Перипротезная инфекция: этиология, патогенез, основные направления лечения

Обзор статьи: Izakovicova P, Borens O, Trampuz A. Periprosthetic joint infection: current concepts and outlook. EFORT Open Rev. 2019;4(7):482-494. Published 2019 Jul 29. doi:10.1302/2058-5241.4.180092

Вступление

Сегодняшний обзор мы посвятили одной из самых актуальных медико-социальных проблем современной ортопедии – диагностике и лечению инфекционных осложнений при эндопротезировании крупных суставов или перипротезной инфекции (ПИ).  

По данным статьи, перипротезная инфекция (ПИ) отмечается при 1-2% первичных вмешательств, достигая 4% в случае проведения ревизионной артропластики. Несмотря на относительно небольшой процент возникновения, ПИ становится всё более значимым осложнением в связи с ростом числа проводимых хирургических вмешательств с целью артропластики и увеличения продолжительности жизни человека после установки эндопротеза. Стандартная схема ведения таких пациентов включает в себя многочисленные ревизионные процедуры с длительным применением антибиотикотерапии, которую желательно осуществлять после точного определения вида микроорганизма, вызвавшего инфекционное осложнение. В своем труде авторы предлагают нам ознакомиться с современными подходами к пониманию патогенеза, диагностики, классификации и лечения этого грозного осложнения – перипротезной инфекции. 

Патогенез

Согласно информации, представленной в статье, около двух третей всех случаев ПИ возникают при попадании патогенных организмов в рану во время оперативного вмешательства. Далее в зависимости от срока первичного проявления ПИ возможны два пути развития: ранний (в первые 4 недели после операции) и отсроченный (между тремя месяцами и тремя годами после внедрения микроорганизмов). Первый вариант чаще всего вызывается высокопатогенной флорой, например, стрептококками, энтерококками, стафилококками. Причиной второго варианта течения обычно являются микроорганизмы с низкой вирулентностью: коагулазонегативые стафилококки или кутибактерии. Наряду с внесением патогенной флоры во время оперативного вмешательства, имеет место и ПИ, вызванная микроорганизмами, занесенными из первичного очага инфицирования. В связи с тем, что после оперативного вмешательства прооперированный сустав получает интенсивное кровообращение, риск его инфицирования нарастает, особенно в течение первого года после установки эндопротеза. В статье приводятся следующие данные по первичным очагам для ПИ при развитии гематогенной инфекции. Наиболее частым источником поражения сустава является инфекция кожи и мягких тканей (возбудитель Staphylococcus aureus), инфекции респираторной системы (возбудитель Streptococcus pneumoniae), гастроинтестинальные инфекции (возбудитель Salmonella, Bacteroides, Streptococcus gallolyticus), инфекции мочеполовой системы (возбудитель Escherichia coli, Klebsiella, Enterobacter spp.). Кроме двух вышеописанных способов проникновения патогенных микроорганизмов в сустав, возможно и распространение инфекции «per continuitatem». Такой вариант реализуется при наличии перипротезного перелома или при инфицировании параартикулярных мягких тканей.

Роль биопленки инородного тела в развитии ПИ

Биопленка – скопление бактерий в межклеточном бактериальном матриксе (слизи) на границе раздела сред, например, на поверхности жидкости, зуба и т.д. В рассматриваемом нами случае речь идет о накоплении патогенных организмов на поверхности импланта, которому авторы придают большое значение в плане развития ПИ. Обсеменение поверхности эндопротеза происходит сразу после его установки с последующим развитием микроколоний бактерий и формированием биопленки. Такой процесс, согласно данным авторов статьи, занимает около четырех недель. Необходимо отметить, что биопленка представляет собой нечто вроде единого живого организма, в котором присутствуют специальные каналы, пронизывающие колонию во всех направлениях. Эти трубочки представляют собой аналоги кровеносных сосудов, по которым происходит доставка питательных веществ и удаление продуктов распада. Также эти «сосуды» используются для отправки единичных бактерий во внешнее пространство с целью формирования новых колоний, так называемые планктонные бактерии. Около 1% всех патогенных организмов колонии пребывают в так называемом «спящем» состоянии (по типу анабиоза). Такие микроорганизмы чрезвычайно устойчивы к действию антибиотиков и могут служить фундаментом для быстрого восстановления биопленки после частичного или полного её разрушения в результате действия неблагоприятных факторов. Авторы приводят данные, что стойкость биопленки по сравнению с единичными бактериями к воздействию антибиотиков возрастает в 1000 раз. Таким образом, достичь нужной концентрации антибактериальных средств только при применении системный препаратов не представляется возможным. Необходимо принять во внимание и тот факт, что планктонные бактерии могут отделится от основной колонии в любое время, вызывая признаки обострения воспалительного процесса. Все вышеперечисленные факторы осложняются ещё и специфической реакцией местного иммунитета на инородное тело (эндопротез). Согласно информации из статьи, на границе протез-кость отмечается повышенная фагоцитарная активность гранулоцитов, которая приводит к высвобождению специфических нейтрофильных пептидов, подавляющих активность гранулоцитов, что в свою очередь обуславливает значительное снижение местного иммунитета на границе кость-протез.

