环境可持续发展的绿色内窥镜的现状及挑战

摘要

温室气体（GHG）排放增加导致的全球变暖，对人类健康产生直接影响。医疗保健行业产生大量碳排放足迹,而我国医疗碳排放位高居全球第二位。胃肠内窥镜检查（GIE）是一个快速发展的领域,在医疗行业中，是仅次于手术室麻醉学和重症监护的第三大废物产生者，其相关的碳排放足迹非常值得关注。然而，这种碳足迹在很大程度上是可以避免的。本文综述了GIE中的碳排放足迹及减少其碳足迹的策略，提出环境可持续发展的绿色内窥镜的现状和面临的困难与挑战。

Abstract: Global warming caused by increased greenhouse gas (GHG) emissions has a direct impact on human health. The health care industry has a large carbon footprint, and China's medical carbon emission level ranks second in the world. Gastrointestinal endoscopy (GIE) is a rapidly growing field, being the third largest waste producer in the medical industry after operating room anesthesiology and intensive care, and its associated carbon footprint is of great concern. However, this carbon footprint is largely avoidable. This paper reviews the carbon emission footprint in GIE and the strategies to reduce its carbon footprint, and presents the current status and difficulties and challenges of green endoscopy for environmental sustainable development.

关键词：碳足迹，绿色内镜，温室气体，废物管理

KEYWORDS: Carbon footprint;  Green endoscopy;  Greenhouse Gases;  Waste Management

一．简介：

气候变化是我们这个时代最紧迫的环境挑战之一。由于温室气体（GHG）排放增加，地球大气正在变暖，导致环境退化^[1,2]。2021年全球表面温度比工业革命前（1880-1900年）测量的温度高1.04 ℃。2023年创下了历史上迄今为止全球最高气温的记录。全球气温上升1°C 将导致10亿人流离失所或被迫生活在难以忍受的高温下。为了应对这场迫在眉睫的危机，全球召开过一系列气候变化会议。1992年召开的里约地球峰会第一次会议得出的结论：可持续经济发展是地方、区域、国家和国际各级所有人均可实现的目标。1997年《京都议定书》规定工业化国家将把温室气体 (GHG) 排放量减少到1990年水平以下。2015年达成《巴黎协定》上，有一百九十六个缔约方签署了协议。2021年《联合国气候变化框架公约》第二十八次缔约方大会（COP28）实施规则最终确定，呼吁各国制定2050年净零碳排放目标（当CO₂产量低于CO₂时，将实现净零碳排放），并通过逐步淘汰煤炭、扭转森林砍伐、使用电动汽车和可再生能源等方式将全球气温维持在1.5°C以下。我国也已承诺实现目标：CO₂排放力争于2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和。

医疗保健行业产生大量碳足迹，温室气体排放量约占全球总量的 4.6%^[3]，而我国医疗碳排放位高居全球第二位，随着医疗行业的持续发展和人口老龄化的加剧，碳排放将持续上行，因此，医疗机构碳达峰、碳中和需提前规划及布局。数据表明，在医疗领域中，胃肠内窥镜检查是仅次于手术室麻醉学（每张床每天5.96kg）和重症监护（每张床每天3.37kg）的第三大废物产生者，估计每个程序产生3.1kg废物^[4,5]，其相关的碳排放足迹值得关注。然而，这种碳足迹在很大程度上是可以避免的，并且可以在不影响质量的情况下可以减少碳排放足迹^[5-8]。为此，英国胃肠病学会 (BSG) 发布了气候变化和可持续发展战略^[10]。欧洲胃肠病学和内窥镜检查协会以及欧洲胃肠病学和内窥镜检查护士协会 (ESGE-ESGENA) 也发表了关于减少胃肠道内窥镜检查的环境足迹的立场声明^[11]。美国国立卫生研究院（NHS）最近成立了“NHS可持续发展委员会”，美国胃肠内窥镜学会 (ASGE) 成立了一个可持续内窥镜工作组，以提出减少内窥镜对环境影响的方法^[12]。世界胃肠病学组织（WGO）代表108个国家的胃肠病学会成立了气候变化工作组，来自18个不同国家的代表审查了有关气候变化和胃肠道健康的科学文献，鼓励通过教育模式并促进胃肠病学界的进一步研究^[13]。

