Dienstag, 29. Oktober 2013, Schwerin. Ein 29-jähriger Patient liegt im Koma auf einer Intensivstation und wird durch eine Beatmungsmaschine versorgt. Er ringt mit dem Tod, nachdem er acht Tage zuvor bei Malerarbeiten von der Leiter gefallen war und sich lebensgefährliche Kopfverletzungen zugezogen hat. Der Strom fällt aus, 17 Minuten lang. Der Grund ist ein defektes Mittelspannungskabel. Innerhalb weniger Sekundenbruchteile übernimmt im Krankenhaus die unterbrechungsfreie Stromversorgung, Sekunden später dann ein dieselbetriebenes Notstromaggregat. Doch bei der Intensivstation gibt es Probleme. Alle elf Beatmungsgeräte fallen aus. Die Ärzte und das Pflegeperson übernehmen die Beatmungen mit Beatmungsbeutel. Erst später werden akkubetriebene Geräte angeschlossen.

Krankenhäuser in Deutschland sind regelmäßig Stromausfällen ausgesetzt (Abb. 1). Der Fall des 29-jährigen Patienten in Schwerin zeigt eindrucksvoll die Herausforderungen, denen Krankenhäuser ausgesetzt sind, wenn sie von der externen Stromversorgung getrennt werden. Im schlimmsten Fall drohen ein Abweichen von den therapeutischen Richt- und Leitfäden – und damit die Gefährdung von Patientenleben. Mit der Energiewende, dem Betrieb der Stromnetze an ihren Stabilitätsgrenzen, den grundlegenden Herausforderungen der Transformation der ­Netze und den damit einhergehenden Sorgen um zukünftige Stromausfälle rückt auch die Vorbereitung von Krankenhäusern in den Fokus. Durch diesen Artikel werfen wir ein Schlaglicht auf die grundlegenden Herausforderungen für Krankenhäuser, ihre Vorbereitung und die Grenzen ihrer Funktionsfähigkeit bei Stromausfall.

Eine Recherche im Internet über die jüngsten Medienberichte über Stromausfälle macht deutlich, dass bis zu drei Mal im ­Monat auch Krankenhäuser von einem Stromausfall betroffen sind. Allein von Januar 2016 bis April 2017 ließen sich in Zeitungsartikeln 26 Stromausfälle feststellen, in denen auch Krankenhäuser betroffen waren. Die Standorte der Krankenhäuser sind in der Karte in Abb. 1 dargestellt.

Alle recherchierten Stromausfälle waren lediglich von kurzer Dauer. Oft konnten die Netzbetreiber die Kliniken durch Netzumschaltungen nach wenigen Minuten wieder mit Strom versorgen. Dauert der Ausfall länger, sind die Kliniken neben ihrer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) auch auf ihre Ersatzstromversorgung durch stationäre Netzersatzanlagen (NEA) und Notstromaggregate angewiesen. Durch sie sollen die lebenswichtigen Geräte eines Krankenhauses weiterhin mit Strom versorgt werden. Entsprechend der landesspezifischen Regelungen des Baurechts sind diese Anlagen für einen Betrieb von 24 bis 72 Stunden ausgelegt. Inwieweit hierdurch ein kontinuierlicher Regelbetrieb (Vollbetrieb) oder lediglich eine Minimalversorgung sichergestellt werden kann, ist von Haus zu Haus unterschiedlich und eine Frage der Bemessung. Die Berichte der jüngeren Vergangenheit zeigen, dass viele Kliniken ihren gewohnten Betrieb bei Stromausfall zurückfahren (müssen), begonnene Operationen zwar noch beenden, aber geplante Operationen absagen und verlegen. Zusätzlich aktivierten einige ihre Krankenhauseinsatzleitungen. Häufig wurden nur noch dringende medizinische Notfälle aufgenommen, und die Krankenhäuser meldeten sich von der Notfallaufnahme bei den Rettungsleitstellen ab.

