231-234 Protez Ünfeksiyonla

Hastane ‹nfeksiyonlar› Dergisi 1999; 3: 231-234
tan
H as
e
f
İn
ek
si
yonları
Protez ‹nfeksiyonlar›:
Mikrobiyoloji ve Patogenez
Dr. Beril ÖZBAKKALO⁄LU*
* Celal Bayar Üniversitesi T›p Fakültesi, Klinik Mikrobiyoloji
ve ‹nfeksiyon Hastal›klar› Anabilim Dal›, Manisa.
otal eklem artroplastisinden sonra geliflen
postoperatif derin yara infeksiyonlar›n›n prevalans› son 30 y›ld›r azal›yor gibi görünmekteyse
de, hastalar ve cerrahlar için korku duyulan, henüz çözülmemifl büyük bir problem olma özelli¤ini korumaktad›r (1,2).
T
‹lk olarak, total kalça protezi implantasyon
teknikleri geliflme göstermifl, daha sonra total
diz, omuz ve dirsek protezleri ayn› ortopedik
prensiplerle uygulanmaya bafllanm›flt›r. Çeflitli
araflt›rma verilerine göre bu protezler %1-5 oran›nda infekte olmaktad›rlar (3). Protez infeksiyonlar›nda de¤iflik implantasyon fiksasyon metodlar›, ameliyat teknikleri, ameliyathane flartlar› ve profilaktik antibiyotik rejimlerine ra¤men,
oran sabit kalmaktad›r (1). Örne¤in; 1969-1996
Mayo Klinik’teki infeksiyon prevalans› 30.680 total kalça artroplastisinde %1.7, 18.749 total diz
artroplastisinde %2.5 olarak bulunmufltur. Revizyon operasyonlar›ndan sonra olanlar, 7161 total
kalça artroplastisinde %3.2, 2714 total diz artroplastisinde %5.6 bulunmufltur (1).
Protez infeksiyonlar›, hastalar aç›s›ndan durumlar›n›n kötüleflmesine, belirgin morbidite ar-
t›fl›na ve s›kl›kla ölüme yol açmaktad›r. Protezlerin ç›kar›lmas› infeksiyonlar›n tedavisi için zorunlu hale gelebilir, büyük iskelet defektleri,
ekstremite k›salmas› ve ciddi fonksiyonel bozuklu¤a yol açabilirler. Septik protez eklemlerin
tedavisinin sa¤l›k bak›m harcamalar› aç›s›ndan
maliyeti ABD’de her y›l 40-80 milyon, ortalama
50 milyon dolara mal olmaktad›r (3).
PATOGENEZ
Protez eklem infeksiyonlar›na e¤ilimli hasta
popülasyonu incelendi¤inde; protez koyulan
bölgelerin yak›n›nda önceden herhangi bir cerrahi ifllem uygulanm›fl olmas›, romatoid artrit, diabetes mellitus, yetersiz beslenme, ileri yafl, fliflmanl›k gibi predispozan faktörler yer almaktad›r
(4,5).
Total diz replasman› uygulanan 4171 olguluk
bir seride; 1854 osteoartritli hastan›n 16’s›nda
(%0.9) infeksiyon geliflirken, 2076 romatoid artritli hastan›n 45’inde (%2.2) infeksiyon geliflti¤i gözlenmifltir. Total kalça, diz, dirsek artroplastisinin
uyguland›¤› di¤er bir seride romatoid artritli hastalarda, osteoartritli hastalara oranla 2.6 kat daha
fazla infeksiyon geliflmifltir (6).
Diabetes mellituslu hastalar ise derin infeksiyonlar aç›s›ndan yüksek risk alt›ndad›rlar. Diz
replasman› uygulanan 66 olguluk bir seride, ki
bunlar›n 46’s› diabetli oldu¤u halde 4’ünde (%7)
total diz artroplastisinden sonra infeksiyon oluflmufltur (7).
231
Özbakkalo¤lu B.
Protez ‹nfeksiyonlar›: Mikrobiyoloji ve Patogenez
Yetersiz beslenme, derin infeksiyon oluflumunu etkileyen bir di¤er faktör olarak görülmektedir. Yara yeri komplikasyonlar›n›n, total lenfosit say›s›n›n < 1500/mm3 oldu¤u ya da serum albümin düzeyinin < 3.5 gr oldu¤u malnütrisyonlu
hastalarda daha s›k olufltu¤u rapor edilmektedir
(8).
