorgestellte Programm der Refurbished-Systems
ist ein interessanter Ansatz, wobei zusätzlich die Energieeffizienz
gesteigert wird. Es bleibt festzustellen, dass gerade bei den sehr energieintensiven bildgebenden
Verfahren das Potential der Energieeinsparmöglichkeiten noch nicht komplett
ausgereizt wurde. Für das Buschkrankenhaus in Kamerun, wäre es aber auch illusorisch
Abbildung 7: Mobilett XP
über Computertomographien oder Magnetressonanztomographen zu sprechen. Diese
Verfahren benötigen zusätzlich eine unterbrechungsfreie Stromversorgen, die bisher
noch nicht existiert. Vielmehr wäre es wichtig solide, stabile, wartungsarme, leichtbedienbare
Röntgenanlage zu installieren, die den hohe Temperaturen und dem Staubbelastungen
standhält. Mobile Röntgengeräte, wie der ,,MOBILETT XP“(siehe Abb. 7)
von Siemens erfüllen diese Anforderungen. Darüber hinaus wird das, MOBILETT XP“
auch mit leistungsstarken Akku angeboten, sodass selbst in den Phasen, in denen kein
Strom vorhanden ist, nicht auf die Röntgensysteme verzichtet werden muss. Außerdem
ließe sich hiermit ein Umstieg auf digitales Röntgen leicht realisieren.
81

Quellen
[1] Stefan Holeck „Energieoptimierung in Krankenhäusern Qualität und Quantität des Energiebedarfs
von Krankenhäusern unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses des architektonischen
und baukonstruktiven Entwurfes. Weimar, Juni 2007
[2] Markus Kühner, Stefan Meißner, Alexander Vogl „Klassisches Röntgen“ 2001
[3] Rüdiger Kramme, „Medizintechnik” ISBN 978-3-642-16186-5, Springer, 2011
[4] Erich Wintermantel, Suk-Woo Ha, „Medizintechnik: Life Science Engeering, Interdisziplinarität,
Biokompatibilität, Technologien, Implantate, Diagnostik, Werkst<strong>of</strong>fe, Zertifizirung,
Business“ ISBN 978-3540939351, Springer 2009
[5] Bettina Reiter, Jürgen Turek, Werner Weidenfed „Telemedizin – Zukunftsgut im Gesundheitswesen“
Forschungsgruppe Zukunftsfragen, Ausgabe 1 Januar 2011
[6] „Computertomographie Geschichte und Technologie“, Siemens Medical
[7] Marc Kachelrieß „CT-Technik“ Institut für Medizinische Physik (IMP) Friedrich-Alexander
Universität Erlangen- Nürnberg
[8] „Proven Excellence“ – herausragende Qualität, Zuverlässigkeit und Flexibilität“, www.siemens.de/medical-
magazine, 2006
[9] „Quality up – costs down“, www.siemens.com/proven- excellence
[10] Abigail Weldon, Going <strong>Green</strong> from all Angles“, www.siemens.com/healthcaremagazine,Article
from the customer magazine Medical Solutions, December 2009
[11] Pr<strong>of</strong>. Dr. Rudolf Schmid „Energiekosten – ein vernachlässigtes Zukunftsthema“ das Krankenhaus,
2008
[12] „Excellence in CT-SOMATOM Definition“ www.siemens.com/medical
82

Students‘ Seminar <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> in Developing Countries Erlangen 2012
Medizinethische Betrachtung von
Entwicklungshilfe
Untersuchung medizinethischer Fragestellungen im
Zusammenhang mit technischer Ausbauhilfe in der
Gesundheitsversorgung von Entwicklungsländern
Nelida Somesfalean
Central Institute <strong>of</strong> Healthcare Engineering
Friedrich-Alexander University <strong>of</strong> Erlangen-Nuremberg
Erlangen, Germany
somesfalean.nelida@gmail.de
Abstract – Dieser Artikel behandelt den Einsatz von möglichen medizinethischen
Betrachtungspunkten in der heutigen Entwicklungshilfe. Ein besonderes Augenmerk
soll dabei auf den Gebrauch von Technik, konkreter Medizintechnik, in Entwicklungsländer
gelegt werden. Im Rahmen des Seminares „<strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong>” an
der Friedrich-Alexander Universität in Erlangen soll diese Ausarbeitung, wie viele
andere Themen, die z.B. die Energieversorgung betreffen oder den Standort analysieren,
dabei helfen in Kamerun einen Operationssaal zu bauen. Dieser soll der
Umgebung entsprechen, die nötige Versorgung gewährleisten und den Anforderungen,
wie beispielsweise die Reduzierung von Energieverlusten, der Einsatz regenerativer
Energieträger, Einsatz von umweltfreundlichen Materialien und die
Anpassung an medizinische, räumliche und organisatorische Erwartung der Patienten
und der Arzte, gerecht werden.
Die in diesem Beitrag erörterte Thematik, oder vielmehr Problematik, soll einige
Ansatzmöglichkeiten aufzeigen, wie man nach ethischen Prinzipien Entwicklungshilfe,
in der Medizintechnik eingesetzt wird, leisten kann.
Keywords: Medizinethik, Entwicklungshilfe, ethisch-moralische Prinzipien, technische
Ausbauhilfe
“In Wahrheit heißt etwas wollen, ein Experiment machen, um zu erfahren, was wir können.[1]“
–– Friedrich Nietzsche
Einleitung: Definitionen
Es bedarf zuerst der Erklärung einiger grundlegender Begriffe, bevor man an die Erröterung
der eigentlichen Fragestellung herangeht. So werden im Folgenden die Termini
“Ethik”, “Moral”, “Medizinische Ethik” und “Ethisches Dilemma” näher erläutert.
83

Ethik stammt vom Altgriechischem “Ethos” ab und bedeutet Charakter. Der Ausdruck
Moral kommt aus dem Lateinischen “Moralis” und heißt Sitte oder Benehmen. Der Unterschied
zwischen Moral und Ethik besteht darin, dass Moral sich auf definierte Themen
bezieht, z.B. Sexualität, und Gefahren beschreibt, die abgewendet werden sollen.
Ethik hingegen beschreibt das geistige oder objektive Verhalten und Ideale, die angestrebt
werden sollen. Ethik beurteilt die Moral. Sie ist eine einheitliche Norm für alle,
moralische Werte hingegen entwickeln sich bei jedem Menschen individuell. Eine ganz
klare Unterscheidung ist jedoch kaum möglich, da beide Begriffe sich auf den Charakter
einer Person und auf menschliche Verhaltensweisen beziehen. Die Ethik ist ein großer
Teil der Philosophie und befasst sich mit Moral und dem menschlichen Handeln.
Sie baut allein auf dem Prinzip der Vernunft auf. Die Aufgabe ist es, Kriterien für gutes
und schlechtes Handeln und die Bewertung seiner Motive und Folgen aufzustellen. Ziel
der Ethik ist die Erarbeitung von allgemeingültigen Normen und Werten. Sie soll dem
Menschen Hilfen für seine sittlichen Entscheidungen liefern [2].
Medizinische Ethik beschäftigt sich dementsprechend mit den sittlichen Normsetzungen,
die für das Gesundheitswesen gelten sollen. Als grundlegende Werte gelten das
Wohlergehen des Menschen, das Verbot zu schaden und das Recht auf Selbstbestimmung,
besser gesagt das Prinzip der Autonomie, das im Verlauf des Essays in einem
anderen Zusammenhang auftreten wird [3].
84
Definition: Ethisches Dilemma
Ethisches Dilemma, ein außerordentlich wichtiger Begriff für die Ausübung von Entwicklungshilfe,
liegt vor, wenn ethische Prinzipien in Konflikt geraten, d.h. man befindet
sich in einer ethischen Entscheidungssituation, in der man gegen ein Prinzip
verstößt um ein Anderes zu erfüllen [4]. Als Beispiel soll hier der Transport von medizintechnischen
Geräten genannt werden. Das eine ethische Prinzip ist etwas gutes in
einem Entwicklungsland tun zu wollen, Menschen zu helfen und die medizinische Versorgungssituation
in Gegenden dieser Welt, in der diese suboptimal ist, zu verbessern.
Das andere soll der Gedanke an die Umwelt und die Ressourcen sein, die bei einem
Transportflug darunter leiden. In diesem Fall kann man sich unübersehbar keinesfalls
für ein Handeln entscheiden ohne gegen eines der Prinzipien zu verstoßen. Auch wenn
der Umweltgedanke hier unpassend wirkt, muss bei der reinen Überlegung nach ethischen
Gesichtspunkten auch dieser berücksichtigt werden. Medizinethik, ob mit Betrachtung
auf medizintechnische Geräte oder die rein medizinische Form, die die Pflichten
des Behandelnden Arztes weitestgehend aufzuzeigen versucht oder die Beachtung
der Wertvorstellungen und Wünsche des Patienten fordert, ist Teil der Ethik. Und Ethik
umfasst jegliche Komponenten, Handlungsweisen und Gedankenkonstrukte, die den
Menschen betreffen. Auch die Umwelt. Denn eine Schädigung der Umwelt, ist eine
Schädigung des menschlichen Lebensraumes und impliziert auch die Gesundheit des
Menschen. Wenn also auf Dauer der Umwelt, durch verschieden Faktoren, geschadet
wird, wird dies unweigerlich zu einer Reduzierung der Lebensqualität, einem Anstieg