Das Baurecht und die Krankenhausgesetze der Länder stellen umfangreiche rechtliche Anforderungen an den Umgang mit Notfällen in Krankenhäuser. Krankenhäuser haben entsprechende Einsatz- und Alarmpläne aufzustellen. Zusätzlich existiert eine Reihe an anerkannten Regeln der Technik zur Notfallplanung. Sie spiegeln sich u. a. im Leitfaden „Krankenhausalarmplanung“ des Bundesamts für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK) sowie in den internationalen Standards zum Risikomanagement (ISO 31000), zum betrieblichen Kontinuitätsmanagement (ISO 23001) und zur Informationssicherheit (ISO 27001) wider. Erfüllen Krankenhäuser diese Anforderungen, kann davon ausgegangen werden, dass für kürzere Stromausfälle Risikoanalysen existieren und Krankenhäuser ihr operatives Krisenmanagement für solche Situationen konzeptionell eingerichtet, getestet und geübt haben. Damit ist bei kürzeren Stromausfällen von wenigen Sekunden bis Stunden davon auszugehen, dass es zu keinem gravierenden Einfluss auf die Versorgung der Bevölkerung mit Krankenhausleistungen kommt. Gleichwohl zeigt die Erfahrung jedoch auch, dass trotz der Vorbereitung unvermittelt Medizinprodukte, Telefonanlagen und auch Notstromaggregate ausfallen und zu erheblichen unerwarteten internen Notfallsituationen führen.

Je länger ein Ausfall dauert, desto höher steigt das Gefahrenpotential. Problematisch sind insbesondere die von Herbert ­Saurugg in diesem Heft diskutierten langanhaltenden und großflächigen Ausfälle über mehrere Stunden oder gar Tage. Hierfür lassen sich im Wesentlichen sechs Gründe erkennen:

  • Die Redundanz durch benachbarte Krankenhäuser und Dritte fällt weg.
  • Die Prozessflexibilität eines Krankenhauses erschöpft sich.
  • Die stromabhängigen Medizingeräte bei Dritten fallen aus.
  • Es kommt vermehrt zu Kohlenmonoxidintoxikationen und Verbrennungen.
  • Notwendige Ver- und Entsorgungsleistungen fallen aus.
  • Das Personal kommt an seine Grenzen.

Die Redundanz durch benachbarte ­Krankenhäuser und Dritte fällt weg

Abb. 1: Standorte der 26 Krankenhäuser, die nach Medienberichten im Zeitraum zwischen Januar 2016 und April 2017 von einem Stromausfall betroffen waren. (Bild: Autoren)

Abb. 1: Standorte der 26 Krankenhäuser, die nach Medienberichten im Zeitraum zwischen Januar 2016
und April 2017 von einem Stromausfall betroffen waren. (Bild: Autoren)

Ist ein Krankenhaus aufgrund eines Stromausfalls nicht mehr in der Lage, bestimmte Leistungen durchzuführen, können benachbarte Krankenhäuser einspringen. So lassen sich gefährdete Patienten geregelt verlegen. Nichtdestotrotz funktionieren solche Evakuierungen nur dann, wenn die benachbarten Krankenhäuser nicht selbst vom Ausfall der Stromversorgung betroffen sind. Davon ist nicht auszugehen, wenn ein Stromausfall überregional mehrere Landkreise und kreisfreie Städte betrifft.

Viele Leistungen eines Krankenhauses übernehmen mittlerweile Fremdfirmen (Outsourcing). Die Verantwortung, auch bei Stromausfall Leistungen sicherzustellen, liegt dann nicht mehr beim Betreiber des Krankenhauses, sondern beim Leistungserbringer. Ob die Leistungserbringung auch in Krisensituationen aufrechterhalten wird, ist vertragsabhängig – und davon, ob der Vertrag im Falle eines Falles erfüllt wird.

