Infektionen und Sepsis durch intravaskuläre Katheter

Die Entwicklung intravaskulärer Katheter gehört zu den Meilensteinen der Medizingeschichte (Ladd und Schreiner 1951): Sie ermöglichen die Zufuhr von Flüssigkeiten, Medikamenten und Blut. Intensivmedizin ohne intravaskuläre Katheter ist schon lange nicht mehr vorstellbar. Neben diesen unbestrittenen Vorteilen birgt die direkte Verbindung von Katheter und Blutbahn die Gefahr der Einschleppung von Mikroorganismen und konsekutiver Infektion („Sepsis“, bloodstream infection – Blutstrominfektion), die zu den relevantesten nosokomialen Infektionen gehört (Bolton-Carter 1951).

So erhalten zwei Drittel aller auf Intensivstation in Deutschland versorgten Patienten einen zentralen Venenkatheter (ZVK), je komplexer das Krankheitsbild der behandelten Patienten, desto höher liegt diese Anwendungsrate (http://www.nrz-hygiene.de, Krankenhaus-Infektions-Surveillance-System; Modul: ITS-KISS; s. auch Kap. Surveillance nosokomialer Infektionen). Der Anteil an Patienten, die einen zentralen Venenkatheter haben, liegt auf Normalstation mit <10 % (STATION-KISS 2010–2014: Median: 4,4; arithmetischer Mittelwert: 7,5/1000 Patiententage) deutlich niedriger, hier erhalten die Patienten im Gegenzug häufiger peripher-venöse Verweilkanülen. Neben diesen beiden benannten Devices kommen insbesondere auf Intensivstationen arterielle Katheter, im Rahmen der Langzeittherapie vor allem teilimplantierte, implantierte zentrale Venenkatheter oder Portsysteme (STATION-KISS 2010–2014: Median: 14; arithmetischer Mittelwert: 18/1000 Patiententage) zum Einsatz.

Nach der neuesten EU-Prävalenzstudie aus 2011/2012 werden im Verlauf ihres stationären Aufenthaltes ca. 5 % aller Patienten von einer nosokomialen Infektion betroffen; diese Rate ist in den letzten Jahrzehnten konstant geblieben (ECDC 2013; Widmer 1997; Widmer et al. 1992). Davon fallen in Deutschland 5,7 % auf die primäre, im Wesentlichen also die von Gefäßkathetern ausgehende Sepsis. Eine aktuelle Metaanalyse kommt zu dem Ergebnis, dass die primäre Gefäßkatheter-assoziierte Sepsis das Risiko der Patienten zu versterben signifikant erhöht (OR 1,51, CI 95: 1,08–2,09; für Risikofaktor-adjustierte Studien). Dieser Effekt ist umso deutlicher, je geringer der Anteil an Katheter-assoziierten Sepsisfälle durch koagulasenegative Staphylokokken in den jeweiligen Studien ist (Ziegler et al. 2015).

Folgende Klassifikation ist für das Verständnis der Katheterinfektionen sinnvoll:

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ZVK, PVK und PAK die Gefäßkatheter von höchster Relevanz für Gefäßkatheter-assoziierte Infektionen darstellt. Deshalb soll in den folgenden Ausführungen auf diese 3 Katheterarten bei erwachsenen Patienten fokussiert werden. Darüber hinaus werden die Ausführungen um Informationen zu teilimplantierten und implantierten ZVK sowie Portsystemen ergänzt.

Eine Katheter-assozierte Infektion oder eine Sepsis wird in der Regel erst dann manifest, wenn Bakterien Zugang zur Katheterspitze gefunden haben. Bakterien können die Blutbahn prinzipiell via äußere Katheteroberfläche oder durch das Lumen des Katheters erreichen (Abb. 1) (Cooper et al. 1988).

Eintrittspforten sind Asepsisfehler bei Anlage und Handling, z. B. beim Infusionsbesteckwechsel (Dreiwegehahn) oder bei anderen Gelegenheiten, bei denen das geschlossene System geöffnet wird (Safdar und Maki 2002). Einmal an der Katheterspitze angelangt, können Bakterien auch retrograd wieder durch die noch nicht besiedelte Innen- bzw. Außenseite des Katheters wandern. Dies erklärt, dass bei fortgeschrittenem Stadium nicht mehr zu unterscheiden ist, auf welchem Weg die Erreger Zugang zur Katheterspitze gefunden haben. In beiden Fällen führt die fortschreitende Infektion zur Replikation auf dem Katheter und zum Loslösen von Mikroorganismen in die Blutbahn, also zur Sepsis.

