Epidemiologie, Ätiologie und Pathogenese
Die
Prävalenz nosokomialer Infektionen im chirurgischen Patientengut beträgt nach einer nationalen repräsentativen Untersuchung in Deutschland (NIDEP-1und NIDEP 2-Studie) 3,8 %, auf chirurgischen Intensivstationen sogar 15,3 %. Nach einer repräsentativ in Deutschland durchgeführten Punktprävalenzerhebung 2011 im Rahmen einer vom ECDC (European Center Disease and Control) initiierten Studie sind
postoperative Wundinfektionen die häufigste nosokomiale Infektionsart, europaweit die zweithäufigste Infektionsart nach
Pneumonien (Daten der PPS-Studie der ECDC, European Center for diesease Prevention and Control von 2012, Zarb 2012). Die Protheseninfektion tritt mit einer Häufigkeit von 0,5–5 % in Abhängigkeit der Art des Eingriffs, Lokalisation und des Stadiums der AVK auf. Für Eingriffe an den unteren Extremitäten und der Leiste besteht dabei ein deutlich höheres Infektionsrisiko, als für Operationen im aortalen oder auch zervikalen Bereich. Bei endovaskulären Prozeduren zur Behandlung eines Aortenaneurysmas wird eine Infektionsrate von 0,5 bis 1 % angegeben (Mussa et al.
2007). Umgekehrt zeigte ein systemisches Review, das in 9,4 % von mehr als 600 untersuchten Stentgraftrevisionen die Indikation in einem Protheseninfektion bestand.
Für die Pathogenese von Wund- und
Protheseninfektionen spielt eine Reihe von Faktoren eine wesentliche Rolle: Das Ausmaß der Kontamination, die Virulenz der
Bakterien (Übersicht), die Adhärenzfähigkeit der Mikroorganismen am Prothesenmaterial sowie die Immunkompetenz des Patienten sind von besonderer Bedeutung.
Mit zunehmender Dauer der präoperativen Hospitalisierung erhöht sich das Risiko der Kolonisation der Haut des Patienten mit resistenten Krankenhauserregern (Cruse und Foord
1973) (Kap. „Perioperative Antibiotikaprophylaxe und systemische Therapie von Wundinfektionen“). Von Bedeutung sind auch die Dauer des operativen Eingriffs und die Menge des Blutverlustes. Lange Operationszeiten, Reinterventionen in voroperierten Gewebsarealen und große Schnittführungen erhöhen ebenfalls die Kontaminationswahrscheinlichkeit, insbesondere da vermehrte Traumatisierung durch instrumentelle Manipulation und zunehmende Austrocknung zu einer lokalen Resistenzminderung des Operationsfeldes führen (Chang et al.
2003; Cruse und Foord
1973; Lorentzen et al.
1985). Rekonstruktive Maßnahmen bei rupturierten Aneurysmen, die häufiger mit Bakterienkulturen besiedelt sind als asymptomatische, und akut auftretende Ischämien sind mit einer höheren Rate an
Protheseninfektionen vergesellschaftet (Ilgenfritz und Jordan
1988; Jamieson et al.
1975). Ungenügende Vorbereitung und Eingriffe zu späten Tageszeiten stellen weitere Risikooptionen für eine erhöhte Rate an Protheseninfektionen dar (Zühlke et al.
1994b).
Zu den prädisponierenden Faktoren für das Auftreten von Wund- und
Protheseninfektionen zählen zudem fortgeschrittenes Lebensalter,
Diabetes mellitus, Übergewicht und Malnutrition. Ursächlich wird eine begleitende Immunschwäche vermutet (Cruse und Foord
1973; Edwards
1976; Heberer et al.
1971). Lymphozelen, Hämatome und Serome dienen
Bakterien als idealer Nährboden.
