Unele aspecte ale dezvoltării complicațiilor infecțioase în artroplastie

Operația de protezare a șoldului a ocupat un loc de frunte în tratamentul chirurgical al formelor severe de patologie a articulației șoldului. Această operație elimină sau reduce semnificativ durerea, restabilește mișcarea articulară, oferă suport membrului, îmbunătățește mersul și, ca urmare, îmbunătățește semnificativ calitatea vieții pacientului. Dar nu este un secret faptul că orice tratament chirurgical poate avea și o serie de complicații, una dintre acestea fiind infecția. Conform literaturii de specialitate, un centru ortopedic care efectuează intervenții chirurgicale de protezare articulară de amploare și efectuează cel puțin 100 de intervenții chirurgicale pe an poate avea o rată a complicațiilor infecțioase de 17% în primul an, această rată scăzând cu 5% în al doilea an, cu 3% în al treilea an și putând atinge o medie de 4%.

Problema complicațiilor infecțioase în endoprotezarea articulațiilor mari devine din ce în ce mai urgentă în fiecare zi, în ciuda utilizării active a profilaxiei antibiotice și a metodelor moderne de antisepsie chirurgicală. Acest lucru se datorează creșterii numărului de instituții care practică artroplastia, dificultății de identificare a agentului patogen, complexității tratamentului și severității consecințelor. Toate acestea duc în cele din urmă la deteriorarea rezultatelor intervenției, la o creștere a costurilor și a termenilor de reabilitare postoperatorie a pacienților.

Problema este cauzată și de starea generală, în special a unui pacient în vârstă, la care organismul are mari dificultăți în a combate infecția. Starea imunosupresoare este cauzată de imunodeficiența secundară indusă după o intervenție chirurgicală de lungă durată, extrem de traumatizantă, și de pătrunderea în sânge a produșilor de distrugere a țesuturilor, precum și de caracteristicile sistemului imunitar legate de vârstă la pacienții vârstnici.

Creșterea numărului de artroplastii, împreună cu un potențial ridicat de reabilitare, este însoțită de o creștere a cazurilor de infecție profundă în zona intervenției chirurgicale, ajungând, conform autorilor autohtoni și străini, de la 0,3% la 1% în intervențiile primare și până la 40% sau mai mult în revizii. Tratamentul unor astfel de complicații infecțioase este un proces lung, care necesită utilizarea de medicamente și materiale costisitoare. Implantarea unei endoproteze într-o zonă afectată de infecție era considerată odinioară absolut inacceptabilă. Cu toate acestea, dezvoltarea înțelegerii fiziopatologiei infecției asociate cu implanturile, precum și progresul în tehnica chirurgicală, au făcut posibilă endoprotezarea de succes chiar și în aceste condiții.

Majoritatea chirurgilor sunt de acord că îndepărtarea componentelor endoprotezei și tratamentul chirurgical atent al plăgii reprezintă o etapă inițială importantă a tratamentului pacientului. Cu toate acestea, încă nu există un consens cu privire la metodele care pot restabili starea funcțională a articulației fără durere și cu un risc minim de recurență a infecției.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Etapele formării biofilmului

Etapa 1. Atașare reversibilă la suprafață. Cel mai adesea, microorganismele există ca mase plutitoare libere sau colonii individuale (de exemplu, planctonice). Cu toate acestea, în condiții normale, majoritatea microorganismelor tind să se atașeze la suprafață și, în cele din urmă, să formeze un biofilm.

Etapa 2. Aderență permanentă la suprafață. Pe măsură ce bacteriile se înmulțesc, ele aderă mai ferm la suprafață, se diferențiază și fac schimb de gene, ceea ce le asigură supraviețuirea.