Классификация

Классификация, представленная авторами, основывается на времени возникновения ПИ и её симптоматике. Такой подход позволяет выбрать правильную стратегию в лечении ПИ (Таблица 1).

Диагностика

Диагностика должна осуществляться с применением целого набора клинических, лабораторных и инструментальных методов исследований, включая осмотр пациента, рентгенологическое исследование, клинические анализы, микробиологию и гистопатологию.

1. Клинические признаки

Острый вариант течения характеризуется общей реакцией организма (повышенная температура) и наличием выраженных местных признаков: боль, покраснение кожи в области сустава, отёк, нарушение функции сустава, патологические выделения из незажившей вовремя раны). Хронический процесс зачастую проявляет себя только невыраженной болью в суставе. Возможно также формирование фистулы с истечением наружу гнойного содержимого.

      2. Рентгенологическое исследование 

Рентгенография сустава позволяет определить признаки нестабильности (расшатывания) протеза. При наличии на рентгенограммах быстроразвивающейся длинной полосы просветления толщиной более 2 мм, которая располагается вдоль протеза, можно заподозрить наличие хронической инфекции. Вместе с тем, необходимо помнить, что такой признак не является специфическим и может означать как воспалительное поражение, так и изменения не воспалительного характера. Наиболее четкое понимание о наличии воспалительных изменений кости и окружающих мягких тканей может дать проведение компьютерной томографии (КТ) и (или) магнитно-резонансной томографии (МРТ).

      3. Лабораторные исследования 

Данные лабораторных анализов не являются специфическими и в случае с хроническим процессом могут находиться в пределах нормы. Проведение анализов необходимо для оценки эффективности предоставляемого лечения, поэтому они должны многократно повторяться во время терапии.

      4. Анализ синовиальной жидкости

Это исследование является достаточно точным и надежным инструментом, который применяется для дифференциальной диагностики между септическим и асептическим процессом. Авторы рекомендуют применять предоперационный анализ синовиальной жидкости при любых болях в суставе. Для диагностики используют подсчёт числа лейкоцитов и процент гранулоцитов в полученном после забора материале. Пороговые значения, согласно информации из статьи, составляют 2000 лейкоцитов/мкл и 70%-е содержание гранулоцитов. Кроме подсчета лейкоцитов возможно определение содержания в синовиальной жидкости альфа-дефензина. Альфа-дефензин является антимикробным пептидом, который выделяется при активизации нейтрофилов, как ответ на бактериальную инфекцию и может использоваться в качестве маркера развития ПИ. Тест для определения альфа-дефензина имеет высокую специфичность – 99,3%, но низкую чувствительность – 54,4% (согласно данным статьи). Несмотря на это, он применяется в раннем постоперационном периоде (до шести недель), когда подсчет лейкоцитов в синовиальной жидкости имеет специфичность около 60% и не может быть использован для диагностики.

       5. Анализ интраоперационных образцов проводится с целью высевания культуры

бактерий и правильного подбора антибиотикотерапии.

       6. Забор материала с помощью звука осуществляется путём воздействия

низкочастотными ультразвуковыми волнами на суставную жидкость. При этом происходит отделение биоплёнки с поверхности протеза. В дальнейшем производят высевание культуры бактерий. Такой метод по данным статьи даёт 79% чувствительности и 99% специфичности, он наиболее удобен при диагностике хронической ПИ. Необходимо помнить о том, что при применении цемента с антимикробным покрытием, ультразвуковой метод может дать ложноотрицательный результат. Это связано с тем, что при ультразвуковом воздействии происходит увеличение концентрации антибиотика в синовиальной жидкости, что временно ингибирует развитие микробов, но не решает проблему полностью. 

      7. Молекулярный метод

Имеется в виду проведение полимеразной цепной реакции (ПЦР), которая, согласно данным статьи, имеет чувствительность около 84% и специфичность порядка 89%. Вместе с тем, авторы отмечают, что такая методика имеет два серьезных ограничения. Во-первых, это высокая стоимость проведения исследования, и, во-вторых, высокий уровень ложноположительных результатов.

      8. Гистопатологическое исследование

Учитывая высокий уровень чувствительности и специфичности этой методики (91% и 92% соответственно), авторы небезосновательно считают, что такой метод должен быть в обязательном порядке включен в стандартную процедуру диагностики ПИ. В оригинале статьи все вышеперечисленные методы диагностики описаны очень подробно с приведением конкретных цифр для различных диагностических методов. Кроме этого, представлена очень чёткая и понятная схема диагностики ПИ, позволяющая быстро определить тактику ведения каждого конкретного пациента. Ссылку на оригинальную статью можно найти в начале нашего обзора. 