çok faktör, kona¤›n bakteriyi elimine etme yetene¤ini bozan çeflitli flartlar ve yara yerinin durumunu etkileyen say›s›z faktörler infektif olay›
h›zland›rabilir (10). ‹nfeksiyon; yara yerindeki
bakterilerin virülans› ve say›s›na, kona¤›n (hasta)
bu bakterileri elimine etme yetene¤ine ve yara
çevresinin canl›l›¤›na, özelliklerine ba¤l›d›r (10).
Derin infeksiyon oluflumundaki di¤er risk faktörleri aras›nda obezite, üriner sistem infeksiyonlar› ve oral steroid kullan›m› bulunmaktad›r.
Yine ayn› eklemde daha önceden geçirilmifl
operasyon varl›¤›n›n derin infeksiyon oran›n› total diz artroplastisinden sonra iki kat, total kalça
artroplastisinden sonra üç kat artt›rd›¤› gözlenmifltir. Wilson ve arkadafllar›n›n bildirdi¤ine göre; osteoartritli, daha önce ayn› dizden operasyon geçirmifl hastalarda infeksiyon oran› %1.4;
geçirmemifl hastalarda %0.3 olarak bulunmufltur
(6).
Lokal infeksiyonlar: ‹nfekte yara yerinden
proteze bulafl ile veya operasyon s›ras›ndaki
kontaminasyon sonucunda geliflir. Yara iyileflmesini geciktiren; iskemik nekroz, hematom, sellülit ve dikifl apseleri protez infeksiyonlar›nda en
s›k karfl›lafl›lan predispozan olaylard›r. Genellikle bu infeksiyonlarda tek bir patojen etkendir.
Bununla birlikte befl farkl› mikroorganizma ile
geliflen polimikrobiyal sepsisler de gözlenmifltir.
Daha az s›kl›kta implantasyon cerrahisi ile bozulan dokularla kronik osteomiyelitin latent oda¤›
reaktive olabilir. Eklem replasman› operasyonu
s›ras›nda yap›lan kemik kültürleri steril olmas›na
ra¤men eski Staphylococcus aureus ve Mycobacterium
tuberculosis infeksiyonlar› postoperatif olarak a盤a ç›kabilir (3,11).
Rekonstrüksiyon tipi ve ameliyathane ortam›
da operatif yaralar›n kontaminasyonunu etkileyen önemli faktörlerdir. Ameliyathanedeki bafll›ca bakteri kayna¤› insanlard›r. Bir çal›flmada
ameliyathanenin kullan›ld›¤› zamanda saptanan
bakteri (CFU= Colony Forming Unit) say›s›, bofl
oldu¤u zamana göre 34 kat fazla bulunmufltur.
Ameliyathaneye giren kifli say›s›n›n minimuma
indirilmesi ile yara yeri kontaminasyonu aç›s›ndan infeksiyon potansiyeli azalt›lm›fl olacakt›r
(9).
Ameliyathane sterilizasyonu, hava temizli¤i,
operasyon süresi, personel giysileri, operasyon
bölgesinin haz›rlanmas› ve antibiyotik profilaksisi infeksiyon oluflumunda etkin di¤er de¤iflkenlerdir.
‹nfeksiyon genellikle yabanc› cisme (protez)
bitiflik kemik dokuda oluflur. Pek çok protezin
“polymethylmethacrylate” ile kaplanmas›ndan
bu yana infeksiyon kemik ile sement iç yüzünde
geliflmektedir.
Protez eklemler iki farkl› patogenetik yol ile
infekte olurlar.
1. Lokal olarak bafllayan infeksiyon,
2. Hematojen yol ile geliflen infeksiyon.
Her iki flekilde de infeksiyon etkeni mikroorganizma, konak ve yara triad›n›n özellikleri yan›
s›ra birbirleri aras›ndaki etkileflim ve iliflkileri
önemlidir. Bu triad içerisinde, yara yerinde bakterilerin toplanmas›na, ço¤almas›na yol açan pek
232
Hematojen infeksiyonlar: Herhangi bir nedenle bakteriyemi oluflmas› total eklem replasman› infeksiyonunu hematojen yol ile indükleyebilir. Dentojinjival giriflimler ve infeksiyonlar,
protezlerdeki viridans streptokok ve anaerobik
(peptokok, peptostreptokok) infeksiyonlar›n bilinen nedenleridir (12).
Genitoüriner ve gastrointestinal sistem infeksiyonlar›, protezlerde meydana gelen gram negatif basiller, enterokoklar ve anaerobik infeksiyonlarla yak›ndan iliflkilidir.