der Krankheiten und folglich zu einer Veränderung des Gesundheitswesens und der Gesundheitsversorgung
führen. Im Ganzen ist dies, wenn auch nicht auf den ersten Blick
zu erkennen, eine medizinethische Überlegung eines ethischen Dilemmas.
Medizinethische Dilemmata, um konkreter ein rein die Medizin betreffendes ethisches
Sujet zu erläutern, treten systematisch in Entscheidungssituationen auf, in denen zum
einen das Wohlergehen des Patienten durch einen Eingriff oder eine Behandlung gefördert
und verbessert werden soll, zum anderen, jedoch, die Lebensqualität eines Patienten
durch eben diese eine Therapie oder Operation erheblich eingeschränkt werden
kann und sein Recht auf Selbstbestimmung in den Vordergrund tritt. In der Intensivmedizin,
der Krebstherapie, der invasiven Pränataldiagnostik sowie bei Transplantationsvorgängen
sind diese Entscheidungssituationen allgegenwärtig. Als extremes Beispiel
bedient man sich im Folgenden der therapeutischen Behandlung von Krebs und kann
aus dem entstehenden Dilemma alle anderen medizinisch ethischen Dilemmata folgern.
Wird Krebs im späten oder sehr späten Stadium erkannt, ist die Sterblichkeit des Patienten
abzusehen. Durch Therapien und invasive Maßnahmen, kann man den Punkt der
Sterblichkeit mit den heutigen medizinischen Mitteln und nach heutigem Wissenstand,
je nach Schwere des Stadiums und Verfassung des Patienten, hinauszögern. Die Therapien,
meist Strahlentherapien mit Röntgenstrahlen, radioaktiven St<strong>of</strong>fen, Ionen- oder
Protonenstrahlen, Strahlung mit Neutronen oder Elektronen, sowie die Strahlung mit
Hyperthermie, können zu erheblichen Einschränkung der Lebensqualität führen. Auch
wenn es Palliativmedizinische Behandlungen gibt, in der die Lebensqualität gefördert
werden soll, verändert sich das Leben des Patienten durch beträchtliche Dezimierung
des Vermögens alltägliche Tätigkeiten zu verrichten oder durch phänotypische Veränderungen,
immens. Eine solche Entscheidungssituation entsteht nun in diesem Beispiel,
indem man abwägen muss, ob Arzt oder Patient, früher und möglicherweise schmerzvoller
zu sterben, aber das Leben so uneingeschränkt wie möglich noch genießen zu
können oder länger zu leben und die enormen Einschränkungen akzeptieren. Hierbei
gibt es kein Richtig oder Falsch- es ist ein Dilemma, in dem egal für welchen Handlungsstrang
man sich entscheidet, der Mensch letztendlich leidet oder, je nach Sichtweise,
erlöst wird. Nicht anders zeigt sich das ethische Dilemma bei den anderen Beispielen.
In der Intensivmedizin z.B. die ständige Frage nach dem Selbstbestimmungsrecht
des Patienten, das möglicherweise nicht mehr geschützt und respektiert wird oder werden
kann, wenn dieser lediglich künstlich durch Geräte am Leben gehalten wird, bishin
zu der Sterbebegleitung oder der gerechten Verteilung begrenzter Ressourcen, wie z.B.
wenn ein Mangel an Bluttransfusionen vorliegt. Es entstehen immerwährende Konflikte
zwischen möglichen Handlungs- und Entscheidungssituationen.
Entwicklungshilfe betreffend treten ähnliche Situationen auf, doch anstatt konkrete Beispiele
zu nennen, welche Konflikte entstehen können, ist es vor jedem Aufbau eines
Projekts erforderlich, sich im Voraus mögliche ethische Dilemmata zu überlegen und
diese zu analysieren. Durch die Arbeit in anderen Ländern entsteht eine Arbeit im Rahmen
von anderen Kulturen und Traditionen und somit ist ein Gedankenkonstrukt nach
unseren westlich orientierten moralischen und ethischen Werten weder sinnvoll noch
gewollt. Das ethische Dilemma liegt hier vielmehr in der Diskrepanz zwischen dem,
was das Ziel eines Projekts in einem Entwicklungsland ist und dem, was die Betr<strong>of</strong>-
85

fenen wirklich wollen. Wie vereinbart man also die Entwicklungsziele und Interessen
einer Organisation, eines Projekts oder des Auftragsgebers mit den möglicherweise abweichenden
Vorstellungen der Zielgruppe Im Falle des angestrebten Projektes „<strong>Green</strong>
<strong>Hospital</strong>“ in Kamerun, würde dies also bedeuten, dass der Aufbau eines modernen Operationssaals
als Entwicklungsziel den Menschen vor Ort helfen soll. Jdie Frage ist aber:
ist es mit den Wünschen und Vorstellungen der Ansässigen vereinbar Wenn nicht, wie
soll man Kompromisse schaffen Und ist ein Kompromiss auch eine Lösung, die langfristig
der Zielgruppe Vorteile verschafft oder eher Probleme verursacht Außerdem
muss man sich bei der Frage nach Kompromissen, die Frage nach der Kompromissbereitschaft
der Einheimischen stellen. Es gibt Regionen die Entwicklungshilfe nicht
wünschen oder gar nicht dulden, die dieser sogar feindlich gegenüberstehen. Ein klassisches
Dilemma, dem auch die „Ärzte ohne Grenzen“ regelmäßig ausgesetzt sind[5].
In Krisengebieten ist dies ein häufig gesehenes Phänomen, wie z.B. in Bürgerkriegsregionen,
in der die Politik keine Hilfe wünscht, Hilfe jedoch dringend benötigt wird. So
steht man vor der Entscheidung Entwicklungshilfe zu leisten und die Situation durch
die eigene Anwesenheit möglicherweise zu verschärfen und sich im schlimmsten Fall
in Lebensgefahr zu begeben oder die Hilfe zu unterlassen und damit die medizinische
Versorgung zu verweigern, die jedoch akut wäre. Im Falle von technischer Ausbauhilfe
ist dies ein sehr überzogenes Beispiel, doch nicht gänzlich auszuschließen, denn eine
Zusammenarbeit von Hilfsorganisationen, die sich auf den technischen Ausbau spezialisieren,
mit den „Ärzten ohne Grenzen“, wäre sinnvoll und denkbar. Was jedoch die
Feindlichkeit gegenüber Projekten wie dem „<strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong>“-Konzept angeht, steht
man lediglich vor der Überlegung ob die Einheimischen einen solchen Bau wünschen
oder ob es ihnen missfallen könnte und sie dieses sabotieren könnten.
Ebenso hat man bei ähnlichen Projekten durch beispielsweise begrenzte Finanzen einen
erheblichen Implementierungsdruck. Dieser steht jedoch in einem immensen Konflikt
zu der Nachhaltigekit, die man gewähren möchte. Einer Region in einem Entwicklungsland
eine medizintechnische Ausstattung zur Verfügung stellen reicht nicht aus. Nachhaltig
arbeiten heißt, für die Wartung und der fachgerechten Bedienung solcher Geräte
zu sorgen, auch nach der Fertigstellung des Projektes und wenn das Team nicht mehr
vor Ort ist. Eine Ausbildung von Einheimischen ist erforderlich um dies zu gewährleisten,
genauso wie die Weiterbildung von Ärzten vor Ort, damit diese die Instrumente und
technischen Geräte auch betätigen können. Das erfordert Zeit und Zeit ist auch in der
Entwicklungshilfe mit Kosten verbunden, die man ab einem bestimmten Punkt nicht
mehr aufbringen kann. Somit muss man sich der Problematik bewusst werden, dass der
Grundsatz von Entwicklungshilfe, Nachhaltigkeit, nicht erfüllt werden könnte.
Ethische Dilemmata treten also sowohl in der Medizin, als auch in der Medizintechnik
und der Entwicklungshilfe auf. Wie man allgemein methodisch medizinethische Überlegungen
herleiten kann, die die technische Ausbauhilfe in der Gesundheitsversorgung
von Entwicklungsländern implizieren, soll im Folgenden aufgezeigt werden.
86

Methode nach Beauchamp und Childress
Aufgrund fehlender Methoden von medizinethischer Betrachtungsweisen, die sich konkret
auf Entwicklungshilfe beziehen und -noch konkreter- auf der in diesem Zusammenhang,
technischer Ausbauhilfe, bedient man sich dem Konzept der Bioethiker Beauchamp
und Childress, die 1977 in ihrem Buch “Principles <strong>of</strong> Biomedical Ethics” die
vier ethisch-moralischen Prinzipien aufgesetzt haben, die auch heute noch als Orientierungshilfe
für ethisches Handeln dienen.[6]
Die vier ethisch-moralischen Prinzipien nach Beauchamp und Childress:
• Autonomy
• Nonmaleficence
• Beneficence
• Justice
Diese vier Begriffe sind auch unter dem Namen “Georgetown-Mantra” bekannt, benannt
nach der Georgetown University in Washington D.C., USA, an der die zwei Bioethiker
ihre Thesen aufgestellt haben[7]. Mit diesen Begriffen versuchen Tom L. Beauchamp
und James Childress systematisch eine Analyse jener Prinzipien darzustellen,
die helfen sollen das breite Spektrum abzudecken, das bei Entscheidungen in der Biomedizin
auftritt. Diese Prinzipien sollen als universalistische Werte gelten[8].
“Respect for autonomy is not a mere ideal in health care; it is a pr<strong>of</strong>essional obligation.
Autonomous choice is a right, not a duty <strong>of</strong> patients”[9]. Beauchamp und Childress
appelieren mit dem Prinzip der Selbstbestimmung an die Dringlichkeit das Recht auf
Autonomie zu respektieren und zu achten. Der Arzt kann nicht beliebig wählen ob und
wenn er den Patienten selbst bestimmen lässt, sondern es ist seine Pflicht. Das Prinzip
spricht also jedem das Recht auf Entscheidungsfreiheit zu und beinhaltet die Pflicht vor
jeder Behandlung oder jedem Eingriff, das Einverständnis des Patienten zu erfragen
und seine Wünsche zu respektieren.
Nach Beauchamp und Childress ist das Prinzip des Nicht-Schadens, nonmaleficence,
die Forderung nach der Unterlassung von Eingriffen, die Schaden verursachen können.
Dieses Prinzip steht im ständigen Konflikt mit dem Prinzip der Fürsorge. In der Medizin
kann man jedoch durch den Einsatz von beispielsweise invasiven Therapien nicht
nicht schaden. Es ist ein Widerspruch in sich, doch trotzdem ein Prinzip, an dem man
sich orienieren soll. Greift man in einem kleinen Exkurs auf das ethische Dilemma der
Krebstherapie zurück, lässt sich dieses Beispiel auch hier anwenden, denn nach den
Gedanken der Bioethiker, wäre die Chemotherapie ein gutes Beispiel für den Konflikt
zwischen dem Prinzip gutes zu tun und in dem Fall zu heilen und Nicht-Schaden. Schaden
wird hier jedoch mit dem schwerwiegenden Eingriff in den menschlichen Körper
sehr wohl angerichtet[ 10].
Beneficence, das Prinzip der Fürsorge und Hilfeleistung, behandelt Tätigkeit wie „[...]
mercy, kindness, and charity”[ 11], zu deutsch Barmherzigkeit, Freundlichkeit und
Wohltätigkeit. Medizinethisch betrachtet folglich die Pflicht auf das Wohl des Patienten
zu achten und dieses zu fördern. Wie bereits erläutert, kollidiert dieses Prinzip mit
dem Prinzip der Schadensvermeidung. An dieser Stelle muss man zwischen Nutzen
87

