Результат интеллектуальной деятельности: Способ комплексной эмпирической антибактериальной терапии имплантат-ассоциированных ортопедических инфекций

Изобретение относится к медицине, в частности к травматологии и ортопедии, гнойной хирургии, и может применяться при лечении пациентов с имплантат-ассоциированной инфекцией после ортопедических операций.

В ситуации нарастающей резистентности микроорганизмов к антибактериальным препаратам все большее значение приобретает поиск новых путей применения хорошо известных антибиотиков. Одним из путей повышения эффективности антибактериальной терапии является комбинация препаратов из различных групп.

В тоже время, лечение инфекций костей и суставов, в том числе после установки ортопедических конструкций (эндопротезы, пластины, винты и т.д), требует высоких локальных концентраций антибиотиков в области инфекционного очага. Системное применение антибиотиков не всегда позволяет достичь необходимых концентраций, особенно в случае выраженных рубцовых изменений в области очага инфекции. Значительное увеличение доз антибиотиков при системном введении невозможно в связи с возможным развитием нежелательных эффектов, к примеру, для высоких доз аминогликозидных антибиотиков или ванкомицина характерно развитие нефротоксичности. В травматологии и ортопедии альтернативой системному введению больших доз антибиотиков является комбинация системной и местной антибактериальной терапии. Эффективность локального использования антибиотиков в составе костного цемента на основе полиметилметакрилата (ПММА) при замещении мягкотканных и костных дефектов у пациентов с остеомиелитами и инфекциями, ассоциированными с ортопедическими имплантатами, считается общепризнанной [Langlais F. 2003. Can we improve he results of revision arthroplasty for infected total hip replacement? J Bone Joint Surg Br 85: 637-640].

Антибиотики, которые добавляют в костный цемент, должны быть термостабильными, чтобы сохранить свою активность в условиях нагревания цемента в процессе полимеризации до 80-100°C, водорастворимыми, чтобы выделяться в окружающие цемент ткани. Кроме того, данные препараты должны быть активны в отношении ведущих возбудителей инфекции костей и суставов.

В 1975 году было предложено для локальной антибактериальной терапии при лечении остеомиелита применять полимерные частицы размером 1-20 мм из полиметакрилата, полиакрила и их сополимеров, загруженные гентамицином или другими антибиотиками (тобрамицином, линкомицином, эритромицином) [K. Klemm. Surgical synthetic-resin material and method of treating osteomyelitis. 13.05.1975, US 3882858].

Недостатками данного способа были сложность фиксации частиц указанного размера в области костных дефектов и невысокая активность гентамицина в отношении полирезистентных штаммов бактерий, в частности метициллинорезистентных штаммов стафилококков, которые являются частой причиной инфекции в ортопедии и травматологии.

В настоящее время известно, что для локальной антимикробной терапии в костный цемент при замещении мягкотканных и костных дефектов могут добавлять также широкий перечень других термостабильных антибиотиков: цефазолин, цефуроксим, цефтазидим, цефотаксим, цефтаролин, ципрофлоксацин, клиндамицин, эритромицин, колистин, пиперациллина/тазобактам, азтреонам, тазобактам, линезолид, меропенем, даптомицин, амфотерицин, вориконазол в зависимости от результатов бактериологического исследования дооперационного аспирата [Proceeding of the International consensus meeting on periprosthetic joint infection. USA, Maryland: Data Trace Publishing company, 2013. Р. 207-209].

Таким образом, рациональным выбор антибиотика для комплексного лечения может быть только при выделении возбудителя инфекции в дооперационном периоде. В реальной клинической практике исследование аспирата часто бывает неинформативным: нет роста или не удается выделить всех возбудителей. Следовательно, при отсутствии предварительных результатов бактериологического исследования локальная и системная антибактериальная терапия должна быть эмпирической, то есть активной в отношении большинства ведущих возбудителей ортопедической инфекции.

Распространен способ применения комбинации ванкомицина с одним из аминогликозидов (гентамицином или тобрамицином) в составе костного цемента для проведения локальной эмпирической антибактериальной терапии за счет расширения спектра активности устанавливаемого цементного спейсера [Jaeblon Т. Polymethylmethacrylate: propertes and contemporary uses in orthopaedics. J. Am. Acad. Orthop. Surg. 2010; 18: 297-305].

Недостатком указанной композиции является сочетание препаратов, один из которых (ванкомицин) в растворе создает кислую среду, а другие (аминогликозиды) значительно снижают свою активность за счет замедления или полной блокады транспорта через цитоплазматическую мембрану при низком рН, в присутствии двухвалентных катионов, в частности, ионов кальция и магния, которыми богата костная ткань, и в анаэробных условиях [Клиническая фармакология по Гудману и Гилману. Том 3. Под общей ред.: А.Г. Гилман. – М.: Практика, 2006 - с. 939].

