3 Sonderdruck - PRO-IMPLANT Foundation

DMW
Deutsche
Medizinische Wochenschrift
138. Jahrgang | www.thieme-connect.de/ejournals | www.thieme.de/dmw
3
31/32 | 2013
Sonderdruck
Nachdruck nur mit Genehmigung des Verlages
3 Gelenkprotheseninfektion:
Neue Entwicklungen in der
Diagnostik und Therapie
Prosthetic joint infection:
new developments in diagnosis and treatment
A. Trampuz, C. Perka, O. Borens
Infektiologie | Commentary
1571
Gelenkprotheseninfektion: Neue Entwicklungen
in der Diagnostik und Therapie
Prosthetic joint infection: new developments in diagnosis and treatment
3Definition: Auch bei negativen Kulturen muss
bei persistierenden Schmerzen nach Gelenkprothesenimplantation oder einer Frühlockerung
von einer Protheseninfektion ausgegangen werden. In diesem Fall muss nach anderen (nichtmikrobiologischen) Kriterien gesucht werden.
3Diagnostik: Bei schmerzhafter Gelenkprothese
oder Zeichen einer Frühlockerung (periprothetische Osteolysen 2–3 Jahren postoperativ) muss
eine Protheseninfektion mit Gelenkpunktion ausgeschlossen werden – auch bei normalen CRP- und
BSG-Werten. Bei > 2000 Leukozyten/µl oder > 70 %
Neutrophilen in der Synovialflüssigkeit muss von einer Protheseninfektion ausgegangen werden.
3Therapie: Ein Erhalt der Prothese soll bei akuten
Protheseninfektionen nur erfolgen, wenn die Symptomdauer kurz ist (< 3 Wochen), die Prothese stabil
ist und keine Weichteilläsionen bestehen. In allen
anderen Fällen muss die Prothese ein- oder zweizeitig gewechselt werden. Ein zweizeitiger Wechsel
mit einem kurzen Intervall von 2–4 Wochen ist
möglich, wenn eine Therapie mit antimikrobieller
Wirksamkeit im Biofilm möglich ist. Ein ausreichendes chirurgisches Débridement und eine adäquate
Antibiotikatherapie sind auch wichtig, um eine Resistenz gegenüber Rifampicin zu verhindern. Rifampicin soll nur gezielt bei liegendem Implantat, in
Kombination mit einem wirksamen Antibiotikum
und bei trockener Wunde eingesetzt werden.
Einleitung
▼
Die Implantation von Gelenkprothesen gehört zu den
erfolgreichsten Operationen in der Medizin. Mit zunehmender Anwendung von Implantaten und Gelenkprothesenwerden wir immer häufiger mit der
Problematik der Biofilminfektion konfrontiert
(q Abb. 1). Deswegen sind Kenntnisse spezieller diagnostischer und therapeutischer Möglichkeiten essenziell. Nach primären Gelenkersatz treten Protheseninfektionen in ca. 1 % nach Hüft- und Schulterprothesenersatz, in ca. 2 % nach Knieprothesenersatz
und 3–9 % nach Sprung- und Ellenbogengelenkersatz
auf [2]. Bei Wechseloperationen (Revisionen) liegt
die Infektionsrate deutlich höher (5–15 %) [7, 8].
Das Implantat kann auf zwei verschiedenen Wegen
besiedelt werden. Die Pathogenese ist für die Klassifikation und korrekter Auswahl der antibiotischen und chirurgischen Behandlung wichtig [14]:
3 Intraoperative Infektionen: Besiedlung der
Prothese während der Operation. Diese Infektionen manifestieren sich entweder früh, innerhalb der ersten Wochen nach dem operativen
Eingriff, mit akuten lokalen und systemischen
Infektionszeichen, oder verzögert („delayed“),
zwischen 3–36 Monaten nach dem operativem
Eingriff, selten später. Während frühe Infektionen durch hoch-virulente Erreger verursacht
werden (Staphylococcus aureus, Streptokokken) findet man bei verzögerten Infektionen
niedrig-virulente Erreger (z. B. Koagulase-negative Staphylokokken, Propionibacterium acnes).
