Orthopädie und Unfallchirurgie
Autoren
Gerhard Walter und Yves Gramlich

Periprothetische Infektionen

Die periprothetische Infektion (PPI) gilt als schwere Komplikation nach einem endoprothetischen Gelenkersatz und wird als solche auch von Operateur und Patient empfunden. Ihre Behandlung verlangt einen hohen finanziellen, personellen und zeitlichen Aufwand, der den Rahmen vieler Kliniken sprengt. Das Krankheitsbild ist seit Beginn der Endoprothetik bekannt, inzwischen wurde das Wissen um die Pathophysiologie erheblich erweitert und die Therapie um stadienadaptierte Konzepte, wirksame Antibiotika und verbesserte Implantate beachtlich ergänzt. Dennoch liegt die Inzidenz der PPI bei den beiden wichtigsten Gelenken unverändert zwischen 1–2 %, bei Risikopatienten auch deutlich darüber. Ebenso stagniert die Rate der Infektberuhigung nach den verschiedenen Sanierungskonzepten seit Jahren auf dem gleichen Niveau. Enttäuschend daran ist vor allem der relative und absolute Anstieg der Fallzahlen in der letzten Zeit. Alle endoprothetisch tätigen Operateure sind gezwungen, sich mit dem Thema intensiv zu befassen, um eine Infektion rasch erkennen und adäquat behandeln zu können.

Synonyme

Periprothetische Infektion (PPI); infizierte Endoprothese; infizierte (Hüft-)TEP (umgangssprachlich); „prosthetic joint infection“ (PJI); „periprosthetic infection“; „prosthesis infection“

Definition

Auf eine verbindliche Definition konnte man sich bisher nicht einigen. Daran änderte auch ein Treffen in Philadelphia im Jahre 2013 (Gehrke und Parvizi 2014) nichts, das mit dem Ziel einer Standardisierung von Diagnostik und Therapie der periprothetischen Infektion durchgeführt wurde. Nach wie vor wird mit unterschiedlichen Kriterien gearbeitet, sodass evidenzbasierte Behandlungsempfehlungen oder Leitlinien zu periprothetischen Infektionen bisher nicht erstellt werden konnten.

Definition PPI nach International Consensus Meeting (ICM), Philadelphia 2013 (Youssef et al. 2014)

Eine PPI liegt vor bei Vorhandensein von 1 von 2 Major- oder 3 von 5 Minor-Kriterien.
  • 1 von 2 Major-Kriterien:
    • Fistel
    • identischer Erreger in 2 Gewebeproben/Punktaten
oder
  • 3 von 5 Minor-Kriterien:
    • Histologie
    • Singuläre positive Kultur
    • Erhöhte Zellzahl (Punktat)
    • Erhöhter Anteil neutrophiler Granulozyten (Punktat),.
    • CRP- und BSG-Erhöhung
Die ICM-Definition wird voraussichtlich in der Fassung 2018/19 bei den Minor-Kriterien um die Bestimmung der Leukozytenesterase und des Alpha-Defensin ergänzt (Shohat et al. 2018). Die Bewertung des Gelenkpunktats erfolgt wie in Tab. 6 aufgeführt.

Definition PPI nach Mathews et al. (2009)

In der eigenen Klinik hat sich die Definition von Mathews et al. bewährt. Sie wurde bereits 2009 publiziert und aktuell um die Punktionszytologie ergänzt.
  • 1 von 5 Kriterien:
    1.
    Fistel
     
    2.
    Eiter im Punktat oder Situs
     
    3.
    Identischer Erreger in 2 Gewebeproben/Punktaten
     
    4.
    Histopathologisch akute Entzündungszeichen Typ 2 oder 3 nach Krenn
     
    5.
    Erhöhte Leukozytenzahl und Neutrophilenanteil (Punktat)
    • 2000 Leukozyten/μl
    • 70 % Granulozyten
     

Klassifikation

Akute und chronische Infektion

Die Unterscheidung von Früh- und Spätinfekten ist seit über 4 Jahrzehnten gebräuchlich (Coventry 1975). Die Kriterien wurden seitdem wiederholt modifiziert, bis heute konnte jedoch keine Einigung darüber erzielt werden, wie lange von einer Früh- und ab wann von einer Spätinfektion auszugehen ist. Das Intervall schwankt zwischen 2–12 Wochen (Tande und Patel 2014).
Entscheidend ist der Reifegrad des Biofilms, der für das therapeutische Vorgehen eine wichtige Rolle spielt. In Mitteleuropa wird diese Zeitspanne meistens bei 3–4 Wochen angenommen (Tornero und Soriano 2016; Mühlhofer et al. 2015) (Tab. 1).
Tab. 1
Abgrenzung akuter zu chronischer Infektion und deren Merkmale
 
Akut
Chronisch
Postoperativ
Früh (2 Wochen – 3 Monate postoperativ)
Verzögert (>2 Wochen – 3 Monate postoperativ)
Hämatogen/per continuitatem
Symptomatik <3 Wochen
>3 Wochen postoperativ
Klinik
Akut
Larviert
Keime
Hoch virulent, z. B. S. aureus, Streptokokken, Enterokokken, gramnegative Bakterien
Niedrig virulent, z. B. S. epidermidis, Propionibacterium acnes
Therapie
Implantaterhalt möglich
Kurativ: Implantatwechsel
Palliativ: prothesenerhaltendes Debridement, Dauerdrainage

Klassifikation nach Tsukayama

Ebenfalls auf dem zeitlichen Abstand zwischen Implantation und Infektmanifestation basiert das Schema von Tsukayama, das klinisch häufig angewandt wird. Hämatogene Infektionen weisen ein gegenüber Typ-2- und Typ-3-Infekten unterschiedliches Keimspektrum auf und sind in der Regel monobakteriell bedingt (Tab. 2).
Tab. 2
Klassifikation nach Tsukayama
Typ
Kriterien
1
Frühinfektion, <4 Wochen postoperativ
Inokulation intraoperativ
Hämatom
Wundinfektion
Hoch virulente Erreger, z. B. S. aureus, gramnegative Stäbchen
Massive Klinik
Infektparameter ++/+++
2
Spätinfektion, >4 Wochen postoperativ
Inokulation intraoperativ
Niedrig virulente Erreger, z. B. Koagulase-negative Staphylokokken, Propionibacterium acnes, Corynebacterium sp.
Diskrete Klinik
Infektparameter +/−
Langsam zunehmende Schmerzen
Lockerung
3
Hämatogene Infektion
Endogene Bakteriämie
Hoch virulente Erreger, z. B. S. aureus, Streptococcus sp.
Massive Klinik
Infektparameter ++/+++
4
Kontamination/Infektion
Zufallsbefund bei aseptischer Wechseloperation
Niedrig virulente Erreger, z. B. Koagulase-negative Staphylokokken, Anaerobier, Enterobakterien
Fehlende Klinik
Infektparameter (+)/−
Beide Schemata lassen sich zusammenfassen, wobei dann nur noch zwischen akuten und chronischen PPI unterschieden wird.

Einteilung der PPI nach McPherson et al. (1999)

Außer der Infektionsdauer werden lokale und systemische Risikofaktoren des Patienten berücksichtigt, um eine adäquate, individuelle Therapie abzuleiten und deren Ergebnisse zu vergleichen. Eine aktualisierte Version wurden von Fehring et al. publiziert (Fehring et al. 2017) (Tab. 3).
Tab. 3
Einteilung nach McPherson et al. (1999), modifiziert nach Holinka und Windhager (2016)
 
Beschreibung
Infektion
Grad I
Frühinfektion (<4 Wochen postoperativ)
Grad II
Hämatogen (Dauer <4 Wochen)
Grad III
Chronische Infektion (Dauer >4 Wochen)
Risikofaktoren allgemein
A
Keine Risikofaktoren
B
Kompromittiert (1–2 Risikofaktoren)
C
Reduziert (>1–2 Risikofaktoren)
Risikofaktoren lokal
1–3
Allgemein
Lokal
Alter > 80 Jahre
Chronischer Alkohol –, Nikotinmissbrauch
Weichteildefekt, multiple Inzisionen
Chronisch entzündliche Dermatose
Fistel
Katheterträger
Radiatio
Periphere AVK
Immunsuppression (Kortison, MTX, CS-A)
Chronisch venöse Insuffizienz
Malignom (auch anamnestisch)
 
AVK, arterielle Verschlusskrankheit; CS-A, Cyclosporin A; HIV, humanes Immundefizienz-Virus; MTX, Methotrexat; RA, rheumatoide Arthritis

Ätiologie und Pathogenese

Implantatassoziierte Infektion

Die implantatassoziierte Infektion stellt ein eigenständiges Krankheitsbild dar, das sich von anderen muskuloskelettalen Infektionen wesentlich unterscheidet. So reicht in Anwesenheit eines Fremdkörpers bereits eine geringe Keimlast, um eine bakterielle Entzündung auszulösen. Sie liegt um den Faktor 105 niedriger als in einer implantatfreien Situation. Der Fremdkörper wirkt lokal toxisch und führt zu einer Immunsuppression im umgebenden Gewebe, das traumatisch und operativ geschädigt ist und eine lokale Immundefizienz aufweist. Das Implantat wird mit einer Membran eingescheidet, die eine flüssigkeitsgefüllte Höhle bildet, die sowohl Antibiotika als auch dem körpereigenen Immunsystem schwer zugänglich ist (Geipel und Herrmann 2004). Im Falle einer Kontamination wird die Oberfläche des Implantats mit Bakterien besetzt, die dort einen Biofilm bilden können, der ihnen die Entwicklung weiterer Schutzmechanismen erlaubt. Somit sind Fremdkörperinfektionen mit den heute zur Verfügung stehenden Antibiotika nicht zu eradizieren, auch eine Spontanheilung kennen wir nicht.

Fremdkörperreaktion

Bereits lange bevor die Biofilmtheorie entwickelt wurde, war bekannt, dass implantatassoziierte Infektionen am sichersten durch eine vollständige Materialentfernung zu behandeln sind. Zimmerli et al. wiesen in Tierversuchen nach, dass in der Umgebung von Implantaten T-Zellen, Makrophagen, neutrophile Granulozyten, Lymphozyten und die Komplementfunktionen deutlich in ihrer Aktivität reduziert sind, ein Befund, der mit dem Begriff der „frustranen Phagozytose“ erklärt wurde (Zimmerli et al. 1984). Auch ohne die Anwesenheit von Bakterien bilden sich um Fremdkörper Membranen und feine, flüssigkeitsgefüllte Hohlräume, die ideale Voraussetzungen für eine Besiedelung, Keimvermehrung und Infektion bieten.

