C APÍTULO 13
Monitorização do Processo de Esterilização: Indicadores Biológicos Robert Berube e Gordon S. Oxborrow
SUMÁRIO DO CAPÍTULO • • • • •
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Definição Tipos de Indicadores Biológicos Informações do Rótulo Métodos de Esterilização Testes de Fabricação para os Indicadores Biológicos Parâmetros para o Teste de Desempenho Vapor Óxido de Etileno Calor Seco Valores de Resistência dos Indicadores Biológicos Interpretação dos Resultados dos Indicadores Biológicos Uso dos Indicadores Biológicos nas Instalações Saúde Referências
As práticas para o controle da infecção, tal como a esterilização a vapor minimiza a infecção nos hospitais e em outras áreas de cuidados com a saúde. A esterilização é o processo através do qual todas as formas viáveis de microorganismos são destruídas.1 O resultado de um processo de esterilização é uma função da probabilidade, pois os microorganismos morrem de forma logarítmica.2,3 Desse modo, a esterilidade de um produto médico pode ser descrita em termos de uma "probabilidade de sobrevivência" ou nível de garantia de esterilidade (SAL).3,4 A meta prática do processo de esterilização é fornecer produtos esterilizados que tenham somente uma remota possibilidade de conter um microorganismo viável, menos que 1 em 1 milhão. O controle rigoroso do processo de esterilização pode fornecer uma garantia de que os produtos e suprimentos médicos serão de fato estéreis. Os indicadores biológicos padronizados e certificados são usados para monitorar os processos de esterilização, para assegurar o carregamento e o acondicionamento adequados, a qualidade do esterilizante e as condições adequadas do ciclo, bem como assegurar que o equipamento de esterilização seja controlado apropriadamente e esteja funcionando da forma para qual foi projetado.5,6 Os indicadores biológicos (BIs) são parte integrante dos parâmetros físicos e químicos que resultam na redução da população viável de microorganismos para o SAL desejado. III – 2.1
Os hospitais e as instalações de saúde habitualmente fazem a esterilização dos produtos em cargas mistas com tamanhos diferentes. Para obter produtos esterilizados, o processo de esterilização deve destruir os microorganismos mais resistentes nos locais mais inacessíveis da carga a ser esterilizada. Quando os BIs forem usados para demonstrar a garantia de esterilidade, a população de esporos no BI deve ser em maior número e mais resistente que a população presente no produto a ser esterilizado.2 Geralmente, os BIs têm uma população de 1 x 106 (1 milhão) e a população de esporos deve morrer de uma maneira logarítmica. O ciclo genérico de esterilização usado nos hospitais fornece uma redução mínima de 12 log no número de microorganismos. Essa redução logarítima é duas vezes o log da população de esporos nos BIs. Quando essa população é destruída, com a metade do tempo de exposição recomendado (ou seja, se o tempo de exposição for de 2 minutos e os esporos são destruídos em 1 minuto - um "meio-ciclo"), é razoável esperar que o tempo total de esterilização dê uma garantia de que uma redução de 12 log (SAL 10-6) tenha ocorrido. Essa garantia de esterilidade depende do produto estar limpo, estar corretamente preparado, adequadamente embalado e posicionado no carrinho do esterilizador de forma a garantir que o esterilizante fique em contato com as superfícies do produto a ser esterilizado. Os complexos processos de esterilização são passíveis de falha e devem ser monitorados e controlados. Os BIs são usados para integrarem os complexos parâmetros físicos/químicos do processo de esterilização. Sendo adequadamente selecionados e usados, os BIs podem fornecer evidências de que as condições de esterilização foram atingidas. Esse capítulo apresenta uma descrição dos BIs e descreve por que devem ser usados.
DEFINIÇÃO Um BI é uma preparação caracterizada de uma população específica de microorganismos (em forma de esporos) resistentes a um conjunto de parâmetros controláveis e mensuráveis, de um determinado processo de esterilização em uma embalagem de fácil uso. A população de esporos de um organismo do BI é caracterizada quando as espécies são conhecidas e respondem de uma forma previsível e reproduzível a um esterilizante, sob um conjunto definido de condições de exposição.