Pyojenik cilt apseleri eklem replasman›n›n
stafilokokal (S. aureus, S. epidermidis) ve streptokokal (Grup A, B, C ve G Streptococcus) infeksiyonlar›na yol açabilir. Protez eklem infeksiyonlar›n›n
%20-40’› hematojen, geri kalan› lokal olarak geliflen infeksiyonlard›r (3,11).
Metalik protezler ve “polymethylmethacrylate” sementler kemi¤e bitiflik metal plaklara ba¤lanarak bir yabanc› cisim halinde eklem bofllu¤u
ve kemik dokunun septik ifllevine kat›l›rlar.
Yabanc› cisimler mikroorganizmalar›n eklem
bölgesindeki avasküler yüzeyine kolonize olmalar›na izin vererek ve infeksiyon oluflturmak için
gerekli miktarda bakteri kolonizasyonunu kolaylaflt›rarak lokal septik infeksiyonlara neden olabilirler. Bu yüzeylerde oluflan infeksiyonlara
Hastane ‹nfeksiyonlar› Dergisi 1999; 3: 4
Protez ‹nfeksiyonlar›: Mikrobiyoloji ve Patogenez
avasküler bölge olmas› nedeniyle immünolojik
savunma sistemi elemanlar› olan lökositlerin,
kompleman›n, antikorlar›n ve sistemik antibiyotiklerin geçifli k›s›tl› olmaktad›r. Bu yüzden
“polymethylmethacrylate” sementler ileri derecede infeksiyona predispozan faktör olarak görülmektedir. Sementin polimerize olmayan formunun, in vitro olarak fagositik, lenfositik ve
kompleman fonksiyonlar›n› bozucu oldu¤u gösterilmifltir. ‹n vivo olarak uygulanma esnas›nda
polimerizasyon iflleminin infeksiyon riskini artt›rd›¤› gözlenmektedir. Ayn› zamanda infeksiyonun patogenezinde “methylmethacrylate”a karfl›
konak cevab› da önemli bir yer tutmaktad›r (14).
Bir konnektif doku ve plazma glikoproteini
olan fibronektinin S. aureus’un “polymethylmethacrylate”a ba¤lanmas›n› kolaylaflt›rd›¤› ve sepsis oluflumunda bir faktör olarak rol ald›¤› in vivo
olarak düflünülmektedir. Ayn› flekilde yabanc› cisimlerle birlikte mikrobiyal ürünler de infeksiyonun geliflimini ve uzun süre devam etmesini kolaylaflt›rmaktad›r (15).
Protezlerin varl›¤›nda, birçok bakteri “glikokaliks” ad› verilen fibröz bir ekzopolisakkarit materyal a盤a ç›kar›r. Mikroorganizmalar oluflturduklar› bu matrikste üreyebilir ve kal›n film tabakas› sayesinde konak savunma mekanizmalar›ndan kendilerini koruyabilirler. Bu biyomateryallere yap›flan bakterilerin in vitro ve in vivo
olarak antibiyotiklere kantitatif duyarl›l›¤› azalmaktad›r (16-17).
M‹KROB‹YOLOJ‹
Protez eklem infeksiyonlar›nda etyolojik aç›dan görülen mikroorganizmalar›n s›kl›¤› çeflitli
çal›flmalarda farkl›l›k göstermekle birlikte stafilokoklar (koagülaz negatif stafilokoklar - S. epidermidis %28 ve S. aureus %25) ilk s›rada yer almaktad›r (%53). Aerobik streptokoklar (beta-hemolitik
streptokoklar %12, viridans streptokoklar %8) ve
gram negatif basiller %20, anaeroblar %5-10’unu
olufltururlar (3). Protez eklem infeksiyonlar›na
yol açan mikroorganizmalar›n spekturumu çok
genifltir ve ço¤unlukla kültürlerde kontaminasyon olarak de¤erlendirilen Corynebacterium, Propionibacterium ve Bacillus türleri bile infeksiyon etkeni olarak karfl›m›za ç›kabilirler. Çok ender olarak
mantarlar (özellikle Candida), mikobakteriler ve
brusella bakterileri de etken olabilirler
(10,11,18).