und Risiko abwägen und dabei stets auf die Wünsche des Patienten eingehen und diese
miteinbeziehen. Durch die Abwägung der beiden Prinzipien und dem Einbeziehen des
Prinzips der Autonomie, lassen sich die drei bisher vorgestellten Prinzipien vereinen.
So gilt es nun noch das letzte verbleibende Prinzip zu erklären, das Prinzip der Gerechtigkeit,
Justice. Dieses Prinzip befasst sich mit der Frage nach der gerechten Verteilung
von knappen Ressourcen in der Medizin, dem Respekt und der Achtung der Menschenrechte
sowie dem Respekt vor moralisch akzeptablen Gesetzen. Die Philosophen
und Ethiker Beauchamp und Childress fordern mit dem Prinzip der Gerechtigkeit, die
Gleichbehandlung der Patienten und einen vernünftigen Umgang mit medizinischen
Ressourcen, so dass jeder Patient die Möglichkeit hat entsprechend versorgt zu werden
und nicht benachteiligt ist[12].
Diese vier Prinzipien sind gleichwertig und man kann sie nacheinander abhandeln. Um
eine Gewichtung zwischen den Prinzipien herzustellen, müssen Prioritäten konkretisiert
werden und anschließend im Einzelfall abgewogen werden.
Ein solcher Einzelfall zeigt sich auch in der Ausarbeitung dieses Themas und so treten
im weiteren Verlauf des Essays die Begriffe nicht in der aufgezeigten Reihenfolge auf.
Methode im Bezug auf Entwicklungshilfe
Beneficence – Gutes tun
“Gutes tun” ist das essentielste, vordergründigste und wichtigste Anliegen von Entwicklungshilfe
bzw. Entwicklungshilfeleistenden.
Beneficence ist das Prinzip der Fürsorge und verpflichtet den Handelnden, das Wohl
des Hilfebedürftigen, Hilfesuchenden oder -medizinethisch betrachtet- den Patienten
zu fördern.
So ist man auch in der Entwicklungshilfe, in der Medizintechnik zum Einsatz kommt,
darauf bedacht, gutes zu tun im Sinne von Krankheiten erkennen, behandeln und heilen,
Schmerzen lindern und, im besten Falle, Leiden und Beschwerden gar vorzubeugen. Im
besten Fall kann mit dem Einsatz von Medizintechnik in Entwicklungsländern eine erhebliche
Verbesserung der Gesundheitssituation bewirkt werden. Durch den Gebrauch
von modernen technischen Geräten, können Krankheiten wesentlich schneller diagnostiziert
und therapiert werden. Dies würde sowohl dem Patienten, als auch dem behandelnden
Arzt zugutekommen. Nicht nur Diagnose- und Therapiegeräte, würden dem
Arzt dazu verhelfen, schneller und effizienter zu behandeln und mit dem Zeitersparnis
mehr Patienten in kürzerer Zeit zu untersuchen, auch Operationen könnten durch den
Gebrauch von Medizintechnik erleichtert werden. Gerade in kritischen Gebieten, in denen
sterile Räume eine Seltenheit sind, sind Operationen im größeren Umfang sehr kritisch
zu betrachten und für den Patienten nicht selten eine Gefahr. Der mögliche Einsatz
von minimalinvasiven Methoden im OP würden riskante und umfangreiche Eingriffe
reduzieren. Die Gefahr einer Kontamination aufgrund eines nicht ausreichend sterilen
Raumes wäre ebenfalls geringer, sowie sich ebenfalls die Operationszeit in den meisten
Fällen verkürzen ließe. Dies ist vor allem in Entwicklungsländer wichtig, da Unternährung
ein akutes Problem ist und im Falle einer Operation die Verabreichung von Nar-
88

kosemitteln bei einem mehrstündigen Eingriff tödlich sein kann für einen nicht ausreichend
ernährten Menschen, dessen Immunsystem geschwächt ist. Auch der Einsatz von
Telemedizin würde Patienten in Entwicklungsländer zugutekommen. Gerade in ländlichen
Regionen. So könnten sich Ärzte, die in diesen Ländern durch den bestehenden
Ärztemangel räumlich sehr weit voneinander getrennt sind, bei Unsicherheiten, die die
Diagnose oder Therapie betreffen, absprechen und sich somit eine zweite Meinung
einholen. Dies ist bis dato kaum praktizierbar in Ländern der Dritten Welt, doch sehr
wohl machbar, da die Infrastruktur der Mobilfunknetze in Afrika sehr gut ausgebaut
ist. Das Prinzip der Fürsorge soll also im Falle von Entwicklungshilfe mit Einsatz von
Medizintechnik darauf abzielen, dem Patienten vor Ort mit allen möglichen Mitteln zu
helfen und dabei stets die Verhältnisse, die am betreffenden Ort herrschen, im Auge zu
behalten, so dass man vernünftig handeln kann.
Beneficence, Gutes tun, steht jedoch, auch die Entwicklungshilfe betrachtend, im häufigen
Konflikt mit Nonmaleficence.
Nonmaleficence – Schaden vermeiden
Nicht selten kommt es vor, dass man gutes tut, sprich dem Prinzip der Fürsorge nachkommen
will, doch dass man den Punkt des “Nicht-Schadens”, das Prinzip der Schadensvermeidung,
übersieht. Man darf sich im Gedanken der -überspitzt gesagt- Aufopferung
oder des Altruismus nicht verlieren und den Begriff Nonmaleficence außer
Acht lassen. Die Gefahr besteht darin, diese zwei Prinzipien als Eines zu sehen und zu
mutmaßen, dass wenn man Gutes tut auch Schaden vermeidet. Dem ist deutlich zu widersprechen.
Setzt man wieder an dem Konzept der Entwicklungshilfe mit technischer Ausbauhilfe
an, gibt es ethisch betrachtet durchaus Ansatzpunkte, die Hilfeleistung zu überdenken.
So kann man sich ein gedankliches Konstrukt aufbauen und die Frage aufkommen lassen
“Inwiefern könnte ich mit meinem Handeln, das eigentlich Gutes bezweckt, schaden”
Das Projekt „<strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong>“ zielt darauf ab, ein Krankenhaus in Kamerun zu bauen,
das u.a. über einen Operationssaal, der mit relativ modernen medizintechnischen Geräten
ausgestattet ist, verfügt und damit eine effiziente und schnelle Behandlung und
Therapie ermöglichen kann. Den Patienten sollte dies zugutekommen. Betrachtet man
jedoch andere Aspekte näher, stellt sich die Frage, unter anderem, nach der Wetterbeständigkeit
der Geräte. Können diese der extremen Hitze standhalten, oder war der
Transport im Endeffekt umsonst, wenn man die Kosten und die Umweltverschmutzung
betrachtet Denn auch ökonomische und ökologische Fragestellungen sind Teil
ethischer Denkweisen. Die Ökonomie und Ökologie ist hier jedoch nicht als primäres
Problem zu betrachten, sondern, der Schaden am Patienten selbst, der entstehen kann
wenn ein Gerät durch physikalische Einflüsse, hier thermische, fehlerhaft arbeitet und
dadurch falsche Diagnosen aufgestellt werden. Dies kann lebensgefährlich sein, wenn
beispielsweise die Isolation nicht mehr gewährleistet werden kann und es zu Stromstößen
kommt, sprich Stromfluss durch den menschlichen Körper. Doch auch die gesellschaftliche
Ebene ist zu beachten. Schade ich Einheimischen, die nicht zwangsläu-
89