Алгоритм лечения

Лечение ПИ включает в себя хирургическое вмешательство, эмпирическую и прицельную антимикробную терапию.

1. Хирургическое лечение

При раннем постоперационном развитии инфекции или остром гематогеном варианте ПИ применяют стратегию DAIR (debridement, antibiotics and implant retention) – очищение раны, антибиотикотерапия, сохранение протеза. Во время операции иссекаются все некротизированные ткани, проводится синовэктомия и промывание раны стерильным физиологическим раствором с последующей заменой всех несоединенных с костью легко заменяемых частей эндопротеза. При этом артроскопический вариант не рекомендуется в связи с более плохими результатами по сравнению с открытым способом оперативного вмешательства. Возможно дополнительное местное применение антибиотиков. Последние могут вводится в полость сустава с помощью так называемых «чёток», которые представляют собой нити с нанизанными на них шариками. Шарики пропитываются антибиотиком, что на некоторое время создаёт высокую концентрацию лекарственного средства в полости сустава. Возможно применение рассасывающегося и не рассасывающегося материала для «чёток». Во втором случае необходима повторная операция для их удаления. Если же речь идет о хроническом процессе, то удаление протеза целиком является необходимым. При этом «золотым стандартом» считается проведение двухэтапной ревизии с интервалом между двумя этапами от 4 до 8 недель. Однако, авторы отмечают, что при этом методе происходит увеличение сроков госпитализации, возрастает длительность иммобилизации, ухудшаются показатели функционирования сустава, увеличивается цена лечения и растет смертность. Поэтому для пациентов с незначительным поражением мягких тканей или костей, отсутствием предыдущих ревизий сустава или при применении специальных антибиотиков, направленных на лечение биоплёнок, рекомендовано проведение одноэтапной ревизии. При обнаружении грибковой флоры в ране в обязательно порядке проводят её дополнительную санацию.

      2. Антимикробное лечение

Начинается эмпирически с антибиотиков широкого спектра действия за 30-60 минут до начала оперативного вмешательства и обязательной установкой венозного катетера для введения медикаментов. После определения возбудителя заболевания как можно быстрее необходимо приступить к прицельной антибактериальной терапии. Если через 14 дней после начала инъекционной терапии, лабораторные показатели пришли в норму, рана сухая и чистая, то возможен переход на пероральное применение антибиотиков. При двухэтапном вмешательстве в период отсутствия эндопротеза необходимо продолжать внутривенное введение препаратов. После полной замены протеза лечение продолжается ещё в течение 6 недель. Такой подход связан с тем, что невозможно точно определить, очистилась ли полностью от бактерий полость сустава и рана (часты ложноотрицательные и ложноположительные результаты посевов). Поэтому исходить необходимо из предположения о наличии бактериального обсеменения, и в соответствии с этим нужно определять длительность проведения антибиотикотерапии. В случаях невозможности повторных операций (противопоказания, возраст, сочетанные заболевания, технические трудности) необходимо проводить более длительную терапию, так называемое длительное антибактериальное подавление. Ещё раз напомним, что наш обзор не отражает детально всю информацию, представленную в статье. Например, авторы очень подробно расписывают схемы антибиотикотерапии при различных вариантах ПИ. Ознакомиться с ними можно пройдя по ссылке, расположенной в начале обзора.

Заключение

Диагностика и лечение ПИ является междисциплинарной проблемой и должна включать в себя адаптированный подход в зависимости от особенностей каждого пациента. Клинический осмотр, лабораторная диагностика и рентгенография при данной патологии не имеют специфического значения. Авторы при этом обращают внимание на следующие важные моменты, необходимые для качественной диагностики и лечения:

1. Необходимость проведения анализа синовиальной жидкости пораженного сустава на предмет наличия лейкоцитов и процентного содержания гранулоцитов.

2. Во время операции с трёх-пяти образцов тканей сустава должны быть культивированы микроорганизмы с целью определения необходимой целевой антибиотикотерапии.

3. Основная стратегия при хирургической лечении острого ПИ это DAIR (debridement, antibiotics and implant retention) – очищение раны, антибиотикотерапия, сохранение протеза.

4. При наличии хронической ПИ необходимо полное удаление эндопротеза.

5. Антибиотикотерапия должна продолжаться в течение 12 недель.

6. Антибиотики, применяемые против биопленок, должны назначаться только после реимплантации протеза и определения конкретного возбудителя ПИ. При этом рана должна быть чистой и сухой.

Таблица 1. Классификация ПИ.

Данные статьи: Izakovicova P, Borens O, Trampuz A. Periprosthetic joint infection: current concepts and outlook. EFORT Open Rev. 2019;4(7):482-494. Published 2019 Jul 29. doi:10.1302/2058-5241.4.180092