Häufig besteht ein kausaler Zusammenhang zwischen oberflächlichen Wundinfekten und Hautnekrosen bzw. -ulzera (Stadium IV nach Fontaine) und dem fortgeleiteten Auftreten eines Protheseninfektes, was durch Nachweis identischer Erregerpopulationen in beiden Infektarealen nachweisbar ist (Hoffert et al.
1965; Jones et al.
1997; Lorentzen et al.
1985). Mit bis zu 7 % treten Infektionen der Prothesenmaterialien nach inguinaler Inzision besonders häufig auf. Der Grund hierfür liegt in der direkten Nähe dieses Gebietes zur stark kontaminierten Anogenitalregion. Weiterhin tragen die oberflächliche Gefäßimplantation, die an dieser Stelle nur dünne Weichteildecke und die direkt unter der Haut verlaufenden Lymphkollektoren, die potenziell infektiöse Gewebepartien darstellen, dazu bei (Jamieson et al.
1975; Lorentzen et al.
1985; Szilagyi et al.
1972; Yashar et al.
1978; Zühlke et al.
1994b). Eine korrekte Schnittführung und Präparationstechnik ist in dieser Region daher von besonderer Bedeutung (Kap. „Anatomie der Gefäße: Untere Extremität“). Vertikale Schnittführungen entgegen der Spaltlinien der Haut können durch mögliche Wundrupturen zusätzlich das Eindringen von Mikroorganismen begünstigen (Zühlke et al.
1994b). Für den endogenen Übertragungsweg wird die patienteneigene Besiedelung, zumeist aus dem Nasenrachenraum, als ursächlich angesehen (Kujath und Scheele
2006) Für die Entstehung von Protheseninfektion
en ist ein breites Spektrum von
Bakterien verantwortlich (Tab.
1, Übersicht). Berücksichtigt man die Erhebungen das nationalen Referenzzentrums mit den operativen KISS-Datenbänken zu
nosokomialen Infektionen in der Gefäßchirurgie, lassen sich am häufigsten
Staphylokokken nachweisen; die weitaus meisten Komplikationen werden in bis zu 80 % durch
Staphylococcus aureus verursacht. Jedoch finden sich vermehrt
Enterokokken sowie gramnegative Erreger wie z. B.
Pseudomonas aeruginosa,
Escherichia coli,
Proteus spp. und
Klebsiella spp. als Ursache nosokomiakler Infektionen (Abb.
1). Während es von 1990–2004 zu einem deutlichen Anstieg der MRSA-Rate von 2 auf über 20 % gemessen an den
S.-aureus-Infektionen kam, konnten durch forcierte
Hygienemaßnahmen in den letzten Jahren eine Stagnation der
MRSA-Infektionen und beginnende trendweise Rückläufe in Deutschland erreicht werden. Allerdings ist das Auftreten von
MRSA in Deutschland nicht gleichmäßig verteilt, und es bestehen erhebliche Unterschiede zwischen einzelnen Krankenhäusern. In den Daten des Nationalen Referenzzentrums NRZ (KISS-Datenbank) von 2010–2014 betrug der Anteil von MRSA an den nachgewiesenen
S.-aureus-Infektionen in der Gefäßchirurgie 19,68 % und unterstreicht den Stellenwert
multiresistenter Erreger in der Gefäßchirurgie.
S. aureus Pseudomonadaceae | S. epidermidis Andere Koagulase-negative Staphylokokken E. coli Korynebakterien |
Aber auch
Pilze, wie z. B.
Candida albicans, können auf infizierten Prothesen nachgewiesen werden. In bis zu 75 % der Fälle werden Mischkulturen mit mehr als einer Erregerspezies gefunden (Kieffer et al.
1993; Kommission für
Krankenhaushygiene und
Infektionsprävention beim
Robert Koch-Institut 2007; Liekweg und Greenfield
1977; Lorentzen et al.
1985; Yashar et al.
1978). Auf der anderen Seite gibt es manifeste Protheseninfekte, in denen kein Erregernachweis gelingt (Abschn.