TIPOS DE INDICADORES BIOLÓGICOS Os BIs são usados para monitorar os processos de esterilização que envolvem o vapor, o calor seco, os esterilizantes gasosos e a radiação. Os BIs comercialmente disponíveis são feitos com esporos de organismos que possuem uma alta resistência, são estáveis e reproduzíveis ao modo de esterilização que monitorarão. Tradicionalmente, os BIs são tiras de papel impregnadas dentro de envelopes transparentes. Esse tipo de BI é colocado no centro de pacotes de linho cirúrgico padrão, requerendo um trabalho de laboratório. A tira de esporo deve ser assépticamente colocada em um meio de crescimento e esse meio deve ser incubado para determinar se algum esporo sobreviveu. Esse produto foi substituído por um BI autocontido, que pode ser colocado no centro de um pacote de 16 toalhas.7 A tira ou disco de esporo é acondicionado(a) em um vial com uma ampola de meio de crescimento selada. Esses BIs são "ativados", comprimindo a ampola e, desse modo, liberando o meio de crescimento para proporcionar um ambiente de crescimento. O "BI ativado" é, então, colocado em uma III – 2.2
incubadora para permitir o crescimento dos organismos viáveis. Como os pacotes de linho reutilizáveis foram substituídos pelos pacotes descartáveis, os BIs comercialmente preparados se tornaram populares. Esse pacote é construído de maneira a replicar o desafio criado pelo teste tradicional de kit de linho. Um outro tipo de BI autocontido contém um rápido sistema de detecção. Esse sistema de detecção é baseado na interação de uma enzima no esporo bacteriano com um substrato no meio de crescimento. A fluorescência ocorre quando o BI viável é exposto a uma luz ultravioleta. A ausência de fluorescência indica que as condições de esterilização foram atingidas e os esporos, destruídos. Um instrumento especial é usado para detectar a presença ou a ausência de fluorescência. Esse BI é particularmente valioso nas salas de operação ou nos ambulatórios, lugares onde os produtos são geralmente esterilizados fora dos envoltórios, em um esterilizador com deslocamento de gravidade (ou seja, “refluxo”). Esse tipo de BI pode ser "lido" em 3 horas, quando usado em um processo de esterilização sob condições de vácuo a 270 ºF (132 ºC) ou a vapor com deslocamento da gravidade a 250 ºF (121 ºC). Um outro tipo de BI é a ampola selada que contém esporos em um meio de crescimento com corante. Os esporos permanecem imóveis até serem expostos (incubados) a uma temperatura acima de 45 ºC. Se forem inativados pelo ciclo de esterilização a vapor, os esporos mortos não poderão produzir os ácidos no meio de crescimento e a cor do corante não mudará. Os esporos viáveis causarão uma alteração na cor em 24 a 48 horas, quando incubados adequadamente. Esse tipo de BI é projetado para um objetivo específico - monitorar os ciclos de esterilização de líquidos, ciclos de lavadoras do esterilizadores e para a descontaminação dos resíduos microbiológicos (ou seja, resíduos laboratoriais). Em todos esses ciclos, o vapor saturado não entra em contato direto com os esporos, porém todos os itens garantidamente são expostos a uma umidade adequada, que assegura as condições de esterilização.
INFORMAÇÕES DO RÓTULO O rótulo deve fornecer informações gerais, descrevendo o que é um BI e como deve ser usado.8,9 A rotulagem deve conter as seguintes informações: • • • • • • • • • • •
tipo de organismo - Bacillus stearothermophilus para ciclos a vapor, Bacillus subtilis var. niger para ciclos de calor seco e óxido de etileno (EtO). modo de esterilização a ser monitorado (a vapor, EtO, calor seco). número do lote do BI. população de esporos viáveis. características de desempenho da resistência e como foram determinadas. data de validade (mês e ano). tipos de meios de cultura. condições de armazenamento recomendadas. condições de uso (temperatura e tempo de incubação). instruções para disposição que minimizem a dispersão dos esporos viáveis no meio ambiente. nome do fabricante ou do responsável pela rotulagem.