Die mikrobielle Kolonisation geht primär meist von der Katheteraußenseite aus; die kolonisierenden Mikroorganismen stammen von der Haut des Patienten (Safdar und Maki 2002). Sie sind auch mit einer ausführlichen Desinfektion nicht vollständig zu eliminieren und werden beim Einführen des Katheters verschleppt. Sie „kleben“ auf der Katheteroberfläche und beginnen sich zu vermehren. Mit zunehmender Liegedauer des Katheters steigt das Risiko, dass kolonisierende Bakterien sich von der Fibrinschicht an der Katheterspitze lösen und eine Sepsis verursachen (Abb. 1).

Bei längerer Katheterliegedauer – vor allem bei parenteraler Ernährung – kommt der Kolonisation der Katheterinnenfläche zunehmend Bedeutung zu. Mikroorganismen wird meist der Zugang zum Katheterlumen über Kontamination der Dreiweghähne oder anderer Verbindungsstücke verschafft. Die Katheterkolonisation des inneren Lumens kann ebenfalls in eine Infektion (Bakteriämie/Sepsis mit positiven Blutkulturen) übergehen. Bakterien adhärieren auf der Katheteroberfläche, beginnen einen Biofilm zu produzieren und befinden sich in der stationären Phase des bakteriellen Wachstums, vergleichbar mit einem Ruhezustand: Diese Bakterien – obwohl sie in der Laboruntersuchung als sensibel erscheinen – sind klinisch gegen fast alle Antibiotika resistent (Widmer et al. 1990, 1991). Deshalb muss der Fremdkörper – in diesem Falle der Katheter – in der Regel entfernt werden, um eine Heilung zu erzielen. Nur mit bestimmten Antibiotika (z. B. Rifampicin bei empfindlichen Staphylokokken) ist teilweise eine Heilung bei liegendem Katheter möglich.

Im deutschen Sprachraum wird der Begriff Sepsis unterschiedlich verwendet. Angelsächsisch ist der Begriff „bloodstream infection“ (BSI) klarer. Dort wird auch zwischen möglicher Kathetersepsis („catheter-associated BSI“) und etablierter Kathetersepsis („catheter-related BSI“) unterschieden.

Deshalb werden in diesem Kapitel – sofern notwendig – ebenfalls die englischen Fachausdrücke verwendet. Früher wurde der missverständliche Begriff Katheterinfektion verwendet; er wird heute zugunsten des Begriffes „signifikante Kolonisation“ verlassen.

Bei peripheren Kathetern sind die klassischen Zeichen einer Infektion fast immer einfach zu erkennen. Lokale Zeichen sind jedoch keine notwendige Voraussetzung für eine systemische Infektion bei ZVK. Bei zweifelsfrei bewiesener ZVK-Sepsis bleibt die Einstichstelle häufig blande; nur in weniger als 5 % der Fälle sind Eiteraustritt oder andere Zeichen des Infekts lokal sichtbar, andere Zeichen wie Rötung um die Einstichstelle sind unzuverlässig, selbst wenn sie unter Studienbedingungen erfasst werden (Safdar und Maki 2002). Mikrobiologisch gibt es (noch) keinen Schnelltest, der die Diagnose am liegenden Katheter zweifelsfrei erlauben würde. Resultate eines Schnelltests mittels Acridinorange Leucidin von Katheterblut konnten nie validiert werden (Kite et al. 1999). Auch die etablierten mikrobiologischen Untersuchungsmethoden für die Katheterinfektdiagnostik erbringen in vielen Fällen nicht die Diagnose, da Sensitivität und Spezifität noch nicht optimal sind. Daher bleibt eine hohe Unsicherheit, ob bei Fieber unklarer Ätiologie eine Kathetersepsis vorliegt oder nicht. Kenntnisse der Pathophysiologie, der klinischen Befunde und der mikrobiologischen Resultate erlauben eine gute Prognose, wenn alle Informationen adäquat vom behandelnden Arzt berücksichtigt werden. Kenntnisse der Klinik und der Mikrobiologie sind daher wichtig, um die Information korrekt zu gewichten.

