Die infizierte Spondylodese

Zusammenfassung

Die implantatassoziierte Infektion ist eine der häufigsten Komplikationen nach operativer Spondylodese. Die klinische Symptomatik kann akut fulminant, protrahiert oder auch atypisch verlaufen. Frühinfekte entstehen in der Regel durch den operativen Eingriff selbst, Spätinfekte sind dagegen meistens von hämatogener Genese. Die antibiotische Behandlung sollte erst nach mikrobiologischer Diagnostik begonnen werden. Das Entnehmen von mindestens 5 Biopsaten im antibiotikafreien Intervall (> 48 h) sowie das Einsenden der Implantate zur Sonikation erhöhen signifikant die Keimnachweiswahrscheinlichkeit. Durch Einsenden von Gewebeproben zur histopathologischen Untersuchung können mikrobiologische Kontaminationen von echten Infektionen unterschieden werden. Bei Vorliegen eines akuten Infekts ist eine einmalige implantaterhaltende Revision möglich. Infektbedingte, knöcherne Destruktionen sowie Gewebsnekrosen sollten radikal debridiert, gelockerte Implantate entfernt oder gewechselt werden. Postoperativ sollte mit einer empirischen, die häufigsten Erreger abdeckenden, Antibiose begonnen werden, die im Verlauf ggf. gemäß Resistogramm angepasst werden sollte. Das Behandlungskonzept sollte interdisziplinär mit mikrobiolgischer und infektiologischer Expertise erfolgen.

Abstract

Implant associated infection is one of the most common complication after spinal fusion. Clinical symptoms can be acute fulminant, protracted or without typical signs. While early infections usually occur directly subsequent to an operative procedure, late infections often are caused by hematogenic dissemination of bacteria. The antibiotic treatment should not be started before microbiological diagnostics are completed. Collecting at least 5 samples within the antibiotic-free-interval (> 48 h) and sonication of the implant significantly increases the chance of detecting the responsible germ. Sending additional samples for histopathological investigations allows distinguishing between real infections and contaminations. Acute infections allow one revision without implant removal. Infection related bony destruction and necrotic tissue should be resected radically, loose implants should be removed or replaced. Postoperative an empirical antibiotic treatment should be started covering the most common bacteria. After microbiological analysis presents the specific resistogram for the patient, antibiotic therapy has to be adapted if necessary. Treatment of infected spondylodesis should be performed in a multidisciplinary setting including spine surgical, microbiological and infectiological expertise.

Hintergrund

Die Weichteilinfektion ist die häufigste Komplikation, die in der frühen postoperativen Phase nach Wirbelsäulenoperationen auftritt [1]. Es werden in der Literatur mit 0,7 – 16% sehr unterschiedliche Infektionsraten nach Wirbelsäuleneingriffen berichtet. Minimalinvasive Eingriffe weisen dabei seltener Infektionen als offene Operationen mit eingebrachten Implantaten auf [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]. Weitere Faktoren, die signifikant mit dem Auftreten von Infektionen assoziiert sind, sind ein längerer Krankenhausaufenthalt, Adipositas, Rauchen, ein schlechter gesundheitlicher Zustand (ASA-Score von 3 oder höher), kürzlicher Gewichtsverlust, metastasierte Malignome, eine OP-Dauer von mehr als 3 Stunden oder ein Zustand nach Bestrahlung des OP-Gebiets [3], [5], [8]. Staphylococcus aureus ist der nach Wirbelsäulenoperationen am häufigsten nachweisbare Erreger. Andere, ebenfalls häufig detektierbare Keime sind koagulasenegative Staphylokokken (insbesondere Staph. epidermidis), Streptokokken und Enterokokken. Gelegentlich lassen sich auch Enterobacteriaceae, Anaerobier (vor allem Propionibacterium spp. und Peptostreptokokken) und Pseudomonaden, deutlich seltener hingegen Mykobakterien und Pilze nachweisen [9], [10].

