Übersichtsarbeiten - OUP 10/2015
Spacer in der septischen RevisionsendoprothetikIndikation, Technik, ErgebnisseIndication, technique, results
Matthias Militz1, Simon Hackl1, Mario Morgenstern1, Sven Hungerer2
Zusammenfassung: Antibiotikahaltige Spacer werden in verschiedenen Formen als Platzhalter zur Infektsanierung beim zweizeitigen septischen Endoprothesenwechsel eingesetzt. Statische Spacer sind einfach in der Anwendung, lassen aber eine frühzeitige Mobilisierung des Gelenks nicht zu. Mobile Spacer werden bei Hüft- und Schultergelenken eingesetzt, unter geeigneten Bedingungen auch am Kniegelenk. Langfristig zeigen beide Spacerarten keine messbaren Unterschiede hinsichtlich der Funktion und der Sanierungsrate. Die individuelle Antibiotika-/Antimykotikabeimischung ist in speziellen Konstellationen sinnvoll, wobei die Freisetzungskinetik und die mechanischen Eigenschaften des Spacers Beachtung finden müssen. Die Dauer des Spacerintervalls bis zur Implantation einer Revisionsendoprothese wird durchschnittlich mit 6 Wochen angegeben.
Schlüsselwörter: Spacer, periprothetische Infektion, zweizeitiger Wechsel
Zitierweise
Militz M, Hackl S, Morgenstern M, Hungerer S. Spacer in der septischen Revisionsendoprothetik. Indikation, Technik, Ergebnisse.
OUP 2015; 10: 474–479 DOI 10.3238/oup.2015.0474–0479
Summary: Different types of antibiotic loaded spacers are used in septic revision arthroplasty to treat periprosthetic
infections with the two stage procedure. Static spacers are relatively simple to implant, but early mobilization of the patient is limited considerably. Mobile spacers could be used in revision surgery of hip and shoulder infections, in appropriate cases also in knee revisions. In long term follow-up no significant differences are described in terms of regained range of motion, functionality and success of pathogen eradication. In infections related to pathogens with a widely spread antibiotic resistance pattern a custom-made antibiotic admixture could be required, but the release profile of these drugs and mechanical characteristics may be changed. The spacer interval until replantation of the revision arthroplasty is on average 6 weeks.
Keywords: spacer, periprosthetic infection, two stage revision
Citation
Militz M, Hackl S, Morgenstern M, Hungerer S. Spacer in septic
revision arthroplasty. Indication, technique, results.
OUP 2015; 10: 474–479 DOI 10.3238/oup.2015.0474–0479
Einleitung
Eine der schwersten Komplikationen im Rahmen der operativen Behandlung von degenerativen und posttraumatischen Gelenkveränderungen durch Endoprothesen stellt die periprothetische Infektion dar. Verschiedene Behandlungskonzepte zur Sanierung der Infektsituation sind bekannt. Neben der Retention in speziellen Fällen sowie der einzeitigen Wechselstrategie stellt der zwei- und mehrzeitige Wechsel den bisher häufigsten Eingriff zur Behandlung von periprothetischen Infektionen dar.
Grundidee des zweizeitigen Wechsels ist die Entfernung der einliegenden Fremdkörper, Débridement des nekrotischen Gewebes, Gewinnung von histologischen und mikrobiologischen Gewebeproben zur Diagnostik der vorliegenden periprothetischen Infektionen sowie die Implantation eines lokal wirkenden Antibiotikums zur Eradikation der Infektion. Abhängig von der Lokalisation, der Art der Infektion sowie der Allgemeinsituation des Patienten können verschiedene Therapieverfahren zur Sanierung einer periprothetischen Infektion im Rahmen eines zweizeitigen Behandlungsintervalls angewendet werden.
Ziel der Arbeit ist es, die Indikation, verschiedene Techniken sowie die Ergebnisse der Behandlung von periprothetischen Infektionen mit antibiotikahaltigen Spacern anhand aktueller Literaturdaten und Ergebnissen eigener Untersuchungen darzustellen.
Spacer
Der Einsatz von antibiotikahaltigen Platzhaltern (Spacern) bei periprothetischen Infektionen wird kontrovers diskutiert und unterschiedlich bewertet [1–3]. Die Studienlage ist gekennzeichnet durch geringe Fallzahlen und Evidenz [4, 5].