Beim Ausfall eines einzelnen Krankenhauses helfen oft auch Netzbetreiber, Technisches Hilfswerk (THW), Feuerwehr und Hilfsorganisationen mit ihren leistungsstarken mobilen Netzersatzanlagen aus (siehe Abb. 2). Für die Versorgung eines Krankenhauses bedarf es mehrerer solcher Anlagen, die jedoch bei einer großflächigeren Lage auch bei anderen Einrichtungen gebraucht werden und so ggf. nicht zur Verfügung stehen. Groß­flächige und langanhaltende Stromausfälle wie in Slowenien 2014 haben gezeigt, dass selbst mit der Hilfe aus den EU-Mitgliedsstaaten nicht ausreichend Anlagen zur Verfügung stehen um jeden Bedarf zu decken.

Die Prozessflexibilität eines Krankenhauses erschöpft sich

Die Prozesse eines Krankenhauses sind stark untereinander vernetzt und bedingen einander. Fallen einzelne Prozesse wie die Nahrungsmittelzubereitung in der Küche oder die Reinigung in der Wäscherei aus, kommt es nicht sofort zu gravierenden Beeinträchtigungen. Viele Prozesse verfügen über eine gewisse Flexibilität, die es ermöglicht, den Prozess trotz eines Leistungsausfalls auszuführen oder ihn zeitlich zu verzögern. Grund hierfür sind insbesondere Vorräte auf den Stationen und in Lagern sowie Versorgungsalternativen wie Batterien oder Notstrom­aggregate, durch die ein Ausfall für kurze Dauer gepuffert werden kann. Ein solches „Über­brücken“ hat jedoch seine Grenzen, die bei langanhaltenden Ausfällen erreicht werden.

Einige Betreiber haben bei Neubauten, Sanierungen oder Erweiterungen ihrer Klinikgebäude die Ersatzstromversorgung auf den betriebswirtschaftlichen Prüfstand gestellt. In einigen Fällen wurden Einrichtungen wie die Küche oder die Wäscherei bspw. zugunsten von IT-Zentralen von der Ersatzstromversorgung ausgenommen. Begründet werden solche Entscheidungen damit, dass eine Küche kurzzeitig auch kalte Speisen anbieten kann und Stationen einen gewissen Vorrat an Wäsche haben. Dritte könnten zudem diese Leistungen im Notfall übernehmen. Sind diese Dritten jedoch auch von einem länger anhaltenden Stromausfall betroffen, ist die Sicherstellung wie im Fall des Outsourcings fraglich.

Die stromabhängigen Medizingeräte bei Dritten fallen aus

Beatmungsgeräte, Anti-Dekubitus-Betten, Spritzenpumpen, Heimdialysegeräte, Medikamentenkühlschränke– alle diese Geräte sind abhängig von Strom. Zwar haben viele Medizingeräte Akkus und auch Gefrier- und Kühlschränke können für eine gewisse Dauer ihre Temperatur halten, bei langanhaltenden Stromausfälle sind diese Reserven jedoch schnell verbraucht. Erfahrungen haben gezeigt, dass einige Bewohner von Altenpflegeheimen, Pflege-Wohngemeinschaften (Pflege-WGs) und Heimpatienten schon nach wenigen Stunden eines Stromausfalls rettungsdienstliche Unterstützung benötigen. Mit anhaltender Ausfalldauer über mehrere Tage ist zudem davon auszugehen, dass auch hausärztliche Leistungen kaum noch angeboten werden können und Dialysekliniken an ihre Grenzen stoßen, so dass vermehrt die Notfallambulanzen der Krankenhäuser aufgesucht werden. Zusätzlich sind Probleme bei den Apotheken zu erwarten. Obwohl Apotheken den durchschnittlichen Bedarf an Medikamenten für eine Woche in ihren Lagern vorhalten, verfügen die meisten über keinen Plan B für kühlungspflichtige Medikamente (wie diverse Insuline), wenn die externe Stromversorgung über mehrere Stunden ausfällt. Auch in diesen Fällen würden Patienten an Krankenhäuser verwiesen in der Hoffnung, dass die Krankenhäuser ihre Apothekenlager an die Ersatzstromversorgung angeschlossen haben.