Pasul 3: Formarea unei matrice/biofilm protector de mucus. Odată atașate ferm, bacteriile încep să formeze o matrice exopolisaharidă înconjurătoare, cunoscută sub numele de substanță polimerică extracelulară. Aceasta este matricea EPS. Coloniile mici de bacterii formează apoi biofilmul inițial. Compoziția matricei EPS variază în funcție de microorganismele specifice prezente, dar include în general polizaharide, proteine, glicolipide și ADN bacterian. O varietate de proteine și enzime ajută biofilmul să adere mai ferm la patul plăgii. Biofilmele complet formate (mature) eliberează continuu bacterii planctonice, microcolonii și fragmente, care se pot dispersa și adera la alte părți ale patului plăgii sau la alte suprafețe ale plăgii pentru a forma noi colonii de biofilm.

Cât de repede se formează biofilmul?

Studiile experimentale de laborator au arătat că bacteriile planctonice, cum ar fi stafilococii, streptococii, pseudomonas și E. coli, de obicei:

1. se alătură unul altuia în câteva minute;
2. formează microcolonii ferm atașate în decurs de 2-4 ore;
3. produc polizaharide extracelulare și devin semnificativ mai tolerante la biocide, cum ar fi antibioticele, antisepticele și dezinfectanții, în decurs de 6-12 ore;
4. sunt implicate în colonii de biofilme complete, care sunt foarte rezistente la biocide și pierd bacteriile planctonice în 2-4 zile, în funcție de tipul de bacterii și de condițiile de creștere;
5. se recuperează rapid după distrugerea mecanică și reformează un biofilm matur în decurs de 24 de ore. Aceste fapte sugerează că mai multe curățări succesive ale plăgii pot oferi o perioadă scurtă de timp, de exemplu, mai puțin de 24 de ore, timp în care tratamentul antimicrobian este cel mai eficient atât împotriva microorganismelor planctonice, cât și împotriva celulelor patogene intra-biofilm din rană.

Poți vedea biofilm microbian?

Biofilmele sunt structuri microscopice. Cu toate acestea, în unele situații, atunci când sunt lăsate să crească necontrolat pentru o perioadă lungă de timp, acestea devin atât de dense încât pot fi văzute cu ochiul liber. De exemplu, placa dentară se poate acumula și deveni clar vizibilă în decurs de o zi. Unele bacterii din fenotipul respectiv produc pigmenți care pot facilita detectarea vizuală a întregului biofilm. De exemplu, P. aeruginosa, aflându-se în fenotipul biofilmului, produce piocianina moleculară verde în sistemul de „cvorum sensing”. Dar chiar și în acest caz, colorarea verde a plăgii nu indică întotdeauna prezența unui biofilm format de Pseudomonas sp.

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

Se pot găsi biofilme în cruste?

Escara este descrisă ca un strat gros, galben, relativ închis la culoare al patului plăgii, în timp ce biofilmele găsite în plăgi apar mai gelatinoase și mai deschise la culoare. Cu toate acestea, ar putea exista o relație între biofilme și escară. Biofilmele stimulează inflamația, ceea ce crește permeabilitatea vasculară, formarea exudatului plăgii și formarea escarelor de fibrină. Astfel, prezența escarei poate indica prezența biofilmului în plagă. Cu toate acestea, o astfel de relație între escară și biofilm în plăgile cronice trebuie studiată mai amănunțit.

În prezent, cea mai fiabilă metodă pentru confirmarea prezenței biofilmului microbian este microscopia specializată, cum ar fi microscopia confocală cu scanare laser.

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

Clasificare

Utilizarea unei clasificări eficiente este importantă pentru alegerea unei metode raționale de tratament și compararea rezultatelor acesteia. În ciuda diversității sistemelor de clasificare propuse, nu există un sistem unic acceptat la nivel internațional pentru construirea unui diagnostic și tratamentul ulterior al infecției paraendoprotetice, adică tratamentul complicațiilor infecțioase după endoprotezare nu este standardizat.