Klassifikation von Infektionen

Implantatassoziierte Infektionen können zu unterschiedlichen Zeitpunkten postoperativ auftreten, was entscheidend die Behandlung beeinflusst. Frühinfekte treten in einem Zeitraum von bis zu 3 Monaten postoperativ auf. Sie gehen in der Regel von OP-assoziierten Wundinfektionen aus. Verzögerte Infektionen treten hingegen zwischen dem 4. und 24. Monat nach Operation auf. Von Spätinfektionen spricht man definitionsgemäß ab 24 Monaten postoperativ, diese sind in der Regel von hämatogener Genese. Eintrittspforten können dabei Hautläsionen, der Urogenital-, Respirations- und Gastrointestinaltrakt, der Oropharynx (einschließlich dentaler Fokusse) oder aber septische Absiedlungen einer Endokarditis sein [9]. Bei akuten Infektionen beträgt die Dauer der Symptomatik weniger als 2 Wochen.

Diagnostik

Patienten, die von einer infizierten Spondylodese betroffen sind, können klinisch die üblichen Anzeichen einer Entzündung mit Schmerzen, einer Schwellung, Rötung und Überwärmung sowie Fieber und Schüttelfrost aufweisen. Gerade bei Spätinfekten muss dies aber nicht der Fall sein. Besteht der Verdacht auf eine Infektion, so sollten die Entzündungsparameter im Blut untersucht werden. Üblich sind im klinischen Alltag die Kontrolle der Leukozytenzahl und des C-reaktiven Proteins (CRP). Bei Verdacht auf eine beginnende Sepsis sind zudem Herzfrequenz und Blutdruck zu kontrollieren, zudem sollte der Laborparameter Procalcitonin (PCT) und mindestens 2 – 3 Blutkulturenpaare abgenommen werden.

Eine länger bestehende Infektion zeigt sich im Röntgenbild anhand von Osteolysen im Bereich des Wirbelkörpers und periimplantär. Zugleich können im umgebenden Weichteilgewebe Ossifikationen beobachtet werden. Eine Implantatlockerung oder ein paravertebraler Abszess können durch eine (idealerweise metallartefaktreduzierte) CT nachgewiesen werden. Besteht der Verdacht auf einen epiduralen Abszess oder ein Übergreifen auf Bandscheiben bzw. Wirbelkörper im Sinne einer Spondylitis/Spondylodiszitis ist eine (ebenfalls idealerweise metallartefaktreduzierte) MRT Methode der Wahl. Patienten mit nicht MRT-tauglichen Herzschrittmachern können mit ^99mTc-Szintigrafie untersucht werden, die ca. 48 Stunden nach Auftreten des Infekts positiv ist ([Abb. 1]).

Abb. 1 Fließschema/Therapiealgorithmus für Patienten mit Verdacht auf eine infizierte Spondylodese.

Antibiotische Behandlung und Keimgewinnung

Die antibiotische Therapie sollte, wenn es der klinische Zustand des Patienten erlaubt, erst nach erfolgter mikrobiologischer Diagnostik eingeleitet werden. Bei bereits begonnener Therapie sollte zur Erhöhung der Keimnachweiswahrscheinlichkeit eine Pause von mindestens 48 Stunden, noch günstiger von 1 – 2 Wochen, erfolgen [11]. Die perioperative, prophylaktische Antibiotikagabe darf erst nach der mikrobiologischen Probengewinnung erfolgen, um falsch negative Kulturergebnisse zu vermeiden. Paravertebrale Abszesse können zur Keimgewinnung und Drainage CT-gestützt punktiert werden. Intraoperativ gewonnene Gewebeproben sollten an Stellen entnommen werden, die makroskopisch infiziert erscheinen. Bei Abnahme von 2 – 3 Proben liegt die Wahrscheinlichkeit eines Keimnachweises erregerabhängig bei etwa 50%, werden mehr als 5 Proben entnommen, so erhöht sich die Sensitivität auf mehr als 70% [9], [12]. Dabei müssen zusätzlich zur mikrobiologischen Untersuchung separat Gewebeproben für die pathologische Diagnostik entnommen werden, um anhand histologischer Beurteilung (granulozytäre Infiltrate) zwischen einer Kontamination und einer Infektion differenzieren zu können. Liegt eine Pusansammlung vor, so sollte diese mit einer sterilen Spritze aufgenommen und zur mikrobiologischen Untersuchung eingesandt werden [13]. Entfernte Implantate sollten zur Sonikation eingesandt werden [14]. Dieses Verfahren ermöglicht durch Anwendung niederfrequenten Ultraschalls (20 – 120 kHz) auch den Nachweis von Keimen aus dem Biofilm des Implantats und erhöht die Sensivität des Keimnachweises. Nur wenn der Allgemeinzustand des Patienten bis zur Fertigstellung mikrobiologischer Befunde kein antibiotikafreies Intervall toleriert, erfolgt nach Probenentnahme zunächst eine empirische intravenöse Therapie (z. B. Aminopenicillin + β-Laktamasehemmer oder Cephalosporin Gruppe II) [9]. Nach abgeschlossener mikrobiologischer Diagnostik muss die antiinfektive Medikation erreger- und resistenzgerecht umgestellt werden. In der Regel ist eine Dauer der antibiotischen Therapie von 6 Wochen sinnvoll, dennoch sind die Verläufe individuell sehr unterschiedlich. Das Behandlungskonzept sollte interdisziplinär mit mikrobiolgischer und infektiologischer Expertise erfolgen.