Указанные недостатки приводят к снижению эффективности локальной и системной антибактериальной терапии инфекций, ассоциированных с ортопедическими имплантатами.

Прототипом настоящего изобретения является способ, при котором авторы предлагают использовать фосфомицин в комбинации с другими антибиотиками в составе костного цемента [Use of pharmaceutical composition for the local treatment of infections, and medical product, WO 2010/029104 А2]. Однако применение только локальной антибактериальной терапии в лечении инфекции костей и суставов неэффективно, т.к. в процессе хирургической санации развивается бактериемия, что может привести к распространению инфекционного процесса вплоть до его генерализации и развития сепсиса. Кроме того, выход антибиотика из цементного спейсера в количестве ниже минимальной подавляющей концентрации (МПК) в отношении возбудителя способствует росту резистентности [Hendriks J.G., Neut D., van Horn J.R. et al. Bacterial survival in the interfacial gap in gentamicin-loaded acrylic bone cements. J. Bone Joint Surg. (Br) 87 (2): 272-276].

Задачей настоящего изобретения явилось создание способа повышения эффективности комплексной эмпирической антибактериальной терапии инфекций, ассоциированных с ортопедическими имплантатами, лишенного указанных недостатков.

Сущность изобретения заключается в совокупности существенных признаков, обеспечивающих достижение искомого технического результата, а именно, повышение эффективности комплексной эмпирической антибактериальной терапии после радикальной хирургической обработки и санации очага инфекции в отношении ведущих возбудителей за счет одновременного локального и системного воздействия на очаг инфекции антибактериальным препаратом, который разрешен для системного применения и характеризуется наличием лиофилизированной формы, термостабильностью, водорастворимостью, широким спектром действия, включающим метициллинорезистентные стафилококки, причем системную терапию дополняют действующим с ним синергидно в отношении ведущих возбудителей имплантат-ассоциированной инфекции, но относящимся к другой группе, антибиотиком.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В ходе операции после выполнения радикальной хирургической обработки с удалением некротизированных и патологических тканей, санации очага инфекции и проведенным гемостазом определяется размер спейсера, необходимого для заполнения имеющегося костного дефекта. С соблюдением правил асептики смешивают порошковую часть костного цемента с лиофилизированным антибиотиком, к примеру, фосфомицином, в количестве 10-20 масс. %, далее добавляют жидкий компонент костного цемента, содержащий гентамицин, перемешивают. По достижении необходимой вязкости и температуры, согласно инструкции по применению костного цемента, из полученной массы формируют спейсер необходимой формы (артикулирующий, неартикулирующий, бусы, интрамедуллярный) и устанавливают его в костный дефект или интрамедуллярно, по окончании операции локальная антибактериальная терапия дополняется системным назначением антибиотика, добавленного в цемент, к примеру фосфомицина в дозе 2-4 грамма 3-4 раза внутривенно, и препарата, относящегося к другой группе антибиотиков, действующего синергидно в отношении ведущих возбудителей имплантат-ассоциированной инфекции с антибиотиком, добавленным в цемент, к примеру, фторхинолон или бета-лактам, или гликопептид.

Пример 1

Для подтверждения повышения эффективности локальной эмпирической антибактериальной терапии при использовании предлагаемого способа были проведены in vitro эксперименты по определению длительности антимикробной активности костного цемента, содержащего гентамицин (2,5 масс. %) и фосфомицин (10-20 масс. %) в качестве добавляемого в цемент антибиотика, в отношении ведущих грамположительных и грамотрицательных возбудителей ортопедической инфекции.

Для получения тестируемых образцов в асептических условиях 20 г сухого вещества коммерческого костного цемента на основе ПММА, содержащего гентамицин (2,5 масс. %) смешивали с соответствующим количеством дополнительного антибиотика: 2,0 г ванкомицина (10 масс. %) - контрольная группа, 2,0 или 4,0 г фосфомицина (10 и 20 масс. %, соответственно) - опытные группы. Далее, полученную сухую смесь перемешивали с жидким компонентом костного цемента и формировали пластину толщиной 2 мм, из которой нарезали образцы стандартного размера: 2×15×10 мм.