Biofilm

Ist der Situs kontaminiert, beginnt ein Wettlauf um den Besatz der Oberfläche zwischen körpereigenem Abwehrsystem und Bakterien („race for the surface“ (Gristina et al. 1988)). In Abhängigkeit von der Struktur, der Beschichtung, der Hydrophilie und den antibakteriellen Eigenschaften des Implantats binden sich die Keime über Adhäsine ihrer Kapsel an Kunststoffe und Metall. Sie bilden dort Kolonien, die durch einen bis zu 40 μm dicken Biofilm aus Polysacchariden vor Antikörpern und aktivierten Phagozyten geschützt sind, und wechseln dadurch von einer planktonischen in eine sessile Form. Als planktonische Form weisen die Bakterien hohe Stoffwechselraten und eine rasche Vermehrung auf. Sie lösen die Abwehrreaktion des Wirtsorganismus aus und verursachen somit die klinische Symptomatik, sind gegenüber Antibiotika aber gut empfindlich. In der sessilen Phase wechselt der Phänotypus, die biologischen Reaktionen laufen stark verlangsamt ab, die Reproduktion ist erheblich reduziert. Die Keime sind durch den Schutz des Biofilms um den Faktor 1000 geringer auf Antibiotika sensibel, und es lassen sich vermehrt resistente Stämme nachweisen. Eine artübergreifende Weiterabe von Resistenzfaktoren wird begünstigt (Stewart und Costerton 2001).
Von Staphylokokken sind weitere Resistenzmechanismen bekannt: die Bildung sog. „small colony variants“, eine biologisch gering aktive Subpopulation, kulturell schwer nachweisbar, mit hoher minimaler Hemmkonzentration gegenüber Antibiotika und mit der Fähigkeit, Wirtszellen zu penetrieren, um dort in einem „Schlafmodus“ zu verharren, bevor sie wieder aktiv werden und Toxine produzieren (Proctor et al. 2006). Implantate werden an ihrer Oberfläche besiedelt, die Bakterien bilden dort sessile Kolonien, auf die eine lokal abgeschwächte Immunkompetenz trifft. Die körpereigene Abwehr kann nur die Erreger in der planktonischen Phase eliminieren und den Infekt subklinisch halten. Keime in der sessilen Phase entziehen sich ihrem Zugriff. Kommt es zu einer Verschiebung dieses Gleichgewichtes, breitet sich die Infektion aus und greift auf das angrenzende Gewebe über. Es entwickelt sich ein Infektrezidiv mit Ausbildung von Abszessen, Fisteln, Osteitiden und hämatogener Streuung.

Risikofaktoren

Das individuelle Risikoprofil wird von verschiedenen Faktoren geprägt (Bozic et al. 2012, 2014; Jamsen et al. 2012; Kunutsor et al. 2016). Als wesentliche sind bekannt, aber nicht durchgehend bestätigt:
  • Hohes Alter
  • Schweres Übergewicht (BMI >35)
  • Diabetes mellitus
  • Steroidtherapie
  • Chronisch entzündliche Dermatosen (z. B. Psoriasis)
  • Gerinnungsstörung, Antikoagulationstherapie
  • Nikotin-, Alkohol-, Drogenabusus
  • Postinfektiöse Arthropathie (hoc loco)
  • Maligne Erkrankung

Epidemiologie

Inzidenz

Die Zahl der endoprothetischen Operationen an Gelenken der oberen und unteren Extremität steigt jährlich. Je nach Lokalisation und Art des Kunstgelenks sowie patientenabhängigen Risikofaktoren unterscheiden sich die Angaben für die Infektionsinzidenz der Primärimplantation (Hüfte <1 %; Knie <2 %; Ellenbogen <9 %; Schulter <1 %; Mega-/Tumorendoprothesen um 15 %) (Otto-Lambertz et al. 2017). Im Falle einer Revisionsoperation steigen die Infektraten um ein Vielfaches an. Operationen der Hüft- und Kniegelenke zählen zudem zu den beiden häufigsten endoprothetischen Operationen. Jährlich werden weltweit ca. 1,2 Millionen Hüfttotalendoprothesen (Hüft-TEPs) eingesetzt. Über die letzten 30 Jahre stiegen die Zahl der Implantationen und somit auch die Zahl der Revisionsoperationen kontinuierlich an. Die Anzahl von Revisionseingriffen in der Endoprothetik nimmt, absolut gesehen, aufgrund der mit dem demografischen Wandel einhergehenden, steigenden Lebenserwartung sowie des Anstiegs der Implantationszahlen zu (Reichel 2008; Sporer und Paprosky 2006; Yu et al. 2013). In den USA nahm die Inzidenz des periprothetischen Infekts bei implantierten Hüft-TEPs von 1,99 % auf 2,18 % und bei Knie-TEPs von 2,05 % auf 2,18 % im Zeitraum von 2001–2009 zu (Kurtz et al. 2012). Eine Infektion bei einliegender Prothese ist dabei in 15 % (Hüfte) bis 25 % (Knie) der Fälle der Grund für eine operative Revision (Winkler et al. 2014; Bozic et al. 2010). Die 1-Jahres-Mortalität wird zwischen 8–25,9 % angegeben und zeigt sich in Subgruppen, beispielsweise bei älteren Patienten über 80 Jahre, mit 36,7 % (Qasim et al. 2017).
Registrierte in Deutschland das Statistische Bundesamt im Jahr 2007 noch rund 13.200 Fälle einer periprothetischen Infektion (ICD-Code T84.5), stieg die Zahl im Jahr 2012 um 25 % auf 17.750 und zuletzt auf 18.876 Fälle im Jahr 2016, also rund 30 % gegenüber 2007 (Abb. 1). Im gleichen Zeitraum stiegen allerdings auch die Implantationszahlen, z. B. der Hüft-TEPs von rund 204.000 auf 233.000 (ca. 13 %) und bei der Knie-TEPs von rund 146.500 auf 187.000 (ca. 22 %). Die Codierungen der Revisionen (alle Ursachen, aseptisch und septisch) zeigen sich damit im Jahresvergleich mit jeweils ca. 15 % der Primärimplantationen konstant (Abb. 1).
Unzweifelhaft betreffen die meisten periprothetischen Infekte aufgrund der Implantationszahlen das Hüft- und Kniegelenk. Mittlerweile nehmen auch Implantationen an zuvor endoprothetisch nicht adressierten Gelenken zu. Studien über Revisionsursachen und spezielle Risikokonstellationen der endoprothetischen Versorgung an diesen Gelenken rücken zunehmend in den Fokus. Bei endoprothetischer Versorgung einer posttraumatischen Arthrose am oberen Sprunggelenk zeigen sich beispielsweise erheblich höhere Revisionsraten als bei anderen Indikationen (Gramlich et al. 2018).
Neben den Implantationszahlen von Endoprothesen am oberen Sprunggelenk und Ellenbogengelenk steigen auch die Zahlen des Gelenkersatzes an der Schulter, gerade auch als Alternativprozedur zur Osteosynthese proximaler Humerusfrakturen. Die periprothetische Gelenkinfektion des Schultergelenks ist eine seltene, aber schwerwiegende Komplikation von Schulterarthroplastiken. Die mittlere Inzidenz wird mit 1,1 % angegeben, nach inverser Endoprothetik sogar mit 3,8 %. Der periprothetische Infekt der Schulterendoprothese ist der häufigste Revisionsgrund bei Vorliegen des Symptomkomplexes Schmerz, Steifheit oder Lockerung der TEP (Fink und Sevelda 2017).

Ökonomie

Ein mehrzeitiger Wechsel ist sowohl für die Ressourcen der medizinischen Einrichtung als auch für den Patienten belastend. Dies lässt sich durch aktuelle Zahlen aus den USA belegen. Dabei wird mit einem finanziellen Aufwand von durchschnittlich 100.000 USD pro Patienten und Behandlung gerechnet. Alleine in den USA wird bis zum Jahr 2020 ein Anstieg der jährlichen Therapiekosten auf 1,6 Milliarden USD erwartet (Kunutsor et al. 2015). Grundsätzlich gilt, dass die Kosten septischer Revisionen deutlich höher liegen als bei aseptischen Wechseleingriffen. Komplexe, interdisziplinäre Behandlungsstrategien mit modularen Implantaten und resistenten Erregern stellen nicht nur eine fachliche, sondern auch eine finanzielle Herausforderung dar. Therapieregime mit ein- oder zweizeitigem Implantatwechsel sind durchschnittlich ca. 3,4- bis 6-fach kostenintensiver als die Primärimplantation selbst (Kapadia et al. 2016).

Klinik

Akute Infektion (Frühinfektion)

Bei der akuten periprothetischen Infektion finden sich die klassischen Infektzeichen Dolor, Tumor, Rubor, Calor, Functio laesa. Die Patienten sind stark beeinträchtigt und weisen häufig Allgemeinsymptome wie Schüttelfrost und Fieber auf. Kommt es früh-postoperativ zu einer Infektion, können eine Narbendehiszenz und putride Sekretion auftreten. Die Allgemeinsymptomatik fehlt bei drainierten Infekten häufig.
Insbesondere Hochbetagte, aber auch Diabetiker oder Patienten unter einer systemischen Kortikoidtherapie können ein oligo- bzw. mono- oder asymptomatisches Krankheitsbild bieten. Die Diagnose einer Infektkomplikation ist dadurch deutlich erschwert und manchmal erst im Verlauf zu stellen. Anhaltend erhöhte Infektparameter oder eine persistierende Abgeschlagenheit sollten bei dieser Risikogruppe zu einer täglichen Kontrolle des klinischen Befundes führen, bis ein Infekt ausgeschlossen ist.

Chronische Infektion (Spätinfektion)

Die chronische periprothetische Infektion kann am Hüftgelenk oft lange stumm verlaufen. Viele Patienten entwickeln erst im Falle einer septischen Komponentenlockerung Beschwerden, die dann einen eher dumpfen Charakter haben und zu Beginn nur belastungsabhängig auftreten. Im weiteren Verlauf klagen sie oft über lagerungsabhängige Schmerzen, zuletzt treten dann auch Ruheschmerzen hinzu. Es kann zu einer schleichenden Funktionseinschränkung im Sinne einer verminderten Belastbarkeit und eines Mobilitätsverlustes kommen. Ebenso ist eine progrediente Beinverkürzung suspekt. Die Pfannenlockerung verläuft eher symptomarm, schleichend kann eine kraniale Migration erfolgen. Patienten, die zusätzlich an einem Diabetes mellitus leiden oder Kortikoide einnehmen, klagen auch im fortgeschrittenen Stadium häufig nicht über Schmerzen.

Diagnostik

Die Diagnostik eines periprothetischen Infektes stellt weiterhin eine Herausforderung dar. Neben dem klinisch meist schnell zu identifizierenden, hoch virulenten Frühinfekt eines prothesentragenden Gelenks mit den Kardinalssymptomen Rubor, Calor und Dolor, Tumor und meistens frühzeitig der Functio laesa stellt sich der Spätinfekt mit niedrig virulenten Keimen (sog. Low-Grade-Infekt) zeitlich verzögert mit nur geringen oder gar keinen klinischen Symptomen dar. Dieser wird meist im Rahmen der differenzialdiagnostischen Abklärung einer Prothesenlockerung hinsichtlich der aseptischen versus septischen Lockerung identifiziert. So kompliziert die Diagnostik im Einzelfall sein kann, so unterschiedlich sind verschiedene Kriteriensysteme im Detail zur Identifikation des PPI. Zuletzt wurde allerdings 2013 in einem Konsensmeeting ein Kriterien- und diagnostisches Ablaufschema verabschiedet (Gehrke und Parvizi 2014). Herauszustellen hierbei ist, dass eine hohe Sensitivität und eine hohe Spezifität der Diagnostik nur durch die Zuhilfenahme verschiedener Tests erreicht werden können. Hierzu zählt ebenfalls die Patientenhistorie. Die in Tab. 4 gezeigten Kriterien weisen auf ein hohes Risiko der periprothetischen Infektion hin.
Tab. 4
Kriterien für einen periprothetischen Infekt in Anamnese, klinischer Untersuchung und Röntgenbild
Anhaltender Gelenkschmerz und/oder -steifheit und
Klinische Untersuchung
Auffälligkeiten im konventionellen Röntgen
stattgehabte Bakteriämie
Wunddehiszenz ggf. eitrig
Lockerung der zuvor festen Prothese innerhalb der ersten 5 Jahre
Mehrfache Eingriffe am selben Gelenk
Rubor, Calor, Dolor, Tumor, Functio laesa
Transkortikale Fistel
Positive Anamnese hinsichtlich PPI
Fistel (beweisend)
Subperiostale Knochenneubildung
Immunsuppression
 