二．胃肠内窥镜检查的碳足迹：

碳足迹定义为人类活动直接和间接排放的温室气体（GHG）总量，以二氧化碳当量（CO₂e）表示，碳足迹是通过能源消耗和废物处理产生的碳排放量的总和来估算的。胃肠内窥镜检查（GIE）是一个快速发展的领域，与医疗保健中的其他程序相比，它与更大的碳足迹相关^[14]。内窥镜检查完整碳足迹的来源包括：一次性设备、内窥镜检查、再处理、运营资源利用（例如，用于内窥镜检查、监视器和计算机）、管理（例如，打印内窥镜检查报告和组织学请求）、旅行（针对患者和工作人员），以及内窥镜检查单位之外的活动（例如餐饮、学术活动和内窥镜检查期刊等）多方面。其最主要归因于每日处理产生大量不可再生废物、使用一次性设备及再处理或净化过程。其对环境影响的具体数据目前非常稀缺，可用数据基于间接估计、异质假设和未专门为胃肠道内窥镜检查设计的计算。而国内相关的研究基本上处于空白阶段，对间接活动影响环境的作用更是少有关注。

Siau K等人^[15]估计，美国内窥镜检查的碳足迹约为每年85,768公吨二氧化碳排放量，相当于消耗900万加仑汽油或燃烧9400万磅煤。Namburar 等人^[16]的一项横断面研究检查了在两个美国学术医学中心进行的所有内窥镜检查，估计每次内窥镜检查产生 2.1kg废物（46L体积），包括1.5kg塑料废物。其中 64% 的废物进入垃圾填埋场，28%代表生物危害废物，仅9%被回收，一次性内窥镜的制造碳足迹为8.54kg CO₂e/台。Desai 等人^[17]2023 年的一项前瞻性研究显示，内窥镜装置的能耗为每天277.1kWh或1980 kWh/100例常规GIE（胃镜或结肠镜检查），可产生218kg垃圾填埋场废物/100例。一次性和可重复使用设备的每例总碳足迹估计分别为2.40和0.53 kg CO₂^[18]。一次性设备的每箱制造碳足迹为1.37kg CO₂，而可重复使用设备的CO₂仅为0.0017 kg CO₂^[19]。在 Gayam 等人的一项单中心研究中，单个内窥镜检查装置每天使用大约111.55kWh的能量^[20]。

三．绿色内窥镜运动的概念及现状

绿色内窥镜运动的诞生是出于对环境、特别是气候变化的关注。本质上讲，绿色内窥镜意味着实现环境友好的内窥镜手术，并提供一种未来可持续的内窥镜手术执行方式。

2021年COP26标志着医疗行业减少碳排放的方法发生了重大转变。例如，英国NHS承诺到2040年实现净零碳排放^[21]。其路线图包括减少患者旅行和一次性消耗品，建设净零排放医院，以及实施员工节能教育计划。

Ho等人^[22]对亚太地区内窥镜工作的 259 名专业人员进行了调查。尽管大多数内镜检查单位缺乏现有的绿色政策，但79.5%的受访者认为绿色内镜检查行动应纳入内镜检查中。然而，实施绿色政策障碍重重，包括医疗成本、感染风险增加、意识不足以及缺乏政策和行业支持 。

四. 减少胃肠内窥镜手术中的碳足迹的策略

欧洲胃肠内窥镜学会（ESGE-ESGENA）减少GIE碳足迹的立场声明提出 ^[11]：立即采取行动，通过遵守指南、对 GIE 适应症的适当性进行审核、避免不必要的程序以及合理用药来减少 GIE 的碳足迹。建议数字化、远程医疗、关键路径、门诊程序、可持续建筑、可再生能源、3R（减少、再利用和回收）计划，重新审视废物管理以及尽量减少一次性设备。此外，避免使用塑料袋以及关闭不使用的灯和暖气是减少医疗废物的其他策略，实现2050年GIE检查应成为温室气体净零排放。在纵观众多的行动中， 本文提出优先干预措施，这些措施在减少浪费和碳足迹与易于实施之间相互交叉，主要策略总结如下：