Os BIs são comercialmente disponíveis para os ciclos a vapor sob pressão (vapor saturado), ciclos com EtO, ciclos de calor seco e processos de plasma. III – 2.3
MÉTODOS DE ESTERILIZAÇÃO Dois métodos básicos de esterilização, a vapor e com gás EtO, geralmente são usados na instalação de saúde.10 Os mais novos processos de baixa temperatura estão em vários estágios de desenvolvimento e documentação e incluem o peróxido de hidrogênio na fase a vapor, peróxido de hidrogênio com plasma, ácido peracético com plasma e ácido peracético líquido. O vapor saturado sob pressão é geralmente usado nas instalações de saúde, para processar a maioria dos suprimentos cirúrgicos Classe 1 que não são sensíveis ao calor e/ou umidade. O vapor sob pressão está prontamente disponível, é relativamente barato, não deixa resíduos tóxicos, sendo, também, eficaz. A esterilização com gás EtO é amplamente usada para os instrumentos sensíveis ao calor e/ou umidade. O calor seco, embora não muito usado, é o método recomendado para a esterilização de talco e óleos à base de petróleo. Embora lento, é um processo eficaz para os instrumentos. Os esterilizantes químicos são eficazes quando entram em contato com os microorganismos contaminantes. O desejo de encontrar um substituto para o gás EtO resultou na avaliação dos novos esterilizantes químicos e na reavaliação dos já conhecidos. Alguns novos processos de esterilização foram desenvolvidos e há algumas documentações da eficácia dos ciclos. Contudo, a escolha e documentação da adequação dos organismos dos BI não estão completas em todos os casos; usar a eficácia e a adequação documentada dos BIs de um modo de esterilização para outro não é uma boa técnica. Em cada método de esterilização, vários fatores ou parâmetros são necessários para que a esterilização ocorra. Os BIs respondem a cada parâmetro do processo de esterilização e demonstram, através da ausência de crescimento, após a ativação (ou seja, uma resposta negativa), que as condições necessárias para a esterilização estavam presentes. Do mesmo modo, a ausência de um dos parâmetros (por exemplo, a temperatura não atinge o tempo especificado no rótulo) será demonstrada pelo crescimento do organismo após a ativação (ou seja, uma resposta positiva). Na prática, a orientação do item a ser esterilizado pode ser importante. Por exemplo, se um recipiente com paredes altas for colocado na posição vertical, o vapor talvez não consiga penetrar no recipiente e ele não será esterilizado, ao passo que se o mesmo recipiente for colocado na sua posição lateral, o vapor poderá penetrar e esterilizá-lo. Os BIs conseguem detectar tais "dificuldades".
TESTES DE FABRICAÇÃO PARA OS INDICADORES BIOLÓGICOS O fabricante de BIs realiza testes para confirmar: • • • • •
a identidade do(s) organismo(s) usado(s). a pureza do inócolo no transportador. a estabilidade da população de esporos no BI. a resistência dos BIs ao esterilizante especificado até a data de validade. o tempo necessário para a incubação (tempo determinado para assegurar que nenhum esporo tenha oportunidade de germinar e crescer).2,8,9 III – 2.4
A seleção de um organismo formador de esporo do BI é baseada na demonstrável alta resistência ao modo de esterilização a ser monitorado. Essa resistência deve ser igual ou exceder à resistência dos patogênicos para o modo de esterilização. O organismo deve crescer facilmente para grandes números, ser capaz de sobreviver em condições de armazenagem normal e ter uma resposta identificável e previsível ao modo de esterilização que está sendo monitorado.
Parâmetros para o Teste de Desempenho O desempenho dos BIs é importante para a sua aceitação como um meio de monitorar a eficácia do processo de esterilização. É necessário definir um conjunto de características básicas para cada tipo de BI e um conjunto de condições de teste para sua avaliação.
Vapor Para avaliar as características de desempenho dos BIs a vapor, é necessário um frasco de resistômetro avaliador de indicador biológico (BIER), que faz o controle preciso dos parâmetros essenciais de temperatura, pressão e tempo de exposição.2,11 Os limites para esses parâmetros são os seguintes: • • • •
Os dispositivos de controle de pressão devem manter a pressão do frasco em + -3,45 kPa (+/- 0,5 psi) da pressão desejada. Os dispositivos de controle da temperatura devem controlar a temperatura do vapor saturado em +/- 0,5 ºC da temperatura desejada. O tempo da temperatura/pressão (por exemplo, 121 +/- 0,5 ºC, 204,8 +/- 3,45 kPa) não deve exceder a 10 segundos e o tempo de exaustão deve ser reprodutível e não exceder a 5 segundos. O dispositivo de tempo deve ter uma precisão de +/- 1 segundos e uma repetibilidade de +/- 1%.