‹nfeksiyona yol açan bu mikroorganizmalar,
infeksiyon s›ras›nda antibiyotik kullan›m› nedeHastane ‹nfeksiyonlar› Dergisi 1999; 3: 4
Özbakkalo¤lu B.
niyle süpresyona u¤ramalar› sonucu kültürde
üretilemediklerinden her zaman tan›mlanamayabilirler. Ayr›ca her hastane; infeksiyona yol
açan sufllar› zamanla de¤iflebilece¤inden, hastane floras›n› gözden geçirmeli ve mikroorganizman›n cinsini belirlemelidir. Yine antibiyotik
profilaksisinde hastanedeki en s›k karfl›lafl›lan
patojen mikroorganizmay› hedef almal›d›r. Birden fazla antibiyoti¤e direnç kazanm›fl olan metisiline dirençli S. aureus ile vankomisine dirençli enterokok türlerinin neden oldu¤u infeksiyonlar›n s›kl›¤›ndaki art›fl profilaksi ve tedavi aç›s›ndan bir ç›kmaz oluflturmaktad›r (1).
Protez yerlefltirilen hastalar›n infeksiyona duyarl›l›¤› ile ilgili say›s›z deneysel çal›flma bulunmaktad›r. Polymethylmethacrylate, paslanmaz
çelik, kobalt-krom alafl›m› ve polyethylene dahil
hepsinin infeksiyona duyarl›l›¤› artt›rd›¤› bulunmufltur (19-21).
“Polymethylmethacrylate” özellikle in vivo
polimerize oldu¤u zaman kemotaksisi, fagositozu ve polimorf nüveli lökositlerin öldürme kapasitesini bozmaktad›r (22).
Büyük bir yabanc› madde izlenimi veren protezler, mikroorganizmalar›n kolonize olabilmeleri için iyi bir biomateryal rolü oynarlar. Biomateryaller immünkompetan bir zon ile çevrilidir ve
infeksiyona predispozisyon oluflturur. Bakteriler;
fiziksel kuvvetleri, kimyasal ba¤lar› ve yüzey
proteinlerindeki spesifik reseptörleri kullanarak
biyomateryallere ba¤lanma özelli¤ine sahiptirler (22).
S. epidermidis polietilene yüksek oranda yap›flma yetene¤indedir. Bakterilerin antibiyotiklere
karfl› geliflen direnci, antibiyoti¤in baflar›l› olmas›n› engelleyen ve konak savunma mekanizmas›
taraf›ndan öldürülmesini önleyen, bakterilerin
ürettikleri glikokaliks yap›s› ile yak›ndan iliflkilidir (22-26). Yak›n zamanda antibiyotik ile muamele edilmifl sement üzerinde bile in vitro kalmay› baflaran bakteri bulunmufltur (27).
Glikokaliks yap›s›n›n bulunuflu in vitro anlamda antibiyotiklerin MIC de¤erinin güvenilirli¤ini
kaybetmesine yol açabilir. ‹nfeksiyona neden
olan en virülan mikroorganizmalar, metisiline dirençli stafilokoklar, gram negatif basiller, Grup D
streptokoklar, enterokoklard›r ve bu mikroorganizmalar glikokaliks olufltururlar (28). Daha az virülan mikroorganizmalar aras›nda metisiline duyarl› stafilokoklar, anaerobik koklar ve grup D d›fl›ndaki streptokoklar bulunmaktad›r (29,30).
233
Özbakkalo¤lu B.
KAYNAKLAR
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Hanssen AD, Rand JA. Evaluation and treatment
of infection at the site of a total hip or knee. J Bone and Joint 1998;80-A:910-8.
Schmalzried TP, Amstutz HC, Au MK, et al. Etiology of deep sepsis in total hip arthroplasty: The
significance of hematogenous and recurrent infections. Clin Orthop 1992;280:200-7.
Brause BD. Infections with Prostheses in Bones
and Joints. In: Mandell GL, Bennett JE, Dolin R
(Eds). Principles and Practice of Infectious Diseases. NewYork, Edinburg, London: Churchill Livingstone Inc, 1995; 1051-5.
Luessenhop CP, Higgins LD, Bause BD, Ranawat
CS. Multiple prosthetic infections after total joint
arthroplasty. Risk factor analysis. J Arthroplasty
1996;11:862-8.
Moeckel B, Huo MH, Saluati EA, Pellicci PM. Total
hip arthroplasty in patients with diabetes mellitus. J Arthroplasty 1993;8:279-84.
Wilson MG, Kelley K, Thornhill TS. Infection as a
complication of total knee-replacement arthroplasty. Risk factors and treatement in sixty-seven
cases. J Bone and Joint 1990;72-A:878-83.
England SP, Stern SH, Insall JN, Windsor RE. Total
knee arthroplasty in diabetes mellitus. Clin Orthop 1990;260:130-4.
Smith TK. Nutrition: Its relationship to arthopedic
infections. Orthop Clin North America 1991;
22:373-7.