Die Idee der Platzierung eines Spacers nach Entfernung einer Endoprothese und Nekrektomie im Zuge der Sanierung einer periprothetischen Infektion besteht darin, einerseits durch die mechanische Stabilität und die Aufrechterhaltung der Weichteilspannung die Schmerzen für den Patienten zu reduzieren, und andererseits durch die Abgabe eines lokal wirkenden Antibiotikums die Infektion in diesem Bereich zu behandeln. Da bei der periprothetischen Infektion immer ein Gelenk betroffen ist, kann – abhängig von der Lokalisation und dem Ausmaß des knöchernen und Weichteildefekts – zwischen artikulierenden und nichtartikulierenden Spacern unterschieden werden [6]. Die vorübergehende Versteifung eines Gelenkabschnitts wird durch die Implantation eines statischen Spacers problematischer, je stammnäher das betroffene Gelenk behandelt wird.
Aus diesem Grunde und wegen der anatomischen Gegebenheiten ist die Versorgung sowohl im Bereich des Schultergelenks als auch des Hüftgelenks bei einer periprothetischen Infektion mit einem statischen Spacer nicht üblich. Andererseits ist die Versorgung von ausgedehnten knöchernen Defekten gerade im Knie- und Sprunggelenkbereich sowie im Ellenbogengelenkbereich mitunter auch die Indikation für die Versorgung mit einem statischen Spacer, um die Schmerzen für den Patienten zu reduzieren, eine gewisse Stabilisierung der Extremität zu gewährleisten und eine Eradikation der Infektion zu erzielen.
Bei der Einbringung von artikulierenden Spacern im Bereich des Hüft- und Schultergelenks müssen eine sichere Verankerung und eine ausreichende Weichteilspannung gewährleistet sein. Eine Stilverankerung im Schaftbereich und ein kopfähnlicher Platzhalter für die Verankerung in der Gelenkpfanne müssen gegeben sein. Dadurch kann eine ausreichende Weichteilspannung erzeugt werden und eine gewisse Gelenkfunktion resultiert (Abb. 1 und 2).
In der Behandlung von periprothetischen Infektionen des Hüftgelenks variiert die technische Umsetzung dieser Spacer. Folgende Platzhalter werden in der Literatur beschrieben: Einbringung von antibiotikahaltigen Zementkugelketten ohne Stabilisierung des Hüftgelenks, Implantation einer resterilisierten, mit antibiotikahaltigem Zement ummantelten Endoprothese, Spül-Saug-Drainage bei liegendem Metallspacer, individuell gegossene Platzhalter und konfektionierte Spacer [7–14]. Teilweise wird auch über den Ersatz der Hüftpfanne durch antibiotika-ummantelte Metallringe, einzementierte Polyethyleninlays, aber auch Pfannen aus Knochenzement berichtet [8, 15]. Die Unterschiede in der Technik haben vielfältige Gründe, wobei die Dauer der OP, anatomisch bedingte Besonderheiten und auch ökonomische Aspekte eine Rolle spielen dürften.
Während die Implantation von antibiotikahaltigen Zementketten als einfaches Verfahren zur Defektauffüllung im Bereich der Hüftpfanne und auch im Schaftbereich angesehen werden kann, sind der damit verbundene Effekt als Platzhalter und der Komfort für den Patienten mit einer Girdlestone-Situation vergleichbar. Gelegentlich ist auch bei langer Dauer des Intervalls bis zur definitiven Versorgung mit der Re-Implantation einer erneuten Endoprothese die Entfernung der einliegenden Kugelketten eine Herausforderung. Die Re-Implantation einer resterilisierten Endoprothese mit Zementummantelung stellt ein kostengünstiges Verfahren dar, wobei die Resterilisation in einem Eingriff zu hinterfragen ist, da der Prozess der Sterilisation bei korrekter Durchführung mehrere Stunden umfasst. Auch medicolegal ist die Re-Implantation einer zuvor offensichtlich mit Biofilm behafteten, ehemals infizierten Endoprothese problematisch.
