Някои аспекти на развитието на инфекциозните усложнения при артропластиката

Смяната на тазобедрената става заема водещо място в хирургичното лечение на тежки форми на патология на тазобедрената става. Тази операция елиминира или значително намалява болката, възстановява движението на ставата, осигурява опора на крайника, подобрява походката и в резултат на това значително подобрява качеството на живот на пациента. Но не е тайна, че всяко хирургично лечение може да има и редица усложнения, едно от които е инфекцията. Според литературата, ортопедичен център, който извършва големи ставни операции и извършва поне 100 операции годишно, може да има 17% процент на инфекциозни усложнения през първата година, този процент намалява с 5% през втората година, с 3% през третата година и може да достигне средно 4%.

Проблемът с инфекциозните усложнения при ендопротезирането на големи стави става все по-належащ с всеки изминал ден, въпреки активното използване на антибиотична профилактика и съвременни методи за хирургична антисепсия. Това се дължи на нарастващия брой институции, практикуващи артропластика, трудността при идентифициране на патогена, сложността на лечението и тежестта на последствията. Всичко това в крайна сметка води до влошаване на резултатите от интервенцията, увеличаване на разходите и сроковете за следоперативна рехабилитация на пациентите.

Проблемът се причинява и от общото състояние, особено на възрастен пациент, при който организмът много трудно се бори с инфекцията. Имуносупресивното състояние се причинява от индуциран вторичен имунодефицит след силно травматична продължителна хирургична интервенция и попадане на продукти от разрушаване на тъканите в кръвта, както и от възрастово обусловени особености на имунната система при възрастните пациенти.

Увеличението на броя на артропластиките, наред с високия рехабилитационен потенциал, е съпроводено с увеличение на случаите на дълбока инфекция в областта на хирургичната интервенция, възлизащи, според местни и чуждестранни автори, от 0,3% до 1% при първична интервенция и до 40% или повече при ревизия. Лечението на подобни инфекциозни усложнения е дълъг процес, изискващ използването на скъпи лекарства и материали. Някога се е смятало за абсолютно неприемливо да се имплантира ендопротеза в област, засегната от инфекция. Развитието на разбирането за патофизиологията на инфекцията, свързана с имплантите, както и напредъкът в хирургическата техника, обаче направиха възможно успешното ендопротезиране дори при тези условия.

Повечето хирурзи са съгласни, че отстраняването на компонентите на ендопротезата и внимателната хирургична обработка на раната са важен начален етап от лечението на пациента. Все още обаче няма консенсус относно методите, които могат да възстановят функционалното състояние на ставата без болка и с минимален риск от рецидив на инфекцията.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Етапи на образуване на биофилм

Етап 1. Обратимо прикрепване към повърхността. Най-често микроорганизмите съществуват като свободно плаващи маси или единични (напр. планктонни) колонии. Въпреки това, при нормални условия повечето микроорганизми са склонни да се прикрепят към повърхността и в крайна сметка да образуват биофилм.

Етап 2. Трайно прилепване към повърхността. С размножаването на бактериите те се прилепват по-здраво към повърхността, диференцират се и обменят гени, което осигурява тяхното оцеляване.

Стъпка 3: Образуване на защитна матрица/биофилм от слуз. След като се прикрепят здраво, бактериите започват да образуват екзополизахаридна обгръщаща матрица, известна като извънклетъчно полимерно вещество. Това е EPS матрицата. Малки колонии от бактерии след това образуват първоначалния биофилм. Съставът на EPS матрицата варира в зависимост от специфичните присъстващи микроорганизми, но обикновено включва полизахариди, протеини, гликолипиди и бактериална ДНК. Разнообразие от протеини и ензими помагат на биофилма да се прилепи по-здраво към раневото легло. Напълно оформените (зрели) биофилми непрекъснато отделят планктонни бактерии, микроколонии и фрагменти, които могат да се разпръснат и да се прилепят към други части на раневото легло или към други раневи повърхности, за да образуват нови биофилмови колонии.

Колко бързо се образува биофилм?

Експериментални лабораторни изследвания показват, че планктонните бактерии, като стафилококи, стрептококи, псевдомонади и Е. коли, обикновено:

1. присъединете се един към друг в рамките на няколко минути;
2. образуват здраво прикрепени микроколонии в рамките на 2-4 часа;
3. произвеждат извънклетъчни полизахариди и стават значително по-толерантни към биоциди, като антибиотици, антисептици и дезинфектанти, в рамките на 6-12 часа;
4. участват в пълноценни биофилмни колонии, които са много устойчиви на биоциди и губят планктонни бактерии в рамките на 2-4 дни в зависимост от вида на бактериите и условията на растеж;
5. бързо се възстановяват от механично разрушение и отново образуват зрял биофилм в рамките на 24 часа. Тези факти показват, че няколко последователни почиствания на раната могат да осигурят кратък период от време, например по-малко от 24 часа, през който антимикробното лечение е най-ефективно както срещу планктонни микроорганизми, така и срещу патогенни клетки вътре в биофилма в раната.