Periartikuläre Verkalkung
Nicht intakte Hautbarriere
  
Prolongierte Wundsekretion
  
Angrenzende Hautinfektion
 
Wichtig: Röntgendarstellung kann normal sein bei PPI
Zur sicheren Identifikation, besonders aber auch zur Verlaufsbeurteilung und fortwährenden Erfolgsevaluation muss anfangs eine vollständige Diagnostik vorliegen, Tab. 5 fasst dies zusammen:
Tab. 5
Diagnostik bei Verdacht auf periprothetischen Infekt
Bildgebung
Basisdiagnostik:
 
Röntgen: gelenkbezogen in 2 Ebenen
Erweitert:
 
Sonografie
 
MRT/CT mit speziellen Fragestellungen
Einzelfälle:
 
3-Phasen-Skelettszintigrafie
Blutbild:
Basisdiagnostik
 
Kleines Blutbild
 
C-reaktives Protein (CRP)
 
Blutsenkungsgeschwindigkeit (BSG)
Erweitert
 
Blutkulturen (Bakteriämie)
 
Procalcitonin (PCT)
 
Interleukin-6 (IL-6)
Differenzialdiagnostik
 
Rheuma-Serologie, Harnsäure im Serum
 
Suchtests auf Borrelien, Chlamydien, Viren
Gelenkpunktat:
Basisdiagnostik
 
Zellzahl
 
Zelldifferenzierung (Anteil der Granulozyten)
 
Mikrobiologie (Kulturmedium)
Erweitert
 
Polymerase-Kettenreaktion (PCR)
 
Leukozytenesterase (Urinstreifentest Leukozyten ++)
 
Alpha-Defensin (ELISA-Labortest >>Lateral-Flow-Test)
Intraoperativ:
Basisdiagnostik:
 
Mikrobiologie: 3–6 Gewebeproben
 
Histologie: Gewebeproben
 
Diagnostik: „Gelenkpunktat“ (siehe oben)
Erweitert:
 
Sonikation

Labor

Die Basisdiagnostik umfasst ein kleines Blutbild und entsprechend den internationalen Leitlinien eine Blutsenkungsgeschwindigkeit (BSG). Die BSG zählt heutzutage im europäischen Raum nicht mehr zur Standarddiagnostik und ist kaum noch verfügbar. Ein erhöhtes C-reaktives Protein (CRP) sowie erhöhte Leukozyten oder BSG können auf einen PPI hinweisen, gelten aber keinesfalls als zwingende Beweise. Gerade bei einem chronischen Low-Grade-Infekt können die genannten Symptome vollständig fehlen. Es besteht Einigkeit darüber, dass 6 Wochen nach der Primärimplantation ein erhöhtes CRP mit >10 mg/l und eine BSG >30 mm/h auf einen Infekt hindeutet. Allgemeine Grenzwerte können allerdings keinesfalls empfohlen werden. Bei einer Sepsis bzw. Bakteriämie sollten zudem Blutkulturen angelegt und Procalcitonin bestimmt werden. Die Serum- und Blutbilddiagnostik dient zudem obligatorisch als Ausgangspunkt zur Verlaufsuntersuchung bei der späteren Behandlung.

Gelenkpunktion

Die sterile Gelenkpunktion bildet einen wichtigen Bestandteil der Diagnostik und kann zudem durch einen eventuellen Keimnachweis den Grundstein für eine antibiogrammgerechte spätere Behandlung legen. Die Basisdiagnostik umfasst die Zellzahl und Zelldifferenzierung im Punktat. Die Ergebnismitteilung durch das Labor erfolgt je nach Infrastruktur meist sofort. Bei bestehender inflammatorischer Arthropathie, Luxationen, periprothetischer Fraktur und 6 Wochen postoperativ ist diese allerdings nicht bzw. nur im Kontext verwertbar. Mit einer Sensitivität und Spezifität größer als 90 % ist sie ein günstiges und effektives Diagnostikum. Während hierzulande die Grenzwerte oft bei >2000/μl Leukozyten oder >70 % Granulozyten angegeben werden, liegen diese nach internationalem Konsens bei >3000/μl Leukozyten oder >80 % Granulozyten beim Spätinfekt, was die unsichere Datenlage widerspiegelt. Auch je Gelenk werden verschiedene Grenzwerte publiziert. Tab. 6 zeigt die in der Praxis vertretbaren Grenzwerte nach internationalem Konsensmeeting. Nach eigenen Untersuchungen der Autoren wird im eigenen Kollektiv eine optimale Sensitivität und Spezifität von je >90 % mit einem Cut-off der Zellzahl von rund 2500/μl erreicht. Unbedingt sollte die sterile Gelenkpunktion ohne Verwendung eines Lokalanästhetikums und vor Beginn einer antibiotischen Therapie erfolgen. Einspritzungen in das Gelenk sollten nicht vorgenommen werden. Bei Verwendung spezieller Medien, wie pädiatrische Blutkulturflaschen, ist auch mit einem geringen Volumen ein Keimnachweis möglich. Je nach Publikation können auf diese Weise eine Sensitivität von 60–85 % und eine Spezifität von über 95 % erreicht werden. Die Optimierung der individuellen Präanalytik ist wesentlich. Als additive Maßnahme kann mit sofortigem Ergebnis ein Leukozytenesterasetest durchgeführt werden. Zeigt dieser herkömmliche Urinteststreifen mittels Leukozytenesterase Leukozyten zweifach positiv an, liegen Sensitivität und Spezifität laut Literatur zwischen 60–80 %, was allerdings in eigenen Daten nicht reproduziert werden konnte. Eine PCR-Untersuchung ist in Einzelfällen mit einer Sensitivität um 70 % und einer Spezifität um 90 % möglich, birgt allerdings hohe Kosten und kann auch avitale Bakterienbruchstücke nachweisen, was eine unsichere Aussagekraft zur Folge hat.
Tab. 6
Labordiagnostik bei Verdacht auf periprothetischen Infekt. Grenzwerte entsprechen dem letzten „International Consensus Meeting on Periprosthetic Joint Infection 2013“
 
Akute PPI
Chronische PPI
Medium
Testzeitpunkt
<6 Wochen von Index-Operation/-Ereignis
>6 Wochen nach Index-Operation/-Ereignis
 
CRP
>100 mg/l
>10 mg/l
Blutserum
BSG
Nicht empfohlen
>30 mm/h
Citratblut
Zellzahl (WBC)
>10.000/μl
>3000/μl
Synovia/EDTA
Zelldifferenzierung
>90 % PMN
>80 % PMN
Synovia/EDTA
Obligate Untersuchung
Mikrobiologische Testung
Synovia (Kulturbouillon, Blutkulturflasche)
Additive Untersuchungen
Alpha-Defensin-ELISA-Grenzwert >1
Leukozyten-Esterase >++
Nativ, TestKit
Synovia, Urinteststreifen
BSG, Blutsenkungsgeschwindigkeit; CRP, C-reaktives Protein; PMN, polymorphonukleare Leukozyten; WBC, „white blood cells“
Die Entdeckung des Biomoleküls Alpha-Defensin führte zu einem Durchbruch in der Biomarkerdiagnostik. Dieses ist nach heutigen Erkenntnissen mit höchster Sensitivität und Spezifität geeignet, einen PPI zu erkennen. Allerdings wird diese Testung patentgeschützt, zu hohen Kosten und nur in 2 methodischen Ansätzen angeboten, die zwingend in ein therapeutisches Gesamtkonzept eingebettet werden müssen. Der Lateral-Flow-Test (Synovasure, Firma Zimmer Biomet) ist ein Bedside-Test und zeigt ein Ergebnis sofort an. Die hohe Fehleranfälligkeit bei Blutbeimengung ist allerdings problematisch. Der Test ist methodisch nur intraoperativ in der Implantatwechselsituation bei Unklarheit über den Infektionsstatus sinnvoll. Der Lateral-Flow-Test bleibt in der Sensitivität und Spezifität bisher deutlich hinter dem ELISA-Labortest zurück. Das Ergebnis des ELISA-Tests liegt nach 24–72 Stunden durch das Referenzlabor vor und weist eine Sensitivität und Spezifität von >90 % aus. Leider ist bisher unklar, zu welchem Zeitpunkt nach stattgehabter Infektion der Alpha-Defensin-Spiegel in der Synovialflüssigkeit wieder abfällt. Deswegen ist er derzeit nicht geeignet, den Zeitpunkt des Wiedereinbaus einer Prothese im Rahmen eines mehrzeitigen Wechsels sicher zu bestimmen. Obgleich der Test gerade für die Revisionsendoprothetik eingesetzt wird, ist einschränkend darauf hinzuweisen, dass bei Metallose und umfangreichem Abrieb falsch positive Ergebnisse erzielt werden. Hier sollte der Test nur im Kontext bewertet werden. Insgesamt sind weitere Studien notwendig, um eine abschließende Beurteilung der Notwendigkeit und Güte vorzunehmen und Empfehlungen zum Zeitpunkt der Anwendung zu geben. Die ICM-Definition wird voraussichtlich in der Fassung 2018/19 bei den Minor-Kriterien um die Bestimmung der Leukozytenesterase und des Alpha-Defensin ergänzt (Shohat et al. 2018). Nach heutigem Wissenstand reicht bisher kein Einzeltest aus um einen PPI zu erkennen, das Festlegen auf ein Kriteriensystem und Bestimmung der Testkombination führt dann zur sicheren Diagnostik.

Intraoperative Diagnostik

Die höchste Wahrscheinlichkeit, einen positiven Keimnachweis zu erzielen, besteht intraoperativ. Daher sollte eine antibiotische Therapie erst nach dortiger Probenentnahme eingeleitet werden, da sonst die Sensitivität der mikrobiologischen Diagnose signifikant absinkt. Gewebeproben sind die Regel, einfache Abstriche sollten nicht mehr verwendet werden. Die meisten Publikationen empfehlen die Entnahme von 5 Gewebeproben, und diese müssen jeweils mit einem unbenutzten Instrument abgegeben werden. Kontaminationen sollten ebenso wie eine Probenliegezeit über 2 Stunden vermieden werden. Die Güte der mikrobiologischen Detektion kann im klinischen Alltag durch eine Optimierung der Präanalytik und der Abläufe bis hin zum mikrobiologischen Labor deutlich verbessert werden. Histologische Proben sollten unbedingt in die Diagnostik mit einbezogen werden. Die periprothetische Membran gelockerter Endoprothesen sollte histologisch aufgearbeitet werden und ist wesentlich für eine korrekte Diagnose. Nach Krenn und Morawietz unterscheidet man 4 Typen (Krenn et al. 2016):
  • Typ 1: abriebinduziert; geprägt von Makrophagen und Abriebpartikeln
  • Typ 2: infektiös; unterteilt in Low- und High-Grade-Typ
  • Typ 3: gemischt; Kombination Typ 1 und 2
  • Typ 4: indifferent; zellarme Kollagenfasern, Normaltyp?
Die Synovialflüssigkeit sollte nach oben genanntem Standard untersucht werden. Die Verwendung von Sonikation zur Lösung des Biofilms von der explantierten Prothese hat gezeigt, dass sie die Empfindlichkeit des Nachweises von Bakterien erhöht, aber es besteht im Vergleich zu Gewebeproben eine ähnliche Spezifität. Die Ultraschallbehandlung von Explantaten ist ein zeit- und ressourcenintensives Verfahren, das in angenommenen aseptischen Fällen vermutlich nicht gerechtfertigt ist. Ferner ist die Ausrüstung zur Ultraschallbehandlung nicht allgemein verfügbar. Die erfolgreiche Durchführung der Testmethode ist bisher Zentren vorbehalten und birgt bei nicht optimaler Präanalytik die Gefahr für eine zu geringe Sensitivität oder der zu hohen iatrogenen Kontamination. Auf erfolgreiche Weise etabliert, kann die Sonikation aber vermehrt Keime detektieren, da planktonische Bakterien, die typischerweise durch periprothetische Probenahmen erfasst werden, anfälliger für eine Antibiotikatherapie sind als sessile Organismen. Ein Standarddiagnostikum stellt sie derzeit noch nicht dar. Eine weitere, bisher nur wenig verbreitete Methode ist die Lösung des Biofilms mittels kommerzieller Kits. Hier wird Clelands-Reagenz (Dithiothreitol, DTT) in einem geschlossenen System der explantierten Prothese zugegeben.