Es kommt vermehrt zu Kohlenmonoxid­intoxikationen und Verbrennungen

Studien aus den USA haben gezeigt, dass während eines Stromausfalls die Anzahl der Patienten mit Kohlenstoffmonoxidintoxikation oder Verbrennungen steigt. Da elektrische Herde und Heizungen nicht mehr funktionieren und zum Kochen und Heizen vermehrt Kohle- und Gasgrills sowie offene Feuerstellen genutzt werden, steigt auch die Anzahl der Unfälle und Brände. Zu vermehrten Rauchgasintoxikationen kommt es, weil Gas- und Kohlegrills entgegen ihrer Bestimmung in Wohnungen betrieben werden. Verbrennungen und Kohlenmonoxidvergiftungen benötigen eine besondere Therapie, die je nach Schweregrad, insbesondere während eines Stromausfalls, nicht von jedem Krankenhaus geleistet werden kann.

Notwendige Ver- und Entsorgungsleistungen fallen aus

In Krankenhäusern läuft nichts mehr ohne moderne Gebäudeautomation: Beleuchtung, Heizung, Lüftung, Fahrstühle, Klimaanlagen und Zutrittssysteme werden automatisiert gesteuert. Aber auch mobile Roboter und intelligente Aufzüge, die die täglichen Transportaufgaben übernehmen, sind in den großen Kliniken nicht mehr wegzudenken. Je nach Akkubetrieb funktionieren diese hochautomatisierten Systeme bei einem Stromausfall für eine kurze Dauer noch weiter, fallen danach aber aus. Gerade in hochmodernen Kliniken sind diese Aufgaben derart komplex geworden, dass es hierfür keine Redundanz mehr gibt. Je länger der Strom wegbleibt, umso stärker zeigen sich dann die Ausfallerscheinungen: die Luftqualität sinkt, Lichtverhältnisse werden unbefriedigend, der Materialnachschub stockt, Hygieneprobleme kommen auf u.v.m.

Auch die Digitalisierung macht vor Krankenhäuser keinen Halt. Schon heute finden die meisten bildgebenden Verfahren in digitaler Weise statt. Patientenakten werden digital geführt. Entsprechend besteht eine hohe Abhängigkeit von der IT, die auch bei Stromausfall gesichert und in Teilen verfügbar sein muss. Die Anforderungen an die Informationssicherheit unterscheiden sich jedoch je nach Größe des Hauses. Ob ein Krankenhaus eine Kritische Infrastruktur ist, wird in der Informationssicherheit anders beantwortet als im Bevölkerungsschutz (s. Info-Kasten).

Nicht nur Krankenhäuser sind abhängig von Strom. Auch ihre Wasserversorger, Müllabfuhr und Medikamentenlieferanten benötigen Strom. Fallen solche externen Versorgungleistungen zusätzlich aus, wird die Aufrechterhaltung von Krankenhausleistungen erheblich erschwert. Oft zeigen sich diese Abhängigkeiten erst bei Übungen oder während eines Stromausfalls. Dann wird auch deutlich, wie stark die Kommunikation innerhalb des Hauses beeinträchtigt ist und ob ein Austausch mit externen Dienstleistern überhaupt noch möglich ist.

Das Personal kommt an seine Grenzen

Abb. 2 Das THW versorgt im Februar 2016 die Bochumer Augusta-Kliniken mit drei Netzersatzanlagen, nachdem bei Bauarbeiten Elektroleitungen durchtrennt wurden. (Bild: THW)

Abb. 2 Das THW versorgt im Februar 2016 die Bochumer Augusta-Kliniken mit drei
Netzersatzanlagen, nachdem bei Bauarbeiten Elektroleitungen durchtrennt wurden.
(Bild: THW)

Großschadenslagen wie das Love Parade Unglück in Duisburg oder der Berliner Terroranschlag auf dem Breitscheidplatz haben gezeigt, dass das Personal von Krankenhäusern auch in außergewöhnlichen Lagen ohne Alarmierung und auch außerhalb ihres Dienstes zu ihren Arbeitsstätten kommt und Kolleginnen und Kollegen unterstützen. Auch während eines langanhaltenden Stromausfalls ist mit dieser Solidarität zu rechnen. Diese Solidarität hat jedoch Grenzen, gerade wenn die eigenen Familie und Freunde Hilfe benötigen, wenn die eigene Versorgung mit Lebensmittel beeinträchtigt ist oder es bei der Fahrt zur Arbeitsstätte zu starken Behinderungen kommt.