Óxido de Etileno Para avaliar as características de desempenho dos indicadores biológicos de gás de óxido de etileno, é necessário usar um frasco BIER, o qual pode fazer um rigoroso controle dos parâmetros críticos de temperatura, porcentagem da umidade relativa, concentração do gás e o tempo de exposição ao esterilizante.2,12 Os limites para esses parâmetros são os seguintes: • O vácuo de pressão deve ser controlado com a precisão de 0,84 kPa (+/- 6,35 mn Hg). • A temperatura deve ser controlada em +/- 1 ºC da temperatura desejada. • A umidade relativa deve ser controlada a +/- 10% do valor desejado. • A concentração de gás deve ser controlada a +/- 5% da concentração desejada. • O tempo de concentração do gás para a exposição das unidades de indicadores biológicos não deve exceder 1 minuto; o tempo para exaustão do gás da câmara de exposição deve ser de menos de 1 minuto. • As condições do gás EtO devem ser de 600 mg (+/- 30 mg) EtO/l a 54 ºC (+/- 1 ºC), com umidade relativa de 50 a 70%. III – 2.5
•
O dispositivo de tempo deve ter a precisão de +/- 1 segundo e uma repetibilidade de +/- 1%.
Calor Seco Para avaliar as características de desempenho dos BIs de calor seco, é necessário usar uma câmara de teste, que faz um rigoroso controle dos parâmetros críticos de temperatura e tempo de exposição.2,13 A câmara deve ter ventilação forçada e uma fonte de resistência elétrica de calor. Os limites para os parâmetros críticos são os seguintes: • • •
A temperatura ser controlada em +/- 0,5 ºC. O dispositivo de tempo deve ter a precisão de +/- 1 segundo e repetibilidade de +/- 1% . O tempo de inserção e recuperação do BI deve ser menor que 6 segundos, com o tempo de recuperação da temperatura em 30 segundos para uma temperatura de 120 a 190 ºC e com 1 minuto para temperatura maior que 220 ºC.
Valores de Resistência dos Indicadores Biológicos O fabricante documenta os procedimentos de teste usados para determinar se os BIs atendem aos critérios de aceitação. Os critérios de aceitação são baseados em um BI, com uma reconhecida população de esporos viáveis e um valor D reconhecido.2 Esse valores são usados para determinar a janela de aceitação. O tempo de sobrevivência (em minutos) não deve ser menor que o valor D do rótulo, multiplicado pela quantidade de log da contagem dos esporos do rótulo por transportador menos 2, e o tempo de destruição (em minutos) não deve ser maior que o valor D do rótulo, multiplicado pela quantidade de log da contagem dos esporos no transportador mais 4. O procedimento para determinar os critérios de aceitação podem ser obtidos com o fabricante. Os valores de resistência declarados no rótulo são reprodutíveis somente sob as condições usadas para determinar os valores. Com outra temperatura, concentração de gás, temperaturas do vapor e umidade relativa, os valores de resistência mudam; por essa razão, é importante que os BIs sejam caracterizados e os lotes, certificados, e que as informações fornecidas ao usuário sejam entendidas. A resistência recomendada dos BIs usados para monitorar o processo de esterilização nas instalações de saúde2,8,9 está demonstrada na Tabela 13-1.
III – 2.6
Tabela 13-1. Resistência Recomendada dos BIs Usados para Monitorarem os Processos de Esterilização Tempo de Sobrevivência (Minutos)
Tempo de Destruição (Minutos)
Vapor saturado a 121 ºC (+/-0,5) em um frasco de BIER a vapor.
6
30
EtO a 600 mg (+/- 30 mg) EtO/l a 54 ºC (+/- 1) com umidade relativa a 60% (+/- 10%) em um frasco de BIER de EtO.
10,4
58
4
30
Condições do Teste
Calor seco com circulação forçada a 160 ºC (+/-0,5)
Dados obtidos da U.S. Pharmacopeia, vol. 22, p. 162b, 1990, U.S. Pharmacopeial Convention.
