Prøvetagning til diagnostik af ortopædkirurgiske infektioner

Ortopædkirurgiske infektioner i Danmark håndteres heterogent både inden for det ortopædkirurgiske og det klinisk mikrobiologiske speciale.

En ensartet prøvetagningsstrategi forventes at kunne resultere i forbedret tolkning af resultater, bedre patientforløb, ensartet dataindsamling og stærkere forskning på området. Det vil samtidig øge evidensen ved indførelse af nye metoder, da sammenligningsgrundlaget vil være væsentligt større. Derfor ønsker vi at fremkomme med denne vejledning for prøvetagning og mikrobiologisk diagnostik ved dybe ortopædkirurgiske infektioner med bakterier eller svampe i et håb om at opnå konsensus. Udgangspunktet for vejledningen har været periprostetiske infektioner (PJI), frakturrelaterede infektioner (FRI) og osteomyelitis (OM), men kan anvendes ved alle ortopædkirurgiske infektioner inklusive f.eks. spondylodiskitis eller OM hos børn. Med optimal og ensrettet prøvetagning øges muligheden for at påvise og identificere bakterier eller svampe i alle tilfælde af infektion (høj sensitivitet), og at prøver uden påviste mikroorganismer er ensbetydende med en aseptisk tilstand (høj specificitet). Få og heterogent fordelte mikroorganismer samt mikroorganismer med svækket eller langsom celledeling kan resultere i falsk negative resultater, og kontaminering kan resultere i falsk positive resultater. Ved den aktuelle manglende stringens i prøvetagning og prøvehåndtering opleves en kompromitterende hyppighed af falsk negative og falsk positive prøver, hvilket desværre ikke muliggør en fuldkommen differentiering mellem inficerede og aseptiske tilstande. Det forventes, at man ved standardiserede procedurer og arbejdsgange kan minimere antallet af falske prøveresultater og dermed øge sikkerheden i tolkningen af prøvesvarene. Den forbedrede prøvehåndtering forventes at forbedre den overordnede behandling og fremme udførelsen af kliniske studier af diagnostik og behandling. Den peroperative prøvetagning er grundlaget for det kliniske samarbejde mellem kirurg og mikrobiolog. Kvaliteten af kirurgens prøvetagning optimerer mikrobiologens mulighed for at identificere agens og resistensmønster og dermed at kunne anbefale en optimal postoperativ systemisk behandling af infektionen.

Problemet med manglende vækst i tilfælde af infektion kan skyldes dårlig prøvetagning og/eller -håndtering. I de tilfælde, hvor der er begrundet mistanke om falske negative svar, må man overveje gentagelse af prøvetagningen samt iværksættelse af empirisk antibiotisk behandling.

Forfattergruppen opfordrer til ensartethed og metodestringens vedr.: 1) den indledende vurdering af patienten, 2) den peroperativ prøvetagning og 3) de mikrobiologiske analyser.

Formål

Formålet med denne artikel er at initiere en proces, der kan lede til national konsensus om prøvetagningsmetode og klinisk mikrobiologisk prøvehåndtering ved dybe ortopædkirurgiske infektioner. Vi anvender termen »dyb infektion« til at skelne disse infektioner i knogler, led, muskler, sener og bursae fra overfladiske infektioner i hud og subcutis. De dybe infektioner er sædvanligvis karakteriseret ved intakt bløddels- og huddække over det dybe anatomiske kompartment, hvor infektion med fisteldannelse og efter penetrerende sår dog udgør en undtagelse. Disse udgør en specielt vanskelig gruppe af infektioner dels pga. diagnostiske problemer, dels pga. de ofte alvorlige konsekvenser med risiko for permanent funktionsindskrænkning, og deres behandling afviger i flere henseender fra behandlingen af overfladiske infektioner.

Indledende vurdering af patienterne

Indikationen for mikrobiologisk prøvetagning er en naturlig forudsætning for prøvetagningen. Derfor vil der blive givet en kort redegørelse for den kliniske og parakliniske vurdering, der sædvanligvis ligger forud for prøvetagningen.

Patienter med blot et af de sikre kliniske kriterier for dyb infektion (fistel til hudoverfladen eller synligt implantat) ved enten PJI eller FRI [1, 2] betragtes som værende dybt inficerede og skal behandles derefter. Fravær af sikre kriterier for dyb infektion kan desværre ikke frikende patienten for infektionsmistanken, da disse patienter ofte udviser potentielle kriterier for dyb infektion. Etablerede og historisk anvendte kliniske tegn på infektion som feber, varme, palpationsømhed, rødme, hævelse og funktionstab (calor, dolor, rubor, tumor og functio laesa) er alle potentielle kriterier for dyb infektion, som ikke fastslår dyb infektion, men blot sandsynliggør en dyb infektion [3].