Die meisten Infektionen entstehen intraoperativ, wofür die Effizienz präventiver Maßnahmen spricht, zum Beispiel perioperative Antibiotikaprophylaxe und chirurgisch-technische
Maßnahmen, die zur Reduktion der intraoperativen Kontamination führen.
3 Hämatogene Infektionen: Diese Infektionen
präsentieren sich akut oder subakut durch hämatogene Streuung des Erregers von einem
entfernten Infektionsherd, zum Beispiel der
Weichteile (Staphylococcus aureus), Atemwege (Streptococcus pneumoniae), Darm (Salmonella spp.) oder Harnwege (Escherichia coli).
Das Risiko für eine hämatogene Infektion besteht lebenslang, ist jedoch am höchsten in den
ersten Jahren nach Implantation.
3 Durch direkten Kontakt (per continuitatem)
der Prothese mit der Außenwelt/Umgebung
(z. B. offene periprothetische Fraktur) oder
Ausbreitung von einer benachbarten Infektion
(z. B. vorbestehende Osteomyelitis oder septische Arthritis).
Die „Infectious Diseases Society of America“ (IDSA) hat kürzlich Leitlinien zur Diagnostik und
Therapie von Protheseninfektionen herausgegeben [9]. Diese Leitlinien wurden durch Konsensus
von Experten aus verschiedenen Fachdisziplinen
erstellt und nach Evidenzgrad eingestuft. Auch die
„American Academy of Orthopedic Surgery“ (AAOS) hat Leitlinien herausgegeben, welche die Diagnostik von Protheseninfektionen [3] sowie die
Prophylaxe von hämatogenen Protheseninfektionen nach Zahneingriffen behandelt [6]. Die erwähnten Richtlinien bilden mehrheitlich das klassische amerikanische Managementkonzept bei
Protheseninfektionen ab, das moderne Diagnostikmethoden mit höherer Sensitivität und Spezifität (z. B. Sonikation [Ultrabeschallung] von entfernten Implantaten, molekulare Diagnostik) nicht
berücksichtigt. Die empfohlene Antibiotikatherapie ist häufig eine Suppression (keine Wirkung
gegen Biofilme) statt Eradikation der Protheseninfektion, was zu niedrigeren Heilungsraten führt
(50–60 %) als bei Kohorten, bei denen das Behandlungskonzept von Zimmerli et al. [15] angewendet
wurde (Heilungsraten 80–95 %).
A. Trampuz1
C. Perka1
O. Borens2
Infektiologie, Orthopädie
Infektiologie | Commentary
Schlüsselwörter
Gelenkprotheseninfektion
Biofilm
Diagnostik
Antibiotikatherapie
q
q
q
q
Keywords
q prosthetic joint infection
q biofilm
q diagnosis
q antibiotic treatment
Institut
1Klinik für Orthopädie, Center
für Muskuloskeletale Chirurgie,
Charité – Universitätsmedizin
Berlin
2Septische Abteilung, Klinik für
Orthopädie und Traumatologie, Department des Bewegungsapparates, Universitätsspital Lausanne CHUV, Universität Lausanne UNIL, Schweiz
Bibliografie
DOI 10.1055/s-0033-1343280
Dtsch Med Wochenschr 0
2013;
1380
: 1571–1573 · © Georg
0
Thieme Verlag KG · Stuttgart ·
New York · ISSN 0012-04721439-4 13
Korrespondenz
Dr. Andrej Trampuz
Leitender Oberarzt der septischen Teams, Center für Muskuloskeletale Chirurgie, Charité –
Universitätsmedizin Berlin
Charitéplatz 1
10117 Berlin
Tel. 030 450 615 073
Fax 030 450 515 905
eMail [email protected]
Sonderdruck für private Zwecke des Autors
Was ist neu?
1572
Infektiologie | Commentary
Abtötung der planktonischen
Mikroorganismen
Geschützte Mikroorganismen
im Biofilm
Antibiotika
Enzyme für Phagozytose
Makrophagen
Antikörper
Oberfläche der Prothese
Periprothetisches Gewebe
Abb. 1 Biofilm auf einer Prothesenoberfläche. Frei lebende (planktonische) Bakterien werden von Antibiotika abgetötet, während adhärente Bakterien im Biofilm in einer metabolisch weitgehend inaktiven Phase überleben.