Оценку антимикробной активности проводили в отношении штаммов Staphylococcus aureus АТСС6538 (MSSA), Staphylococcus aureus ATCC33591 (MRSA), Klebsiella pneumoniae ATCC33495 и Escherichia coli ATCC25922. Культуры штаммов приводили к стандартной мутности 0,5 McFarland и использовали для получения бактериального газона на поверхности плотной питательной среды (агар Мюллер-Хинтон, «OXOID», Великобритания). Каждый образец в отдельном стерильном контейнере, содержащем 2 мл 0,9% раствора NaCl, инкубировали в шейкере в течение суток (37°C, 100 об/мин). На следующие сутки образец перемещали в новый контейнер со свежим раствором и продолжали дальнейшую инкубацию в прежних условиях. 10 мкл раствора после каждых суток инкубации наносили в дубликатах на газон бактериальной культуры и полученные чашки Петри инкубировали 18 часов при 37°C. Процедуру повторяли в течение 28 суток. Об антимикробной активности исследуемого образца судили по наличию зоны лизиса бактериальной культуры в области нанесения 10 мкл инкубационного раствора.

Установлено, что наименьшую продолжительность антимикробной активности продемонстрировали образцы с ванкомицином: 3 суток в отношении MRSA и E. сoli. и 4 и 5 суток в отношении MSSA и К. pneumoniae, соответственно. Длительность антимикробной активности составила в случае образцов, содержащих 10% и 20% фосфомицина, - 28 суток в отношении MSSA и К. pneumoniae и 17 суток в отношении E. coli. В отношении штамма MRSA данные образцы были активны в течение 3 (10%) и 5 (20%) суток, соответственно.

Клинический пример.

Пациент А. 1966 г. р. поступил в клинику в сентябре 2014 года с диагнозом: хроническая глубокая инфекция области хирургического вмешательства после ревизионного эндопротезирования правого тазобедренного сустава в мае 1999 года. В анамнезе две санирующие операции, последняя - в августе 2014 г., неоднократные курсы массивной антибактериальной терапии: амоксициллин/клавуланат, ванкомицин, рифампицин, ципрофлоксацин, ко-тримоксазол.

Дооперационный посев аспирата из области правого тазобедренного сустава роста не дал. Принято решение назначить комплексную эмпирическую терапию: для локальной терапии - дополнительное введение фосфомицина в гентамицин-содержащий костный цемент, для системной терапии - внутривенное введение фосфомицина и ципрофлоксацина. Под регионарной анестезией произведена артротомия и удалены бедренный и вертлужный компоненты эндопротеза, выполнена радикальная хирургическая обработка и санация гнойного очага, гемостаз по ходу операции. Интраоперационно порошковый компонент костного цемента на основе ПММА смешали с лиофилизированной формой фосфомицина в пропорции 10 масс. %. (4 г фосфомицина на 40 г костного цемента).

Далее полученную сухую смесь перемешали согласно инструкции по применению с жидким компонентом костного цемента, содержащим гентамицин, сформировали двухкомпонентный артикулирующий спейсер нужной формы. После тщательной механической обработки костной ткани и промывания операционной раны антисептиком один компонент спейсера установили в дефект вертлужной впадины, другой - в дефект бедренной кости. Рану ушили наглухо. Установили 3 дренажа. По окончании операции была назначена системная эмпирическая антибактериальная терапия, включающая фосфомицин в дозе 2,0 г 3 раза в сутки внутривенно и ципрофлоксацин в дозе 0,4 г 2 раза в сутки внутривенно.

Рана зажила первичным натяжением. Швы сняты на 14 сутки. Пациенту рекомендована ходьба с частичной нагрузкой на оперированную конечность. Пациент выписан на 15 сутки после операции с рекомендациями по дальнейшей антибактериальной терапии согласно результатам антибиотикограммы: рифампицин 300 мг 2 раза в сутки внутрь и цефиксим 400 мг 1 раз в сутки внутрь на 4 недели. В результате проведенного лечения было достигнуто купирование инфекционного процесса. Через 5 месяцев пациенту была выполнена операция по удалению спейсера и установке постоянного эндопротеза. Рецидива инфекции при дальнейшем наблюдении в течение 1 года не установлено.

Таким образом, как видно из приведенного примера, заявляемый нами способ комплексной эмпирической антибактериальной терапии в отличие от прототипа позволяет повысить эффективность лечения имплантат-ассоциированных ортопедических инфекций за счет комбинации локальной и системной антибактериальной терапии, при которой наблюдается усиление антимикробной активности спейсера, содержащего комбинацию антибиотиков широкого спектра, а также синергидного действия комбинаций антибактериальных препаратов для системной терапии. Эти достоинства позволяют использовать предложенный способ для лечения инфекций, ассоциированных с ортопедическими имплантатами.