Bildgebung

Zur Basisdiagnostik gehört eine konventionelle, gelenkspezifische Röntgenbildgebung in mindestens 2 Ebenen. Essenziell ist die Bedeutung der seriellen Bildanalyse, um atypische Verläufe (Prothesenmigration, Lysesäume und deren Dynamik) aufzudecken. Zur Erfassung außer den in Abb. 3 und 5 genannten Auffälligkeiten dient diese Aufnahme auch als Ausgangspunkt für weitere Revisionseingriffe. Periostale Reaktionen gelten als spätes Zeichen und treten erst nach 4 Wochen auf. Das konventionelle Röntgenbild leistet wertvolle Dienste bei der Erkennung anderer Ursachen, wie Abrieb, Osteolysen oder Frakturen. Eine Schichtbildgebung ist speziellen Fragestellungen vorbehalten: So kann eine Computertomografie (CT) Osteolysen oder Lockerungen bzw. Knochendefekte sehr sensitiv darstellen und bringt zudem Vorteile für die weitere Operationsplanung. Eine Artefakt-unterdrückte Magnetresonanztomografie (MRT) kann, gerade bei Beteiligung des Beckens bzw. Abdomens, Abszessformationen und deren Ausbreitung darstellen. Nuklearmedizinische Methoden sollten nur im Einzelfall verwendet werden. Die Anwendung sollte mit ausreichend zeitlichem Abstand zur Prothesenimplantation erfolgen, da ansonsten eine physiologische Anreicherung bei normalen Knochenumbauvorgängen zu Fehldiagnosen verleiten kann. Meist erfolgt die Anwendung zur diagnostischen Abklärung einer Prothesenlockerung. Eine 3-Phasen-Skelettszintigrafie ist als Ausschlussdiagnostik einer Lockerung frühestens 12, eher mindestens 18 Monate postoperativ geeignet (Sensitivität >95 %, Spezifität 33 %). Eine negative Szintigrafie schließt einen Infekt weitgehend aus, während eine Mehranreicherung nur einen gesteigerten Knochenumbau belegt. Darüber hinaus stehen die Leukozytenszintigrafie (99mTc-Anti-Granulozyten-Antikörper) (Sensitivität 77–100 %; Spezifität 73–90 %) und die PET (18-FDG)/PET-CT (Positronenemissionstomografie mit 18F-Fluordesoxyglukose als Marker) zur Verfügung, die zwar eine hohe Sensitivität und Spezifität aufweisen, aber aufgrund einer geringen Verfügbarkeit und hoher Kosten als Diagnostikum praktisch selten notwendig wird.

Therapie

Die Behandlung der periprothetischen Infektion erfolgt grundsätzlich operativ in Verbindung mit einer initial kalkulierten, dann gezielten Antibiotikatherapie. Da bisher keine Leitlinien existieren, sollte zumindest klinikintern ein Therapiealgorithmus erstellt werden. Hierzu sind zunächst folgende 2 Fragen zu beantworten:
1.
Ist das Implantat stabil in korrekter Position verankert?
 
2.
Ist das Therapieziel kurativ oder palliativ?
 
Unabhängig von Behandlungspfaden sollten die Maßnahmen unter der Prämisse einer Verbesserung der Lebensqualität des Patienten stehen. Das beinhaltet:
  • Infektberuhigung und Keimeradikation
  • Schmerzreduktion
  • Funktionserhalt der Gliedmaße
  • Senkung der infektbedingten Morbidität und Mortalität
Häufig sind nicht alle Ziele zu erreichen und man ist gezwungen, Kompromisse zu schließen zwischen Theorie und Praxis, Radikalität und Zumutbarkeit des Handelns. In manchen Fällen, speziell bei multimorbiden oder hochbetagten Patienten, ist dann der palliative Therapieansatz besser geeignet, den Erfordernissen gerecht zu werden. In jedem Falle muss ein individuelles Behandlungskonzept erstellt und im Verlauf immer wieder mit der Realität abgeglichen werden. Dieses prinzipielle, am Behandlungsanfang zu erstellende Konzept ist in Abb. 2 dargelegt (Osmon et al. 2012).

Konservative Therapie

Eine ausschließlich konservative Behandlung kommt nur für multimorbide, inoperable Patienten oder solche infrage, die auch nach ausführlicher Aufklärung nicht in einen Eingriff einwilligen. Solange der Infektionsherd nicht chirurgisch saniert ist, muss mit der Entwicklung von resistenten Erregern einerseits, lokalen und systemischen septischen Komplikationen andererseits gerechnet werden. Infolge einer Langzeitantibiotikatherapie können bei 20 % der Behandelten unerwünschte Nebenwirkungen auftreten (Segreti et al. 1998). Die Patienten müssen regelmäßig laborchemisch und klinisch entsprechend den Empfehlungen kontrolliert werden.

Adjuvante Antibiotikatherapie

Eine erfolgreiche Therapie der PPI ist derzeit nur durch eine Kombination von chirurgischer Intervention und systemischer Antibiotikatherapie möglich. Diese sollte in interdisziplinärer Abstimmung mit Mikrobiologen oder Infektiologen festgelegt und überwacht werden. Die Synergismen und Antagonismen der einzelnen Substanzen, ihre Wechselwirkung mit einer bereits vorhandenen Polypharmakotherapie und der individuellen Verträglichkeit sind hochkomplex, die Kosten gravierend. Eine rationale Antibiotikatherapie nach den Grundsätzen des „antibiotic stewardship“ ist deshalb unerlässlich, andernfalls wird eine Behandlung über Wochen und Monate weder seitens des Patienten noch der nachbehandelnden Kollegen akzeptiert (Horn et al. 2017).
Es existieren viele spezielle Behandlungsvorschläge zur Antibiotikatherapie muskuloskelettaler Infektionen, allerdings konnten bisher für keine Substanz Vorteile evidenzbasiert nachgewiesen werden. Auch die Kombination von Rifampicin mit anderen Antibiotikaklassen zur Eradikation Biofilm-bildender Erreger wird unterschiedlich eingeschätzt und eingesetzt (Tornero und Soriano 2016).
Aus klinisch operativer Sicht sollten folgende Grundsätze beachtet werden:
  • Diagnose- und Therapiealgorithmus abteilungs-/klinikverbindlich erstellen
  • Dauer 6–12 Wochen
  • Sensibilität, Nebenwirkungen, Interaktionen, Wirtschaftlichkeit berücksichtigen
  • Interdisziplinäres Konzept (Mikrobiologie/Innere Medizin: Infektiologie, Geriatrie, Kardiologie)
Auf dieser Basis wird ein individuelles, den speziellen Bedingungen des Patienten gut angepasstes Antibiotikaregime eingesetzt. Eine Reevaluation sollte nach jeder unerwarteten Verlaufsänderung oder operativen Revision erfolgen.

Operative Therapie

Vor der Revision einer periprothetischen Infektion müssen Kenntnisse über das betroffene Implantat, den Zugangsweg sowie über eventuelle Komplikationen während der vorangegangenen Eingriffe vorliegen. Der verantwortliche Operateur muss sich durch eine persönliche klinische Untersuchung über die Narbensituation orientieren, das Bewegungsausmaß der betroffenen und benachbarten Gelenke sowie den Gefäß-Nerven-Status der Extremität überprüfen. Prinzipiell sollte der Zugang über einen bereits zuvor gewählten Weg erfolgen, wobei Fisteln und Weichteildefekte exzidiert werden. Die für einen eventuellen Austausch benötigten Prothesenkomponenten müssen vorrätig sein. Intra- und postoperativ mögliche Komplikationen, wie die Verletzung großer Arterien, Schaftfrakturen, Kreislaufdepression, sowie Überwachungspflicht und Nachbeatmung sind zu berücksichtigen. Die Eingriffe sind in aller Regel komplex und erfordern ein eingespieltes interdisziplinäres Behandlungsteam.

Palliatives Vorgehen

Ein palliatives Vorgehen ist immer dann angezeigt, wenn kurative Maßnahmen dem Patienten mehr schaden als nutzen oder operative Maßnahmen nicht akzeptiert werden. Insbesondere bei festsitzenden Prothesen und einem relativ geringen Leidensdruck lehnen Patienten oft eine Explantation und die damit verbundenen Risiken ab.
Hüft-TEP-Wechseloperationen sind mit einer eigenen Morbidität (N.-femoralis-, N.-ischiadicus-, A.-iliaca-, A.-femoralis-Läsion, Thrombose, Lungenembolie, Apoplex) und, wenn auch geringen, Mortalität belastet. Man sollte deshalb nie Patienten dazu drängen, diese Eingriffe vornehmen zu lassen, wenn sie nicht vorbehaltlos von dem Procedere überzeugt sind. Erforderlich ist eine umfassende Aufklärung über Vorteile und Risiken sowohl des kurativen als auch des palliativen Vorgehens, wobei das Einholen einer zweiten Meinung sinnvoll sein kann.
Letztendlich muss der Patient für sich entscheiden, welcher Weg eingeschlagen werden soll. Immerhin kann bei festsitzendem Implantat auch bei chronischen periprothetischen Infektionen eine länger anhaltende Infektberuhigung durch ein lokales Debridement und eine kombinierte lokale und systemische Antibiotikatherapie erreicht werden (Gramlich et al. 2019b). Als palliative Maßnahme steht auch die Anlage einer Langzeitdrainage zur Verfügung, die Antibiotikagabe beschränkt sich dann auf die unmittelbare perioperative Phase.
Im Falle einer Implantatlockerung sollte die Endoprothese allerdings in jedem Falle entfernt werden. Auch bei hochbetagten, multimorbiden Patienten kann nach interdisziplinärer Vorbereitung ein solcher Eingriff in der Regel vorgenommen werden. Das gelockerte Implantat führt bei der Explantation weniger zu Problemen, die zu erwartende Infektberuhigung und Schmerzlinderung bringt auch pflegebedürftigen Patienten deutliche Vorteile.

Kuratives Vorgehen

Ein kurativer Behandlungsansatz hat zum Ziel, die periprothetische Infektion dauerhaft zu beruhigen, im besten Falle die Erreger zu eradizieren. Wie weit letzteres mit den derzeit zur Verfügung stehenden Mitteln erreicht werden kann, ist allerdings offen. Das chirurgische Debridement wird stets als „radikal“ bezeichnet und muss konsequent durchgeführt werden, was aber zunehmend multimorbiden Patienten nicht zugemutet werden kann. Ein Vorgehen in interdisziplinärer Absprache mit Anästhesie, Geriatrie und Innerer Medizin wird erforderlich, um den Patienten, seine Angehörigen oder den Vormund ausreichend aufzuklären und um ihnen eine eigene Entscheidung zu ermöglichen.