Cea mai frecventă clasificare a infecției profunde după artroplastia totală de șold este cea realizată de MB Coventry (1975) - RH Fitzgerald (1977). Principalul criteriu de clasificare este momentul manifestării infecției (intervalul de timp dintre operație și prima manifestare a procesului infecțios). Pe baza acestui criteriu, autorii au propus trei tipuri clinice principale de infecție profundă. În 1996, DT Tsukayama și colab. au completat această clasificare cu tipul IV, definit ca o cultură intraoperatorie pozitivă. Acest tip de infecție paraendoprotezică înseamnă colonizare bacteriană asimptomatică a suprafeței endoprotezei, care se manifestă sub forma unor culturi intraoperatorii pozitive a două sau mai multe probe cu izolarea aceluiași agent patogen. Culturi pozitive a 2-5 probe intraoperatorii. În funcție de tipul de infecție, autorii au recomandat o anumită strategie de tratament.

Clasificarea infecțiilor profunde după artroplastia totală de șold (Coventry-Fitzgerald-Tsukayama)

1. Infecție acută postoperatorie - în prima lună
2. Infecție cronică tardivă - de la o lună
3. Infecție hematogenă acută - până la un an
4. Cultură intraoperatorie pozitivă - după un an sau mai mult

Astfel, în cazul infecției de tip I, revizia cu necrectomie, înlocuirea căptușelii de polietilenă și conservarea componentelor rămase ale endoprotezei sunt considerate justificate. În cazul infecției de tip II, în timpul reviziei cu necrectomie obligatorie, este necesară îndepărtarea endoprotezei, iar la pacienții cu infecție paraendoprotezică de tip III, este posibilă o încercare de conservare a endoprotezei. La rândul său, la diagnosticarea unei culturi intraoperatorii pozitive, tratamentul poate fi conservator - terapie antibiotică parenterală supresivă timp de șase săptămâni.
Caracteristici ale patogenezei infecției paraendoprotetice.

Infecția paraendoprotetică este un caz special de infecție asociată implanturilor și, indiferent de căile de penetrare ale agentului patogen, timpul de dezvoltare și severitatea manifestărilor clinice, este specifică endoprotezelor. În acest caz, rolul principal în dezvoltarea procesului infecțios este atribuit microorganismelor, capacității lor de a coloniza suprafețele biogene și abiogene.

Microorganismele pot exista în mai multe stări fenotipice: aderentă - formă de biofilm a bacteriilor (biofilm), liberă - formă planctonică (în soluție în stare suspendată), latentă - spor. Baza patogenității microbilor care cauzează infecții paraendoprotetice constă în capacitatea lor de a forma biofilme speciale (biofilme) pe suprafețele implanturilor. Înțelegerea acestui fapt este extrem de importantă pentru determinarea unor tactici de tratament raționale.

Colonizarea bacteriană a implantului se poate realiza prin două mecanisme alternative. Prin interacțiunea directă nespecifică dintre bacterie și suprafața artificială neacoperită cu proteine gazdă, datorită forțelor câmpului electrostatic, forțelor de tensiune superficială, forțelor Vander-Wils, hidrofobicității și legăturilor de hidrogen (primul mecanism). S-a demonstrat că există o aderență selectivă a microbilor la implant în funcție de materialul din care este fabricat. Aderența tulpinilor de St. epidermidis are loc mai bine la părțile polimerice ale endoprotezei, iar a tulpinilor de St. aureus - la cele metalice.

În cel de-al doilea mecanism, materialul din care este fabricat implantul este acoperit cu proteine „gazdă”, care acționează ca receptori și liganzi ce leagă corpul străin și microorganismul împreună. Trebuie menționat că toate implanturile suferă așa-numite modificări fiziologice, care au ca rezultat acoperirea aproape instantanee a implantului cu proteine plasmatice, în principal albumină.

[ 15 ], [ 16 ]

Cum interferează biofilmele cu procesul de vindecare a rănilor?

În timpul eliberării suprafeței plăgii de biofilm, acesta din urmă stimulează un răspuns inflamator cronic. Această reacție are ca rezultat apariția unui număr mare de neutrofile și macrofage care înconjoară biofilmul. Aceste celule inflamatorii produc un număr mare de oxidanți reactivi și proteaze (metaloproteinaze matriceale și elastaze). Proteazele ajută la perturbarea atașării biofilmului la țesuturi, îndepărtându-l de pe plagă. Cu toate acestea, acești oxidanți și proteaze reactivi distrug, de asemenea, țesuturile sănătoase și cele în curs de vindecare, proteinele și celulele imune, ceea ce afectează calitatea tratamentului.