1 尽可能减少不必要的或低价值GIE手术，并完善手术流程

减少当前不必要的GIE手术是实现减少GIE温室气体排放目标的关键，也是的最有效措施。并且通过临床指南决策支持工具减少部分低价值的手术。据估计，高达56%的上消化道内镜检查23%-52%的结肠镜检查可能是不必要的^[23,24]。特别值得注意的是，GIE在指导一些慢性病的治疗方面的效果较低，例如用于单纯性消化不良的检查和用于便秘的结肠镜检查等^[25]。此外，在一般风险人群和体弱老年人或筛查间隔超过估计预期寿命的情况下，现有的内镜筛查和检查的价值也受到了挑战^[26,27]。虽然结肠镜检查是结直肠癌筛查的主要筛查方式，由于它是侵入性检查，当有其他无创或微创选择时，可能不是所有人都需要。ESGE近期发表的指南，总结了何时不建议进行内镜随访^[28]，该指南预计将减少80%以上的基于结肠镜检查的息肉切除术后监测^[29]。然而，目前由于过度担心结肠间期癌，内镜医师和患者可能会选择较短监测结肠镜检查的间隔。最新来自USMTF和ESGE建议^[30,31]，高质量的检查后，完全息肉切除以及对1-2个小腺瘤,特别是没有可疑症状和体征的患者，可延长监测间隔至7-10年，结肠镜检查阴性或低危人群可通过粪便免疫化学检测返回筛查或进行10年监测结肠镜检查，这将会减少许多不必要的结肠镜检查监测次数并减少大量的碳排放足迹。

另外，不适当的检查程序也会增加医疗成本和环境危害。如果患者需要进行上消化道和下消化道内窥镜检查，应将两种手术安排在同一天，可以最大程度地减少在不同日期进行的两个手术的碳足迹。研究也表明，结肠镜检查之前进行上消化道检查是最佳顺序，因为它可以降低镇静水平并缩短恢复时间^[33,34]。

2 不常规使用一次性内镜设备，使用可重复的替代品来代替一次性内镜设备

有证据表明，全部改用一次性内窥镜将导致内窥镜废物增加40%^[32]，更令人担忧的是，使用一次性内窥镜将使后处理和内窥镜处置产生的净废物增加四倍。Pioche M等人^[9]使用生命周期评估方法，比较了可重复使用(RU)胃镜与一次性(SU) 胃镜对环境的影响，包括胃镜的制造、分发、使用、再加工和处置。结果为SU胃镜的碳足迹约为RU胃镜的2.5倍。每次手术的碳足迹差异相当于28公里的汽车行驶距离或欧洲普通家庭6天的二氧化碳排放量。

有关可重复使用十二指肠镜爆发感染的几份报告引起了人们对标准消毒方案的有效性和遵守情况的担忧，因此为一次性十二指肠镜(SUD)的发展铺平了道路。然而，一项随机对照试验显示(SU的n=48与RU的n=50)插管率、不良事件或完成手术方面没有总体差异 ^[35]，但可重复使用的内窥镜在进入胃的便利性、图像质量(P<0.001)、图像稳定性(P<0.001)和空气-水按钮功能(P<0.001)方面比一次性内窥镜更好(P=0.047)。因此，认为可重复使用的内窥镜相关的微生物感染在患者间传播通常是由于缺乏对再处理指南的遵守^[22]。在具有严格监管和集中确定的去污程序的医疗环境中，并没有与可重复使用的内窥镜相关的此类报告暴发^[36,37]。因此，在充分遵守灭菌指南和员工培训的情况下，可重复使用的内窥镜再处理是可以限制一次性内窥镜的使用来减少医疗废物。目前，有关一次性内窥镜与可重复使用内窥镜在感染率方面的比较试验的文献很少，有必要进行进一步研究。Bruno 等人^[57]在11个国家进行的一项全球前瞻性研究表明，一次性和可重复使用的十二指肠镜的感染率相当， 建议仅在高风险案例中(在多重耐药菌感染及免疫功能低下时)使用一次性内镜。研究还表明，与 SUD 相比，带有一次性端盖的十二指肠镜可以潜在地减少十二指肠镜的污染，而对环境产生有利的影响。一项比较可重复使用十二指肠镜(RD)、一次性端盖的十二指肠镜和SUD对环境的影响的研究^[58]，使用SUD进行ERCP时释放的CO₂e(36.3至71.5 kg)是使用 RD(1.53kg CO₂e)或带一次性端盖的RD(1.54 kg CO₂e)的24-47倍，因此，使用一次性端盖的十二指肠镜可能是一个更可持续的替代品。

3 手术过程中合理减少使用内窥镜附件

过去 20 年里，内窥镜检查已高度依赖一次性附件。目前，GIE检查的指南强烈建议尽可能使用一次性内窥镜附件^[38]，特别是当上皮屏障被穿透时^[39]。然而，一次性配件的使用量快速增加对环境的影响未得到充分认识，应尽量减少不必要的使用。目前，可重复使用附件导致感染传播的真正风险仍然存在争议^[40]。数据表明，在手术室广泛使用一次性医疗设备并不能显着降低患者的感染风险。而一项外科研究表明，手术器械的重复使用可减少10%的温室气体排放^[41]。因此，使用一次性内窥镜及配件需要在患者安全与社会、财务和环境成本之间取得微妙的平衡，最大限度地减少交叉污染的危险并确保患者安全，非常有必要推动深入的研究。

