Перипротезна інфекція: етіологія, патогенез, основні напрямки лікування

Огляд статті: 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

Вступ

Сьогоднішній огляд присвячений одній із найактуальніших медико-соціальних проблем сучасної ортопедії – діагностиці й лікуванню інфекційних ускладнень під час ендопротезування великих суглобів або перипротезної інфекції (ПІ).

За даними статті, перипротезна інфекція (ПІ) відзначається у випадку 1-2% первинних втручань, досягаючи 4% у разі проведення ревізійної артропластики.  Незважаючи на відносно невеликий відсоток виникнення, ПІ стає все більш значущим ускладненням через зростання числа проведених хірургічних втручань з метою артропластики й збільшення тривалості життя людини після встатановлення ендопротеза.  Стандартна схема ведення таких пацієнтів складається з численних ревізійних процедур із тривалим застосуванням антибіотикотерапії, яку бажано здійснювати після точного визначення виду мікроорганізму, що викликав інфекційне ускладнення.  У своїй праці автори пропонують нам ознайомитися зі сучасними підходами до розуміння патогенезу, діагностики, класифікації та лікування цього грізного ускладнення – перипротезної інфекції.

Патогенез

Згідно з інформацією, представленою в статті, близько двох третин усіх випадків ПІ виникають у разі попадання патогенних організмів до рани під час оперативного втручання.  Далі, залежно від терміну первинних проявів ПІ, можливі два шляхи розвитку: ранній (у перші 4 тижні після операції) і відстрочений (між трьома місяцями й трьома роками після проникнення мікроорганізмів). Перший варіант найчастіше викликається високопатогенною флорою, наприклад, стрептококами, ентерококами, стафілококами.  Причиною другого варіанту перебігу зазвичай є мікроорганізми з низькою вірулентністю: коагулазонегативні стафілококи або кутібактеріі.  Поряд із внесенням патогенної флори під час оперативного втручання, має місце й ПІ, викликана мікроорганізмами, що занесені з первинного вогнища інфекції.  У зв'язку з тим, що після оперативного втручання прооперований суглоб отримує інтенсивний кровообіг, ризик його інфікування наростає, особливо протягом першого року після встановлення ендопротеза. У статті наводяться наступні дані про первинні вогнища інфекції для ПІ під час розвитку гематогенної інфекції.  Найбільш частим джерелом ураження суглоба є інфекція шкіри й м'яких тканин (збудник Staphylococcus aureus), інфекції респіраторної системи (збудник Streptococcus pneumoniae), гастроінтестинальні інфекції (збудник Salmonella, Bacteroides, Streptococcus gallolyticus), інфекції сечостатевої системи (збудник Escherichia coli, Klebsiella, Enterobacter spp.). Крім двох вищеописаних способів проникнення патогенних мікроорганізмів у суглоб, можливе й поширення інфекції «per continuitatem». Такий варіант реалізується у разі наявності перипротезного перелому або інфікування параартикулярних м'яких тканин.

Роль біоплівки чужорідного тіла в розвитку ПІ

Біоплівка – скупчення бактерій у міжклітинному бактеріальному матриксі (слизу) на межі розділу середовищ, наприклад, на поверхні рідини, зуба й т.ін.  У розглянутому нами випадку мова йде про накопичення патогенних організмів на поверхні імпланту, якому автори надають важливого значення в плані розвитку ПІ. Попадання мікроорганізмів на поверхню ендопротеза відбувається відразу після його встановлення з подальшим розвитком мікроколоній бактерій і формуванням біоплівки.  Такий процес, згідно з даними авторів статті, займає близько чотирьох тижнів.  Необхідно відзначити, що біоплівка являє собою щось на зразок єдиного живого організму, в якому присутні спеціальні канали, що пронизують колонію в усіх напрямках.  Ці трубочки є аналогами кровоносних судин,  за допомогою яких відбувається доставка живильних речовин і видалення продуктів розпаду.  Також ці «судини» використовуються для відправки одиничних бактерій у зовнішній простір з метою формування нових колоній, які ще мають назву планктонні бактерії. Близько 1% усіх патогенних організмів колонії перебувають у так званому «сплячому» стані (за типом анабіозу).  Такі мікроорганізми надзвичайно стійкі до дії антибіотиків і можуть слугувати фундаментом для швидкого відновлення біоплівки після часткового або повного її руйнування в результаті дії несприятливих чинників.  Автори наводять дані, що стійкість біоплівки в порівнянні з поодинокими бактеріями до дії антибіотиків зростає в 1000 разів.  Отже, досягти потрібної концентрації антибактеріальних засобів тільки у разі застосування системних препаратів не є можливим.  Необхідно взяти до уваги й той факт, що планктонні бактерії можуть відокремитись від основної колонії в будь-який час, викликаючи ознаки загострення запального процесу.  Усі перераховані вище фактори ускладнюються ще й специфічною реакцією місцевого імунітету на чужорідне тіло (ендопротез). Згідно з інформацією зі статті, на межі протез-кістка відзначається підвищена фагоцитарна активність гранулоцитів, яка призводить до вивільнення специфічних нейтрофільних пептидів, які пригнічують активність гранулоцитів, що в свою чергу обумовлює значне зниження місцевого імунітету на межі кістка-протез.