Es zeigt sich, dass die Wirkungen von langanhaltenden und großflächigen Stromausfällen auf die Aufrechterhaltung eines Krankenhausbetriebs nur bedingt beherrscht werden können. Aussagen, wie sich ein Ausfall über mehrere Tage und Wochen gestaltet, lassen sich aufgrund der individuellen und organisch gewachsenen Strukturen von Krankenhäusern nicht pauschal oder verallgemeinernd treffen. Gleiches gilt auch für die Funk­tionsfähigkeit von Hausarztpraxen, Apotheken, Dialysekliniken etc. Solche Aussagen sind aber für eine sachgerechte Katastrophenschutzplanung unumgänglich. Daher sind für jedes Haus individuelle Analysen im Rahmen eines systematischen und strukturierten Risiko- und Kontinuitätsmanagements notwendig.

Ab wann ist ein Krankenhaus kein Krankenhaus mehr?

Je länger ein Ausfall andauert und je mehr Prozesse eines Krankenhauses beeinträchtigt sind, desto wahrscheinlicher ist ein Abweichen von den therapeutischen Richt- und Leitlinien kaum noch zu vermeiden. Für die Planer der Gefahrenabwehr und für die Betreiber der Krankenhäuser ist es deshalb umso wichtiger, die individuellen Zeitpunkte auszuloten, bis zu dem ein Vollbetrieb möglich ist und ab wann stufenweise auf einen pragmatischen Minimalbetrieb umgestellt werden muss und ab wann das „Prinzip des Aushaltens“ greift. Der Minimalbetrieb entspricht einer katastrophenmedizinischen Versorgung, durch die wenigstens die notwendigsten lebenserhaltenen Maßnahmen sichergestellt und ein schnelles Wiederherstellen des Normalbetriebes ermöglicht werden soll.

Der allmähliche Wechsel zur katastrophenmedizinischen Versorgung ist in Krankenhauseinsatzplänen zu berücksichtigen. Schnell stellen sich bei der Festlegung mehrere Fragen hinsichtlich der gesellschaftlichen Akzeptanz der Leistungsreduzierung und der betriebswirtschaftlichen Verhältnismäßigkeit: wieviel Sicherheit ist gesellschaftlich ausreichend, und wie sicher ist sicher genug? Ab wann ist ein Krankenhaus kein Krankenhaus mehr? Wie werden die mit der Planung zusammenhängenden Entschlüsse gegenüber der Bevölkerung transparent gemacht und kommuniziert?

Das Ausloten dieser Zeitpunkte dient auch der sachgerechten Erarbeitung von kommunalen Katastrophenschutzplänen. Nur so kann eine sinnvolle Verzahnung mit anderen Einrichtungen des Gesundheitswesens vorgenommen werden. Mit anhaltender Dauer eines Stromausfalls und aufgrund der Betroffenheit aller Einrichtungen des Gesundheitswesens in einem Landkreis oder einer kreisfreien Stadt muss neben dem Minimalbetrieb von bestimmten Einrichtungen auch die kreisweite Mindestversorgung mit Krankenhausleistungen diskutiert werden. Wieviel Krankenhausleistung bedarf es in einer Region bei einem mehr als zwei-, zehn- oder vierzehntägigen Stromausfall? Für solche Planungen des regionalen und überregionalen „medizinischen Versorgungs-Kontinuitätsmanagements“ gibt es nach wie vor keine bundesweit einheitlichen Referenzszenarios und Schutzniveaus bzw. Schutzziele.

Von essentieller Bedeutung bleibt das Gespräch zwischen den Planern des Katastrophenschutzes und den Klinikbetreibern. Nur durch einen partnerschaftlichen und vertrauensvollen Informationsaustausch, gegenseitiges Verständnis für die Zwänge und Grenzen des Einzelnen und durch gemeinsame Übungen lassen sich Lösungsansätze und Ressourcen so planen, dass langanhaltende Schadenslagen wie ein Stromausfall effektiv und unter Nutzen der zumutbaren Möglichkeiten beherrschbarer werden.