Mikroorganismen, die eine Kathetersepsis auslösen können, stammen überwiegend von der Haut des Patienten, und das Keimspektrum der Erreger von Katheterinfektionen entspricht daher fast immer der Hautflora. Die Mehrheit sind Staphylokokken und andere Hautkeime. Diese natürliche Hautflora kann durch z. B. Antibiotikatherapien, antiseptische Ganzkörperwaschungen beeinflusst werden, sodass das Keimspektrum sich zwischen Patientengruppen unterscheiden kann. Bei Intensivpatienten sind durch die fast immer verabreichte Antibiotikatherapie gramnegative Erreger häufig, im Gegensatz dazu bei neutropenischen Patienten koagulasenegative Staphylokokken (meist nach Chemotherapie); Candida spp. und Staphylococcus aureus meist bei Patienten mit parenteraler Ernährung. In Tab. 1 findet sich eine Übersicht über die Häufigkeit der ursächlichen Keime.

Wie erwähnt, sind die klinischen Befunde an der Einstichstelle meist nicht verwertbar, sodass für die Diagnose zwingend ein mikrobiologischer Befund notwendig ist. Leider haben alle zur Verfügung stehenden Methoden Schwächen und sind nicht für alle Kathetertypen gleich gut anwendbar.

Entscheidet man sich, den Katheter zu ziehen, so liegt eine Untersuchung der Gefäßkatheterspitze nahe. Hierbei ist zu beachten, dass die Spitze eines Gefäßkatheters nur untersucht werden soll, wenn der Verdacht auf eine vom ZVK ausgehende Infektion besteht (pre-test probability). Die Katheter-Einstichstelle soll zuvor mit einem Hautantiseptikum behandelt werden, im Falle einer ausgeprägten Lokalinfektion ist von einer sekundären Kontamination entweder alleinig oder additiv des Katheters auszugehen. Die semiquantiative Methodik (auch als Maki-Methode bezeichnet nach Maki et al. 1977) ist immer noch die bestmögliche Option für die Diagnostik, wenn der Katheter entfernt wurde. Ein positives Testresultat hat jedoch lediglich einen positiven prädiktiven Wert von 10–14 % für eine Katheter-induzierte (related) Blutstrominfektion. Deutlich die Diagnostik präzisierend ist der gleichzeitige Nachweis des identischen Erregers in der Blutkultur (Mermel et al. 2009; Erb et al. 2014). Es ist zu berücksichtigen, dass seltene Erreger von Katheterinfektionen, wie z. B. Mykobakterien (N. B.: „heater-cooler units“), Anaerobier etc., mit dieser Methode und auch anderen Standardverfahren nicht sicher nachzuweisen sind. Auch die Vorbehandlung mit Antibiotika über den ZVK kann zu falsch negativen Befunden führen. Für eine zusätzliche Ultraschallbehandlung („sonication“) des Katheters zur Lösung von Biofilm und Biofilm-gebundenen Bakterien konnte kein Sensitivitätsvorteil aufgezeigt werden (Erb et al. 2014), jedoch ein deutlich höherer Arbeitsaufwand im Labor. In letzter Zeit wird der alleinige Einsatz der Maki-Methode prinzipiell infrage gestellt, der wesentliche Kritikpunkt liegt jedoch in präanalytischen Schwächen, d. h. Einsenden einer ZVK-Spitze ohne das Vorliegen eines Verdachtes auf ZVK-assoziierte Infektion begründet (Mermel 2015; Peterson und Smith 2015). Der Cut-off von 15 koloniebildenden Einheiten (KBE) ist abhängig von der Länge der eingeschickten Katheterspitze, die nicht selten deutlich unter den geforderten 5 cm ist und damit der Cut-off von 15 KBE nicht mehr angewendet werden darf. Einige Klinken verwenden daher 3 KBE/cm Katheterspitze, was allerdings nicht klinisch validiert ist. Bei koagulasenegativen Staphylokokken ist ein Cut-off von 100 KBE aus Sicht der Autoren geeigneter, eine Kathetersepsis nachzuweisen, wobei jedoch bei Staphylococcus aureus und Candida spp. eher schon 5 KBE ein Hinweis auf eine Katheter-induzierte Sepsis ist. Beide Cut-off-Werte sind klinische Beobachtungen, die nicht den Kriterien der evidenzbasierten Medizin entsprechen.