Prothesenerhaltendes Debridement

Ein prothesenerhaltendes Debridement (PED; engl. DAIR: „debridement, antibiotic therapy, implant retention“) kann angezeigt sein, wenn das Implantat stabil verankert ist, eine Frühinfektion vorliegt (Symptomatik unter 4 Wochen, nach manchen Autoren unter 3 Monaten) oder der Patient eine Prothesenexplantation ablehnt. Unter Beachtung der oben genannten operativen Grundsätze erfolgt ein radikales Debridement mit Exzision von avitalem, minderperfundiertem Weichteilgewebe und infiziertem Knochen. Die mobilen Teile der Prothese (Polyethylen-Inlay-Kopf-/Hals-Modul) sollten gewechselt werden. Es schließt sich eine Spülung mit 5–10 l NaCl 0,9 % an, häufig unter Verwendung eines Jet-Lavage Systems. Die Vorteile einer Instillation von Antiseptika sind nach wie vor nicht wissenschaftlich belegt, sie wird in vielen Fällen jedoch durchgeführt. Zur Anwendung kommen Natriumhypochlorit, Polyvidon-Jod-Lösung, H2O2, Octenidin sowie Polyhexanid. Zu beachten sind die erforderliche jeweilige Verdünnung, Einwirkzeit und Gewebetoxizität. Fakultativ möglich ist die Applikation von lokalen Antibiotika. Das PED kann bei ausbleibender Infektberuhigung wiederholt werden. Obligat schließt sich eine systemische, rationale Antibiotikatherapie von 6–12 Wochen Dauer an. Die Erfolgsraten werden mit 30–80 % angegeben, wobei sehr unterschiedliche Kollektive untersucht und verschiedene Verfahren angewandt wurden (Zaruta et al. 2018).
Meinung der Autoren: Das Konzept weist im Vergleich zu Wechseloperationen eine geringere Mortalität und Morbidität auf, der Ressourcenverbrauch ist niedriger, das funktionelle Ergebnis besser. Ziel sollte es sein, die hohe Rezidivrate bei länger bestehenden Infekten durch adjuvante Therapien zu senken. Es ist nur bei stabilen Implantaten indiziert.

Wechseloperation

Einzeitige Wechseloperation

Bei der einzeitigen Wechseloperation werden in einer Sitzung das kompromittierte Implantat entfernt, ein radikales Debridement, Lavagen, teilweise sehr ausgedehnt (Haddad et al. 2015), durchgeführt und eine neue Prothese implantiert. Verwendet werden fast ausschließlich zementierte Komponenten, wobei Polymethylmethacrylat (PMMA) gezielt mit geeigneten Antibiotika imprägniert wird. Postoperativ schließt sich eine systemische Antibiotikatherapie an, zu deren Dauer unterschiedliche Angaben gemacht werden, die Zeiträume schwanken von 10 Tagen über 6 Monate bis zu einer lebenslangen Suppression (Tande und Patel 2014). Ein einzeitiger Wechsel wird bisher hauptsächlich am Hüftgelenk vorgenommen.
Das Verfahren steht und fällt mit der Konsequenz des Debridements, das einer R0 Resektion in der Tumorchirurgie entsprechen muss. Der Erfolg des Eingriffs ist somit an einen versierten Operateur, aber auch einen immunkompetenten Patienten gebunden (Holinka und Windhager 2016). Vorteilhaft ist die Beschränkung auf einen Eingriff (Zeit- und Ressourcenersparnis). Nachteilig sind die Limitierung auf einen selektionierten Patientenkreis, auf zementierte Implantate und die lange postoperative Antibiotikatherapie.
Die Erfolgsraten der einzeitigen Hüft-TEP-Wechseloperation werden unter Beachtung der Ausschlusskriterien mit 70–100 % angegeben (Tande und Patel 2014; Stambough und Nunley 2018).
Kontraindikationen für ein einzeitiges Vorgehen sind:
  • Fistel
  • Bakteriämie
  • Problemkeim, unbekannter Keim
  • Weichteilschaden
  • Rerevision
  • Risikofaktoren: Diabetes mellitus, Hepatopathie, Nephropathie, Antikoagulation, Adipositas per magna (BMI >35), Immunsuppression
Meinung der Autoren: Das Konzept ist für unkomplizierte Fälle schlüssig. Für Patienten mit systemischen oder lokalen Risikofaktoren ist es derzeit weniger geeignet, es wird noch sehr unterschiedlich praktiziert. Bei Anwendung der engen Einschlusskriterien können gute Ergebnisse erzielt werden, allerdings kommen dann, gerade im selektierten Patientengut der septischen Chirurgie, nur noch wenige Patienten in Betracht. Bei weiter Indikationsstellung sind deutlich unterdurchschnittliche Erfolgsraten zu erwarten. Der klassische einzeitige Wechsel mit entsprechend hohen Erfolgsraten beruht zum Teil auf der Verankerung der Revisionsendoprothese in resistenzgerecht imprägniertem, antibiotikahaltigem PMMA-Zement. Es gibt aber deutliche Vorbehalte gegen eine zementierende Technik im Rahmen der Wechselendoprothetik (u. a. schlechtere Verankerung, zusätzliche Knochenschädigung) und gegen PMMA als Antibiotikaträger (Abschn. 9.1), weswegen der einzeitige Wechsel mittlerweile auch zementfrei durchgeführt wird. Entsprechende Studien erlauben aktuell aber noch nicht eine generelle Empfehlung zu geben.

Zwei-/Mehrzeitige Wechseloperation

Die zweizeitige Prothesenwechseloperation gilt derzeit als Goldstandard bei der Behandlung der periprothetischen Infektion. Sie besteht aus mindestens 2 Eingriffen. Zunächst werden die Implantate, Zement, eventuell vorhandene Osteosynthesen einschließlich Bohrer- und Schraubenreste vollständig entfernt. Avitales Knochengewebe wird ebenso wie minderperfundiertes Narbengewebe reseziert, bis makroskopisch keine infektsuspekten Anteile verbleiben. Der Markraum wird mit flexiblen Bohrern, die Pfanne mit Kopffräsen angefrischt, bis gut durchblutetes Gewebe sichtbar wird. Es erfolgt die übliche Asservation von Gewebeproben und Punktaten zur mikrobiologischen und histopathologischen Diagnostik. Die Instillation mit Antiseptika ist fakultativ, eine Spülung, meistens in Form der Jet-Lavage, die Regel. An Hüfte und Schultergelenk ist die Implantation eines Platzhalters fakultativ, am Knie und oberen Sprunggelenk Standard. Er wirkt in erster Linie als Stabilisator und zur Totraumverkleinerung, was an Hüfte und Schultergelenk die Muskulatur übernehmen kann. In zweiter Linie dient der Platzhalter als Medikamententräger zur lokalen Antibiotikatherapie. Von Nachteil ist, dass mit bis zu 70 % Spacer-bedingten Komplikationen zu rechnen ist (Abb. 3ac) (Erivan et al. 2018; McFarland et al. 2018; Jung et al. 2009).
Postoperativ schließt sich eine gezielte Antibiotikatherapie an, am häufigsten zwei Wochen intravenös und vier Wochen oral. Danach sollte eine Keim Eradikation im implantatfreien Intervall erreicht sein. Es folgt eine zweiwöchige Antibiotikapause mit anschließender Infekt Reevaluation. Ergeben sich klinisch und laborchemisch keine Hinweise auf ein persistierendes Infektgeschehen, erfolgt eine zweizeitige Wechseloperation, am häufigsten in Form modularer zementfreier Revisionsendoprothesen und die Beendigung der Antibiotikatherapie (Gramlich et al. 2019a). Intraoperativ werden erneut Gewebeproben vor Einsatz der Implantate entnommen. Ergeben die Reevaluation oder der intraoperative Befund Hinweise auf ein persistierendes Infektgeschehen, so erfolgt ein erneutes Debridement mit Aufbohrung und Lavage wie oben beschrieben. Es schließt sich dann eine weitere systemische Antibiotikatherapie an, die in einem dreizeitigen Wechseleingriff mündet, falls sie erfolgreich war. Andernfalls wird man sich zur Anlage einer Resektionsarthroplastik an der Hüfte und am Schultergelenk oder einer Arthrodese am Knie und oberen Sprunggelenk entschließen.
Bei erfolgreicher Infektberuhigung steht am Kniegelenk mittlerweile eine breite Palette an Behandlungsoptionen zur Verfügung, die eine individuelle Versorgung erlaubt. Ein Oberflächenersatz kann durch gekoppelte, Schaft verankerte Implantate, diese durch einen distalen oder Femurteilersatz ausgewechselt werden (Abb. 3ac).
Meinung der Autoren: Eigenes Vorgehen bei zweizeitiger Hüft- und Knie-TEP-Wechsel: Die zweizeitige Wechseloperation ist in unserer Klinik das Standardverfahren zur Behandlung der periprothetischen Infektion und hat sich auch bei komplizierten Fällen bewährt (Gramlich et al. 2019a). Dennoch ist das Vorgehen ausbaufähig:
  • Explantation
  • Vollständige Zement-, Metallentfernung
  • Markraum-, Pfannenaufbohrung, Lavage
  • Kein Platzhalter am Hüftgelenk, lokale Antibiotika nur bei Infektpersistenz
  • 6 Wochen systemische Antibiotikatherapie
  • 2 Wochen Antibiotikapause
  • TEP-Wechsel
  • 3–5 Gewebeproben intraoperativ
  • Bei zuletzt positivem Keimnachweis: Antibiotikatherapie gemäß letztem Keim bis zum Eingang des aktuellen Antibiogramms
  • Bei zuletzt negativem Keimnachweis: perioperative Standardantibiotikaprophylaxe (Einmalgabe) ohne weitere Antibiotikatherapie nach Implantation der Revisionsendoprothese
Wir halten an diesem bewährten Schema fest, bis eine Überlegenheit der derzeit propagierten, unterschiedlichen Verfahren wissenschaftlich belegt ist. Im Gegensatz zu oben genanntem Vorgehen, bei dem die Revisionsendoprothese nach antibiotikafreiem Intervall nach Eradikation implantiert und die antibiotische Behandlung dann gestoppt wird, empfehlen andere Arbeitsgruppen eine kontinuierliche Therapie unter Auslassen der Antibiotikapause mit hochwirksamen Antibiotika 6–12 Wochen durchgehend nach dem Wechsel. Folglich werden 100 % der Patienten mit diesem Vorgehen antibiotisch biofilmwirksam – mit entsprechender Inzidenz der bekannten Nebenwirkungen – nachbehandelt. Erforderlich wäre dies aber nur im Falle von positiven mikrobiologischen Proben nach Explantation der Revisionsendoprothese (um 18 %) (Gramlich et al. 2019a).

Resektionsarthroplastik

Die ersatzlose Gelenkresektion ist an der Hüfte als Girdlestone-Situation bekannt, an der Schulter und am Ellenbogen auch Sine-sine-Plastik genannt, und wird als Rückzugsoption nach mehrfach gescheiterten Wechseleingriffen an der Hüfte und nach PPI an der oberen Extremität angesehen.
Sie erlaubt eine radikale Keimeradikation, da keine Fremdkörper verbleiben, und kann durch lokale oder freie Muskellappen bedarfsweise ergänzt werden. Das funktionelle Ergebnis ist eindeutig schlechter im Vergleich zu einer erfolgreichen Wechseloperation, aber deutlich besser als eine chronische Infektsituation oder instabile Endoprothese. Am Hüftgelenk resultiert eine Beinverkürzung von 3–5 cm, die Patienten sind dauerhaft auf die Benutzung von Gehhilfen angewiesen. Dagegen bessert sich die Schmerzsymptomatik deutlich, und viele Patienten bleiben selbstständig (Oheim et al. 2012). Das Verfahren hat nach wie vor in der septischen Rerevisionschirurgie seinen Stellenwert, steht aber am Ende der therapeutischen Bemühungen.
Meinung der Autoren: Im eigenen Vorgehen führen wir bei septischen Rerevisionen keine Femurresektionen distal des Trochanter minor durch, da im Falle eines erneuten Infektrezidivs dann eine stabile Girdlestone-Situation nicht mehr angelegt werden kann. Nach vielen Erfahrungen mit infizierten Megaprothesen an der Hüfte und publizierten Versagensraten bis 50 % halten wir die Resektionsarthroplastik mit ihrem im Gegenteil planbaren und sicherem Ergebnis im individuellen Fall für die bessere Alternative.