4). Dies ist insbesondere bei Spätinfektionen der Fall, die durch niedrig virulente Erreger oder durch Biofilmbildung und Einbettung der Erreger in diesen Strukturen entstehen.
Hinsichtlich ihrer
Virulenz unterscheiden sich die Erreger beträchtlich. Insbesondere
Staphylokokken besitzen ein umfangreiches Arsenal an Virulenzfaktoren, das es ihnen ermöglicht, einen Infekt zu etablieren und dem Einsatz von antimikrobiellen Wirkstoffen zu widerstehen (Kujath und Scheele
2006). Der Begriff „Virulenz“ beschreibt dabei den Ausprägungsgrad krankheitserzeugender Eigenschaften einer pathogenen Spezies. Der Begriff lässt sich durch die ID-50 (Dosis, die in 50 % der Experimente zu einer Infektion führt) und die LD-50 (Dosis, die für 50 % der Infizierten letal ist) quantifizieren. Um ihre Wirkung zu entfalten, benötigen die Erreger verschiedene
Virulenzfaktoren, die nach ihrer Wirkungsweise in funktionelle Klassen unterteilt werden (Übersicht, nach Kujath und Scheele
2006):
Die Adhärenzfähigkeit der Mikroorganismen wiederum ist abhängig von Erregerspezies und Bypassmaterial. Venentransplantate weisen aufgrund der epithelialisierten Neointima eine geringere Infektionsrate auf. Allerdings sind oberflächliche Infektionen (Grad I und II nach Szilagyi; Tab.
2) häufig nach Venenentnahme zu beobachten, da die Explantation eine zusätzliche Gewebetraumatisierung sowie eine längere Operationszeit mit sich bringt. Bei alloplastischen Bypässen dagegen besteht die Neointima v. a. aus
Fibrin und lässt keine vollständige Endothelialisierung zu, was die bakterielle Kolonisation erleichtert und die höheren Inzidenzen tiefer
Protheseninfektionen erklärt. Obwohl in experimentellen Studien nachgewiesen werden konnte, dass insbesondere Enterobacteriaceae eine höhere
Affinität zu Polyester (Dacron) als zu PTFE aufweisen (Lorentzen et al.
1985; Sugarman
1982), konnten Lorentzen et al. keine signifikanten Unterschiede bei den Infektionsraten beider Materialien beobachten.
Eine wichtige Determinante für die Virulenz von Erregern ist die Bildung extrazellulärer Polysaccharidadhäsine mit der Möglichkeit,
Biofilme zu produzieren (Kujath und Scheele
2006). Die Entwicklung eines Biofilms beginnt mit dem Anheften der
Bakterien auf dem prothetischen Material durch zusätzliche Bildung eines gallertartigen Schleims, der wiederum die Adhärenz unterstützt. Für den Gefäßchirurgen ist relevant, dass die Adhäsion der Bakterien primär an wirtseigene Proteine und nicht an Biomaterialien erfolgt (Kujath und Scheele
2006), wobei allerdings große Unterschiede der Fähigkeit zur Adhärenz an verschiedenen Materialien beobachtet werden können. Durch die Kolonisation in vielschichtigen Zelllagen, die in einer amorphen extrazellulären Matrix eingebettet sind und keine hämatogene oder lymphogene Perfusion zulassen, ist der Organismus nicht in der Lage die Bakterien zu eliminieren (von Eiff et al.
1999).
In der Gefäßchirurgie (als auch z. B. in der Orthopädie) hat sich
S. epidermidis zu einem wichtigen Infektionserreger entwickelt. Die Ausbildung spezieller Virulenzfaktoren hat es diesem Erreger ermöglicht, sich an Biomaterialien jeglicher Art festzusetzen. Pathogenetisch ist hierfür die Bildung einer Muzinkapsel verantwortlich
. Pseudomonas sp. zeichnet sich ebenfalls durch ein breites Spektrum an Virulenzfaktoren aus. Der Erreger trägt Geißeln, die als Adhäsine fungieren.