Die Implantation von handgefertigten Platzhaltern stellt ebenfalls eine relativ kostengünstige Variante dar, wobei hier die Anpassung der Größe des Platzhalters an die anatomischen Gegebenheiten unter Umständen technisch schwierig ist [16]. Die sichere, torsionsstabile Verankerung des Spacers im Schaftbereich kann mitunter nur durch lockeres Einzementieren der Stielkomponente des Spacers erreicht werden. Des Weiteren ist unklar, wie die Verteilung des Antibiotikums und die Freisetzung desselben aus dem handgefertigten Spacer in situ erfolgt. Hier dürfte der Vorteil bei den konfektionierten Spacern liegen. Die individuell gegossenen antibiotikahaltigen Zementspacer bieten den Vorteil, dass eine individuelle Zumischung eines Antibiotikums je nach Antibiogramm vorgenommen werden kann. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass die Herstellung dieser Spacer während der Operation einen nicht unerheblichen Zeitbedarf in Anspruch nimmt, sodass die reinen Materialkosten sicher nicht ausreichen, um die wirtschaftliche Bilanz dieses Eingriffs darstellen zu können. Die konfektionierten Spacer stellen eine Alternative dar, wobei hier der Kostenfaktor eher negativ zu Buche schlägt. Vorteil der konfektionierten Spacer ist die standardisierte Antibiotikafreisetzung, die relativ glatte Oberfläche und die zeitsparende Implantation [6, 17–19].
Unter Berücksichtigung der oben genannten Aspekte ist davon auszugehen, dass sowohl im Hüftgelenkbereich als auch im Schultergelenkbereich in der überwiegenden Zahl der Fälle ein artikulierender Spacer beim zweizeitigen Sanierungskonzept periprothetischer Infektionen zur Anwendung kommt. Die Vor- und Nachteile sind durch zahlreiche Faktoren sowohl von Seiten des Patienten als auch der Operationsplanung bedingt.
Für die Sanierung einer periprothetischen Infektion im Schultergelenk ist die mechanische Belastung eher geringer, sodass hier sowohl von der Dimension des Spacers als auch von der Belastungsfähigkeit die Verwendung von handgeformten Spacern überwiegt [20, 21]. Die Funktion der Spacer kann gelegentlich derart zufriedenstellend sein, dass eine Revisionsoperation nicht erfolgt. [7, 12, 22].
Bezüglich der Indikation für statische bzw. dynamische Spacer am Knie- und Ellenbogengelenk stellt sich die Situation etwas anders dar. Durch die limitierte Weichteildeckung im Bereich des Kniegelenks und die nach mehreren Revisionen oft eingeschränkte knöcherne Struktur zur Verankerung von mobilen Spacern ist hier die Verwendung auch von statischen Spacern üblich (Abb. 3 und 4). Auch hier ist die Bandbreite der technischen Umsetzung der Spacer vielfältig, wobei überwiegend individuell eingebrachter Knochenzement mit einer Bewehrung aus verschiedenen Metallimplantaten Anwendung findet. In der Operationsplanung ist jedoch zu bedenken, dass die Implantation eines Metallstabs und die zusätzliche Stabilisierung mit Knochenzement zunächst relativ einfach ist, nach Aushärtung des Zements für die Entfernung derselben Konstruktion jedoch ein erheblicher Mehraufwand erforderlich ist. Die Vor- und Nachteile der individuell gefertigten Spacer bestehen – ebenso wie bei der Behandlung der periprothetischen Hüftgelenkinfektionen – in der individuellen, testgerechten Antibiotika-/Antimykotikazumischung [23, 24] und der Anpassung der knöchernen Defektsituation im Vergleich zu den gegossenen bzw. konfektionierten Spacern. Die Nachteile der Verwendung von statischen Spacern werden vor allen Dingen in der fehlenden Mobilisierung des Gelenks während der Zeit der Infekteradikation bis zur Re-Implantation gesehen. Im Langzeitergebnis werden keine relevanten Unterschiede mehr in der Funktion beobachtet. Bei kritischer Weichteilsituation ist jedoch dieses Intervall durchaus geeignet, ein stabiles Abheilen der Weichteile zu erreichen, um dann im zweiten Schritt die definitive Versorgung mit der Re-Implantation einer neuen Prothese vornehmen zu können [6]. In der Literatur gehen die Angaben über die Verwendung von statischen und artikulierenden Spacern auseinander. Die Rate der Infekteradikation sowohl beim statischen als auch beim dynamischen Spacer im Bereich des Kniegelenks wird nahezu gleich gesehen [5, 14, 25–32]. Ein Vorteil in der Verwendung der dynamischen Spacer wird in der frühen Mobilisierung nach Re-Implantation eines neuen Kunstgelenks gesehen, nach einem zweijährigen Intervall ergeben sich jedoch anhand der publizierten Daten keine wesentlichen Unterschiede mehr [4].