fig Patienten sind Wird z.B. einheimischen Ärzten/Heilern geschadet, die durch die
Konkurrenz eines westlichen Projekts keine Einnahmen mehr erzielen können Die
Betrachtung gesellschaftlicher Komponenten muss daher unbedingt bei der Verwirklichung
von Entwicklungshilfe einbezogen und berücksichtigt werden. Und zwar nicht
nur gesellschaftlichen Schaden, den man mit Entwicklungshilfe vor Ort erzeugen kann,
sondern gesellschaftliche Fehler unsererseits, der Industrienationen. Spenden von medizintechnischer
Ausrüstung erfolgt nicht selten aus den falschen Gründen. Wenn neue,
verbesserte Geräte den Markt stürmen und Kliniken sich, wenn die Finanzen vorhanden
sind, diese anschaffen, bleibt die Frage <strong>of</strong>fen, was mit den alten Geräten passiert. Der
Gedanke diese zu spenden liegt nahe. Die Motivation liegt nicht immer darin Entwicklungsländern
zu helfen, sondern es sind <strong>of</strong>tmals finanzielle Beweggründe. Die Einsparung
von Lager- oder Entsorgungskosten sind zwei der Wichtigsten. Und trotzdem soll
der reine Vorgang des Spendens hier im Vordergrund stehen, mit der man etwas Gutes
bewirken möchte, nämlich hier nicht mehr benötigte jedoch voll funktionsfähige Medizingeräte
in ein Land zu transportieren, in dem die medizinische Versorgung desaströs
ist. Robert Malkin, Pr<strong>of</strong>essor für Medizintechnik an der Duke University, Durham, North
Carolina und Gründer der Spendenorganisation „Engineering World Health“ schilderte
in einem Beitrag vom 1. August 2012 der medizinischen Fachzeitschrift „The
Lancet“ die Zustände, die aus solchen Spenden entstehen können[13]. Er kritisiert den
Transport von Medizingeräten in Entwicklungsländer, die dort vor Ort unbrauchbar
sind oder fehlerhaft funktionieren. So waren bis dato beispielsweise gespendete Geräte,
die Sauerst<strong>of</strong>f konzentrieren sollen, in Gambia unbrauchbar, da die Medizingeräte nicht
für die dortige Stromspannung ausgelegt waren. Der Schaden ist hier geringfügiger als
in einem weiteren Beispiel in dem OP-Leuchten nach Nicaragua gebracht wurden, jedoch
keine Ersatzleuchten. In Folge dessen, fingen diese, während einer Herzoperation
an einem Mädchen, feuer. „[...] technology should be combined <strong>with</strong> other innovations,
such as effective delivery mechanisms and novel approaches to financing if it is to be
scaled-up and have a substantial effect on global health. [14]” Technologien sollten
nur dann gespendet werden, wenn man sich dessen bewusst ist, welche Systeme man
miteinander verknüpfen muss, um eine fehlerfreie Funktion zu gewährleisten. Denn der
erste und wichtigste Gedanke, Gutes zu tun und Menschen medizinisch mit modernen
Mitteln zu helfen, ist alles andere als falsch, jedoch muss man ebenfalls im Vornherein
beachten, welche Hilfe wirklich hilfreich ist und welche womöglich sogar Schaden anrichten
könnte.
Autonomy – Respekt vor der Autonomie
Autonomie ist die Fähigkeit des Menschen, seine persönlichen Ziele frei zu bestimmen
und im Wissen um die Konsequenzen zu handeln. Das beinhaltet dann auch die Entscheidungsfreiheit
des Patienten und die Pflicht, seine Wünsche und Wertvorstellungen
zu achten und nicht ohne seine Einverständniserklärung zu handeln.
In der Entwicklungshilfe läuft man Gefahr, dieses Prinzip zu missachten. Nicht mit Absicht,
doch ist das Recht der Selbstbestimmung eines Patienten in einem Dritteweltland
durch Sprachbarrieren gefährdet, genauso wie durch Überforderung durch zu großen
90

Ansturm des <strong>Hospital</strong>s. Häufig besteht Entwicklungshilfe aus „Akkordarbeit“. In der
Anspannung und in dem Stress möglichst vielen Patienten helfen zu wollen, ist die
Kommunikation zwischen Patient und Arzt häufig sehr schwierig. Man verständigt sich
nicht selten eher durch Mimik und Gestik als durch Sprache. Dabei entscheiden Ärzte
oder Helfende sehr schnell und gehen nicht ausreichend auf die Wünsche oder Symptome
ein. In schweren Fällen kann dies zu Fehldiagnosen und falschen Therapien führen.
Eben dieser Stress, der die Kommunikation nicht im erwünschten Umfang zulässt, ist
auch für die schnelle „Abfertigung“ von Patienten verantwortlich. Viele Patienten bedeuten
viele Diagnosen und entsprechend auch sehr viel Zeitaufwand, doch im Rahmen
von Entwicklungshilfe ist diese Zeit <strong>of</strong>tmals nicht vorhanden. Einheimische nehmen
meist eine weite Reise auf sich, um einen Arzt zu besuchen, vor allem wenn in der Region
bekannt wird, dass ausländische Ärzte vor Ort sind oder, wie im Falle des „<strong>Green</strong>
<strong>Hospital</strong>s“, wahrscheinlich auch dann, wenn ein westliches Krankenhaus gebaut wird.
Diese Patienten haben bei einer weiten Anreise nur den einen Tag um behandelt zu werden.
Das ist den Ärzten bekannt und bei einer erhöhten Anzahl von Patienten entsteht
nicht selten Chaos und der Zwang diese schnellstmöglich zu behandeln. Dabei übergeht
man nicht selten die Autonomie des Patienten.
Hierbei stellt sich nicht die Frage nach dem primären Anliegen – Helfen – , sondern es
soll aufgezeigt werden, dass ethische Prinzipien häufig nicht eingehalten werden können.
So auch, wenn man die Autonomie eines Einzelnen respektieren will, dies jedoch aus
bestimmten Gründen nicht gelingt. Ein Patient, der ein medizintechnisches Gerät nicht
kennt, zum ersten Mal gesehen hat und nicht versteht, was ein solches Gerät mit ihm
macht, hat auch im Moment der Zustimmung zur Untersuchung oder Behandlung, die
Behandlung zu akzeptieren, nicht autonom gehandelt. Dabei ist es äußerst wichtig dem
Recht der Selbstbestimmung mehr Aufmerksamkeit zukommen zu lassen, vor allem vor
dem Hintergrund, dass man im Grunde nicht punktuell, soll heißen nicht nur an einem
Standort und in einem Fall, die Entwicklung eines Landes fördern will, sondern – wie
bereits erwähnt- im Grunde dem ganzen Land dazu verhelfen will, eigenständig zu sein
und autonom handeln zu können. Dies soll so weit führen, dass es ohne Entwicklungshilfe
wirtschaften kann.
Justice – Gleichheit und Gerechtigkeit
Gerechtigkeit ist die Anerkennung und Achtung der Rechte und der Interessen einer
Person. Gerechtigkeit hat einen immensen Bedeutungsgehalt. Sie bezeichnet die Rechte
und Pflichten gegenüber den Mitmenschen und ist somit das Grundprinzip des Zusammenlebens
in Institutionen wie Ländern, Regionen oder Gemeinden.
Dazu gehört auch eine gerechte Verteilung von Gesundheitsleistungen. Gleichberechtigt
heißt hier: die gerechte Verteilung von Ressourcen, und jeden Patienten seiner Bedürfnisse
gemäß zu behandeln.
Daraus ergeben sich grundlegende Fragestellungen im Bezug auf Entwicklungshilfe.
Kann man jeden gerecht behandeln Bekommt jeder der eine Behandlung benötigt auch
eine Gibt es genug Räume in dem Krankenhaus Ist für genügend Ärzte gesorgt Die
91

technische Ausbauhilfe von Entwicklungsländern ist davon nicht minder betr<strong>of</strong>fen. Ist
für genügend Instrumente gesorgt Kann man alle gravierenden Fälle in einem sterilen
Raum versorgen Reicht die technische Ausrüstung aus, um Jeden, der diese für die Diagnose
benötigt, zu behandeln Hat man für Ersatzgeräte gesorgt, damit beim Ausfall
eines Medizingerätes die Versorgung annähernd nahtlos fortgesetzt werden kann und
der nächste Patient die gleiche Behandlung bekommen kann, wie die Patienten davor
Entwicklungspolitik erfüllt selten das Prinzip der Gleichberechtigung. Nicht etwa, weil
der Wille nicht vorhanden ist, sondern weil die Realisierung äußerst schwierig ist. Die
Entwicklungshilfe zielt <strong>of</strong>tmals darauf ab, als Erstes die schlimmsten Nöte zu minimieren
und dies meist auch noch unter Zeitdruck. Nicht nur die fehlende Zeit ist ein
Problem, sondern auch der Mangel an medizinischen Ressourcen in Entwicklungsländern.
Material kann selten in dem Mengen gespendet werden, in denen diese wirklich
gebraucht werden. Das macht den Mangel aus. Aber auch der unnötige Transport
von unbrauchbaren Geräten, die Platz für wichtigere, vielleicht simplere, Mittel rauben,
ist nicht gerecht. In Entwicklungsländern fehlt es auch an Technologie für Jedermann.
Krankenhäuser können mit modernen Medizingeräten ausgestattet sein, akute Krankheiten
- wie die HIV-Erkrankung – kann, jedoch nicht behandelt werden. Auch in reichen
Industrieländern ist dies ein Problem, doch die teuren Medikamente, die die Symptome
lindern, können aus Kostengründen nicht in Dritteweltländer gespendet werden.
Gründe für die Ungleichverteilung von Technologie können folgende sein
[Abbildung 1]:
Zum einen, dass die benötigte Technologie nicht existiert, so wie die fehlenden Möglichkeits
AIDS zu heilen. In diesem Fall, gilt es die Forschung soweit voranzutreiben,
Abbildung 1: Barriers to greater use <strong>of</strong> technology for global health
dass Mittel und Wege gefunden werden, diese Barriere zu überwinden. Da dieses Problem
auch in den Industrienationen herrscht, wird es, selbst nach dessen Lösung, durch
erhebliche Kosten verursacht, immer noch ein langer Weg sein, bis die benötigten Mittel
ihren Einsatz auch in der Entwicklungspolitik finden. Die zweite Barriere stellt die
Problematik dar, dass vorhandene Medizingeräte nicht eingesetzt werden können. Dies
92