Operatives Vorgehen

Infizierte Spondylodesen sollten operativ saniert werden, wenn es der Zustand des Patienten zulässt. Septische, kreislaufinstabile Patienten benötigen zunächst eine intensivmedizinische, konsolidierende Behandlung, i. v. Therapie und den kleinstmöglichen Eingriff zur Abszessentlastung und Keimreduktion, z. B. die interventionelle Anlage einer Drainage.

Liegt ein akuter Infekt vor, so ist eine implantaterhaltende Revision möglich. Bei bereits länger bestehenden Infektionen mit knöcherner Destruktion und Materiallockerung besteht die Indikation zur Materialentfernung, intensivem Débridement und ggf. Respondylodese. Zur Unterstützung der knöchernen Fusion im Infektfall ist autologer Knochen das Material der Wahl. Alternativ besteht die Möglichkeit, als Knochenersatzmaterial bioaktive Gläser einzusetzen, die einen negativen pH-Wert erzeugen und auf diese Weise bakterizid wirken. Die Stabilität der dorsalen Reinstrumentation kann ggf. durch Zementaugmentation der Schrauben erhöht werden. Das intraoperative Spülen mit antiseptischen Lösungen wie Povidon-Iod reduziert die Rate an Wundinfektionen und zeigt keine unerwünschten Nebenwirkungen [15]. Auch chlorhexidinhaltige Lösungen können zur Wundspülung verwendet werden. Liegen allerdings z. B. aufgrund einer Laminektomie neurale Strukturen frei, so sollte wegen der Neurotoxizität auf Chlorhexidin verzichtet werden. Aktuelle Studien zeigen, dass die lokale Applikation von Vancomycinpulver vor Wundverschluss die Rate an Infektionen senkt [16], [17]. In seltenen, besonders schweren Fällen, in denen eine chronische Infektion vorliegt, der Patient aber den notwendigen Revisionseingriff nicht überstehen würde, muss eine suppressive antibiotische Langzeittherapie durchgeführt werden.

OP-fähige Patienten mit akut eingetretenen, relevanten neurologischen Ausfallerscheinungen sollten sofort operiert werden. Eine dringende OP-Indikation besteht bei Nachweis eines epiduralen Abzesses, Bildung eines großen paraspinalen Abszesses oder bei spinaler Instabilität.

Bei der Behandlung von Patienten mit infizierten Spondylodesen kommt es im Rahmen von mehreren Revisionsoperationen gelegentlich zu einer Schrumpfung des umgebenden Weichteilgewebes, was dazu führen kann, dass die Wunde nicht mehr verschlossen werden kann und Implantate bzw. Duralsack freiliegen ([Abb. 2 A]). In solchen Fällen besteht die Möglichkeit, den Infekt mittels Vakuumversiegelung zu behandeln [18]. Da oftmals ein Verschließen von Wunden mit retrahierten Rändern nicht gelingt, sind lokale Weichteilmobilisationen und final gefäßgestiehlte Muskellappen die beste Therapieoption zur Deckung von ausgedehnten Weichteildefekten ([Abb. 2 B – D]) [19].