Arthrodese

Eine dauerhafte Gelenkversteifung kommt am Knie- und oberen Sprunggelenk (OSG) zur Therapie einer chronischen PPI in Betracht.
Hauptindikationen sind:
  • Ausgedehnte Knochen- und Weichteildefekte
  • Verlust des Streckapparates
  • Wiederholtes Infektrezidiv nach Endoprothesenwechsel
Relative Indikationen sind:
  • Multiple Vorerkrankungen
  • Hohes Operationsrisiko
  • Immundefizit
  • Eingeschränkter Mobilitätsanspruch
Als Verfahren stehen zur Verfügung:
  • Fixateur externe
  • Ringfixateur Typ Ilizarov
  • Plattenosteosynthese
  • Nagelarthrodese
  • Modulare intramedulläre Arthrodese (Endoprothese mit starrem Gelenkmodul)
Die Auswahl richtet sich nach der individuellen Situation des Patienten und den Erfahrungen des Operateurs. In den letzten Jahren haben sich die intramedullären Verfahren zunehmend durchgesetzt.
Die Nachteile der Versteifung sind am oberen Sprunggelenk funktionell eher gering, die Komplikationsrate beträgt 18 %, eine Fusion wird bei 90 % der Fälle erreicht (Gross et al. 2015).
Ähnlich wie bei Endoprothesen mit beweglichem Gelenk bietet die Industrie auch modulare Arthrodesen für Knochendefektsituationen am Knie an. Dadurch steht an diesem Gelenk die bislang größte Palette an Wechsel- und Erhaltungsoptionen zur Auswahl (Abb. 4). Durch den Austausch eines beweglichen gegen ein starres Gelenkmodul bei Knochenteilersatz mit festsitzenden Schäften können anhaltende Infektberuhigung und Beschwerdearmut mit relativ wenig invasiven Maßnahmen erreicht werden (Abb. 5).
Unseren Erfahrungen zufolge muss nach Anlage einer modularen Kniegelenkarthrodese mit 8–10 % Infektkomplikationen im Verlauf von 2 Jahren gerechnet werden, wobei jeweils hälftig wieder der bekannte Erreger und bisher bei dem Patienten nicht nachgewiesene Keime gefunden werden. Da wir solche Wechseleingriffe nur nach klinisch und mikrobiologisch dokumentierter Infektberuhigung im implantatfreien Intervall vornehmen, spricht beides für ein relevantes Immundefizit, weist aber auch auf die nach wie vor bestehende Problematik einer exakten Infektdiagnose hin.

Amputation

Es stellt sich generell die Frage, wie lange Erhaltungsversuche sinnvoll sind und ab wann eine Amputation zu erwägen ist (Hungerer et al. 2017). Praktische Bedeutung haben nur die distale Oberschenkelamputation und die proximale Unterschenkelamputation bei periprothetischen Rezidivinfekten am Knie bzw. oberen Sprunggelenk. Trotz aller Fortschritte der Exoprothesentechnik in den letzten Jahren ist funktionell und psychisch eine Arthrodese in vielen Fällen einer Amputation vorzuziehen (Chen et al. 2012). Sind allerdings wiederholte, laut Literatur mehr als 6, Extremitätenerhaltungsversuche gescheitert, dann ist von einer weiteren Revision kaum noch Erfolg zu erwarten und man sollte eine Amputation empfehlen. Die Akzeptanz und Lebensqualität sind bei entsprechender Nachsorge gegeben (Khanna et al. 2015). Sie steht jedoch am Ende der Behandlungskette.

Optionen Infekt-Rerezidiv (Hüftgelenk)

Erneute zweizeitige Wechseloperation: 30 % Infektrezidive, zwei Drittel Neuinfekte, ein Drittel echte Rezidive.
Die Erfolgsrate einer wiederholten zweizeitigen Endoprothesenwechseloperation ist in hohem Maße vom Wirtsstatus abhängig (Fehring et al. 2017; McPherson et al. 2002). Die Literatur zu diesem Vorgehen ist überschaubar, die Indikation kann nur individuell gestellt werden:
  • Resektionsarthroplastik
  • Vastus-lateralis-Plastik
  • Suppressionstherapie
  • Revision, Dauerdrainage
  • Antibiotika nur kurzfristig postoperativ
  • Keine Exartikulation oder Arthrodese am Hüftgelenk

Adjuvante Therapie

Lokale Antibiotikatherapie

Das chirurgische Vorgehen in der septischen Chirurgie orientiert sich seit Jahren in seiner Radikalität an der Tumorchirurgie und ist somit kaum noch zu erweitern. Die systemische Antibiotikatherapie muskuloskelettaler Infektionen wird kontinuierlich aktualisiert. Dennoch stagnieren die Infektrezidive auf gleichem Niveau. Parallel dazu werden die Nachteile einer Langzeitantibiotikatherapie immer offensichtlicher, weshalb die lokale Applikation zunehmend an Bedeutung gewinnt. Seit ihrer Einführung vor 40 Jahren wurde sie nicht wesentlich verändert und führt aufgrund eines fehlenden evidenzbasierten Wirksamkeitsbeweises ein relatives Nischendasein. Neben dem chirurgischen Debridement und der systemischen Antibiotikagabe wird in spezialisierten Abteilungen dennoch, meist aufgrund persönlicher Erfahrung des Operateurs, die Therapie durch lokale Antibiotika ergänzt (Wang et al. 2002; Mader et al. 1997). Begründet ist dies in den infektbedingten Zirkulationsdefiziten, die bei ausschließlich systemischer Anwendung höhere Antibiotikakonzentrationen am Herd der Infektion verhindern (Armstrong et al. 2001). Bereits seit den 1970er-Jahren angewendet (Klemm und Borner 1986), ist Polymethylmethacrylat (PMMA) heute das am weitesten verbreitete Trägersystem für lokale Antibiotika (Kanellakopoulou et al. 2009; Jerosch et al. 1995). Beim klassischen einzeitigen Prothesenwechsel gilt die zementierte Verankerung der Revisionsprothese unter Beimengung eines Antibiotikums als unverzichtbar für die Rezidivprophylaxe, auch wenn dieses Prinzip in einzelnen Studien aufgeweicht wird. Neben der Verwendung als Knochenzement zur Fixierung von Prothesen wird es auch in Kettenform oder als Platzhalter (Spacer) bei periprothetischen Infektionen zum Totraummanagement eingesetzt. Verwendet als Knochenzement zur Fixierung von Prothesen oder als Spacer liegt die Grenze der Zumischbarkeit eines Antibiotikums bei einem Massenanteil von 10 %, beispielsweise 4 g auf 40 g PMMA in Pulverform. Die Zumischung des Antibiotikums verändert die mechanischen Eigenschaften: Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass bei einer Überschreitung des genannten Masseverhältnisses die Verankerung des Implantats nicht mehr gewährleistet wird. Kommerzielle Zubereitungen, meist vertrieben als Revisionszemente, sind von verschiedenen Herstellern erhältlich, können aber auch selbst angemischt werden. Kommerzielle Zubereitungen werden angeboten mit Gentamycin, Tobramycin, Clindamycin, Vancomycin, Erythromycin und Colistin. Zu beachten ist, dass gerade Gentamicin gemeinsam mit Vancomycin und Gentamicin mit Clindamycin Synergieeffekte zeigt. Die Freisetzung aus dem PMMA selbst ist allerdings begrenzt auf 6–12 % des Wirkstoffes. Ist der Wirkstoff aus dem PMMA abgebaut, neigt der Trägerstoff selbst dazu, zur Biofilmbildung beizutragen. Es wurde nachgewiesen, dass keine systemischen Serumkonzentrationen des Wirkstoffs auftreten, was das Risiko toxischer Komplikationen minimiert (Adams et al. 1992; Blaha et al. 1993). Daneben zeigen sich auch Nachteile, die die Verwendung des PMMA, gerade in Kettenform oder als Platzhalter, limitieren: An erster Stelle steht die notwendige operative Entfernung der Kette oder Spacer in einem Folgeeingriff. In Knochendefekten belassen, verhindert das nicht resorbierbare PMMA den gewünschten Knochenaufbau (Walenkamp et al. 1998). Trotz der initialen antibiotischen Potenz wirkt die Oberfläche des Zements adhäsiv auf Bakterien und kann selbst zur bakteriellen Besiedlung, Resistenzentwicklung und Biofilmbildung führen (Neut et al. 2001; Heybeli et al. 2003). Weitere Faktoren, die für alternative Trägersysteme sprechen, sind eine ungünstige Freisetzungskinetik (Kelm et al. 2004; Nelson et al. 1992) und eine unvollständige Elution (Walenkamp et al. 1986; DiCicco et al. 2003). Nach postoperativ hohen Wirkstoffkonzentrationen fand sich bei der Verwendung von PMMA ein starker Abfall der lokalen Antibiotikakonzentration unter den therapeutischen Bereich innerhalb der ersten 3–4 Wochen (Mader et al. 1997; Adams et al. 1992). In Abhängigkeit des verwendeten Antibiotikums weisen PMMA-Kugeln Freisetzungsraten zwischen 25–50 % auf (Rushton 1997; Wilson et al. 1988). Neben dem Wirkstoff ist die Größe der an der Diffusion teilnehmenden Oberfläche entscheidend. So sinkt die Freisetzungsrate bei Verwendung als Knochenzement auf 6–12 % (DiCicco et al. 2003).
Auf der Suche nach Alternativen rücken resorbierbare Antibiotikaträger zunehmend in den Fokus (Ferguson et al. 2014; Turner et al. 2005; Chang et al. 2007). Aufgrund ihrer biologischen Eigenschaften entfällt ein Sekundäreingriff, und der enthaltene Wirkstoff kann vollständig freigesetzt werden, wodurch auch eine Biofilmbildung auf dem Trägerstoff entfällt. Bei Calciumsulfat besteht aufgrund seines Freisetzungsprofils die grundsätzliche Möglichkeit einer Überdosierung (Frommelt 2004). Pharmakokinetische Untersuchungen zeigen jedoch, dass diese erst bei deutlich eingeschränkter Nierenfunktion auftritt (Wahl et al. 2011). Calciumsulfate zählen zu den Knochenersatzstoffen und sollen daher osteoinduktiv wirken. Die Auswahl des Wirkstoffs selbst richtet sich nach der Sensibilität des oder der Erreger. Bei Tobramycin-/Gentamycin-Sensibilität können kommerziell erhältliche Zubereitungen in Kugelform verwendet werden. Weitere Antibiotika können in die kommerziell erhältliche Grundsubstanz zugemischt und intraoperativ steril zur Aushärtung gebracht werden. Zubereitungen mit Vancomycin, Ceftriaxon oder Colistin und deren klinische Verwendung bei Osteomyelitis und periprothetischer Infektion wurden von der hiesigen Arbeitsgruppe beschrieben, sind aber noch als Off-Label-Use zu bezeichnen (Tab. 7) (Fleiter et al. 2014; Gramlich et al. 2017; Gramlich 2018, 2019b). In richtiger Dosierung verwendet, können mittels kommerziell erhältlicher Grundsubstanz in sterilem Umfeld im Rahmen der Operation die Antibiotikaträger resistogrammgerecht hergestellt, zur Aushärtung gebracht und implantiert werden (Abb. 6) Gerade diese degradierbaren Calciumsulfate zeigen zunehmend in Studien vorteilhafte, additive Effekte.
Tab. 7
Verfügbare degradierbare Antibiotikaträger auf Calciumsulfat-Basis. Die Zumischung der genannten Antibiotika wurde in eigenen Studien gezeigt (die Aushärtezeit liegt unter Raumtemperatur zwischen 20–40 Minuten; die Zumischung erfolgt im Rahmen des Off-Label-Use)
Produkt
Hersteller, Trägerstoff
Zubereitung
Antibiotikum
Herafill® G40
G40 Fa. Heraeus Medical GmbH, Wehrheim
Kalziumsulfat-Dihydrat, Kalziumkarbonat, hydriertes Triglycerid und Gentamycinsulfat
20/40 Stück konfektioniert
Gentamycinsulfat 1 %
Osteoset T®
Fa. Wright Medical Technology Inc., TN, USA
Kalziumsulfat-Hemihydrat
10/20 g konfektioniert
Tobramycin 4 %
Osteoset®
Fa. Wright Medical Technology Inc., TN, USA 98 % Kalziumsulfat-Dihydrat, Dolomit (0,5 %), Kalziumkarbonat (0,3 %), Mineralaggregate
Grundsubstanz/Bead-Kit, 30 Stück
Zumischbar
Off-Label-Use
Vancomycin 4 g
Off-Label-Use
Ceftriaxon 2 g
Off-Label-Use
Fosfomycin 2 g
Off-Label-Use
Colistin 320 mg
Neben diesen Trägerstoffen wird oftmals auf Gentamicin-Kollagen-Träger gesetzt, die allerdings zu einer sehr schnellen Antibiotikafreisetzung binnen Tagen neigen (sog. Burst-Release) und somit eine nachteilige Pharmakokinetik aufweisen. Bioaktives Glas und synthetische Polymere werden zudem erforscht. In jedem Fall sollte ein einfaches Einstreuen eines Antibiotikapulvers in die Wunde, meist mit Vancomycin oder ein Bestäuben des Knochenzements vermieden werden. Beides führt ebenfalls zu einem Burst-Release und schließt den gewünschten retardierten Abgabeeffekt aus.