kann in Entwicklungsländern, wie am Beispiel der Sauerst<strong>of</strong>fgeräte gezeigt, an abweichenden
Stromspannungen liegen. Häufig fehlen auch Ersatzteile, die für die Inbetriebnahme
von bereits vorhandenen Medizingeräte nötig sind. In der Tabelle angeführt sind
unter diesem Punkt, die Kosten ein Problem. Gerade in Entwicklungsländern führt die
Kostenfrage zu erheblichen Problemen, wenn es um die Umsetzung von Medizintechnik
in Krankenhäusern geht. Entwicklungshilfe heißt jedoch auch in andere Kulturen
und damit in andere Traditionen eindringen. Dabei gilt es diese zu achten und zu respektieren.
Vielerorts in der Dritten Welt sind hochmoderne Technologien nicht gewollt oder
akzeptiert. Wenn der Einsatz von Medizintechnik mit den herrschenden Traditionen
kollidiert, entsteht ein Dilemma. Nach ethischen Gesichtspunkten sollte man den Gebrauch
von Medizingeräten, wenn diese nicht erwünscht sind, unterlassen. Nichtsdestotrotz
entsteht eine Ungleichverteilung von Gütern. In der Region, in der Medizintechnik
nicht eingesetzt werden kann oder darf, dies jedoch prinzipiell möglich wäre, können
die Menschen auch nicht gleichermaßen behandelt werden, wie die in Regionen, in denen
der Gebrauch von Technologie im Gesundheitswesen akzeptiert wird.
Bisher wurde versucht an medizinethische Fragestellungen heranzugehen, die Probleme
eines technischen Ausbaus in Entwicklungsländern aufzeigen sollen.
Doch stellt sich die Frage ob Entwicklungshilfe, auf lange Sicht betrachtet, die Probleme
in den betreffenden Länder lösen kann oder ob man vielmehr neue Probleme schafft.
Die Gesellschaft für Außenwirtschaftsbeförderung der Bundesrepublik Deutschland,
Germany Trade and Invest, unterstütz deutsche Unternehmen, die ausländische Märkte
erschließen wollen und informiert diese über die außenwirtschaftliche Situation. In einer
Bröschure der GTAI über den Markt von Medizinprodukten in Südafrika, wird deutlich,
dass auch in Entwicklungsregionen die Wirtschaft angekurbelt werden kann[15].
So stellt sich, ethisch betrachtet, die Frage, ob man im Rahmen von Entwicklungshilfe
Medizintechnik aus Deutschland spenden, oder wirtschaftlich gesehen, exportieren
sollte, oder ob man die Entwicklungshilfe nicht darauf auslegt, einem Land dazu zu
verhelfen eigenständig zu wirtschaften und einen eigenen Markt aufzubauen, um die
Wirtschaft und dadurch die Politik und das Gesundheitswesen langfristig stabilisieren
zu können.
Marktentwicklung
Germany Trade and Invest unterrichtet in der Publikation (Juli 2011) über den Absatzmarkt
an Medizintechnik in Südafrika. Daraus ergeben sich erstaunliche Zahlen zum
Gesamtumsatz mit Medizingeräten. Dieser steige „[..] jährlich um rund 7% und wird
für 2011 auf rund 800 Mio. US$ geschätzt.[16]“ Dies weist ein enormes Potential auf.
Krankenhäuser sollen in Südafrika bis 2013 modernisiert werden, und dafür will die
Regierung im Rahmen des „<strong>Hospital</strong> Revitalisation“- Programms Milliarden investieren[17].
Die Anschaffung von Medizingeräten in Entwicklungsländern orientiert sich jedoch
sehr stark an den Kosten, so dass günstigere Geräte bevorzugt werden. Da eine Lin-
93

Abbdildung 2: Führende Lieferländer von Medizintechnik in Südafrika
zensierung ebenfalls fehlt, leidet die Qualität der eingeführten Geräte im hohen Maße.
Große und einflussreiche Unternehmen fordern die Einführung der Linzensierung, um
wenigstens eine Mindestqualität gewährleisten zu können. Geräte, die bereits in der EU
oder den USA geprüft wurden, stellen eher selten das Problem dar, sondern die Geräte,
die aufgrund geringerer Kosten, aus Japan importiert werden [Abbildung 2].
Zwar zeigt sich aus der obigen Tabelle, dass aus Japan bei weitem nicht so viel importiert
wird, wie aus den großen Industrienationen, doch fehlen bei der Lieferung aus Japan
<strong>of</strong>t die nötigen Prüfungen der Medizingeräte und so kann Ware mit Mängel sehr
schnell in einen Operationssaal landen, woraus sich immense Gefahrensituationen ergeben
können.
Ethisch zeigt sich genau hier ein erhebliches Problem. Wieso wird Entwicklungshilfe
nicht soweit ausgebaut, dass, beispielsweise Südafrika, einen eigenen Markt entwickeln,
aufbauen und selbständig wirtschaften kann Mit einer zuerst ausländischen
Überwachungsbehörde für die Lizenensierung vor Ort, könnte man bereits erwähnte
Schwierigkeiten umgehen, Qualität fördern, Arbeitsplätze schaffen und, auf lange Sicht
betrachtet, die Wirtschaft stabilisieren. Auch ökologische und ökonomische Faktoren
wären davon betr<strong>of</strong>fen. Der Verbrauch von Ressourcen, wie Erdöl, der durch den Transport
entsteht könnte, reduziert und Transport- und Lieferkosten eingespart werden. Zu
Anfang muss es auch kein Hightech-Markt sein, den man aufzubauen und zu fördern
versucht, sondern einfache Hilfsmittel. „The Lancet“ publizierte Anfang August einen
Bericht „Technologies for global health“, in dem die Autoren appellieren keine
High-End-Geräte zu spenden, da diese nur sehr selten benötigt werden. Wichtiger seien
schlichte Hilfsmittel, die günstig aber im betreffendem Land sehr hilfreich sind[18]. So
wie den „Joipur Foot“, einer Prothese für Unterschenkel und Fuß aus Gummi. Eine solche
Prothese ist sehr einfach in nur einer Stunde herzustellen und ermöglicht dem Patienten
zusätzlich das Laufen auf unebenen Wegen und kann ohne Schuhe getragen werden.
Mit hochwertigen Prothesen aus Industrieländern ist dies meist nicht möglich[19].
Hier sollte es jedoch nicht um Spenden gehen, sondern darum soweit Entwicklungshilfe
zu leisten, dass zu Anfang ein Markt entstehen kann, in dem einfache Medizinprodukte
vor Ort hergestellt und vertrieben werden können. Im Idealfall sollte dieser Markt expandieren
und eine florierende Wirtschaft ermöglichen.
94

Fazit
Medizinethische Betrachtungsweisen in Entwicklungsländern erweisen sich als hoch
komplex und lassen sich nur sehr selten miteinander vereinbaren oder führen zu einem
zufriedenstellenden Ziel. Auch mit Aussicht auf technische Ausbauhilfe von Entwicklungsländern
wird der Sachverhalt nicht einfacher. Teilweise erschwert sich sogar die
Problematik. Ärzte, wie die „Ärzte ohne Grenzen“, sind vor Ort und können mit meist
schon einfachen medizinischen Hilfsmitteln helfen, die Gesundheit fördern und Krankheiten
heilen oder Beschwerden lindern. Der Einbezug von Medizingeräten erfordert
weitaus mehr ethische Betrachtungsweisen, als die Frage nach der ökonomischen und
ökologischen Sinnhaftigkeit des Transportes und Einsatzes medizintechnischer Geräte,
der Aussicht nach dem optimalen Einsatz der Geräte um Hilfe zu leisten, doch Schaden
möglichst abzuwenden, Ressourcen gerecht aufzuteilen und den Menschen vor Ort, die
mit einer solchen Technik nicht vertraut sind, diese näher zu bringen und ihnen die Vorgänge
zu erklären. Man soll keine Angst und kein Misstrauen schaffen, durch ein westliches
Mammutprojekt, das man einfach aufbaut und es den Einheimischen überlässt.
Auch in technischer Hinsicht muss man Aufklärung leisten und die Menschen damit
vertraut machen. Viel wichtiger ist die Nachhaltigkeit. Die „Ärzte ohne Grenzen“, beispielsweise,
arbeiten nicht nachhaltig. Sie helfen punktuell und in Gegenden, in denen
es von Nöten ist. Der technische Ausbau in Entwicklungsländern soll nachhaltig sein.
Damit muss man sich dessen bewusst sein, dass man sich trotz eventuellem Implementierungsdruck
und finanziellen Grenzen, darum bemühen muss, Menschen vor Ort auszubilden,
die die Geräte weiterhin bedienen und warten können. Man wird sich trotz
alle dem ständig in ethischen Grauzonen befinden, die durch Entscheidungssituationen
und ethische Dilemmata, nicht klar abzuwägen sind. Medizinethische Betrachtungen
von Entwicklungshilfen sind sehr subjektiv und ein allgemein gültiges Konstrukt ist dadurch
nicht aufzustellen, durch die vorgestellten Prinzipien und die Beispiele, wie man
diese anzuwenden hat, jedoch vielleicht leichter nachzuvollziehen und für jeden Einzelnen
individuell nach seinen Vorstellungen für ein Projekt anzuwenden. Die Prinzipien
sollen lediglich dabei helfen, einen roten Faden durch den Dschungel ethischer Denkweisen
zu finden, im Hinblick auf eine gelungene und erfolgreiche Entwicklungspolitik
mit technischer Ausbauhilfe. Und diese Entwicklungspolitik sollte auf lange Sicht
darauf bedacht sein, dass das Entwicklungsland ein entwickeltes Land werden kann.
„Die auf rein technisch-materiellen Prinzipien aufgebaute Entwicklungshilfe des
Westens […] hat erst die Dritte Welt zur Dritten Welt im heutigen Sinn gemacht.[20]“
Papst Benedikt XVI
95