Bei Erhalt des Katheters bestehen verschiedene Möglichkeiten der Diagnostik, eine eventuell vorliegende mikrobielle Infektion als vom Katheter ausgehend zu klassifizieren oder wahrscheinlich zu machen: Im Rahmen einiger Studien wurden sogenannte quantitative Blutkulturen angewendet; ihr Einsatz in der Routine ist aus Gründen der Ressourcenintensität jedoch nicht realistisch (Mermel et al. 2009; Gahlot et al. 2014). Dahingehend hat die Differential Time to Positivity (DTP) vielerorts Einzug in die Routinediagnostik genommen, da sie mittels Blutkulturautomatismus einfach durchführbar ist. Die Idee beruht auf der systematischen Untersuchung gepaarter Blutkultursets nach identischem präanalytischem Standard und der Hypothese, dass bei Vorliegen des ZVK als wahrscheinliche Quelle der Blutstrominfektion die über ihn abgenommene Blutkultur mindestens 2 Stunden vor der peripher-venös abgenommenen Blutkultur das erste positive Signal bietet. Relevante präanalytische Faktoren für die Präzision dieser Methode sind zeitgleiche Abnahme der Blutkulturen mit identischen Blutvolumina und Transportzeit unter 12 Stunden sowie das Nichtverwerfen der ersten Volumina der Blutentnahme aus dem ZVK, eine Voraussetzung ist selbstverständlich die Durchgängigkeit und Rückläufigkeit der Lumina. Sensitivität und Spezifität liegen in den meisten Studien bei über 80 %. Einschränkend ist zu bemerken, dass für den Nachweis von Pseudomonas aeruginosa und Candida species die DTP keine geeignete Methode zu sein scheint (Bouza et al. 2013; Park et al. 2014).

Unter Bedingungen des klinischen Alltags scheinen die Testgütekriterien zumindest für den Nachweis einer Staphylococcus-aureus-Blutstrominfektionen auch deutlich niedriger zu liegen (Sensitivität 37 %, Spezifität 77 %), was möglicherweise auch an einem größeren Anteil Nicht-Katheter-assoziierter Blutstrominfektionen mitbedingt sein kann (Kaasch et al. 2014). Inwieweit DTP auch für die Diagnose einer Nicht-ZVK, sondern z. B. einer Port- oder Hämodialysekatheter-assoziierten Infektion hilfreich sein kann, kann zurzeit nicht abschließend beurteilt werden. Erste Untersuchungen hierzu sind sehr vielversprechend (Evans et al. 2016; Quittnat Pelletier et al. 2016).

Im Sinne eines rationalen Einsatzes von Antibiotika stellt die Interpretation positiver Blutkulturen oder aber positiver ZVK-Spitzen ein entscheidendes Steuerungselement dar. Hier sind mikrobiologische Befunde immer im Kontext der klinischen Daten zu interpretieren; z. B. kann der Nachweis vergrünender Streptokokken in einer einzigen Blutkultur regelhaft eine Kontamination von den Schleimhäuten des Abnehmenden darstellen, bei Patienten mit Chemotherapie-induzierter Granulozytopenie und Mukositis handelt es sich jedoch um einen der häufigsten eine Sepsis (nicht primär vom ZVK ausgehend) verursachenden Krankheitserreger. Von zahlenmäßig größter Relevanz stellt sich diese Frage bei Nachweis koagulasenegativer Staphylokokken in zwei unabhängig voneinander abgenommenen Blutkultursets. Analysiert man diese molekulargenetisch, so imponieren diese oft als nicht verwandt. In der Konsequenz heißt das, dass ein erheblicher Anteil positiver Blutkulturen mit Bakterien der Hautflora lediglich kontaminierte Blutkulturen anzeigt (Han et al. 2013).