Можете ли да видите микробен биофилм?

Биофилмите са микроскопични структури. В някои ситуации обаче, когато се оставят да растат неконтролирано за продължителен период от време, те стават толкова плътни, че могат да се видят с просто око. Например, зъбната плака може да се натрупа и да стане ясно видима в рамките на един ден. Някои бактерии във фенотипа произвеждат пигменти, които могат да улеснят визуалното откриване на целия биофилм. Например, P. aeruginosa, намираща се във фенотипа на биофилма, произвежда зеления молекулен пиоцианин в системата "quorum sensing". Но дори и в този случай, зеленото оцветяване на раната не винаги показва наличието на биофилм, образуван от Pseudomonas sp.

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Могат ли биофилми да се открият в струпеите?

Ешарът се описва като дебел, жълт, относително тъмен слой върху рановото легло, докато биофилмите, открити в раните, изглеждат по-желеобразни и по-светли. Възможно е обаче да има връзка между биофилмите и есхарата. Биофилмите стимулират възпалението, което увеличава съдовата пропускливост, образуването на ранев ексудат и образуването на фибринова есхара. По този начин наличието на есхара може да показва наличието на биофилм в раната. Тази връзка между есхарата и биофилма при хронични рани обаче трябва да бъде по-задълбочено проучена.

В момента най-надеждният метод за потвърждаване на наличието на микробен биофилм е специализираната микроскопия, като например конфокална лазерна сканираща микроскопия.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Класификация

Използването на ефективна класификация е важно за избора на рационален метод на лечение и сравняването на резултатите от него. Въпреки разнообразието от предложени класификационни системи, няма единна международно приета система за изграждане на диагноза и последващо лечение на параендопротезна инфекция, т.е. лечението на инфекциозните усложнения след ендопротезиране не е стандартизирано.

Най-разпространената класификация на дълбоката инфекция след тотална артропластика на тазобедрената става е от М. Б. Ковънтри (1975) - Р. Х. Фицджералд (1977). Основният критерий за класификация е времето на проявление на инфекцията (интервалът от време между операцията и първата проява на инфекциозния процес). Въз основа на този критерий авторите предлагат три основни клинични типа дълбока инфекция. През 1996 г. Д. Т. Цукаяма и др. допълват тази класификация с тип IV, дефиниран като положителна интраоперативна култура. Този тип параендопротезна инфекция означава асимптоматична бактериална колонизация на повърхността на ендопротезата, която се проявява под формата на положителни интраоперативни култури от две или повече проби с изолиране на един и същ патоген. Положителни култури от 2-5 интраоперативни проби. В зависимост от вида на инфекцията авторите препоръчват определена стратегия за лечение.

Класификация на дълбоката инфекция след тотална артропластика на тазобедрената става (Ковънтри-Фицджералд-Цукаяма)

1. Остра следоперативна инфекция - през първия месец
2. Късна хронична инфекция - от един месец
3. Остра хематогенна инфекция - до една година
4. Положителна интраоперативна култура - след една година или повече

По този начин, при инфекция тип I, ревизията с некректомия, подмяна на полиетиленовия лайнер и запазване на останалите компоненти на ендопротезата се счита за оправдана. При инфекция тип II, по време на ревизията със задължителна некректомия, се налага отстраняване на ендопротезата, а при пациенти с параендопротезна инфекция тип III е възможен опит за запазване на ендопротезата. От своя страна, при диагностициране на положителна интраоперативна култура, лечението може да бъде консервативно - супресивна парентерална антибиотична терапия в продължение на шест седмици.
Особености на патогенезата на параендопротезната инфекция.

Параендопротезната инфекция е специален случай на имплант-асоциирана инфекция и, независимо от пътищата на проникване на патогена, времето на развитие и тежестта на клиничните прояви, е специфична за ендопротезирането. В този случай водеща роля в развитието на инфекциозния процес се отдава на микроорганизмите, тяхната способност да колонизират биогенни и абиогенни повърхности.

Микроорганизмите могат да съществуват в няколко фенотипни състояния: адхезивно - биофилмова форма на бактерии (биофилм), свободноживеещо - планктонна форма (в разтвор в суспендирано състояние), латентно - спори. В основата на патогенността на микробите, причиняващи параендопротезни инфекции, е способността им да образуват специални биофилми (биофилми) върху повърхностите на имплантите. Разбирането на този факт е изключително важно за определяне на рационални тактики на лечение.

Бактериалната колонизация на импланта може да се осъществи чрез два алтернативни механизма. Чрез директно неспецифично взаимодействие между бактерията и изкуствената повърхност, непокрита с протеини на гостоприемника, поради сили на електростатично поле, сили на повърхностно напрежение, сили на Вандер-Вилс, хидрофобност и водородни връзки (първият механизъм). Доказано е, че има селективна адхезия на микробите към импланта в зависимост от материала, от който е направен. Адхезията на щамовете на St. epidermidis се осъществява по-добре към полимерни части на ендопротезата, а на щамовете на St. aureus - към метални.