Referenzen
[1] Nietzsches Writings as a Student. Essays and autobiographical works written from 1858-1868. Auszug aus
dem Internet. URL: http://www.thenietzschechannel.com/notebooks/german/nachc/nachc3b.html, Stand:
06.08.2012.
[2] Der Grosse Brockhaus in einem Band, 3., aktualisierte Ausgabe, Verlag F.A. Brockhaus GmbH, ISBN
978-3-7653-3143-5, Mannheim 2008.
[3] Kaatsch, Hans-Jürgen, Rosenau, Hartmut, „Medizinethik“, LIT Verlag, ISBN 978-3-8258-1034-4, Berlin
2008, S. 7.
[4] Ethisches Dilemma- Was ist das eigentlich , Auszug aus dem Internet. URL: http://ethify.org/content/
ethisches-dilemma-was-ist-das-eigentlich, Stand: 06.08.2012.
[5] Gefahren im Einsatz für Ärzte ohne Grenzen, Auszug aus dem Internet. URL: http://www.wissenswertes.
at/index.phpid=msf-gefahren, Stand: 06.08.2012.
[6] Beauchamp, Tom L., Childress, James, „Principles <strong>of</strong> Biomedical Ethics“, Fifth Edition, Oxford Univerity
Press, Inc., ISBN 0-19-514331-0, New York 2001.
[7] May, Arndt T., „Autonomie und Selbstbestimmung bei medizinischen Entscheidungen für Nichteinwilligungsfähige“,
2., überarbeitet, aktualisierte Auflage, LIT Verlag Münster-Hamburg-Berlin-London, ISBN
3-8258-4915-5, Bochum 2000, S. 36.
[8] May, Arndt T., „Autonomie und Selbstbestimmung bei medizinischen Entscheidungen für Nichteinwilligungsfähige“,
2., überarbeitet, aktualisierte Auflage, LIT Verlag Münster-Hamburg-Berlin-London, ISBN
3-8258-4915-5, Bochum 2000, S. 36.
[9] Beauchamp, Tom L., Childress, James, „Principles <strong>of</strong> Biomedical Ethics“, Fifth Edition, Oxford Univerity
Press, Inc., ISBN 0-19-514331-0, New York 2001, S. 63.
[10] Beauchamp, Tom L., Childress, James, „Principles <strong>of</strong> Biomedical Ethics“, Fifth Edition, Oxford Univerity
Press, Inc., ISBN 0-19-514331-0, New York 2001, S. 130 ff. .
[11] Beauchamp, Tom L., Childress, James, „Principles <strong>of</strong> Biomedical Ethics“, Fifth Edition, Oxford Univerity
Press, Inc., ISBN 0-19-514331-0, New York 2001, S. 166.
[12] Beauchamp, Tom L., Childress, James, „Principles <strong>of</strong> Biomedical Ethics“, Fifth Edition, Oxford Univerity
Press, Inc., ISBN 0-19-514331-0, New York 2001, S. 230 ff. .
[13] The Lancet, „Technologies <strong>of</strong> Global Health“, Internetquelle, URL: http://www.thelancet.com/journals/
lancet/article/PIIS0140-6736(12)61127-1/fulltext, Stand: 13.08.2012.
[14] The Lancet, „Technologies <strong>of</strong> Global Health“, Internetquelle, URL: http://www.thelancet.com/journals/
lancet/article/PIIS0140-6736(12)61127-1/fulltext, Stand: 13.08.2012.
[15] Germany Trade and Invest, „Medizintechnik. Südafrika.“, Im Internet veröffentlichte Bröschüre, URL:
http://www.gtai.de/wwwroot/archiv-online-news/www.gtai.de/DE/Content/Online-news/2011/14/medien/s4-suedafrika-branche-medizin-2011,templateId%3Draw,property%3DpublicationFile.pdf/s4-suedafrika-branche-medizin-20115f88.pdfshow=true,
Stand: 05.08.2012.
[16] Germany Trade and Invest, „Medizintechnik. Südafrika.“, Im Internet veröffentlichte Bröschüre, URL:
http://www.gtai.de/wwwroot/archiv-online-news/www.gtai.de/DE/Content/Online-news/2011/14/medien/s4-suedafrika-branche-medizin-2011,templateId%3Draw,property%3DpublicationFile.pdf/s4-suedafrika-branche-medizin-20115f88.pdfshow=true,
Stand: 05.08.2012, S. 1.
[17] Germany Trade and Invest, „Medizintechnik. Südafrika.“, Im Internet veröffentlichte Bröschüre, URL:
http://www.gtai.de/wwwroot/archiv-online-news/www.gtai.de/DE/Content/Online-news/2011/14/medien/s4-suedafrika-branche-medizin-2011,templateId%3Draw,property%3DpublicationFile.pdf/s4-suedafrika-branche-medizin-20115f88.pdfshow=true,
Stand: 05.08.2012, S. 1.
[18] The Lancet, „Technologies <strong>of</strong> Global Health“, Internetquelle, URL: http://www.thelancet.com/journals/
lancet/article/PIIS0140-6736(12)61127-1/fulltext, Stand: 13.08.2012.
[19] The Lancet, „Technologies <strong>of</strong> Global Health“, Internetquelle, URL: http://www.thelancet.com/journals/
lancet/article/PIIS0140-6736(12)61127-1/fulltext, Stand: 13.08.2012.
[20] Zitateheft 2009, Joseph Ratzinger, Zitat aus dem Internet, URL: http://www.normanrentrop.de/zitate/probleme.html,
Stand: 06.08.2012.
[Abbildung 1] The Lancet, „Technologies <strong>of</strong> Global Health“, Internetquelle, URL: http://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(12)61127-1/fulltext,
Stand: 13.08.2012.
[Abbildung 2] Germany Trade and Invest, „Medizintechnik. Südafrika.“, Im Internet veröffentlichte Bröschüre,
URL: http://www.gtai.de/wwwroot/archiv-online-news/www.gtai.de/DE/Content/Online-news/2011/14/
medien/s4-suedafrika-branche-medizin-2011,templateId%3Draw,property%3DpublicationFile.pdf/s4-
suedafrika-branche-medizin-20115f88.pdfshow=true, Stand: 05.08.2012.
96

Students‘ Seminar <strong>Green</strong> <strong>Hospital</strong> in Developing Countries Erlangen 2012
Kamerun
Eine allgemeine Vorstellung eines Landes
Silas Ledoux Kenmoé
Central Institute <strong>of</strong> Healthcare Engineering
Friedrich-Alexander University <strong>of</strong> Erlangen-Nuremberg
Erlangen, Germany
ksilasledoux@yahoo.fr
Abstract – In diesem Handout wollen wir Ihnen das Land Kamerun im Allgemeinen
vorstellen. Wir werden zuerst über die Geschichte von Kamerun, die soziale
und ökonomische Lage erzählen, sowie über die soziale und gesundheitliche Lage
berichten. Am Ende werden wir auf die Frage eingehen, ob man sich eine Zukunft
in Kamerun vorstellen kann und was die Faktoren sind, die dafür eine Rolle spielen.
Allgemeines
Kamerun ist ein zentralafrikanisches Land auf dem afrikanischen Kontinent und grenzt
im Norden an den Tschad, im Westen an Nigeria, im Osten an die Zentralafrikanische
Republik und im Süden an die Republik Kongo, Gabun, Äquatorial Guinea und durch
die Bucht von Bonny an den Atlantischen Ozean, wie auf dem neben stehenden Bild
zu sehen ist.
Das Land an sich liegt genau oberhalb des Äquators. Mit einer Fläche von 475.442 km²
hat Kamerun eine Anzahl von 20.030.463 Einwohnern und somit ist Kamerun ca. 1,3-
mal größer als die Bundesrepublik Deutschland. Die Amtssprachen der Präsidialrepublik
Kamerun sind Französisch und Englisch, des Weiteren gibt es in diesem Land ca.
280 lokale Landessprachen.
Die politische Hauptstadt des Landes ist Yaoundé; die wirtschaftlich größte Stadt ist
Douala. Kameruns Küste ist 240 km lang. Kamerun hat eine besondere Position in Zentralafrika
und wurde weltweit als „Afrika in klein“ betrachtet.
97

Geographie
Kamerun besteht geographisch aus drei verschiedenen Landschaften:
• Im Norden befindet sich eine schmale Tiefebene, die zum Becken des Tschadsees
gehört.
• Über den Süden und das Zentrum erstreckt sich eine Hochebene mit maximal 600m
erreichenden Erhebungen.
• Im Westen des Landes befindet sich eine Kette von Bergen mit dem Kamerunberg
als Höhepunkt mit 4.070 m.
Kamerun ist landschaftlich und geographisch in verschiedene Regionen unterteilt. Das
Landesinnere besteht vorwiegend aus flachen Plateaus, die sich nördlich zum Adamaua-
Hochland erheben. Im Westen ragen ein vulkanisches Gebirge und die höchste Erhebung
Westafrikas, der Kamerunberg, empor. Der Süden wird in Küstennähe mit hohen
Plateaus in den Ausläufen von tropischen Regenwäldern überdeckt. Durch die verschiedenen
klimatischen Bedingungen wachsen auch hier verschiedene Baumarten - Ölpalmen,
Bambus und Ebenholz- die eine wichtige Einnahmequelle darstellen. Außerdem
gibt es die Niederungen des Tschadsees im äußersten Norden.
Die Tierwelt in dieser Region des Regenwaldes besteht überwiegend aus Affen, Schim-
98