Nur eine prospektive, standardisierte Erfassung der Katheterinfektionen erlaubt eine Aussage, ob die Infektionsrate für eine definierte Patientengruppe (z. B. Intensivstationspatienten) im erwarteten Bereich liegt (Kap. Surveillance nosokomialer Infektionen). In Deutschland hat das Infektionsschutzgesetz (IfSG, zuletzt geändert am 18.07.2016, Kap. Rechtliche Grundlagen und Infektionsschutzgesetz) die Grundlagen gelegt, dass derartige Informationen nach Einführung in großer Zahl, aber auch guter Qualität vorliegen.

Maßnahmen richten sich primär nach Vorwerten derselben Abteilung statt nach Referenzwerten, die schwieriger zu interpretieren sind. Eine Verbrennungsintensivstation wird immer höhere Raten verzeichnen als z. B. eine kardiologische Intensivstation. Trotzdem können mit den Referenzdaten der deutschen als auch amerikanischen Datenbanken Bereiche festgelegt werden, in denen sich die eigenen Werte bewegen sollten.

Die Erhebung von Daten ist immer mit Zusatzarbeit verbunden; deshalb sind verschiedene Systeme entwickelt worden, die je nach Risiko und Möglichkeiten eine solche Erfassung ermöglichen. Eine minimale Erfassung ist von Intensivstationen fast nicht mehr wegzudenken. Sie beinhaltet die Device-Anwendungs- und die Katheterinfektionsrate, die auf den erfassten ZVK-Tagen und den Daten der primären Sepsisfälle beruhen (Kap. Surveillance nosokomialer Infektionen). Es ist generell zu berücksichtigen, dass durch die international und national üblichen Surveillance-Definitionen nicht die tatsächlichen, auf den Katheter zurückgeführten Infektionen erfasst werden, sondern die potenziell mit dem Katheter in Zusammenhang stehenden, also dass der positive prädiktive Wert (auf Kosten einer hohen Sensitivität) vergleichsweise niedrig ausfällt. Frühere Ressentiments gegenüber Automatisierung der Erfassung anstelle einer traditionellen, Resourcen-intensiven Dokumentation scheinen nicht vollumfänglich haltbar zu sein. So konnte die Arbeitsgruppe um Lin und Mitarbeiter kürzlich aufzeigen, dass die per Computeralgorithmen durchgeführte Surveillance auf 8 internistischen und chirurgischen Intensivstationen in Amerika eine mindestens ebenso hohe Güte aufzeigte wie die traditionell durchgeführte Surveillance (Lin et al. 2014; Tseng et al. 2015).

Die Empfehlungen des RKI (KRINKO; http://www.rki.de) als auch der CDC (http://www.cdc.gov) geben einen umfassenden Katalog von Maßnahmen, die für die Prävention eingesetzt werden können (Marschall et al. 2014). Nachtrag: Ein Update der KRINKO-Empfehlungen wurde nach Fertigstellung dieses Kapitels in 2017 veröffentlicht. Erst eine Analyse der Surveillancedaten und der Ausführung infektionsrelevanter Tätigkeiten erlaubt eine maßgeschneiderte Anpassung dieser Maßnahmen auf das Risikoprofil der eigenen Patienten. Eine Privatklinik ohne direkte Ausbildungsfunktion benötigt ein anderes Maßnahmenpaket als eine Universitätsklinik mit transplantierten Patienten und hoher Rotation von Assistenzärzten in Ausbildung. Es hat sich bewährt, ein auf die eigene Situation abgestimmtes Präventionsbündel basierend auf evidenzbasierten Maßnahmen zu erstellen (Johnson et al. 2014).

Die Therapie einer Katheter-assoziierten Infektion klingt banal, ist es im klinischen Alltag jedoch nicht. Aufgrund der Tatsache, dass bei Verdacht auf Katheter-assoziierte Infektion der Katheter immer als potenzieller Ausgangspunkt die Infektion gesehen werden muss und somit in die Therapieentscheidung einzubeziehen ist, stellt diese Infektionsentität einen regelhaften Befund sowohl auf Normalstationen als auch Intensivstationen dar. Darüber hinaus gibt es besondere Konstellationen wie Hämodialyse-assoziierte Infektionen, Port-assoziierte Infektionen sowie Infektionen getunnelter Katheter.