Sonderdruck für private Zwecke des Autors
Definition
▼
Häufig gebrauchte Kriterien für eine Protheseninfektion sind in q Tab. 1 zusammengefasst [2]. Eine positive Mikrobiologie ist nicht zwingend notwendig für die
Diagnose einer Protheseninfektion. Der
Nachweis niedrig-virulenter Erreger (Koagulase-negative Staphylokokken, Bacillus, Corynebacterium, Propionibacterium
spp.), die zur normalen Hautflora gehören,
muss von einer Verunreinigung (Kontamination) der Proben unterschieden werden.
kozytenzahl, Differenzialblutbild, C-reaktives Protein (CRP), Procalcitonin (PCT)
oder andere Biomarker können eine Protheseninfektion nicht mit ausreichender
Sensitivität und Spezifität bestätigen oder
ausschließen [5]. Insbesondere bei so genannten „low-grade“-Infektionen können
alle Biomarker normal sein.
Diagnostik
▼
Zu den typischen Erregern von Protheseninfektionen gehören Koagulase-negative
Staphylokokken, Staphylococcus aureus,
Streptokokken, Enterokokken, gramnegative Stäbchen und Anaerobier (insbesondere Propionibacterium acnes) [2]. In ca.
10 % liegt eine Mischinfektion vor und bei
10–30 % kann kein Erreger gefunden werden. Kein systemischer Entzündungsparamater im Blut, wie zum Beispiel die LeuTab. 1
Klinische Relevanz
Bei persistierenden Schmerzen oder
Frühlockerung muss auch bei negativen Kulturen von einer Protheseninfektion ausgegangen werden. In diesen Fällen soll nach anderen (nicht-mikrobiologischen) Kriterien aktiv gesucht werden, z.B. präoperative
Gelenkpunktion mit Bestimmung der
Leukozytenzahl, histologische Untersuchung von periprothetischen Gewebeproben, molekularbiologische Untersuchung. Eine kulturnegative Infektion muss empirisch mit Antibiotika
behandelt werden, um ein Rezidiv der
Infektion zu verhindern.
Definitionskriterien für Protheseninfektion [2].
Kriterien
Sensitivität
Spezifität
Fistel
20–30 %
~100 %
akute Entzündung im periprothetischem Gewebe*
95–98 %
98–99 %
3 Knie (≥ 1,7 x 109/l Leukozyten, ≥ 65 % Neutrophile)
96 %
98 %
3 Hüfte (≥ 4,2 x 109/l Leukozyten, ≥ 80 % Neutrophile)
95 %
98 %
20–30 %
~100 %
3 Synovialflüsigkeit
60–80 %
97 %
3 periprothetisches Gewebe
70–85 %
92 %
3 Sonikationsflüssigkeit (≥ 50 KBE/ml)
85–95 %
95 %
Leukozytenzahl und Differenzierung in der Synovialflüssigkeit**
makroskopisch sichtbarer Eiter
positive Kultur
* definiert als ≥ 1 bis ≥ 10 Neutrophile/high-power Gesichtsfeld
** Patienten in den ersten 6 Wochen nach Implantation und mit einer entzündlichen Gelenkerkrankung
sind ausgeschlossen
Rolle der präoperativen Gelenkpunktion.
In einer kürzlich veröffentlichten Studie
[4] wurde bei 75 Patienten mit einer Knieoder Hüftprotheseninfektion präoperativ
die Leukozytenzahl in aspirierter Synovialflüssigkeit bestimmt. Der optimale Grenzwert für die Diagnose eine Protheseninfektion lag bei 1590 Leukozyten/µl und 65 %
Neutrophilen. Dieser Wert entspricht den
Ergebnissen früherer ähnlicher Studien
[11, 12], in denen Synovialflüssigkeit bei
Protheseninfektionen untersucht wurde.