I de tilfælde, hvor mistanken om infektion opstår, skal der foretages en omhyggelig objektiv undersøgelse med fokus på de klassiske inflammations- og infektionstegn, som efter behov suppleres med billeddiagnostik (røntgen, CT og MR-skanning samt nuklearmedicinske undersøgelser) og biokemi. Det skal dog understreges, at man ikke på baggrund af nogen af disse undersøgelser alene kan stille diagnosen med sikkerhed.

Manglende sikker diagnostik af dyb knogle- og/eller implantatassocieret infektion vanskeliggør også sikker kontrol af behandlingseffekten, hvorfor resultatet af behandlingen ofte beror på en klinisk vurdering af patienten i det postoperative forløb efter ophør af systemisk antibiotikabehandling. Nedenfor er listet parakliniske undersøgelser, som supplerer den kliniske vurdering af mulig infektion.

Inflammationsmarkører

De almindelige serologiske markører for inflammation og infektion omfatter CRP, sænkningsreaktion, leukocyt- og differentialtælling samt procalcitonin. Analyser af ledvæske omfatter målinger af leukocytter og forskellige biomarkører. Ingen af disse analyser har ideelle diagnostiske egenskaber, idet der er både falsk negative og falsk positive værdier for alle markører. Den aktuelle konsensus vedr. diagnostik af periprostetiske hofte- og knæinfektioner giver et overblik over den aktuelle viden [4].

Mikrobiologisk undersøgelse af perkutant udtaget materiale

Denne diagnostiske metode anvendes oftest ved infektionssuspekte led med eller uden protese eller dybereliggende abscesser, som kan nås UL-vejledt.

Mikroskopi, dyrkning og resistensundersøgelse af aspirat

Vækst af bakterier eller svampe i de udtagne vævsprøver eller aspirater kan opfattes som havende en patogen betydning, men det kan repræsentere en forurening, og tolkningen af det mikrobiologiske svar kan derfor være usikker.

Billeddiagnostik

Billedundersøgelser, der alene er baseret på røntgenstråling, viser primært røntgenstrålingens svækkelse gennem det undersøgte område. Svækkelsen afhænger hovedsageligt af vævets sammensætning, hvor højere atomnumre medfører højere svækkelse. I infektionssammenhæng kan osteolyse, sekvestre (område med avital knogle), involucrum (lagdelt periostalt knoglevæv på længerevarende inficeret knoglevæv), implantatløsning og manglende heling alt efter den kliniske sammenhæng bestyrke infektionsmistanken.

Ved MR-skanning vises hovedsageligt koncentrationen af brintkerner, og skanningen er derfor meget velegnet til påvisning af knogleødem, periostalt ødem og andre væskeansamlinger, der afhængigt af den kliniske sammenhæng kraftigt kan bestyrke den kliniske mistanke om infektion.

Der er fire nuklearmedicinske undersøgelser til udredning af knogleinfektion. Metoderne visualiserer forskellige dele af patofysiologien (Tabel 1).

Peroperativ udtagning af materiale

Kirurgen skal tage vævsprøver fra de steder, hvor han/hun klinisk finder den største sandsynlighed for identifikation af mikroorganismer. Prøverne skal tages så tidligt i operationen som muligt for at minimere risikoen for peroperativ forurening af vævet og dermed de udtagne prøver [5]. Kirurgen bør ved enhver prøvetagning udtage følgende materiale til mikrobiologisk undersøgelse.

Ledvæske opsuges med sprøjte og sendes til klinisk mikrobiologisk undersøgelse direkte i sterilt spidsglas samt inokuleret i en bloddyrkningskolbe. Tilsvarende væskeprøver kan tages fra andre væskefyldte hulrum. Ved såkaldte dry taps kan der laves en lavage med sterilt isotonisk saltvand, og den opsamlede skyllevæske kan derefter sendes til undersøgelse.

Det skal bemærkes, at ledvæske også skal sendes til celletælling, hvor leukocytkoncentrationer > 3.000 celler/μl samt en andel af polymorfkernede celler > 80% betragtes som sikre infektionstegn [1].