Prinzipiell ergeben sich beim Management dieser Infektion zwei grundlegende Fragen:

Um diese Fragen adäquat beantworten zu können, ist eine belastbare Diagnostik entscheidend. Die Frage der antibiotischen Therapie im empirischen Therapieszenario kann nicht allgemeingültig beantwortet werden, vielmehr sind hier, wie bei vielen anderen Infektionsentitäten generell, regionale und lokale Resistenzstatistiken sowie hausinterne Standards entscheidend.

Das auszuwählende Antibiotikum im empirischen Therapiesetting ergibt sich aus dem Schweregrad der Erkrankung, der Resistenzstatistik und den zu berücksichtigenden Erregern. Insbesondere bei Verwendung von lokalen Antiseptika am Katheter, wie z. B. Chlorhexidin-imprägnierte Pflaster-Folien-Verbände, ist auf eine mögliche Verschiebung des Erregerspektrums weg vom grampositiven hin zum gramnegativen Bereich zu achten (Timsit et al. 2012; Scheithauer et al. 2016).

Um eine standardisierte und rationale Vorgehensweise im Umgang mit Gefäßkatheter-assoziierten Infektionen durchzuführen, hat sich das in den Abbildungen (Abb. 2, 3 und 4) dargestellte Flussschema nach Mermel (Mermel et al. 2009) als hilfreich erwiesen. Hier wird stratifiziert nach kurzliegenden zentralen Venenkathetern oder arteriellen Kathetern, die in Zusammenhang mit einer Infektion stehen, versus teilimplantierten oder implantierten Kathetern. Weiterhin erfolgt eine Stratifizierung nach „komplizierter“ versus „unkomplizierter“ Infektion. Die weitere Vorgehensweise hängt von dem nachgewiesenen Erreger ab.

Insbesondere bei chronischen und schwer kranken atienten wird immer wieder eine prophylaktische Antibiotikaapplikation als Strategie diskutiert. Eine aktuelle Cochrane-Analyse kommt zu dem Ergebnis, dass mit dieser antibiotischen Gabe vor der Insertion eines zentralen Venenkatheters bei hämatologischen und onkologischen Patienten keine Reduktion der Katheter-bedingten Sepsis durch grampositive Organismen erreicht werden kann (RR 0,72; CI 95: 0,33–1,58, P = 0,41). Dahingegen konnten ein Durchspülen und ein Katheter-Lock für langliegende zentrale Venenkatheter mit einer kombinierten Lösung aus Antibiotika und Heparin gegenüber Heparin alleine signifikant das Risiko einer Katheter-bedingten Sepsis durch grampositive Organismen reduzieren (RR 0,47; CI 95: 0,28–0,80, P = 0,005). Daraus ergibt sich eine Number Needed to Treat/Prevent von 12 (CI 95: 9–33), um eine Katheter-induzierte Infektion zu vermeiden.

Kenntnisse der Pathophysiologie und der mikrobiologischen Diagnostik erlauben es heute, die infektiösen Komplikationen von intravaskulären Kathetern auf unter eine Kathetersepsis-Episode pro 1000 Katheter-Anwendungstage zu senken. Diese geringen Infektionsraten erfordern je nach Klinik, Erkrankungen der Patienten und Inzidenz eine maßgeschneiderte Strategie für diese Prävention. Aus den hier vermittelten Grundlagen – ergänzt durch nationale und internationale Richtlinien – können interne Richtlinien erarbeitet werden, die das Präventionsziel mit möglichst geringem Aufwand erreichen. Diese Richtlinien müssen aber auch in der Klinik umgesetzt werden. Die mangelnde Compliance des Personals – wahrscheinlich heute die häufigste Ursache von Katheterinfektion und Kathetersepsis – ist ein Problemkreis, der gekoppelt mit Personalmangel und gekürzten Budgets schwer zu entschärfen ist. Kontinuierliche Surveillance mit gezieltem konstruktiven Feedback, Präsenz der Krankenhaushygiene und Infektiologie am Patientenbett und Einführung der aktuellsten diagnostischen Methoden sind Faktoren, mit denen sich diese Compliance verbessern ließe. Jedes Krankenhaus sollte eine auf das Risikoprofil der Klinik maßgeschneiderte Richtlinie haben.