Im eingangs erwähnten Stromausfall in Schwerin erleidet der Patient einen Herz-Kreislauf-Stillstand. Für 10 bis 15 Sekunden war die Beatmung des 29-Jährigen unterbrochen. Trotz der manuellen Beutelbeatmung und aller Reanimationsversuche verstarb er. Die Staatsanwaltschaft stellte später durch eine Obduktion fest, dass der Tod in Folge der schweren Unfallverletzungen eintrat. Auch ohne Stromausfall und der kurzzeitigen Unterbrechung der Beatmung hätte sich der Tod wahrscheinlich nicht verhindern lassen können. Keiner der anderen Patienten erlitt bleibende Schäden.

Sind Krankenhäuser „Kritische Infrastrukturen“?

Die Antwort hat Verwirrungspotential. Aus der Sicht des Kata­strophenschutzes stellt jedes Krankenhaus unzweifelhaft eine Kritische Infrastruktur dar. Die durch ein Stromausfall verursachten Abweichungen von therapeutischen Richt- und Leitlinien führen unweigerlich zu unmittelbaren erheblichen Gefahren für Leib und Leben der betroffenen Patienten.

Aus der Sicht der „Sicherheit in der Informationstechnik“ werden mit dem Begriff der „Kritischen Infrastruktur“ Anforderungen an die Informationssicherheit verbunden: Schutz vor Computer-Viren-Befall, Pläne bei Administratorenausfall, Umgang mit Hackerangriff etc. Da es jedoch nicht verhältnismäßig erscheint, dass alle Einrichtungen unabhängig ihres Leistungsvermögens diese Anforderungen im vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) geforderten Umfang erfüllen müssen, werden Schwellenwerte definiert. Im derzeitigen Referentenentwurf (Februar 2017) zur Fortschreibung der Verordnung zur Bestimmung Kritischer Infrastrukturen nach dem BSI-Gesetz (BSI-KritisV) wird erstmals ein Schwellenwert für Krankenhäuser vorgeschlagen. Demnach sollen die Anforderungen an die IT-Systeme mindestens für die Krankenhäuser erfüllt werden, die mehr als 30.000 stationäre Fälle pro Jahr aufweisen. Als Kritische Infrastruktur wären damit knapp 6 % der Krankenhäuser in Deutschland ausgewiesen – bundesweit ca. 110 Einrichtungen. Ein Vorschlag, der bereits zu heftiger Kritik geführt hat: nicht „zielführend“, keine Gewährleistung einer „flächen­deckenden medizinischen Versorgung“ bei IT-Notfällen, keine ausreichende Berücksichtigung der „regionalen Bedeutung“ von Krankenhäusern u. v. m.

Unabhängig davon bleibt im Sinne des Bevölkerungsschutzes jedes Krankenhaus eine Kritische Infrastruktur. Das „Abrüsten“ bei den Anforderungen an die Informationssicherheit für kleinere Krankenhäuser darf nicht dazu führen, dass die allgemeinen Anforderungen an die hauseigenen Katastrophenschutzkonzepte, die Krankenhausalarmpläne sowie das Risiko- und betrieb­lichen Kontinuitätsmanagement ebenfalls gesenkt werden. Schon heute zeigt sich zudem in vielen kommunalen Runden Tischen zur Vorbereitung auf KRITIS-Ausfällen sowie auf einschlägigen Tagungen und Konferenzen, dass das unterschied­liche Verständnis über die KRITIS-Festlegung in der Informa­tionssicherheit und im Bevölkerungsschutz zu Verwirrungen führt und die Kommunikation zwischen KRITIS-Betreibern und Katastrophenschützern mit Sicherheitsaufgaben (BOS) erschwert.

Korrespondenzadresse:

Thomas Münzberg M.Sc.
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen
thomas.muenzberg@kit.edu

Andreas Lotter, Florian Brauner
Bergische Universität Wuppertal