Класифікація

Класифікація, представлена ​​авторами, ґрунтується на часі виникнення ПІ та її симптоматиці. Такий підхід дозволяє вибрати правильну стратегію в лікуванні ПІ (Таблиця 1).

Діагностика

Діагностика повинна здійснюватися із застосуванням цілого набору клінічних, лабораторних та інструментальних методів досліджень, включно з оглядом пацієнта, рентгенологічним дослідженням, клінічними аналізами, мікробіологією та гістопатологією.

1. Клінічні ознаки

Гострий варіант перебігу характеризується загальною реакцією організму (підвищена температура) й наявністю виражених місцевих ознак: біль, почервоніння шкіри в області суглоба, набряк, порушення функції суглоба, патологічні виділення з незагоєною вчасно раною). Хронічний процес часто проявляє себе тільки невираженим болем у суглобі.  Можливе також формування фістули з закінченням назовні гнійного вмісту.

2. Рентгенологічне дослідження

Рентгенографія суглоба дозволяє визначити ознаки нестабільності (розхитування) протеза.  За наявності на рентгенограмах довгої смуги просвітлення товщиною понад 2 мм, яка швидко розвивається та розташовується вздовж протеза, можна запідозрити наявність хронічної інфекції.  Разом з тим, необхідно пам'ятати, що така ознака не є специфічною і може означати як запальне ураження, так і зміни незапального характеру.  Найбільш чітке розуміння про наявність запальних змін кістки й навколишніх м'яких тканин може дати проведення комп'ютерної томографії (КТ) та (або) магнітно-резонансної томографії (МРТ).

3. Лабораторні дослідження

Дані лабораторних аналізів не є специфічними й у випадку з хронічним процесом можуть перебувати в межах норми. Проведення аналізів необхідне для оцінки ефективності наданого лікування, тому вони повинні багаторазово повторюватися під час терапії.

4. Аналіз синовіальної рідини

Це дослідження є досить точним і надійним інструментом, який застосовується для диференціальної діагностики між септичним й асептичним процесом. Автори рекомендують застосовувати передопераційний аналіз синовіальної рідини у випадку будь-яких болях у суглобі.  Для діагностики використовують підрахунок числа лейкоцитів і відсоток гранулоцитів в отриманому після забору матеріалі. Граничні значення, згідно з інформацією зі статті, становлять 2000 лейкоцитів / мкл і 70%-й вміст гранулоцитів.  Крім підрахунку лейкоцитів можливо визначення змісту в синовіальній рідині альфа-дефензіни. Альфа-дефензіни є антимікробним пептидом, який виділяється під час активізації нейтрофілів як відповідь на бактеріальну інфекцію й може використовуватися в якості маркера розвитку ПІ. Тест для визначення альфа-дефензіни має високу специфічність – 99,3%, але низьку чутливість – 54,4% (згідно з даними статті).  Незважаючи на це, він застосовується в ранньому постопераційному періоді (до шести тижнів), коли підрахунок лейкоцитів в синовіальній рідині має специфічність близько 60% і не може бути використаний для діагностики.

Аналіз інтраопераційних зразків проводиться з метою висівання культури бактерій і правильного підбору антибіотикотерапії.

Забір матеріалу за допомогою звуку здійснюється шляхом впливу низькочастотними ультразвуковими хвилями на суглобову рідину. Водночас відбувається відділення біоплівки з поверхні протеза.  Надалі виробляють висівання культури бактерій.  Такий метод за даними статті дає 79% чутливості й 99% специфічності, він найбільш зручний у діагностиці хронічної ПІ. Необхідно пам'ятати про те, що під час застосування цементу з антимікробним покриттям, ультразвуковий метод може дати помилково негативний результат.  Це пов'язано з тим, що під час ультразвукового впливу відбувається збільшення концентрації антибіотика в синовіальній рідині, що тимчасово пригнічує розвиток мікробів, але не вирішує проблему повністю.

Молекулярний метод

Ідеться про проведення полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР), яка, згідно з даними статті, має чутливість близько 84% і специфічність порядку 89%.  Разом з тим, автори відзначають, що така методика має два серйозних обмеження.  По-перше, це висока вартість проведення дослідження, і, по-друге, високий рівень хибнопозитивних результатів.

Гістопатологічне дослідження

З огляду на високий рівень чутливості й специфічності цієї методики (91% і 92% відповідно), автори небезпідставно вважають, що такий метод повинен бути обов'язково включений до стандартної процедури діагностики ПІ.  В оригіналі статті всі перераховані вище методи діагностики описані дуже докладно з наведенням конкретних цифр для різних діагностичних методів.  Крім цього, представлена ​​дуже чітка і зрозуміла схема діагностики ПІ, що дозволяє швидко визначити тактику ведення кожного конкретного пацієнта. Посилання на оригінальну статтю можна знайти на початку нашого огляду.