pansen, Gorillas, Löwen, Elefanten, Antilopen sowie vielen Vogel- und Schlangenarten.
Anhand dieser kleinen Aufstellung ist es verständlich, dass Kamerun durch die verschiedenen
Klimazonen und geographischen Regionen ein „kleines Afrika“ widerspiegelt
und deshalb ein ganz besonderes Land ist.
Im Norden ist Kamerun mit einer Durchschnittstemperatur von 30 Grad in der Trockenzeit
ähnlich der Sahelzone. Hier dauert die Regenzeit von Mai bis September. In
Südkamerun dauert die Trockenzeit von November bis Februar und Nordkamerun ist
dann eine regenärmere Region bei einer Durchschnittstemperatur von 20 Grad in der
Regenzeit. Die unten stehenden Bilder stehen symbolisch für die geographischen Besonderheiten
Kameruns.
Geschichte
Der Osten blieb den Massa, einer Volksgruppe, vorbehalten, die sich dort im 15. Jahrhundert
niederließen und der Süden wurde von Bantus, Moundang und Toupouris in
Anspruch genommen und urbar gemacht. Die ersten Europäer, die das Land entdeckten,
waren die Portugiesen. Im Jahr 1472 kam der Portugiese Fernando do Poo von Douala
nach Kamerun, hat dann in Douala den Fluss Wouri gesehen und nannte ihn aufgrund
seines Krabben- und Garnelenreichtums „Rio dos Camaroes“ (Krabbenfluss). Davon
ausgehend nannten die auf die portugiesische Herrschaft folgenden Spanier den Namen
„Camaroes“ in „Camerones“ geändert. Dieser Name wurde dann schließlich von
Deutschen in „Kamerun“, von den Franzosen in „Cameroun“ und schließlich von den
Engländern in „Cameroon“ übersetzt. Aber der Name „Cameroun“ bezeichnete anfangs
nur die Küstenstadt Douala, viel später erst wurde er für das ganze Land verwendet.
Ab 1472 fingen europäische Mächte an, das Land Kamerun zu kolonialisieren. Die Portugiesen
waren die ersten, die 1520 den Handel mit Sklaven, Palmöl und Efenbeim aus
Kamerun begonnen haben. Erst als ein Jahrhundert später in Amerika und Europa die
Sklaverei abgeschafft wurde, verließen die Portugiesen Kamerun. Obwohl das Hauptinteresse
der Portugiesen auf der Sklaverei lag, bleibt dennoch positiv zu erwähnen, dass
sie mit ihrem technischen Know-How die ersten Zuckerrohrplantagen anlegten.
Nachdem Kamerun von den Portugiesen verlassen wurde, wurde das Land durch England
und Spanien kolonialisiert. Aufgrund der geringen natürlichen Bodenschätze Kameruns
orientierten sich die beiden Kolonialmächte schnell in Richtung der mehr Ausbeute
versprechenden Nachbarländer.
Erst die Deutschen, die durch den Sahelforscher Heinrich Barth im Jahre 1815 das
Land Kamerun entdeckten, schlossen im Juli 1884 durch Gustav Nachtigall Verträge
mit den Douala- Fürsten ab und wurden so unter deutschen Schutz gestellt. Als Zeichen
der Verbundenheit wurde somit eine deutsche Flagge in Douala gehisst (siehe Bild auf
der nächsten Seite). Durch den deutschen Einfluss auf das Land wurde die Infrastruktur
wesentlich verbessert. Straßen wurden gebaut, Schulen errichtet, Kirchen und Krankenhäuser
geschaffen, um somit der Bevölkerung zu helfen. Auch wurde ein Schienensystem
erbaut, das noch heute in Betrieb ist. Durch deutsche „Entwicklungshilfe“ wurde
99