Abb. 2 Im Rahmen mehrerer Revisionsoperationen und nach durchgeführter Strahlentherapie einer thorakalen Spondylodese war es bei dem Patienten zu einem Weichteildefekt mit freiliegenden Implantaten gekommen (A). Zur plastischen Deckung wurde ein Latissimus-dorsi-Lappen präpariert und über den Defekt geschwenkt (B – D).

1. Fall

47-jährige Patientin ([Abb. 3]), die aufgrund einer Spondylodiszitis L3/4 1,5 Jahre zuvor operativ versorgt wurde. Es erfolgte eine dorsoventrale Spondylodese. Es wurde Staphylococcus aureus nachgewiesen und resistenzgerecht antibiotisch behandelt. Anschließend war die Patientin beschwerdefrei. Nun traten akut Fieber bis 39,5 °C sowie ein CRP-Anstieg von 240 mg/l auf. Im CT konnte ein periimplantärer Flüssigkeitsverhalt nachgewiesen werden, aus dem sich nach Punktion ebenfalls Staphylococcus aureus anzüchten ließ. Auch in den abgenommenen Blutkulturen ließ sich der Erreger kultivieren. Bei knöchern konsolidierter Spondylodese war die Implantatentfernung die OP-Methode der Wahl.

Abb. 3 Fallbeschreibung einer 47-jährigen Patientin mit Diabetes mellitus Typ 1. Aufgrund einer Spondylodiszitis L3/4 wurde eine Spondylodese L3/4 vorgenommen. Da die Patientin 1,5 Jahre später bei knöcherner Fusion periimplantär einen Flüssigkeitsverhalt entwickelte, aus dem nach Punktion der Nachweis von Staphylococcus aureus gelang, erfolgte zur Behandlung die Implantatentfernung.

2. Fall

62-jähriger Patient ([Abb. 4]), bei dem aufgrund einer fortgeschrittenen Osteochondrose 2 Jahre zuvor ein Bandscheibenersatz L5/S1 erfolgte. Aufgrund lokaler Unterbauchbeschwerden wurde ein CT angefertigt, das einen ausgedehnten Abszess retroperitoneal, ausgehend von der Bandscheibenprothese, zeigte. Klinisch hatte der Patient keine Entzündungszeichen, der CRP-Wert war 7 mg/l, die Leukozytenanzahl lag im Normalbereich. Es erfolgte die ventrale Revision mit Explantation der Bandscheibenprothese und Spondylodese mittels autologem Knochenspan vom Beckenkamm. Anschließend erfolgte zusätzlich die dorsale Stabilisierung. Es gelang nicht, einen Keim nachzuweisen, der Patient wurde 6 Wochen empirisch mit Levofloxacin antibiotisch nachbehandelt.

Abb. 4 Fallbeschreibung eines 62-jährigen Patienten, der 2 Jahre nach Implantation einer Bandscheibenprothese einen retroperitonealen Abszess, ausgehend vom Bandscheibenfach L5/S1, entwickelte. Zur Behandlung erfolgte die Explantation der Bandscheibenprothese von ventral mit Einbringen eines autologen Knochenspans vom Beckenkamm (Schraubenfixation von Allograft im Entnahmedefekt am Beckenkamm). Anschließend wurde zur zusätzlichen Stabilisierung eine dorsale Instrumentation L5/S1 durchgeführt.

3. Fall

56-jähriger Patient, bei dem 4 Jahre zuvor ein Chondrosarkom diagnostiziert wurde ([Abb. 5]). Es erfolgte in kurativem Ansatz eine 5-Etagen-En-bloc-Spondylektomie Th3 – Th7 mit Thoraxwandresektion, Wirbelkörperersatz und dorsaler Stabilisierung. Der Patient wurde nach Wundheilung bestrahlt. Zwei Jahre später entwickelte er ein Lokalrezidiv, es erfolgte die Nachresektion mit Implantatwechsel. Postoperativ entwickelte sich eine tiefe Wundinfektion, mehrfache lokale Revisionseingriffe konnten den Infektfokus nicht sanieren. Der Patient entwickelte im weiteren Verlauf ein großes Tumorrezidiv, eine dorsale Fistel mit multipler Keimbesiedlung. Da der Patient einen weiteren operativen Eingriff mit ausreichender Radikalität, die eine Infektsanierung möglich gemacht hätte, nicht überstanden hätte, wurde die Indikation zur dauerhaften infektsupprimierenden antibiotischen Langzeittherapie gestellt.