P. aeruginosa bildet eine Schleimschicht (Alginat), die sich ebenfalls zum Biofilm auf Prothesen ausdehnt und die den Erreger vor Phagozytose schützt (Kujath und Scheele
2006). Extrazelluläre
Toxine wie
Hämolysine und Proteasen wirken gewebszerstörend.
Klinik und Diagnostik
Die Diagnose einer Gefäßprotheseninfektion ist in erster Linie klinisch zu stellen (FitzGerald et al.
2005; Mussa et al.
2007). Eine exakte Anamnese mit Erfassung der Voreingriffe und deren Verläufe sind ebenso wichtig wie das Erkennen klassischer
Infektionszeichen (
Fieber, oft intermittierendes Fieber, Anastomosenblutung, Fistelung, freiliegende Prothese, Wundrötung). Allerdings zeigen manche Patienten nur dezente lokale Befunde (Schwellung ohne Rötung, periprothetische Flüssigkeit, partielle oder komplette Graftthrombose, Pseudoanaeurysma, Anastomosendilatation), und ein Erregernachweis durch Punktion gelingt nicht immer. Das Fehlen von Entzündungsparametern (CRP,
procalcitonin (PCT) und
Leukozyten) schließt eine Graftinfektion ebenfalls nicht aus. Frühinfekte zeigen eher das gewohnte Bild einer bakteriellen Infektion mit Fieber, PCT, Leukozytose und CRP Erhöhung. Spätinfektionen verlaufen hingegen oft ohne klinische Infektionszeichen (FitzGerald et al.
2005). Die Infektion eines
endovaskulären Stents wird durch Bakteriämie/
Sepsis und/oder periphere Embolisation manifest (Poulakou und Giamarelou
2007).
Grundsätzlich sollte stets versucht werden, durch
mikrobiologische Untersuchungen einen Erregernachweis zu erzielen. Ziel ist der Erregernachweis sowie die Erstellung eines
Antibiogramms. Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn die Proben direkt vom Ort der Protheseninfektion abgenommen wurden. Die
Probengewinnnung kann durch direkte CT oder MR gesteuerte sterile Punktion periprothetischer Flüssigkeit nach entsprechender Hautantiseptik erfolgen. In diesem Fall ist darauf zu achten, dass alkoholische Hautantiseptika ohne remanentem Zusatz wie Chlorhexidine oder Octenidine bzw. ohne Zusatz von PVP-Iod eingesetzt werden, damit diese antimikrobiellen nicht in die abgenommene Probe mit vertragen und noch vor Kultivierung evtl. gewonnene Erreger unerwünscht abtöten oder inaktivieren. Intraoperativ sind Prothesenanteile und/oder infiltriertes periprothetisches Gewebe zu entnehmen und mikrobiologisch aufzuarbeiten (FitzGerald et al.
2005).
Blutkulturen sind grundsätzlich durchzuführen, auch wenn vielfach keine Erregerisolierung gelingt, andererseits ist der diagnostische und prognostische Aussagewert im Falle eines positiven Nachweises hoch. Aufgrund der Ausbildung von Biofilmen können sich die Erreger der konventionellen Diagnostik durch
Blutkulturen entziehen. Dies ist insbesondere bei Spätinfektionen der Fall, daher gelingt der Erregernachweis durch Blutkulturen häufiger eher bei der Frühinfektion. Die mikrobiologische Aufarbeitung erfolgt durch Anzüchten der Erreger auf Kulturplatten oder in flüssigen Kulturmedien. Alternativ können indirekte molekularbiologische Nachweismethoden eingesetzt werden, die eine hohe
Sensitivität bei guter
Spezifität aufweisen. Dagegen ist die Sensitivität direkter kultureller Methoden geringer, jedoch die Spezifität wesentlich besser und vor allem aussagekräftiger, da im Gegensatz zu molekularbiologischen Methoden viable, vermehrungsfähige Erreger nachgewiesen werden. Bei akut bedrohlichen
Protheseninfektionen sollte die zeitgleiche Durchführung kultureller und molekularbiologischer Verfahren angestrebt werden. Die Bedeutung von
Wundabstrichen ist schwierig einzuschätzen, da häufig eine Begleitkolonisation und somit eine Kontamination der Probe vorliegt. Ein Erregernachweis gelingt jedoch auch bei konsequenter und methodisch optimaler Suche in bis zu 25 % der Fälle nicht (Zegelman et al.