Quando informações forem necessárias para uma aplicação de esterilização específica, o fabricante do BI deve ser consultado.
INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS DOS INDICADORES BIOLÓGICOS Os BIs provam apenas que as condições de esterilização foram atendidas nos locais monitorados por eles 5,6,8,9,1316 . Para que o dispositivo possa ser esterilizado no tempo recomendado (ou seja, em um ciclo a vapor de quatro pulsos de pré-vácuo, 4 minutos a 270 ºF), o produto deve estar adequadamente limpo, preparado, acondicionado colocado na bandeja do esterilizador e os BIs, colocados nos locais mais difíceis de esterilizar; (ideal: “dentro”) é razoável aceitar que os produtos sejam estéreis se os BIs "ativados" não demonstrarem nenhum crescimento (ou seja, se houver resultados negativos). Ao final do ciclo de esterilização, os BIs são retirados, resfriados, ativados e colocados na incubadora. Após a incubação pelo tempo recomendado, os BIs são examinados e são feitas as pontuações para as respostas positivas e negativas. Uma resposta positiva é demonstrada através da aparência nebulosa (túrbida) do meio de crescimento, das unidades formadoras de colônia, da mudança de cor ou da fluorescência do indicador. Uma resposta negativa é demonstrada através da ausência de crescimento, alteração de cor ou fluorescência. Antes que qualquer conclusão possa ser tirada para os resultados dos BIs, os BIs de controle devem ser avaliados. Um BI de controle positivo é aquele ativado e incubado sem ter sido submetido ao processo de esterilização. Esse controle deve ser positivo. Isso é uma indicação para o usuário de que há esporos viáveis na tira de esporos. Se o controle for negativo, o BI não contém esporos viáveis, não foi ativado ou cultivado corretamente ou não foi corretamente incubado, ou o meio de crescimento não foi capaz de possibilitar o crescimento microbiano. O problema deve ser identificado e corrigido, antes que esses BIs sejam usados para monitorar o processo de esterilização. Se o controle for negativo, pode haver uma falha não detectada na esterilização.
III – 2.7
Quando um BI é positivo, indica que há uma possível falha no processo de esterilização. Todos os produtos processados desde o último BI negativo devem ser, então, processados novamente. Uma ou mais de uma das seguintes condições existem: • • • • • • •
A carga nunca foi processada (ou seja, o ciclo nunca foi iniciado). A carga foi preparada ou processada inadequadamente (por exemplo, a carga não foi umedecida anteriormente para receber o EtO). O tempo de exposição não era apropriado para a configuração da carga (o cesto ou bandeja foi empacotada(o) com pouco espaço ou havia muitos pacotes). O ciclo ou equipamento não funcionou. A carga não foi preparada apropriadamente. O kit de teste do BI não foi preparado adequadamente. O BI foi contaminado na ativação (por exemplo, o resultado positivo é o resultado de crescimento dos microorganismos diferentes dos organismos de teste).
Uma pesquisa deve ser feita para determinar quais das condições citadas anteriormente causaram o mau funcionamento, antes que o esterilizador possa ser usado e a carga liberada para o uso ou reprocessada. Um novo teste do esterilizador será necessário, se o mau funcionamento ocorrer devido a uma falha mecânica do esterilizador.