Das Gelenkpunktat muss für die Bestimmung von Zellzahl und Differenzierung
(mikroskopisch oder automatisch mit
Durchfluss-Zytometrie) in Röhrchen mit
Zusatz von Antikoagulantien (z. B. EDTA
oder Heparin) innerhalb von 24 Stunden
im entsprechenden Labor ankommen. Bei
zäher Synovialflüssigkeit kann das Enzym
Hyaluronidase beigemischt werden, um
das Sekret zu verflüssigen und die Zellzahlbestimmung ermöglichen.
Klinische Relevanz
Bei schmerzhaftem Gelenk oder Zeichen einer Frühlockerung der Prothese
(definiert als Auftreten von Osteolysen
innerhalb von 2–3 Jahren nach Prothesenimplantation) muss eine Protheseninfektion mittels Gelenkpunktion
und Untersuchung des Punktates ausgeschlossen werden, auch wenn systemische Entzündungsmarker normal
sind. Bei liegender Prothese muss bei
> 2000 Leukozyten/µl oder > 70 % Neutrophile von einer Protheseninfektion
bis zum Beweis des Gegenteils ausgegangen werden.
Sonikation und Multiplex-PCR für Nachweis von Biofilmen am entfernten Implantat. Durch Sonikation (Ultraschall)
können Mikroorganismen von der Oberfläche des infizierten Implantates entfernt
werden. Mittels Sonikation können bis
10 000-mal mehr Bakterien als mit üblichen Methoden (Gewebeproben) nachgewiesen werden (79 vs 61 %, p < 0,001, Spezifität 99 %) [13]. Die Sensitivität ist insbesondere nach Antibiotika-Therapie verbessert, weil die im Biofilm geschützten
Bakterien trotz Antibiotika überleben und
diese in der Sonikationsflüssigkeit nachgewiesen werden können. Von speziellen
molekularen Methoden erhofft man sich
eine verbesserte Diagnostik bei Protheseninfekten insbesondere bei Patienten, die
vor der Probenentnahme eine Antibiotikatherapie erhalten haben. In einer kürzlich
Dtsch Med Wochenschr 2013; 138: 1571–1573 · A. Trampuz et al., Gelenkprotheseninfektion: Neue Entwicklungen …
publizierten Studie [10] wurden 86 Patienten mit einer Protheseninfektion (n = 24)
und aseptischem Prothesenversagen (n = 62) untersucht. Die verwendete MultiplexPCR konnte die Sensitivität im Vergleich
zur Kultur deutlich erhöhen (96 % vs. 71 %
bzw. 67 %) bei einer Spezifität von 100 %.
Klinische Relevanz
Multiplex-PCR-Kits enthalten keine
Primer für niedrig-virulente Erreger
(z. B. Propionibacterium acnes) und
sind deswegen nicht für die Routinediagnostik geeignet. Mit einem modifizierten Multiplex-PCR Testkit oder
einer anderen molekularen Technik
(z. B. Teil-Sequenzierung) kann die
Diagnostik von Protheseninfektionen
in Zukunft verbessert werden.
Therapie
▼
Bei Protheseninfektionen können folgende
chirurgische Eingriffe gewählt werden [15]:
3 Erhalt der Prothese: akute Infektionen
mit Symptomdauer < 3 Wochen, stabile
Prothese, gute Weichteilverhältnisse,
kein „difficult-to-treat“ Erreger,
3 einzeitiger Wechsel: „low-grade“-Infektion, aber gute lokale Weichteilverhältnisse, bekannter Erreger, gegen den eine
Anti-Biofilm-Therapie verfügbar ist,
3 zweizeitiger Wechsel mit kurzem Intervall von 2–4 Wochen bis zur Reimplantation: kein „difficult-to-treat“-Erreger
3 zweizeitiger Wechsel mit langem Intervall von 6 Wochen: „difficult-to-treat“Erreger (z.B. Rifampicin-resistente Staphylokokken, Chinolon-resistente gramnegative Stäbchen, Enterokokken und
Candida spp.)