Antiseptische Wundspüllösungen und Drucklavage

Die Spülung des Operationsfelds gilt in der muskuloskelettalen Chirurgie als etabliert. Ihr Effekt ist durch die Bakterien-reduzierende Wirkung mittels Verdünnung begründet. Ein weiterer Nutzen könnte von zusätzlichen antiseptischen Lösungen ausgehen. Dem Zusatznutzen, ggf. sogar biofilmwirksam, stehen gewebetoxische Nachteile gegenüber, was zu abteilungsinternen Abwägungen der Anwendung führt. Der generelle Wirksamkeitsnachweis in hoch evidenten Studien ist bei multimodalen Therapieregimen und multifaktoriellen Einflüssen kaum zu erzielen und steht bisher aus. Trotzdem ist der Einsatz unter diesen Voraussetzungen weit verbreitet und kann bei angemessener Anwendung zu Vorteilen führen.
Indikation ist die Prävention: Hierzu zählen aktuell sowohl eingeführte Waschungen des Patienten einige Tage vor Primärimplantation einer TEP als auch intraoperative Spülungen kontaminierter Wunden. In Therapiekonzepte eingebunden können die Lösungen zudem bei einer manifesten infizierten Wunde sowie zur Dekolonisation, insbesondere bei resistenten Erregern, eingesetzt werden. Spezifische Charakteristika der Lösungen sind allerdings zu beachten. Das Einspritzen von Octenidin mit Druck in das Gewebe kann beispielsweise zu Gewebenekrosen führen, was aufgrund der Anwendung zu einer Produktwarnung führte. Im Hinblick auf oben genannte lokale Antibiotikatherapie ist allerdings deutlich von der Anwendung in Kombination abzuraten, da Interaktionen mit den Trägerstoffen nicht absehbar oder gar getestet sind. Passend ausgewählt und entsprechend der Produktspezifikationen verwendet, kann ein deutlich positives Nutzen-Risiko-Verhältnis erzielt werden. Der Nutzen von antimikrobiellen Spüllösungen im Gegensatz zu lokalen Antibiotikaträgern ist allerdings limitiert durch den fehlenden, aber vermutlich obligaten Retardeffekt und die geringe Eindringtiefe der Lösungen.
Außerdem ist es möglich, gepulste-Spülsysteme, sog Jet-Lavagen, zu verwenden. Hierbei werden je nach Anbieter mit unterschiedlichem Druck 5–10 l Spüllösung appliziert. Kritiker weisen hierbei auf die Gefahr hin, das Umgebungsgewebe mit potenziell kontaminierter Flüssigkeit weiterhin zu infizieren. Anwender schätzen allerdings die im klinischen Alltag schnell applizierbare Flüssigkeitsmenge und den Reinigungseffekt. Der Wirksamkeitsnachweis ist, wie oben beschrieben, auch hierbei nur schwierig zu führen und bisher nicht gelungen. So scheint allerdings die Anwendung von Kochsalzlösung unter moderatem Druck keinen Nachteil zu erbringen, wohingegen sich, gerade bei Verwendung von Seifenspüllösung oder antiseptischer Spüllösung, in Studien ein nachteiliger Effekt mit erhöhter Reoperationsrate zeigte (A Trial of Wound Irrigation in the Initial Management of Open Fracture Wounds 2015). Tab. 8 fasst gebräuchliche Lösungen zusammen:
Tab. 8
Antiseptika zur intraoperativen Spülung. (Modifiziert aus: Willy et al. Unfallchirurg 2017, 120:549–560)
Substanz
Wirkspektrum, Resistenz, Biofilm
Anwendungsweise, Einwirkzeit und -tiefe, Remanenz, Eiweißfehler
Indikationen
Lokale Effekte, Biokompatibilitätsindex (BKI)
Systemische Effekte, Sensibilisierung, Mutagenität – Karzinogenität – Teratogenität (MKT), Kontraindikationen
PVP-Iod
• Spektrum: alle vegetativen Bakterien, Sprosspilze und Dermatophyten, Bakteriensporen, behüllte (einschließlich Rabies) und z. T. unbehüllte Viren, Protozoen
• Keine Resistenzentwicklung
• Biofilmwirksam
• Intraoperativ, wässrige Lösung: Einwirkzeit 5 min (NPWTi 20 min), Einwirktiefe bis 1 mm
• Intraoperativ, alkoholische Lösung: Einwirkzeit 15 min, Einwirktiefe 2–5 mm
• Remanenz: keine
• Eiweißfehler: ja
• Biss- und Stichverletzungen (Kanülen, Messer) mit verdächtigter Viruslast (alkoholische PVP-Iod-Lösung)
• Akute Wunden: intraoperative Spülung
• Zur Dekontamination und Prophylaxe von SSI (wässrige PVP-Iod-Lösung)
• BKI: wässrige Lösung: E. coli 0,9, S. aureus 1,0
• Wundheilung: nicht einheitlich dargestellt, biologisch inert bis zur 5 %igen Lösung
• Knorpel: 0,5 %ig in Ringer-Lösung
• Nervengewebe: ab 0,1 % toxisch
• Sensibilisierung: vergleichsweise hoch
• MKT: nein
• Kontraindikationen: Allergie, hyperthyreote Schilddrüsenerkrankungen, Dermatitis herpetiformis Duhring, Anwendung vor und nach Radioiodtherapie sowie Peritoneallavage
• Anmerkungen: Risiko der Schilddrüsenfunktionsstörung; Schilddrüsengesunde sollten PVP-Iod nicht länger als 7 Tage anwenden; extrathyreoidal: Iod-Akne, Schnupfen, Konjunktivitis, Gastroenteritis, Bronchitis, Parotisschwellung und Nierenfunktionseinschränkung
Octenidin (OCT)
• Spektrum: alle vegetativen Bakterien und Sprosspilze
• Keine Resistenzentwicklung
• Biofilmwirksam
• Intraoperativ wässrige Lösung: Einwirkzeit 5 min, Einwirktiefe bis 1 mm
• Alkoholische Lösung: Einwirkzeit 1–5 min, Einwirktiefe 2–3 mm
• Remanenz: besteht
• Blutfehler: gering
• Akute Wunden: Dekontamination und Prophylaxe von SSI
Chronische Wunden mit Abflussmöglichkeit: 0,05 % OCT als Gel oder wässrige Lösung
• BKI (wässrige Lösung): E. coli 1,7, S. aureus 2,1Wundheilung: verträglich analog Ringer
• Knorpel: toxisch, kontraindiziert
• Nervengewebe: möglicherweise toxisch
• Bauchspülung: kontraindiziert
• Sensibilisierung: gering
• MKT: nein
• Herstellerempfehlung: OCT darf nicht unter Druck ins Gewebe eingebracht bzw. injiziert werden
• Bei Wundkavitäten muss ein Abfluss jederzeit gewährleistet sein (Auftragen mittels Tupfer oder Aufsprühen)
Polyhexanid
• Spektrum: alle vegetativen Bakterien und Sprosspilze, kutane Leishmaniose, nicht viruzid und sporozid wirksam
• Keine Resistenzentwicklung
• Biofilmwirksam
• Intraoperativ: Einwirkzeit 10–15 min (NPWTi-Einwirkphase: 20 min)
• Einwirktiefe: 2–3 mm
• Remanenz: besteht
• Blutfehler: gering
• Akute Wunden: intraoperativ zur Dekontamination und Prophylaxe von SSI: 0,04 %
• Chronische und Verbrennungswunden: 0,02 %
• Für NPWTi: 0,02 %
• BKI: E. coli 1,5, S. aureus 1,4
• Wundheilung: Förderung (bis 0,04 % nachgewiesen)
• Knorpel: toxisch, 0,005 % verträglich
• Nervengewebe: möglicherweise toxisch
• Sensibilisierung: sehr geringe Potenz; selten Anaphylaxie (weltweit 3 Fälle)
• MKT: nein
• Nicht in ersten 4 Schwangerschaftsmonaten, in weiterer Schwangerschaft unter strikter Beachtung der Nutzen-Risiko-Bewertung
Hypochlorit
• Spektrum: alle vegetativen Bakterien, Bakteriensporen, Aspergillen, Sprosspilze, Oozysten von Kryptosporidien, behüllte (HIV, HBV) und unbehüllte Viren
• Keine Resistenzentwicklung
• Biofilmwirksam
• Intraoperativ: Einwirkzeit 1–5 min (NPWTi-Einwirkphase: möglichst häufig wiederholte Applikation wegen nicht vorhandener Remanenz)
• Einwirktiefe: 2–3 mm
• Remanenz: keine
• Blut-/Eiweißfehler: keine Daten
• Akute Wunden: intraoperativ zur Dekontamination und Prophylaxe von SSI
• Chronische Wunden
• Selektive antiseptische Wirkung, d. h. BKI >1
• Wundheilung: Förderung
• Knorpel: Verträglichkeit besteht
• Nervengewebe: Verträglichkeit besteht
• Bauchspülung: möglich
• Sensibilisierung: nicht möglich; bisher kein Nachweis toxischer Nebenwirkungen
• MKT: nein
Essigsäure
• Spektrum: alle vegetativen Bakterien
• Keine Resistenzentwicklung
• Biofilmwirksam
• Intraoperativ: Einwirkzeit 5 min (NPWTi-Einwirkphase: möglichst häufig wiederholte Applikation wegen nicht vorhandener Remanenz)
• Einwirktiefe: 2–3 mm
• Remanenz: keine
• Eiweißfehler: nein
• Wenige Daten bisher
• Akute Wunden: intraoperativ zur Dekontamination und Prophylaxe von SSI
• Chronische Wunden: 1 %
• Verbrennungswunden: 0,5 %
• Wundheilung: Förderung
• Knorpel: keine Daten
• Nervengewebe: keine Daten
• Sensibilisierung: nein
• MKT: bisher kein Nachweis toxischer Nebenwirkungen
HBV, Hepatitis-B-Virus; HIV, humanes Immundefizienz-Virus; NPWTi, negative pressure wound therapy with instillation; SSI, surgical site infections