Im Bereich des Ellenbogengelenks kann die Verwendung von mobilen artikulierenden Spacern mitunter schwierig werden, da die gelenkstabilisierenden Bänder oft durch die vorherige Implantation der Endoprothese in Mitleidenschaft gezogen wurden und damit keine ausreichende Stabilisierung für die Weichteilsituation besteht. Studien zur Behandlung von periprothetischen Ellenbogengelenkinfektionen liegen nicht vor. Für die Infekteradikation ist auch die Verwendung von statischen Spacern in Funktionsstellung geeignet.
Beim oberen Sprunggelenk ist die Behandlung von periprothetischen Infektionen durch ein zweizeitiges Verfahren mit Re-Implantation einer Revisionsendoprothese bisher noch die Ausnahme. Hier bietet sich die Implantation eines statischen Spacers an, um dann im weiteren Verlauf eine Arthrodese realisieren zu können. Die limitierte knöcherne Situation im Bereich des Sprungbeins und die eingeschränkte Weichteilsituation sowie die gute Funktionalität nach Arthrodese des oberen Sprunggelenks lassen den Einsatz von artikulierenden Spacern in diesem Bereich als Ausnahme erscheinen [33–40].
Antibiotikafreisetzung
Die Freisetzung der in dem antibiotikahaltigen Knochenzement enthaltenen Antibiotika zur Behandlung der periprothetischen Infektionen nach Explantation der Endoprothese und Nekrektomie zeigt eine breite Variabilität. Diese ist u.a. abhängig vom Antibiotikum, der Art der Anmischung, dem Mischungsverhältnis zwischen Zement und Antibiotikum, der Geometrie des Spacers etc. Ein limitierender Faktor ist die Hitzestabilität des verwendeten Antibiotikums, da bei Erwärmung durch die Zementhärtung die Wirksamkeit des Antibiotikums reduziert werden kann. Des Weiteren muss bedacht werden, dass die Menge des Antibiotikums nicht die Werte für eine toxische Wirkung übersteigt, da das abgegebene Antibiotikum auch systemisch resorbiert wird. Besonders bei Vancomycin- und Tobramycin-haltigen Antibiotikabeigaben sind Auswirkungen auf die Nierenfunktion beschrieben worden. [18, 41–48]
Komplikationen
Durch den Einsatz von antibiotikahaltigen Spacern bei der Behandlung von periprothetischen Infektionen im zweizeitigen Intervall sind folgende Komplikationen beschrieben worden: Neben der Etablierung einer Fraktur durch das Einbringen des Spacers bzw. durch eine Fraktur in der Umgebung des Spacers im Zuge der weiteren Mobilisierung oder eines Bruchs des Spacers (Abb 5), stellt die Luxation eine der häufigsten Komplikationen der Behandlung mit artikulierenden Spacern dar, besonders am Hüftgelenk oder bei fehlendem Streckapparat am Kniegelenk. Die Luxationsrate wird zwischen 0 und 50 % angegeben [3, 5, 6, 11, 14, 16, 17, 32, 49, 50].
Die Ursache für die Luxation ist häufig die unzureichende Torsionsstabilität der Stielkomponente im Femur, sodass der Spacer nicht die nötige Antetorsion in Relation zum Femurschaft aufweist und es zur Luxation kommen kann.
Auch knöcherne Defekte im Acetabulum können die Luxationsneigung begünstigen. Zur Vermeidung von Luxationen haben sich sowohl das lockere Einzementieren des Stiels im proximalen Anteil des Femurs in korrekter Position bewährt als auch der passgerechte Sitz des Spacer-Kopfs in der Pfanne mit einer ausreichenden Größe (Abb. 6). Des Weiteren ist die ausreichende Compliance des Patienten ein wesentlicher Gesichtspunkt für die Versorgung und Minimierung der postoperativen Komplikationen.