USO DOS INDICADORES BIOLÓGICOS NAS INSTALAÇÕES DE SAÚDE Os BIs são usados como um componente do programa de garantia da qualidade total para esterilização, nas instalações de saúde e em outros locais de atendimento, das seguintes formas: •
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Qualificação de instalação de um esterilizador. Durante a qualificação de instalação, os kits de teste de BI são colocados em toda a câmara para demonstrar que as condições físicas são uniformes e adequadas para destruir os microorganismos. Os esterilizadores projetados para serem usados para múltiplos tipos de ciclos (por exemplo, deslocamento da gravidade, pre-vácuo, "refluxo") devem ter cada tipo de ciclo qualificado. A prática recomendada é usar um pacote, em outra câmara vazia, e repetir o ensaio por três vezes.17 Desenvolvimento do ciclo de esterilização. Os BIs são usados para desenvolver os ciclos de esterilização. Eles são colocados por toda a carga, em locais de difícil esterilização, para assegurar que a configuração da carga permita a penetração do esterilizante e que os parâmetros do ciclo sejam adequados para fornecer um produto estéril. Isso é muito importante para as configurações novas ou modificadas. A prática é repetir o teste por três vezes. Programa de garantia da qualidade de esterilização. Os BIs e/ou kits de teste de BI são um componente em um amplo programa de garantia da qualidade de esterilização. O BI ou kit de teste de BI é colocado nos locais mais difíceis de esterilização dentro do produto e/ou carga. Requalificação do esterilizador. Os BIs e os kits de teste de BI são usados nas requalificações do esterilizador, para demonstrar que as modificações ou reparos feitos no equipamento não afetaram a capacidade do esterilizador em produzir condições de esterilização. A prática é usar um kit em uma câmara vazia e repetir o ensaio por três vezes.
III – 2.8
A razão principal para implantar um programa de garantia da qualidade de esterilização é reduzir o potencial de um surto catastrófico de infecções hospitalares, causadas pelo uso de produtos não-estéreis. Como a maioria dos produtos e suprimentos processados nas instalações de saúde são usados logo após terem sido processados, uma falha na esterilização, que não seja detectada, tem o potencial de um desastre. Por essa razão, é muito importante que todas as medidas razoáveis para o controle da qualidade sejam usadas para assegurar que cada processo de esterilização seja aceitável.
REFERÊNCIAS 1.
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Stumbo CR. Thermobacteriology in Food Processing. 2nd ed. New York, NY: Academic Press; 1983.
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Block, SS. Disinfection, Sterilization, and Preservation. 4th ed. Philadelphia, Pa: Lea & Febiger; 1991.
5.
American National Standard. Sterilization of Health Care Products: Requirements for Validation and Routine Control. Industrial Moist Heat Sterilization. Arlington, Va: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 1993. ANSI/AAMI/ISO 11134-1993.
6.
American National Standard. Medical Devices: Validation and Routine of Ethylene Oxide Sterilization. Arlington, Va: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 1994. ANSI/AAMI/ISO 11135-1994. ANSI/AAMI/ISO 11135.
7.
American National Standard. Hospital Steam Sterilizers. Arlington, Va: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 1994. ANSI/AAMI ST8-1994.
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American National Standard. Biological Indicators for Saturated Steam Sterilization Processes in Health Care Facilities. Arlington, Va: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 1994. ANSI/AAMI ST191985.
9.
American National Standard. Biological Indicators for Ethylene Oxide Sterilization Processes in Health Care Facilities. Arlington, Va: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 1994. ANSI AAMI ST-211986.
10. Perkins JJ. Principals and Methods of Sterilization in Health Sciences. 2nd ed. Springfield, III: Charles C Thomas; 1983. 11. American National Standard. BIER/Steam Vessels. Arlington, Va: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 1992. ANSI/AAMI ST45-1992. III – 2.9
12. American National Standard. BIER/EO Gas Vessels. Arlington, Va: Association for the Advancement of Medical Instrumentation: 1992. ANSI/AAMI ST44-1992. 13. American National Standard. Good Hospital Practice: Ethylene Oxide Sterilization and Sterility Assurance. Arlington, Va: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 1992. ANSI/AAMI ST41-1992. 14. American National Standard. Good Hospital Practice: Flash Sterilization - Steam Sterilization of Patient Care Items for Immediate Use. Arlington, Va: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 1992. ANSI/AAMI ST37-1992 . 15. American National Standard. Automatic, General-Purpose Ethylene Oxide Sterilizer and Ethylene Oxide Sterilant Sources Intended for Use in Health Care Facilities. Arlington, Va: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 1992. ANSI/AAMI ST24-1992. 16. American National Standard. Good Hospital Practice: Steam Sterilization and Sterility Assurance. Arlington, Va: Association for the Advancement of Medical Instrumentation; 1993. ANSI/AAMI ST46-1993. 17. American National Standard. Dry Heat (Heated Air) Sterilizers. Arlington, Va: Association for the Advancement of Medical Instrumentation: 1995. ANSI/AAMI ST50-1995.
III – 2.10