Beschichtungen

Gerade im Hochrisikobereich der Revisionsendoprothetik, der Megaendoprothetik der septischen Chirurgie und der Tumorchirurgie liegen die Infekt- und Reinfektraten bei 36 % (Grimer et al. 1999). Daraus resultiert ein Versagensrisiko in diesem Bereich, gerade in der Infektsituation, von bis zu 48 %, also bei fast jeder zweiten Prothese (Pilge et al. 2012). Demgegenüber stehen die erheblichen Kosten dieser Versorgungsstrategien sowie meist auch die Alternativlosigkeit weiterer endoprothetischer Rekonstruktionen. Gerade aus diesem Grund wird im Bereich der Revisionsimplantate und Megaprothesen nach Möglichkeiten geforscht, die (Re-)Infektionsrate und das Versagensrisiko zu senken. Im Gegensatz zur Primärendoprothetik besteht hier ein positives Kosten-Nutzen-Verhältnis für aufwendige und kostenintensive primärprophylaktische Maßnahmen, wie beispielsweise antimikrobielle Oberflächenbeschichtungen. Die Angriffsfläche bildet hierbei die Grenzschicht zwischen Implantat und Knochen sowie zwischen Implantat und Gelenk. Ziel ist es, die Biofilmbildung zu verhindern oder gar einen bakteriziden Mechanismus bereitzustellen. Im Bereich der Implantat-Knochen-Grenzschicht sind bei zementierter Verankerung resistenzgerechte Modifizierungen von PMMA-Knochenzementen wirksam und etabliert (Abschn. 9.1). Im Fall von Beschichtungen darf jedoch gerade an der Implantat-Zement- bzw. Implantat-Knochen-Grenzschicht kein negativer Effekt der Primärintegration und keine Interaktion mit dem Implantatmaterial oder dem umgebenden Gewebe (Zytotoxizität) erzielt werden. Antimikrobielle und bioaktive Substanzen bilden mögliche Angriffspunkte, die die Biofilmbildung hemmen. Weitere Ansätze sind bioaktive oder antiadhäsive Oberflächen und Nanostrukturen (Campoccia et al. 2013).
Im Bereich der Endoprothetik sind vor allen Dingen bakterizide Metalle, also bioaktive Oberflächen mit antimikrobiellen Eigenschaften etabliert. Neben dem historisch am weitesten verbreiteten Silber besitzen auch Zink, Kupfer, Kadmium, Quecksilber und Iod eine intrinsische Aktivität und wirken bakterizid. Die Wirkungsweise ist vielschichtig, besonders durch Interaktionen mit der Atmungskette, und so liegen sowohl grampositive als auch negative Bakterien im Bereich des Wirkspektrums. Bedauerlicherweise inkludiert es auch eukaryotische Zellen, was zu lokalen gewebetoxischen, in Einzelfallbeschreibungen auch zu systemisch toxischen Effekten führen kann. Antibiotikahaltige Beschichtungen von Implantaten werden diskutiert. Gerade Gentamycin steht hier wie auch bei Knochenzementen im Fokus und wurde bei Tibiamarknägeln bereits erfolgreich eingeführt. Bekannt ist, dass auch bei in der klassischen mikrobiologischen Resistenztestung vorliegender Gentamicin-Resistenz eine Wirkung besteht, da (zunächst) die minimale Hemmkonzentration (MHK) um ein Vielfaches überschritten wird. Die grundsätzlichen Bedenken bleiben allerdings, wie bei lokalen PMMA-Antibiotikaträgern (Abschn. 9.1) beschrieben, auch hier bestehen. Auf eine zu Beginn sehr hohe Freisetzung folgt ein Abfall der Konzentration auf und unter die MHK, was zunächst zur Resistenzentwicklung und daraufhin zur Biofilmbildung führt. Neben Nanostrukturen und Nanopartikeln werden biozide Substanzen und Kontaktbiozide, wie Chlorhexidin, Titandioxid oder reaktive Sauerstoff-Spezies untersucht. Bisher blieben die klinischen Anwendungen vor allen Dingen auf die Metallbeschichtungen beschränkt und oben genannte experimentelle Ansätze konnten bisher nicht in die Praxis überführt werden, gerade auch bei einem vielfach unklaren Nutzen-Risiko-Verhältnis in Anbetracht der toxischen Wirkung.
Neuartige lokale Antibiotikaträger sowie die Beschichtung der Implantate selbst sind zukunftsträchtige Ansätze der Revisionsendoprothetik und zur Begegnung steigender Problematik der Rezidivinfektrate, der Resistenzentwicklung und Aspekten der systemischen Antibiotikatherapie. Gleichzeitig besteht allerdings eine unsichere bis ungenügende Datenlage. Level-1-Studien fehlen, wohingegen die Anwendung stets in multimodale Konzepte eingebunden ist und somit der zusätzliche therapeutische Effekt von lokalen Antibiotika oder Beschichtungen kaum evident nachweisbar ist. Dennoch gibt es Hinweise, die einen Vorteil, gerade bei Hochrisikokonstellationen, vermuten lassen. Wohingegen nur eine Studie einen generellen präventiven Effekt von Silberoberflächen nachweisen konnte, scheint die Anwendung in septischen Fällen in einer Reihe von retrospektiven Studien zu einer Reduktion der Rezidivinfektrate zu führen (Schmidt-Braekling et al. 2017).
Zusammenfassend bleiben antimikrobielle Beschichtungen und hierbei besonders die Silberbeschichtung Einzelfällen der septischen und onkologischen Chirurgie vorbehalten, können hier aber einen positiven Einfluss auf die Reinfektrate haben.

Komplikationen

Wie bei allen implantatassoziierten Infektionen kennen wir auch bei der PPI keine Spontanheilung. Der Verlauf ist unbehandelt progredient und kann zu vielfältigen und ernsten Komplikationen führen:
Lokal:
  • Prothesenlockerung und Migration
  • Osteomyelitis (Becken, Femur)
  • Pathologische Fraktur
  • Fistelbildung und Abszedierung (Musculus Iliopsoas, Oberschenkel)
Systemisch:

Besondere Situationen

Weichteildefekt

Hauptsächlich am Knie-, oberen Sprung- und Ellenbogengelenk können Weichteildefekte infolge einer PPI und operativer Maßnahmen zu einer freiliegenden Endoprothese führen. Die Prognose dieser Konstellation ist quoad Implantaterhalt ungünstig und hängt entscheidend von den Risikofaktoren ab, die der Patient mitbringt (Tornero und Soriano 2016; Tan et al. 2016).
Eine kurative Behandlung ist derzeit nur durch mehrzeitiges Vorgehen möglich: vollständige Prothesenexplantation, Platzhalterimplantation, Weichteilverschluss; Infektsanierung im implantatfreien Intervall mit geschlossenen, stabilen Weichteilen; Prothesenwechseloperation 6 Wochen nach plastischem Verschluss (eigenes Vorgehen, siehe Abb. 7, 8, 9 und 10).
Die Indikation zur Anlage einer Arthrodese wird man großzügig stellen, da diese bei Patienten mit hohem Risikoprofil vorteilhaftere Ergebnisse zeigen.

Multiresistente Erreger und Mischinfektion

Die Sensibilität der Erreger auf Antibiotika, die in ausreichend hoher Konzentration in das infizierte Gewebe gebracht werden können, spielt eine wesentliche Rolle für die Prognose. Periprothetische Infektionen durch resistente Erreger weisen schlechtere Behandlungsergebnisse auf als solche, die durch gut empfindliche Keime verursacht werden (Tan et al. 2016).
Mischinfektionen treten gehäuft bei Patienten mit einer Immundefizienz auf und führen ebenfalls vermehrt zu Infektrezidiven (Fehring et al. 2017; Geipel und Herrmann 2004; Tan et al. 2016).

Megaprothese

Die periprothetische Infektion von Megaprothesen stellt ein zunehmendes Problem in mehrfacher Hinsicht dar. Die Patienten weisen in der Regel multiple Voroperationen, resistente Erreger und Immundefizite auf. Die Prognose hinsichtlich Infektberuhigung und Extremitätenerhalt ist dementsprechend deutlich schlechter (Ascherl 2010; Sigmund et al. 2018). Im Hochrisikobereich der Revisionsendoprothetik, der Megaendoprothetik der septischen Chirurgie und der Tumorchirurgie liegt die Infekt- und Reinfektrate bei 36 % (Rushton 1997). Daraus resultiert ein Versagensrisiko in diesem Bereich, gerade in der Infektsituation, von bis zu 48 %, also bei fast jeder zweiten Prothese (Wilson et al. 1988). Die Patienten weisen in der Regel multiple Voroperationen, resistente Erreger und Immundefizite auf. Die Prognose hinsichtlich Infektberuhigung und Extremitätenerhalt ist dementsprechend deutlich schlechter (Frommelt 2004; Wahl et al. 2011). Gerade im Fall der infizierten Megaprothese muss meist mangels Alternative das PED-Konzept auch im Falle des Spätinfektes gewählt werden. In eigenem Vorgehen werden resorbierbare Antibiotikaträger großzügig eingesetzt. Falls möglich kann in Einzelfällen eine Arthrodesenversorgung erwogen werden.

Nachsorge Prothesenwechseloperation

Regelmäßige Kontrolluntersuchungen nach der Entlassung aus der stationären Behandlung richten sich zunächst nach der laufenden Arzneimitteltherapie und den dadurch erforderlichen Laborkontrollen. Diese werden in Deutschland meistens durch den Hausarzt vorgenommen, der darüber rechtzeitig informiert werden sollte. Eine klinische Untersuchung und Röntgenverlaufsaufnahmen empfehlen sich 6 Wochen sowie 6, 12 und 24 Monate postoperativ, jedoch umgehend im Falle erneuter Beschwerden.
Sollte der Patient im Verlauf eine bakterielle Infektion unabhängig von der Endoprothese entwickeln (Gastroenteritis, Pneumonie o. Ä.), ist eine frühzeitige und gezielte Antibiotikatherapie indiziert.
Dieses Programm wird in der eigenen Klinik favorisiert. Allgemeine Empfehlungen, die auch für septische Revisionseingriffe brauchbar sind, wurden von der Schweizerischen Gesellschaft für Orthopädie und Traumatologie vorgestellt (Borens et al. 2015).

Prognose

Einer Arbeit von Zmistowski et al. zufolge liegt die altersbereinigte 5-Jahres-Überlebensrate von Patienten, die infolge einer periprothetischen Infektion operiert werden mussten, bei 74 % (Zmistowski et al. 2013). Die entsprechenden Werte der American Cancer Society (2013) für Patienten mit Prostatakarzinom (99 %), Melanom (91 %) oder Mammakarzinom (89 %) weisen im Vergleich auf eine günstigere Prognose hin.
Die Zahlen unterstreichen die Schwere der Erkrankung und ihren maßgeblichen Einfluss auf die Lebensqualität der Betroffenen.
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