Der tages min. fem vævsprøver fra hvert infektionssuspekte område. Ved revision af alloplastik tages prøverne primært fra ledhulens synovialis evt. suppleret med flere prøver fra andre infektionssuspekte lokalisationer. Ved FRI og OM skal kirurgen så tidligt i revisionen som muligt tage prøver fra et udvalgt område, hvor bakterietilstedeværelsen vurderes størst, for at optimere identifikation af bakterierne eller svampene. Efter fjernelse af et implantat findes ofte membraner og avitalt, flæsket, blegt materiale mellem implantatet og knoglen på både afskårne spongiøse knogleflader, intakte kompakte knogleoverflader og i marvrum, som alle er potentielle vækstområder for bakterier eller svampe. Vævsprøver udtages med nye sterile instrumenter til hver prøve for at undgå forurening af prøverne. Prøven overføres direkte fra patient til transportbeholder uden bord eller andre flader som mellemstation.

Alle udtagne elementer som protesedele eller osteosyntesemateriale, evt. knoglesekvestre, suturer eller cementstykker, lægges i en steril boks, som sendes til afdelingen for klinisk mikrobiologi mhp. sonikering for at frigøre mulige biofilmsklædte bakterier eller -svampe inden videre mikrobiologisk diagnostik.

Prøvetagningsværktøjet er placeret i sterile bakker, så der ikke er kommunikation mellem de forskellige stykker værktøj, og således at der kan tages forskellige typer værktøj til specifikke prøver, uden at der er risiko for at kontaminere endnu ikke anvendt værktøj (Figur 1 A).

Prøverne tages således, at der kun anvendes ét sterilt stykke værktøj til hver prøve, som kun håndteres i den ende af værktøjet, som ikke kommer i kontakt med patienten. Under prøvetagningen bruges værktøjet én gang til én prøve, hvorefter prøven overføres direkte fra patienten til en steril prøvebeholder. Prøverne sendes samlet til analyse på afdelingen for klinisk mikrobiologi (Figur 1 B).

Det er ofte beskrevet, at det er en forudsætning for en korrekt bakterieidentifikation ved dyrkning, at patienten ikke får antibiotika i min. 14 dage, før der tages peroperative knogleprøver. Dette dogme er dog underbelyst, og antibiotika skal kun seponeres inden prøvetagning og revision, hvis patientens tilstand tillader det. Hvis patienten behandles med antibiotika, kan det vanskeliggøre identifikationen ved dyrkning, men molekylærdiagnostik samt forlænget dyrkning kan anvendes i disse tilfælde.

Den mikrobiologiske undersøgelse

Generelt skal biopsier, ekssudater, proteser og lignende prøver til klinisk mikrobiologisk diagnostik sendes i sterile prøvebeholdere hurtigst muligt. En del mikroorganismer er følsomme for udtørring, og anaerobe bakterier kan være følsomme for ilt og dermed vanskelige at påvise ved dyrkning, især hvis transporttiden er lang. Tilsætning af væsker anbefales generelt ikke pga. risiko for kontaminering. Prøvetransporttiden er et område, det er muligt at forkorte for at undgå død af bakterierne eller overvækst af kontaminerende bakterier og dermed reduktion af hhv. falsk negative eller falsk positive prøvesvar. De prøver, der fremsendes fra operationsstuerne til de klinisk mikrobiologiske afdelinger, bliver undersøgt med metoderne beskrevet i Tabel 2. Oversigt over forslag til dyrkning, substrater og antal dages inkubation er beskrevet i Tabel 3. De klinisk mikrobiologiske afdelinger i Danmark har ikke vedtaget fælles retningslinjer for undersøgelse af ortopædkirurgiske prøver. På baggrund af EBJIS-definitionerne kunne det være en gevinst med ensretning.

Konklusion

Målet med disse anbefalinger er et øget fokus på ensartet håndtering af patienter og deres prøvemateriale ved mistanke om PJI, FRI og OM samt et øget samarbejde mellem de ortopædkirurgiske og kliniske mikrobiologiske afdelinger i Danmark.

Ved den aktuelle manglende stringens i prøvetagning og prøvehåndtering opleves en kompromitterende hyppighed af falsk negative og falsk positive prøver. Det forventes, at man ved standardiserede procedurer kan minimere antallet af falske prøveresultater og dermed øge sikkerheden i tolkningen af prøvesvarene. Den peroperative prøvetagning er grundlaget for det kliniske samarbejde mellem kirurg og mikrobiolog. Kvaliteten af kirurgens prøvetagning optimerer mikrobiologens mulighed for at identificere agens og resistensmønster og dermed kunne anbefale en optimal postoperativ systemisk behandling af infektionen.

Vi håber, at der med tiden kan udarbejdes en konkret landsdækkende vejledning på baggrund af disse anbefalinger.