由于冷圈套器息肉切除术避免使用电外科设备和一次性电极垫，而水中内镜黏膜切除术（UEMR）可避免使用注射针、注射器和黏膜下溶液，因此，冷圈套器息肉切除术和UEMR可以减少手术碳足迹，应鼓励推广使用。而目前息肉切除术缺损的常规预防性夹闭并不总是符合当前的指南建议，应进一步开展研究，不应鼓励其过度使用^[42]。

目前关于在双向内镜检查组合手术（胃镜检查和结肠镜检查）中重复使用内窥镜附件（例如注射针、活检钳、息肉切除圈套器等）的研究数据及经验很少，有必要开展研究，可以考虑从上消化道检查开始，一个活检钳可以用于上下消化道检查，鼓励在一次手术中优先重复使用附件（例如，在同一患者重复使用同一圈套器进行不同部位息肉切除，或使用相同的活检钳进行胃十二指肠和结肠活检等）。

4 尽量减少不必要的活检及组织病理学

据估计，每三个组织学罐的处理相当于普通汽车行驶2英里的碳排放量^[43]。 因此，不鼓励使用常规或“验证性”活检，应充分考虑这些活检的结果是否会改变患者的治疗。可以使用非侵入性检测替代方法（通常在进行活检之前即可获得结果），如幽门螺杆菌的粪便抗原测试、乳糜泻自身抗体的血清学检测、回肠影像记录等^[44]。如果非侵入性检测呈阴性，则可能存在临床上仍然需要进行活检的需求。

胃肠上皮化生（GIM）是胃癌发展的高危因素，随访需要大量活检及组织病理学检查，J-H Cho等人^[45]用NBI对 GIM 进行内窥镜分级（EGGIM），如果使用 EGGIM 代替OLGIM活检和病理处理程序来降低环境的影响和成本，敏感性为 81.9%，特异性为 90.4%。EGGIM减少的碳足迹为每位患者0.4059 Kg/CO₂e，相当于汽油动力汽车行驶1英里，每例节省的成本为47.36美元。

内镜图像增强内窥镜 (IEE) 和人工智能 (AI) 等内窥镜技术的进步可以帮助提高内窥镜诊断水平并减少不必要的手术和活检的需要。在某些情况下对结直肠小息肉（≤5mm）采用光学活检代替组织病理学，并进行定期审核^[46,47],在严格控制的条件下，无需组织学分析即可采取“切除和丢弃”策略，可以减少活检罐的数量，进一步减少对组织病理学的需求^[48]。Von Renteln等人^[49]证明，在 90% 以上的患者中，基于光学和特定部位的息肉切除和丢弃策略与基于病理的策略相比，可实现减少病理组织学检查的碳足迹而达到相同的监测效果。

目前，尚无关于1个活检罐中可以放置多少个息肉的指导意见（例如，1个罐中放置1-2个或3-4个小腺瘤，是否会影响结肠镜监测的时间或患者安全）。今后，有必要开展集中活检标本来限制活检罐数量的研究。

5 鼓励图像增强内窥镜 (IEE) 和人工智能 (AI)新技术的应用

虽然内窥镜检查是多种胃肠道疾病的关键诊断和管理工具，但传统的诊断性内窥镜检查可以被不断更新的诊断新技术和方法所取代，以减少内窥镜手术的数量。近年来，图像增强内窥镜 (IEE) 和人工智能 (AI) 等先进的内窥镜成像技术可改善黏膜可视化和内窥镜诊断水平，更精确地选择要采样的部位，并减少不必要的手术和活检的需要。另外，IEE 和 AI 还可以帮助避免应该通过外科手术切除的浸润性癌症尝试进行徒劳的内镜切除术，进一步减少不必要碳足迹。