Abb. 5 Fallbeschreibung eines 56-jährigen Patienten, der 3 Jahre nach 5-Etagen-En-bloc-Spondylektomie aufgrund eines Chondrosarkoms eine Infektion mit pleuraler Fistel rechtsseitig entwickelte. Aufgrund des ausgedehnten Befunds konnte nur eine lokale Wundrevision der pleuralen Fistel durchgeführt werden. Ein radikaler Implantatwechsel mit dem Ziel einer vollständigen Sanierung des Infektfokus war aufgrund des deutlich reduzierten Allgemeinzustands des Patienten nicht möglich, daher erfolgte eine supprimierende Antibiotikatherapie.

4. Fall

47-jähriger Patient, der in suizidaler Absicht in die Tiefe sprang und dabei eine Berstungsfraktur des 3. Lendenwirbelkörpers erlitt ([Abb. 6 a]). Diese wurde mittels Korporektomie, Wirbelkörperersatz, ventraler Platte und dorsaler Stabilisierung versorgt ([Abb. 6 b]). Elf Jahre später entwickelte der Patient eine Infektion mit Fistelgang vom Cage bis zum Beckenkamm. Der Infekt führte zum Implantatversagen und zu einer septischen Arrosion der infrarenalen Aorta und damit zu einem perforierten Aortenaneurysma ([Abb. 6 c]). Zur Behandlung wurde eine Segmentresektion der infrarenalen Aorta durchgeführt und ein axillobifemoraler Bypass angelegt ([Abb. 6 d]). Im nächsten Schritt wurde die dorsale Instrumentation entfernt und gegen eine spinopelvine Reinstrumentation gewechselt ([Abb. 6 e – g]). Anschließend erfolgte die Entfernung der anterioren Platte und des Cages mit Implantation eines 5-Level-Harms-Cages. Die intraoperativ gewonnenen Gewebeproben ergaben einen methicillin-resistenten Staphylococcus aureus.

Abb. 6 Fallbeschreibung eines 47-jährigen Patienten, der bei einer Berstungsfraktur des 3. Lendenwirbelkörpers mittels Korporektomie, Wirbelkörperersatz, ventraler Platte und dorsaler Stabilisierung versorgt wurde (A, B). Elf Jahre später entwickelte der Patient eine Infektion, die zum Implantatversagen und einem perforierten Aortenaneurysma führte (C). Es wurde eine Segmentresektion der infrarenalen Aorta durchgeführt (D) und ein axillobifemoraler Bypass angelegt. Im nächsten Schritt wurde die dorsale Instrumentation entfernt und gegen eine spinopelvine Reinstrumentation getauscht sowie die anteriore Platte und der Cage mit Implantation eines 5-Level-Harms-Cages (E – G).

Über die Autoren

Stefan Zwingenberger

Dr. med., UniversitätsCentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Uniklinikum Carl Gustav Carus an der Technischen Universität Dresden, Dresden

Klaus-Dieter Schaser

Prof. Dr. med., UniversitätsCentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Uniklinikum Carl Gustav Carus an der Technischen Universität Dresden, Dresden

Maik Stiehler

PD Dr. med., UniversitätsCentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Uniklinikum Carl Gustav Carus an der Technischen Universität Dresden, Dresden

Peter Bernstein

PD Dr. med., UniversitätsCentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Uniklinikum Carl Gustav Carus an der Technischen Universität Dresden, Dresden

Alexander Thürmer

Dr. med., Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene, Technische Universität Dresden, Dresden

Alexander Carl Disch

PD Dr. med., UniversitätsCentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Uniklinikum Carl Gustav Carus an der Technischen Universität Dresden, Dresden

Interessenkonflikt

Dr. Zwingenberger erhielt finanzielle Unterstützung von K2M bei einer Fortbildungsveranstaltung. PD Dr. Disch übt eine Beratertätigkeit für Depuy-Synthes aus. Für die anderen Koautoren bestehen keine Interessenskonflikte.

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