Smith RC, Mooar PA, Cooke T, Sherk HH. Contamination of operating room personel during total
arthroplasty. Clin Orthop 1992;280:200-7.
Hanssen AD, Osman DR, Nelson CL. Prevention
of Deep Periprosthetic Joint Infection. In: Spingfield DS (Eds). AAOS (American Academy of Orthopedic Surgens) Instructurel Course lectures,
North Rosemonth IL, 1997;46:555-67.
Brause BD. Periprosthetic joint infections. Curr
Opin Rhematol 1989;1:194-8.
Lidguist C, Slatis P. Dental bacteremia-Aneclected cause of arthroplasty infections ? Acta Orthop
Scan 1985;56:506-8.
Petty W, Spanier S, Shuster SS, et al. The influence of skeletal implants on incidence of infection. J
Bone and Joint Surg (Am)1985;67:1236-44.
Petty W. The effect of methylmethacrylate on bacterial phagocytosis and killing by human polymorphonuclear leucocytes. J Bone and Joint Surg
(Am) 1978;60:752-7.
Vaudaux P, Suzuki R, Waldvogel FA, et al. Foreign
-body infection : Role of fibrinonectin as aligand
for the adherence of Staphylococcus aureus. J Infect
Dis 1984;150:546-53.
Costerton JW, Irwin RT, Cheng KJ. The bacterial
glycocalyx in nature and disease. Ann Rev Microbiol 1981;35:299-324.
Widmer AF, Frei R, Rajacic Z, et al. Corelation between in vivo and in vitro efficacy of antimicrobial
agents foreign body infections. J Infect Dis 1990;
162:96-102.
234
Protez ‹nfeksiyonlar›: Mikrobiyoloji ve Patogenez
18. Agarwal S, Kadhi SKM, Rooney RJ. Brucellosis
complicating bilateral total knee arthroplasty.
Clin Orthop 1991;267:179-81.
19. Petty W. The effect of methylmethacrylate on chemotaxis of polymorphonuclear leucocytes. J Bone
and Joint Surg 1978;60-A:492-8.
20. Petty W, Spainer S, Shuster JJ, Silverthone C. The
influence skeletal implants on incidence of infection. Experiments in a canine model. J Bone and
Joint Surg 1985;67-A:1236-44.
21. Schurman DJ, Johnson BL, Amstutz HC. Knee joint
infections with Staphylococcus aureus and Micrococcus
species. Influence of antibiotics, metal, debris,
bacteremia, blood and steroids in a rabbit model.
J Bone and Joint Surg 1975;57-A:40-9.
22. Gristina AG. Implant failure and the immuno-incompetent fibro-inflammatory zone. Clin Orthop
1994;198:106-18.
23. Gristina AG. Biomaterial-centered infection: Microbial adhesion versus tissue integration. Science
1987;237:1588-95.
24. Gristina AG, Costerton JW. Bacterial adherence to
biomaterials and tissue. The significance of its role in clinical sepsis. J Bone and Joint Surg 1985;
67-A:264-73.
25. Gristina AG, Kolkin J. Current concepts review.
Total joint replacement and sepsis. J Bone and Joint Surg 1983;65-A:128-34.
26. Naylor PT, Myrvik QN, Gristina A. Antibiotic resistance of biomaterial-adherent coagulase-negative and coagulase-positive staphylococci. Clin
Orthop, 1990;261:126-33.
27. Kendall RW, Duncann CP, Smith JA, Ngui - Yen JH.
Persistance of bacteria on antibiotic loaded acrylic depots. A reason for caution. Clin Orthop, 1996;
329:273-80.
28. Levitsky KA, Hozack WJ, Balderston RA, et al. Evatuation of the painful prosthetic joint. Relative value of bone scan, sedimentation rate and joint aspiration. J Arthroplasty, 1991;6:237-44.
29. Fitzgerald RH. Total hip arthroplasty sepsis. Prevention and diagnosis. Orthop Clin North America 1992;23:259-64.
30. Hope PG, Kristinsson KG, Norman P, Elson RA.
Deep infection of cemented total hip arthroplasties caused by coagulase negative staphylococci.
J Bone and Joint Surg 1989;71-B:851-5.
YAZIfiMA ADRES‹:
Doç. Dr. Beril ÖZBAKKALO⁄LU
Celal Bayar Üniversitesi T›p Fakültesi
Klinik Mikrobiyoloji ve ‹nfeksiyon
Hastal›klar› Anabilim Dal›
MAN‹SA
Hastane ‹nfeksiyonlar› Dergisi 1999; 3: 4