2006a).
Die
Sonographie ist die Basisuntersuchung. Pseudoaneurysmata,
Abszesse und Flüssigkeitsansammlungen können hierdurch lokalisiert und gegebenenfalls unter sterilen Kautelen punktiert werden. In der Duplexsonographie kann ein turbulenter Fluss Hinweise auf einen lumenverlegenden Thrombus geben.
Weiterführende
radiologische Untersuchungen (CT, MRI, MRA, Fistulographie) können ergänzend erforderlich sein. Das CT liefert dabei wichtige Informationen wie beispielsweise Flüssigkeitsansammlungen um die Prothese oder Nachweis von Lufteinschlüssen, die normalerweise spätestens 2–3 Monate postoperativ nicht mehr nachweisbar ist. Auch bietet das CT die Möglichkeit einer gezielten CT-gesteuerten Punktion zur Probengewinnung. Die Genauigkeit eines aorto-enteralen Fistelnachweises wird im CT in Studien mit 79 % angegeben. Die
Sensitivität beträgt dabei laut Literatur 94 % bei einer
Spezifität von 85 % (Mylona et al.
2007). Die Rolle des MRT für die Diagnostik der Protheseninfektion ist bisher nicht eindeutig. Insbesondere bei Frühinfektionen von Prothesen ist die differenzialdiagnostische Aussagekraft einer erhöhten Dichte schwierig abzugrenzen. Ein Prothesenfrühinfekt ist im Vergleich zu
Lymphödemen, Hämatomen oder fibrotischen Reaktionen kaum zu differenzieren. In einer kleineren Serie von Patienten mit
Protheseninfektionen wurde die Sensitivität des MRT mit 68 % bei einer Spezifität von 97 % angegeben (Shahidi et al.
2007). Nuklearmedizinische Untersuchungen (Positronenemissionstomographie, PET-CT) können bei unklarer Situation wichtige Informationen liefern. Allerdings wird die Aussagekraft kontrovers beurteilt. So finden sich in der Literatur mehrere Fallserien mit einer Sensitivität des
18F-FDG-PET/CT von 91 und 100 % bei einer Spezifität von 64–95 %. Die Aussagekraft eines positiven
18F-FDG-PET/CT ist dabei mit den klinischen Parametern (
Fieber, Rötung, Schmerzen, erhöhtes CRP und Leukozytose) sowie den Auffälligkeiten eines CT- oder Angio-CT-Befundes unbedingt zu korrelieren. In diesen Fällen sind die hohen Sensitivitäts- und Spezifitätswerte gerechtfertigt. Allerdings zeigen neuere Untersuchungen auch nach längerer
postoperativer Phase eine Anreicherung von
18F-FDG-Aktivität bei nichtinfizierten Kunststoffprothesen, allen voran bei Polyesterprothesen, so dass die Ergebnisse durchaus zu falsch positiven Ergebnissen verleiten können (Wasselius et al.
2008; Keidar et al.
2014; Berger et al.
2015).
Die Leukozytenszintigraphie hat an hingegen an Bedeutung verloren. Bei Verdacht auf eine protheto-enterale Fistel bzw. Blutung ist zusätzlich die tiefe Gastroduodenoskopie indiziert.