Eigene Ergebnisse
In einer eigenen retrospektiven Analyse der Patienten mit periprothetischer Infektion am Kniegelenk im Zeitraum von 01/2005 bis 12/2013 konnten bei 103 Patienten die Daten von 66 Patienten ausgewertet werden. Das Durchschnittsalter betrug 66,7 ± 1,2 Jahre (Mittelwert ± SEM), es wurden 21 Frauen und 45 Männer behandelt. In fast der Hälfte der Fälle wurden Staphylococcus epidermidis und andere Koagulase-negative Staphylokokken als ursächliche Krankheitserreger detektiert. Der Methicillin-sensible Staphylococcus aureus (MSSA) war mit 18 % der zweithäufigste Erreger (Abb. 7). Nach der Explantation der infizierten Endoprothese erfolgte bei 3 von 66 Patienten mit aussreichendem knöchernen Befund die temporäre Stabilisierung mit einem konfektionierten artikulierenden Spacer, die überwiegende Zahl der Patienten wurde mit individuell gefertigten antibiotikahaltigen statischen Spacern versorgt. Eine Infekteradikation konnte bei den 25 Patienten, die bereits auswärts aufgrund der Infektion mindestens eine einmalige Prothesenrevision erhalten hatten (in 84 % der Fälle aufgrund der vor allem desolaten Weichteilsituation und der ausgedehnten knöchernen Defekte) nur mit dem Wechsel auf eine Arthrodese erreicht werden. In weiteren 12 % der Fälle war die Anlage einer Dauerfistel oder die Amputation notwendig. Bei den 41 erstmals wegen einer chronischen periprothetischen Infektion in unserer Klinik behandelten Patienten betrug die letztendlich erzielte Infekteradikationsrate 90,3 %, wobei davon 75,6 % mit einer Revisions-TEP, 22 % mit einer Arthrodese und 2,4 % mit einer Amputation versorgt wurden.
Darüber hinaus zeigte sich, dass die Anzahl der erfolglos durchgeführten Prothesen-Re-Implantationen wesentlich für das Outcome nach erzielter Infekteradikation verantwortlich war. So konnte in dem bei uns erstmalig wegen eines chronischen periprothetischen Infekts behandelten Patientenkollektivs in 90,3 % die Infekteradikation ohne zwischenzeitliches Rezidiv erzielt werden (Follow-up 4,1 ± 0,3 Jahre; Mittelwert ± SEM), wobei in 81,1 % der Fälle die Re-Implantation einer Knie-TEP gelang. Mit der Anzahl der fehlgeschlagenen Infekteradikationsversuche nahm auch das Outcome deutlich ab. So war bei dem Kollektiv mit mehr als 2 Infektrezidiven aufgrund der ausgedehnten Defekte eine Re-Implantation einer Prothese nicht mehr möglich.
Diskussion
Die Implantation von antibiotikahaltigen Spacern zur Sanierung von periprothetischen Infektionen hat sich in den vergangenen Jahren als etabliertes Verfahren herauskristallisiert. Besonders bei chronischen Infektionen mit resistenten Erregern sowie Knochendefektsituationen erscheint das zweizeitige Vorgehen das Verfahren der Wahl. Zur Erhaltung der Weichteilspannung und Mobilität sowie gleichzeitiger Eradikation der Infektion erscheint die Implantation von antibiotikahaltigen Spacern geeignet, die Behandlungsziele zu erreichen. Gerade bei der nicht kalkulierbaren Knochendefekt- und Weichteilsituation nach Explantation einer infizierten Endoprothese stellt die Implantation eines geeignetes Spacers durchaus eine Herausforderungen dar, um Komplikationen im Zuge dieser Behandlung zu vermeiden. Wesentlich ist die Berücksichtigung der individuellen Situation des Patienten, des Erregerstatus sowie der knöchernen und Weichteilsituation, um die Entscheidung für die Verwendung eines der oben dargestellten Verfahren zu treffen.
Unter Berücksichtigung der verschiedenen Aspekte ist eine Sanierungsrate von ca. 80–90 % im Zuge des zweizeitigen Vorgehens bei periprothetischen Infektionen zu erreichen. Die Auswahl des geeigneten Verfahrens sollte erfahrenen Operateuren mit einer ausreichenden Logistik vorbehalten bleiben, da durch Änderungen des Vorgehens bei unerwarteten intraoperativen Befunden auch ein Alternativverfahren zur Verfügung stehen sollte.
Interessenkonflikt: Der Autor ist Berater bei Zimmer Biomet und BBraun und Teilhaber der sBone-GmbH.
Korrespondenzadresse
Dr. med. Matthias Militz
Abteilung für Septische und
Rekonstruktive Chirurgie
BG Unfallklinik Murnau
Prof. Küntscher Straße 8
82418 Murnau
Matthias.Militz@bgu-murnau.de
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Fussnoten
1 Abteilung für Septische und Rekonstruktive Chirurgie, BG Unfallklinik Murnau
2 Abteilung für Rekonstruktive Endoprothetik, BG Unfallklinik Murnau