При втория механизъм материалът, от който е направен имплантът, е покрит с „гостоприемникови“ протеини, които действат като рецептори и лиганди, свързващи чуждото тяло и микроорганизма заедно. Трябва да се отбележи, че всички импланти претърпяват така наречените физиологични промени, които водят до почти мигновено покриване на импланта с плазмени протеини, предимно албумин.

[ 15 ], [ 16 ]

Как биофилмите пречат на процеса на заздравяване на рани?

По време на освобождаването на повърхността на раната от биофилма, последният стимулира хронична възпалителна реакция. Тази реакция води до появата на голям брой неутрофили и макрофаги, обграждащи биофилма. Тези възпалителни клетки произвеждат голям брой реактивни оксиданти и протеази (матриксни металопротеинази и еластази). Протеазите спомагат за разрушаването на прикрепването на биофилма към тъканите, като го отстраняват от раната. Тези реактивни оксиданти и протеази обаче разрушават и здрави и заздравяващи тъкани, протеини и имунни клетки, което нарушава качеството на лечението.

Хроничният възпалителен отговор не винаги води до успешно отстраняване на биофилма и е изказана хипотеза, че такъв отговор е „благоприятен“ за биофилма. Чрез предизвикване на неефективен възпалителен отговор, биофилмът защитава микроорганизмите, които го образуват, и увеличава производството на ексудат, който от своя страна е източник на хранене и средство за поддържане на биофилма.

Има ли условия, които насърчават образуването на биофилм в раната?

Не е известно дали има условия, които благоприятстват образуването на биофилм в раната. Въпреки това, основни състояния, които отслабват имунната система или намаляват ефектите на антибиотиците, могат да благоприятстват развитието на биофилм в раните (напр. тъканна исхемия или некроза, лошо хранене).

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ]

Какви са принципите на управление на биофилма?

Дори ако има голяма вероятност раната да съдържа биофилм, няма едноетапно лечение. Оптимална може да бъде комбинирана стратегия, която използва елементи от подготовката на рановото легло за отстраняване на масата на биофилма и предотвратяване на неговото ремоделиране. Този подход понякога се нарича „грижа за рани, базирана на биофилм“.

Как да разбера дали биофилмът е премахнат?

Липсата на ясни симптоми и установени лабораторни методи за идентифициране на микробни общности затруднява точното определяне на момента, в който раната е свободна от биофилм. Най-показателно е прогресивното заздравяване на рани, характеризиращо се с намаляване на секрецията на ексудат и отделяне на есхарата. Докато не бъдат разработени окончателни насоки, клиницистите ще трябва да вземат решения за това как да лекуват рани, засегнати от биофилм, за всеки отделен случай. Например, когато лечението е успешно, може да се наложи да се промени методът или честотата на грижа за раната или да се обмисли необходимостта от локални антимикробни средства. Допълнителните мерки за стимулиране на заздравяването на рани трябва да се разглеждат в контекста на здравословното състояние на пациента и трябва да бъдат насочени към подпомагане на имунната система. По този начин, биофилмите влияят върху протичането на хроничните възпалителни заболявания, а последните данни показват, че те също играят значителна роля в нарушаването на лечебния процес на хроничните рани. Биофилмите имат високо ниво на толерантност към антитела, антибиотици, антисептици, дезинфектанти и фагоцити. Съвременните лечения на рани с биофилми включват задължително често почистване на раните в комбинация с използването на превръзки за рани и антимикробни средства за предотвратяване на повторна инфекция на раната и инхибиране на повторното образуване на биофилм.

При разглеждане на етиопатогенезата на раневата инфекция трябва да се има предвид, че всяко локално инфекциозно огнище трябва да се разглежда като патологична биоценоза от микробиологична гледна точка. Това означава, че всяка микробиота, разположена в дадено огнище, е способна да участва активно в инфекциозния процес само дотолкова, доколкото намира оптимални условия за съществуване и проявление на всички вегетативни функции, включително максималната реализация на своята патогенност за организма гостоприемник. Признаването на тази позиция, от своя страна, служи като основа за последващи заключения. Ако първоначалната патогенност на патогена е достатъчно висока, а естествените механизми на противоинфекциозна защита на гостоприемника са недостатъчни или отслабени от някакъв фонов патологичен процес, тогава образуването на патологичен биотоп може да бъде следствие от постепенното развитие на самия инфекциозен процес.

Кандидат на медицинските науки Гарифуллов Гамил Гакилиевич. Някои аспекти на развитието на инфекциозни усложнения по време на артропластика // Практическа медицина. 8 (64) декември 2012 г. / Том 1