dem Land Kamerun das technische Wissen für den effizienten Anbau von Kaffee, Kakao
und Baumwolle, die Gewinnung des Kautschuk und der verschiedenen Gemüsearten
vermittelt. So konnte der Ertrag der Ernten wesentlich gesteigert werden, um Hunger,
Not und Armut vorzubeugen.
Die ersten deutschen Missionare in Kamerun waren Alfred Sacker und Joseph Merrick,
sie sind im Jahre 1841 angekommen. Die erste Niederlassung des deutschen Handels
war das Handelshaus Woermann, welches im Jahre 1868 gegründet wurde.
Hissung der deutschen Flagge in Douala 1884
Deutschland ist vom 14. Juli 1884 bis 1918 in Kamerun geblieben. Während dieser Kolonisationszeit
wurden insgesamt 41 deutsche Gouverneure in Kamerun tätig und sechs
Kommandeure der Schutztruppen. Ihr Regierungssitz war Buea und die Hauptstädte
waren nacheinander Douala, Viktoria und Tiko. Nach dem Abkommen mit den Douala-
Fürsten ließen sich die Deutschen zum Schutz ihrer Geschäftsleute in Douala nieder.
Bald fingen Sie damit an, das Hinterland zu erobern und stießen dabei auf erhebliche
Widerstände der Ureinwohner des Landes.
Deshalb ist es an dieser Stelle nicht unwichtig, zwei nationale Helden des Widerstandes
zu erwähnen: der erste war der König Rudolph Douala Manga Bell, der über 10 Jahre
gegen die deutsche Regierung in Kamerun protestiert hat. Er wurde zum Helden, als er
letztlich am 7.August 1913 in Douala verhaftet und erhängt wurde. Daneben ist Martin
Paul Samba zu nennen, dessen Widerstand nach einigen Jahren wegen mangelnder Waffen
und Ausrüstung zu Ende ging. Auch er wurde schließlich verhaftet und in Ebolowa
erschossen. Damit war der Widerstand gegen die deutsche Herrschaft in Kamerun gebrochen.
Bis zum Ersten Weltkrieg dauerte die deutsche Präsenz in Kamerun an.
Bis zum ersten Weltkrieg hat Deutschland Kamerun kolonialisiert. Durch die deutsche
Niederlage verlor Deutschland seinen Machtanspruch in allen Kolonien, woraufhin
Frankreich und England ihre Stellung übernahm. Die Versailler Verträge von 1919 teilten
Kamerun auf Frankreich und England auf, wobei 1/5 des Landes unter britischer
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Herrschaft stand und die restlichen 4/5 von Frankreich kontrolliert wurden.
Während der französischen und englischen Herrschaft in Kamerun hat sich kaum etwas
geändert. Nach dem zweiten Weltkrieg blieben die beiden Mächte weiterhin unter dem
Mandat der Vereinten Nationen in Kamerun involviert. Ziel dieser Fremdverwaltung
sollte es sein, Kamerun auf dem Weg zur Selbstverwaltung nach demokratischen Prinzipien
anzuleiten. Die erste politische Partei in Kamerun wurde im Jahre 1948 gegründet
und hieß UPC (Union des Populations du Cameroun). Grund dieser Parteigründung
war es, gegen Frankreich und England zu kämpfen, um die Unabhängigkeit zu erreichen.
Die Partei wurde daher 1955 verboten. 1957 dann hat sich die erste kamerunische
Regierung gebildet und als Ministerpräsident wurde Andre-Marie Mbida eingesetzt.
Am 1. Januar 1960 erhielt das französische Kamerun durch eine Volksabstimmung die
Unabhängigkeit. Der erste Präsident des unabhängig gewordenen Ost-Kamerun war
Ahmadou Ahidjo. Präsident Ahidjo gelang es am 20. Mai 1972 die beide Kameruns zur
„Republique du Camerun“ zu vereinigen. Am diesem Tag wurde in Jaunde einen Denkmal
errichtet und dieses Datum wird jährlich als Nationalfeiertag gefeiert.
Politik
Denkmal der Vereinigung in Jaunde
Kameruns erster Präsident war Ahmadou Ahidjo, der von 1960 bis 1982 in Kamerun
regierte. Ahidjo hat es während seiner Machtausübung geschafft, die beiden Teile Kameruns
wiederzuvereinigen. Daneben hat er die Wirtschaft des Landes vorangetrieben,
Straßen bauen lassen und es war ihm ein Herzensanliegen, die Bildung der kamerunischen
Jugend voranzutreiben. Bis heute ist sein Nachfolger, Paul Biya im Amt. In den
über 30 Jahren seiner Herrschaft hat er Parteienpluralismus in Kamerun eingeführt.
Derzeit gibt es in Kamerun über 15 unterschiedliche Parteien. Das Land Kamerun ist
zurzeit Mitglied des Commonwealth und Francophonie, denn sowohl Französisch als
auch Englisch sind Amtssprachen. Seit 1960 ist Kamerun auch Mitglied der Vereinten
Nationen.
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Soziale Lage
Was die soziale Lage angeht, gibt es in Kamerun zahlreiche ethnische Gruppen: ca. 286
verschiedene Volks-und Sprachgruppen. Kaum ein Dorf hat nicht seine eigene Sprache,
die sich deutlich von den anderen Dialekten unterscheidet. Die bekanntesten von diesen
sind die Douala, Bassa, Ngemba, Bafang, Kotoko, Dschang, Mandoumba, Ewondo,
Haoussa, Foulbe und Batie. Daneben gibt es auch zwei Umgangssprachen, welche vergleichbar
mit Pidgin-Englisch aus dem Englischen und Camfranglais aus dem Französischen
sind. Diese beiden kamerunischen Dialekte werden nur in Kamerun gesprochen
und nur von Einheimischen verstanden. Die übrigen lokalen Dialekte werden auch in
anderen afrikanischen Ländern gesprochen.
Die verschiedenen Ethnien von Kamerun sind im ganzen Land verteilt. Im Süden leben
die Bantu (Duala, Bassa, Mbo…), im Mittelteil und Norden leben Semi-Bantu (Bamiléké,
Bamun…) und der südliche Regenwald ist mit Pygmäen bevölkert. Hierbei ist es
wichtig zu erwähnen, dass Pygmäen eigentlich die Ureinwohner des Landes sind. Sie
waren der erste Volksstamm, der in diesem Gebiet ansässig wurde. Im Norden leben die
Moundang, Toupouri und Foulbe.
Die Geburtenrate in Kamerun ist sehr hoch, bei 39,3 Geburten pro Jahr pro 1000 Menschen.
(zum Vergleich: der Weltdurchschnitt liegt 25,0). 43 Prozent der Bevölkerung ist
jünger als 14 Jahre alt. 54 Prozent der Kameruner sind zwischen 15 und 64 Jahre alt und
nur 3 Prozent leben bis über das Alter von 64 Jahre hinaus. Die Todesrate liegt bei 11,9
je 1000 Menschen (zum Vergleich: der Weltdurchschnitt liegt bei 9,3). Die Lebenserwartung
ist 56,7 Jahre für Männer und 58 Jahre für Frauen. Der Großteil der Bevölkerung
sind Christen, fast 50 Prozent, über 22 Prozent sind Muslime und die restlichen
Einwohner sind Anhänger afrikanischer Religion und Atheisten.
Wirtschaft
Zu den natürlichen Ressourcen des Landes gehören unter anderem Erdöl (zwischen
34 – 41 Mio. Barrel jährlich), Bauxit, Eisenerz, Kaffee, Kakao, Baumwolle, Bananen,
Kautschuk, Holz, Gold und Diamanten. Kamerun ist weltweit fünfter Exporteur von
Kakao und Kaffee. Wegen diesem unfassbaren Reichtum liegt Kamerun laut einer bayerischen
Zeitung im Zentrum der Zentralafrikanischen Wirtschaftsgemeinschaft CE-
MAC (Communité Economique et Monetaire de l‘Afrique Centrale), weil Kamerun
nicht nur der wichtigste Produktionsstandort, sondern auch die stärkste Volkswirtschaft
in Zentralafrika ist. Die kamerunische Währung ist Franc CFA. Ein Euro entspricht
derzeit 655,957 Franc CFA.
Das Bruttoinlandsprodukt (BIP) betrug im Jahre 2004 rund 12,7 Mrd. Euro und das
durchschnittliche Jahreseinkommen pro Einwohner betrugt 760 Euro (498560 Franc
CFA). Dieses BIP setzt sich zusammen aus 28% Landwirtschaft, 30% Industrie und
42% Dienstleistung.
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Die meisten Industrieunternehmen in Kamerun liegen im Süd-Westen, genauer gesagt
in Limbe und Edea. Die wichtigsten von ihnen sind SONARA (Ölraffinerie) und
ALUCAM (Aluminiumschmelze). Die Arbeitslosigkeit in Kamerun ist im Vergleich zu
anderen zentralafrikanischen Ländern niedrig und lag 1992 bei bei 25% der Bevölkerung
und ist heute sogar gestiegen. Da sehr wenige Rohst<strong>of</strong>fe von Kamerun im Land
selbst bearbeitet werden, muss Kamerun auch viele fertige Produkte vom Ausland importieren.
Die wichtigsten davon sind Mineralien und andere Rohst<strong>of</strong>fe, Halbfertigwaren,
industrielle Verbrauchsgüter, Nahrungsmittel, Getränke, Tabak und Transportausrüstungen.
Der Alltag ist von selbstständigen Tätigkeiten in Kleinunternehmen geprägt, da die Regierung
nicht in der Lage ist, die ganze Bevölkerung einzustellen. Die meisten Kameruner
sind daher selbständig. 75% der Wertflüsse werden in diesem Sektor registriert und
60% aller Haushalte werden damit ernährt. Während der Schulferien sind die meisten
Schüler entweder in diesem Bereich tätig oder helfen ihren Eltern bei den landwirtschaftlichen
Aktivitäten.
Ist eine Zukunft in Kamerun vorstellbar
Um sich eine glückliche und h<strong>of</strong>fnungsvolle Zukunft in Kamerun vorzustellen, müssen
noch viele Herausforderungen überwunden werden. Zuerst Krankheiten, was die
wohl schwierigste der zu überwindenden Hürden in Kamerun ist. Trotz der hohen Geburtenrate,
erreichen die wenigsten Kameruner das Alter von 50 Jahren. Die Mehrheit
stirbt noch jung wegen schlechter Krankenversorgung, schlechter Hygiene und Mangel
an ausgewogener Ernährung. Die medizinische Versorgung ist wie eine pyramidale
Struktur in Kamerun verteilt. In großen Städten oder Hauptstädten sind die besten
Krankenhäuser zu finden, welche gut ausgerüstet sind und sehr gut qualifizierte Ärzte
beschäftigen. Die Krankenhäuser entsprechen europäischen Standards und man kann
sich ohne Bedenken behandeln lassen. Dann kommen die Provinz-regionalen Krankenhäuser,
die ebenso gut entwickelt sind und mit begabten Ärzten belegt sind. Als letztes
sind schließlich zahlreiche Landkreis- und Bezirks-Krankenhäuser zu nennen, die zwar
staatliche Krankenhäuser sind, aber sehr schlecht gebaut und nicht gut ausgerüstet sind.
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Diese Krankenhäuser haben sehr <strong>of</strong>t nur einen allgemeinen Arzt, der alle Krankheitsfälle
allein behandeln muss und manchmal auch in Bereichen, in denen ihm die fachliche
Qualifikation fehlt.
Die schlechte Ernährung liegt daran, dass fast alle Leute in Kamerun Feldarbeiten erledigen
und die meisten ernähren sich nur von dem, was sie vom eigenen Feld geerntet
haben und somit können sie nicht verschiedenen Lebensmittel essen und müssen das
ganzen Jahre nur eine spezielles Speise essen.
Allgemein gibt es in Kamerun sieben Referenzkrankenhäuser in Jaunde und Duala. Von
den 10 Provinzen, die es in Kamerun gibt, haben 8 Provinzen ein Krankenhaus und 168
Gesundheitsbezirke, die ein Landkreis- oder Bezirks-Krankenhaus haben. Alle diese
Krankenhäuser haben zumindest einen Dienst von Mutter und Kind Schutz. In Jaunde,
gibt es eine medizinische Fakultät mit 60 Betrieben Ausbildung Medizinischen Personals.
Aber es gibt nicht nur staatliche Krankenhäuser in Kamerun. Neben den staatlichen
gibt es auch private Kliniken und traditionelle Medizin, die manchmal eine bessere
Behandlung als die in den staatlichen Krankenhäusern leisten. Sie sind meistens für
private Krankenhäuser von reichen Ausländern und traditionelle Krankenhäuser von
traditionellen Anhängern gegründet und haben eine sehr gute Behandlungsqualität. Die
gefürchtetsten Krankheiten in Kamerun sind Malaria und AIDS/HIV. 35% bis 40% der
Bevölkerung sterben an Malaria und 6 % an AIDS/HIV.
Abbildung 3: Fußballmannschaft von Kamerun
Einer der wichtigen Punkte ist auch, dass es in Kamerun kaum gute Krankenhäuser in
den Dörfern gibt. Wenn jemand eine starke Krankheit hat, muss er in die Großstädte
fahren. Die Landbevölkerung ist sehr arm und kann sich die lange Reise und die bessere
Behandlung in einem modernen Krankenhaus nicht leisten. Von Ngouabela zu Jaunde
oder Duala zum Beispiel, fährt man ein bis zwei Tage. Die Leute bevorzugen dann
meistens traditionelle Medizin oder provinziale Krankenhäuser, obwohl sie nicht gut
behandelt werden. Es gibt dort kaum Medikamente und kaum gut qualifizierte Mediziner.
An zweite Stelle stehen Korruption und Kriminalität, die auch eben die Entwicklung
und die Zukunft von Kamerun verdüstern. Fast alle Kameruner sind korrupt und leben
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damit. Um sich eine bessere Zukunft vorzustellen, müssen Korruption und Kriminalität
abgeschafft werden. Ein wichtiger Punkte wäre auch die öffentliche Veruntreuung, wie
die Bayerische Zeitung „Lt. Bayern Landesbank“ veröffentlichte: „Laut dem aktuellen
Weltbankreport reiht sich Kamerun in die Gruppe der ersten 20, von 145 betrachteten
Ländern, mit den schlechtesten Investitionsbedingungen ein. Bewertungskriterien sind
dabei unter anderem Korruption, Behinderungen durch die Justiz und die Finanzverwaltung
sowie hohe Faktorkosten.“ (Länderanalyse Kamerun April 2005) Zudem muss die
hohe Verschuldung gesenkt werden. Bereits in Jahre 1983 ist die Auslandverschuldung
von 4,5 auf 10,3 Mio. Euro gestiegen.
Aber trotz aller dieser Herausforderungen ist es wichtig zu erwähnen, dass eine Zukunft
immer noch vorstellbar in Kamerun ist. Obwohl es einige Hindernisse gibt, kann Kamerun
doch auf folgenden Dingen aufbauen und H<strong>of</strong>fnung fassen:
• Junge und dynamische Bevölkerung:
• Hohe Geburtsrate: je 1000 Menschen beträgt 39,3 (Weltdurchschnitt 25,0)
• Ca. 52% der Bevölkerung ist jünger als 20 Jahre alt
• Hoher Alphabetisierungsgrad 79% (73,4% Frauen, 84,7% Männer)
• Viele junge Kameruner studieren im Ausland. Die kamerunische studentische
• Gemeinschaft ist mit 6000 Studenten (2008), die sechstgrößte in Deutschland.
• Es gibt schon circa 2500 Ingenieure aus Kamerun, die in Deutschland eingestellt
sind
• Wirtschaft:
• Lt. Bayern Landesbank: „Innerhalb der zentralafrikanischen Wirtschaftsgemeinschaft
CEMAC (…) ist Kamerun nicht nur der wichtigste Produktionsstandort,
sondern auch die stärkste Volkswirtschaft. Mit einem realen Wirtschaftswachstum
von geschätzten 4,3% (2004), einer niedrigen Inflationsrate
sowie einer stetig sinkenden Auslandsverschuldung … “
• Tourismus: Ca. ½ Mio. Touristen besuchen das Land jährlich.
• Sport: Der Sport ist zu einem Exportprodukt für Kamerun im letzten Jahrzehnt
geworden. Reichlich wird das Land durch die „Unbezähmbaren Löwen“ bekannt.
Quellen
http://raft.hcuge.ch/cm/pages/sysSanteCam.htm
http://de.wikipedia.org/wiki/Cameroun
http://en.wikipedia.org/wiki/Health_in_Cameroon
http://www.cameroon-today.com/cameroon-health.html
http://fr.wikipedia.org/wiki/Sant%C3%A9_et_niveau_de_vie_au_Cameroun
http://apad.revues.org/181
http://de.wikipedia.org/wiki/Kamerun
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