Der Erhalt der infizierten Prothese soll nur
bei akuten Infektionen erfolgen (früh postoperativ oder hämatogen), wenn alle vier
Kriterien erfüllt sind: Symptomdauer < 3
Wochen, Prothese ist stabil, Weichteile
sind gut (keine Fistel, kein Weichteilabszess) und verfügbare, gegen den Erreger
wirksame Anti-Biofilm-Therapie. Jedoch ist
auch dann eine offene Revision notwendig,
bei der das nekrotische Gewebe entfernt
wird und die auswechselbaren Teile (z. B.
Polyethylen-Inlay) ausgetauscht werden.
Nach 2 Wochen intravenöser Gabe kann
auf eine orale Anti-Biofilm-Antibiotikatherapie für 10 Wochen gewechselt werden.
Bei zweizeitigem Wechsel kann ein Platzhalter (Zement-Spacer) verwendet werden,
dem Antibiotika beigemischt werden können (z. B. 2 g Vancomycin in 40 g Polymethylmethacrylat [PMMA]). Eine Gelenkpunktion vor Wiederaufbau der Prothese ist
wegen niedriger Sensitivität nicht empfohlen. Im prothesenfreiem Intervall sollte auf
Rifampicin verzichtet werden, um das Risiko
einer Rifampicin-Resistenz zu minimieren.
In einer multizentrischen, retrospektiven
Fall-Kontroll-Studie [1] wurden kürzlich Risikofaktoren für die Rifampicin-Resistenz
bei Staphylokokken-Protheseninfektionen
ermittelt. Kontrollen (n = 48) mit Rifampicin-empfindlichen Staphylokokken wurden
mit Fällen (n = 48) mit Rifampicin-resistenten Staphylokokken nach Typ des Staphylokokken (Staphylococcus aureus und Koagulase-negative Staphylokokken) und Art der
Prothese (Hüfte, Knie, Schulter, Ellbogen,
Sprunggelenk) gematched. Unabhängige Risikofaktoren für eine Rifampicin-Resistenz
in dieser Studie waren mehrere vorangegangene chirurgische Revisionen, Beginn
der Antibiotikatherapie bei hoher Bakterienlast (z. B. nach inadäquatem Debridement), < 2 Wochen intravenöse Antibiotikagabe oder inkorrekte Rifampicin-Therapie
(z. B. Rifampicin-Monotherapie oder Kombination von Rifampicin mit einem Antibiotikum mit ungenügender Bioverfügbarkeit,
z. B. ein orales Penicillin oder Cefalosporin).
Klinische Relevanz
Eine hohe Heilungsrate kann mit einem
abgestimmten, kombinierten chirurgischen (Erhalt vs. Entfernung der
Prothese, einzeitiger vs. zweizeitiger
Wechsel, kurzes vs. langes prothesenfreies Intervall) und nach Art und Dauer
adäquaten medikamentösen Therapieverfahren erreicht werden. Ein prothesenerhaltendes Verfahren soll nur bei
akuter Infektion < 3 Wochen Symptomdauer, stabiler Prothese, guten Weichteil-Verhältnissen und ohne „difficultto-treat“ Erreger erfolgen.
Autorenerklärung: A.T. und O.B. erklären,
dass sie Berater- und Vortragshonorar von
Heraeus, Curetis und Novartis erhalten haben. C.P. erklärt, dass keine potenziellen Interessenkonflikte bestehen.
Literatur
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15 Zimmerli W, Trampuz A, Ochsner PE. Prosthetic-joint infections. N Engl J Med 2004; 351:
1645–1654
PD Dr. med. Andrej Trampuz
Leitender Oberarzt der septischen Teams, Center für
Muskuloskeletale Chirurgie,
Charité – Universitätsmedizin
Berlin
Prof. Dr. med. Carsten Perka
Center für Muskuloskeletale Chirurgie, Charité – Universitätsmedizin Berlin
Dr. med. Olivier Borens
Septische Abteilung, Klinik für
Orthopädie und Traumatologie,
Department des Bewegungsapparates, Universitätsspital
Lausanne CHUV, Universität
Lausanne UNIL, Schweiz
Dtsch Med Wochenschr 2013; 138: 1571–1573 · A. Trampuz et al., Gelenkprotheseninfektion: Neue Entwicklungen …
1573
Sonderdruck für private Zwecke des Autors
Infektiologie | Commentary