Алгоритм лікування

Лікування ПІ складається з хірургічного втручання, емпіричної й прицільної антимікробної терапії.

1. Хірургічне лікування

У випадку раннього постопераційного розвитку інфекції або гострого гематогенного варіанту ПІ застосовують стратегію DAIR (debridement, antibiotics and implant retention) –  очищення рани, антибіотикотерапія, збереження протеза.  Під час операції висікають усі некротизовані тканини, проводиться сіновектомія й промивання рани стерильним фізіологічним розчином з наступною заміною всіх непоєднаних з кісткою легкозамінних частин ендопротеза. Водночас артроскопічний варіант не рекомендується через гірші результати в порівнянні з відкритим способом оперативного втручання. Можливе додаткове місцеве застосування антибіотиків.  Останні можуть вводиться в порожнину суглоба за допомогою так званих «чоток», які являють собою нитки з нанизаними на них кульками.  Кульки просочуються антибіотиком, що на деякий час створює високу концентрацію лікарського засобу в порожнині суглоба. Можливе застосування розсмоктувального й нерозсмоктувального матеріалу для «чоток». У другому випадку необхідна повторна операція для їх видалення.  Якщо ж мова йде про хронічні процеси, то видалення протеза цілком є ​​необхідним. Водночас «золотим стандартом» вважається проведення двоетапної ревізії з інтервалом між двома етапами від 4 до 8 тижнів.  Однак, автори відзначають, що під час застосування цього методу відбувається збільшення термінів госпіталізації, зростає тривалість іммобілізації, погіршуються показники функціонування суглоба, збільшується ціна лікування й зростає смертність. Тому для пацієнтів з незначним ураженням м'яких тканин або кісток, відсутністю попередніх ревізій суглоба або під час застосування спеціальних антибіотиків, спрямованих на лікування біоплівок, рекомендовано проведення одноетапної ревізії.  У разі виявлення грибкової флори в рані обов'язково проводять її додаткову санацію.

Антимікробне лікування

Це лікування емпірично з антибіотиків широкого спектру дії за 30-60 хвилин до початку оперативного втручання й обов'язковим встановленням венозного катетера для введення медикаментів. Після визначення збудника захворювання якомога швидше необхідно приступити до прицільної антибактеріальної терапії. Якщо через 14 днів після початку ін'єкційної терапії лабораторні показники прийшли в норму, рана суха й чиста, то можливий перехід на пероральне застосування антибіотиків.  У випадку двоетапного втручання в період відсутності ендопротеза необхідно продовжувати внутрішньовенне введення препаратів.  Після повної заміни протеза лікування триває ще протягом 6 тижнів.  Такий підхід пов'язаний з тим, що неможливо точно визначити, чи повністю очистилася від бактерій порожнина суглоба й рана (часті хибнонегативні й хибнопозитивні результати посівів). Тому виходити необхідно з припущення про наявність бактеріального попадання мікроорганізмів на поверхню, і згідно з цим потрібно визначати тривалість проведення антибіотикотерапії.  У випадках неможливості повторних операцій (протипоказання, вік, поєднані захворювання, технічні труднощі) необхідно проводити більш тривалу терапію, так зване тривале антибактеріальне придушення.  Ще раз нагадаємо, що наш огляд не відображає детально всю інформацію, представлену в статті.  Наприклад, автори дуже докладно розписують схеми антибіотикотерапії при різних варіантах ПІ.  Ознайомитися з ними можна перейшовши за посиланням, розташованим на початку огляду.

Висновок

Діагностика й лікування ПІ є міждисциплінарною проблемою й повинна містити  адаптований підхід залежно від особливостей кожного пацієнта. Клінічний огляд, лабораторна діагностика й рентгенографія у випадку цієї патології не мають специфічного значення.  Автори водночас звертають увагу на такі важливі моменти, необхідні для якісної діагностики та лікування:

1. Необхідність проведення аналізу синовіальної рідини ураженого суглоба на предмет наявності лейкоцитів і процентного вмісту гранулоцитів.

2. Під час операції з трьох-п'яти зразків тканин суглоба повинні бути культивовані мікроорганізми з метою визначення необхідної цільової антибіотикотерапії.

3. Основна стратегія під час хірургічного лікування гострого ПІ це DAIR (debridement, antibiotics and implant retention) – очищення рани, антибіотикотерапія, збереження протеза.

4. За наявності хронічної ПІ необхідне повне видалення ендопротеза.

5. Антибіотикотерапія повинна тривати протягом 12 тижнів.

6. Антибіотики, що застосовуються проти біоплівок, повинні призначатися тільки після реімплантації протеза й визначення конкретного збудника ПІ.  Водночас рана повинна бути чистою й сухою.

Таблиця 1. Класифікація ПІ.

Дані статті: 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