6 废物的回收和减少

3R（减少、再利用和回收）原则是医疗废物处理的指导原则^[53]。医疗废物和焚烧锐器会消耗大量能源并产生有毒气体。为了确保废物无毒，逐步减少焚烧，实施循环经济，最终达到零浪费和零排放。据估计，约85%医疗废物是无害的，与生活垃圾类似，约20%是可回收的^[50-52]，而大多数内窥镜检查相关的废弃物最终作为城市垃圾被填埋（64%）或被贴上“生物危害”的医疗废物标签，进行高压灭菌或焚烧（28%），只有不到10%被回收利用^[16]。一次性设备和用品占这些废物的大部分（包括吸管、一次性内窥镜按钮、咬合器、静脉和氧气管以及麻醉用品、个人防护设备、一次性活检钳、圈套器、息肉捕捉器及其包装等物品），其中有多达35%的废物具有可回收性，却放置在生物危害箱中处理，这突显了减少环境影响和节省成本的潜力。Cunhe Neves等人^[54]证明了干预措施和员工教育对于减少医疗废物总量和增加回收材料数量的重要性，在废物减少的同时，1个月内二氧化碳排放量也减少了32%。另一项研究针对活检钳、圈套器和夹子的材料成分分析，并识别可以安全回收的部件，经为期1周持续性干预的试点可以减少高达27.44%的碳足迹，从而实现总重量的61.7%的回收利用^[56]。Kao等人^[55]发表了一份内镜科室都可以使用的简单参考指南。因此，目前有必要考虑制定内镜检查相关废物收集处理指南意见。

7 内窥镜检查指南中增加对环境影响强度的分级

目前，所有医学领域的临床指南使用的建议评估、制定和评估分级（GRADE）系统都没有考虑资源利用以及可能产生的潜在环境危害^[59]。内窥镜各协会的临床试验和指南重点关注的是可能的不良事件和成本的策略的临床益处，而未将生态维度纳入治疗方案的选择。因此，应该将资源使用作为推荐强度的绑定域（消耗的资源越多，做出强推荐的可能性就越小）^[60]，ESGE-ESGENA 建议定义具体的PICO（人口/问题、干预、比较、结果）问题来评估指南建议的环境影响，建议强度进行分级时考虑环境影响。

8 其他

当前绝大部分内窥镜检查的设计和功能都没有考虑环境可持续性问题，因此，应将该原则应用于内窥镜中心建造和设备的设计中，使用可持续、长寿命且无毒的建筑材料，优先利用自然资源和可再生能源，尽可能引入自然光，优化内窥镜设备的能源使用，减少检查过程中的能源消耗。研究电源管理对减少二氧化碳排放的影响，并提高用水效率，通过消毒和再处理的低耗水设备、高效清洗来实现。

应鼓励实施绿色优先采购策略，即购买对环境影响最小的产品，包括由回收材料制成、可持续来源和/或在使用结束时可回收的消耗品，有助于减少一次性塑料消耗品的使用，从而降低碳足迹。

尽可能减少个人防护装备的使用。内窥镜检查装置数字化（包括电子报告），尽量减少纸张打印，并使用节能内窥镜检查和电子设备。

加强对所有内窥镜检查医护人员进行废物管理方面的教育和培训。建议尽量在门诊进行大多数选择性内窥镜手术，以避免住院过夜。患者及内窥镜工作人员出行尽量利用绿色公共交通工具，从全方位减少碳排放对环境的影响。

五．我国绿色内窥镜所面对的困难与挑战

我国内镜手术例数庞大，产生医疗废物的体量更十分巨大，但是对影响环境方面的研究基本上处于空白阶段且少有关注。因此，开展绿色内镜行动面临巨大困难和挑战，主要包括医疗成本增加、感染风险、意识不足以及缺乏政策和行业支持。

首先，由于全球内镜行业的减排行动刚刚起步，内窥镜检查对环境影响的认识尚处于起步阶段，缺乏成熟有效可借鉴的经验，废物处理产生的碳排放量计算起来相当不精确，还需要一种精确计算内窥镜设备二氧化碳排放量的工具。对于通过干预直接和间接医疗活动具体能够减少多少的碳排放量，还需要大量实验研究及临床数据来证明其可行性和实际效用。其次，一些环境可持续做法与感染控制必要性（特别是回收利用）之间的关系产生冲突，当然，我们决不能在推动“净零”的过程中危及患者的安全，但这也不应该成为进行变革的障碍， 迫切需要高质量的研究来更好地为实践改变提供依据。

另外，一个重要障碍是医疗保健提供者普遍缺乏对环境保护的意识，导致行动的动力有限。胃肠病学家和内窥镜医师没有接受过充分的培训，因此，克服这一障碍需要不断加强宣传教育，将环境因素纳入胃肠道内窥镜课程和培训内容，迫切需要进行大规模研究来解决关键知识差距。还需要与环保主义者、工程师和经济学家密切合作，包括学术团体、大学、专业协会和行业在内的合作，以更科学的方式设计这些研究。

总之，减少胃肠病学的温室气体排放对环境和公众健康至关重要，这些行动可以为医疗机构带来可持续的经济和环境及社会效益。作为每一个内窥镜工作者，有责任以优先考虑环境可持续性发展而从自身立刻采取行动。

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