Răspunsul inflamator cronic nu duce întotdeauna la îndepărtarea cu succes a biofilmului și s-a emis ipoteza că un astfel de răspuns este „benefic” pentru biofilm. Prin inducerea unui răspuns inflamator ineficient, biofilmul protejează microorganismele care îl formează și crește producția de exudat, care, la rândul său, este o sursă de nutriție și un mijloc de menținere a biofilmului.

Există afecțiuni care promovează formarea biofilmului într-o rană?

Nu se știe dacă există afecțiuni care favorizează formarea biofilmului într-o rană. Cu toate acestea, afecțiunile subiacente care slăbesc sistemul imunitar sau reduc efectele antibioticelor pot favoriza dezvoltarea biofilmului în răni (de exemplu, ischemie sau necroză tisulară, nutriție deficitară).

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

Care sunt principiile gestionării biofilmului?

Chiar dacă există o probabilitate mare ca o rană să conțină biofilm, nu există un tratament într-o singură etapă. O strategie combinată care utilizează elemente de pregătire a patului plăgii pentru a îndepărta masa biofilmului și a preveni remodelarea acestuia poate fi optimă. Această abordare este uneori denumită „îngrijirea rănilor pe bază de biofilm”.

Cum știu dacă biofilmul a fost îndepărtat?

Lipsa unor simptome clare și a unor metode de laborator stabilite pentru identificarea comunităților microbiene face dificilă identificarea momentului în care o rană este lipsită de biofilm. Cel mai indicator este vindecarea progresivă a rănilor, caracterizată printr-o scădere a secreției de exudat și exfolierea escarei. Până la elaborarea unor ghiduri definitive, medicii vor trebui să ia decizii cu privire la modul de tratare a rănilor afectate de biofilm, de la caz la caz. De exemplu, atunci când tratamentul are succes, poate fi necesar să se schimbe metoda sau frecvența îngrijirii rănilor sau să se ia în considerare necesitatea administrării topice de antimicrobiene. Măsurile suplimentare pentru stimularea vindecării rănilor ar trebui luate în considerare în contextul stării de sănătate a pacientului și ar trebui să vizeze susținerea sistemului imunitar. Astfel, biofilmele influențează evoluția bolilor inflamatorii cronice, iar date recente sugerează că acestea joacă, de asemenea, un rol semnificativ în perturbarea procesului de vindecare a rănilor cronice. Biofilmele au un nivel ridicat de toleranță la anticorpi, antibiotice, antiseptice, dezinfectanți și fagocite. Tratamentele actuale pentru rănile cu biofilme includ curățarea frecventă obligatorie a rănilor în combinație cu utilizarea de pansamente și agenți antimicrobieni pentru a preveni reinfectarea plăgii și a inhiba reformarea biofilmului.

Atunci când se analizează etiopatogenia infecției rănilor, trebuie ținut cont de faptul că orice focar infecțios local trebuie considerat o biocenoză patologică din punct de vedere microbiologic. Aceasta înseamnă că orice microbiotă situată într-un anumit focar este capabilă să participe activ la procesul infecțios numai în măsura în care găsește condiții optime pentru existența și manifestarea tuturor funcțiilor vegetative, inclusiv realizarea maximă a patogenității sale pentru organismul gazdă. Recunoașterea acestei poziții, la rândul ei, servește drept bază pentru concluziile ulterioare. Dacă patogenitatea inițială a agentului patogen este suficient de mare, iar mecanismele naturale de apărare antiinfecțioasă a gazdei sunt insuficiente sau slăbite de un anumit proces patologic de fond, atunci formarea unui biotop patologic poate fi o consecință a dezvoltării treptate a procesului infecțios în sine.

Candidat la Științe Medicale Garifullov Gamil Gakilievic. Unele aspecte ale dezvoltării complicațiilor infecțioase în timpul artroplastiei // Medicină Practică. 8 (64) Decembrie 2012 / Volumul 1