BactoSonic

Implants et infections

Avec l'utilisation croissante des implants médicaux, nous sommes de plus en plus confrontés à des biofilms infectieuses sur ces derniers. Parmi les implants les plus communs on compte le remplacement d'articulations, l'ostéosynthèse, les prothèses vasculaires, les stimulateurs cardiaques et les défibrillateurs, les implants dentaires, les shunts neurochirurgicales et les implants mammaires.

Le succès du traitement des infections d'implants dépend d'un diagnostic microbiologique précis. Parce que les micro-organismes forment des biofilms sur les corps étrangers, ils sont souvent difficilement détectables sur les tissus environnants. Les biofilms sont constitués d'une matrice amorphe de polysaccharide polymérisé, dans laquelle sont encastrés les micro-organismes. Dans les biofilms on trouve des microorganismes métaboliquement moins actifs, alors dans une phase de croissance stationnaire. Pendant des semaines voire des années, une couche tridimensionnelle complexe se développe, laquelle garantit par le biais d'une structure rudimentaire la nutrition du biofilm (via des canaux d'eau) et sa communication (via des substances messagères).

Alors que les bactéries (planctoniques) vivant librement sont détruites par les antibiotiques et le système immunitaire, les bactéries adhérentes survivent protégées par la matrice extracellulaire du biofilm.

Les détails techniques sont disponibles dans la fiche technique.

Significaion et principe de fonctionnement de la sonification

Grâce à la sonification (à ultrasons) les microorganismes peuvent être enlevés de la surface d'un implant infecté, et ce tout en douceur. L'implant est immergé dans du liquide, de sorte que les ondes ultrasonores peuvent agir sur toute la surface de l'implant. Post-sonification le liquide prévu pour les cultures peut être immédiatement utilisé pour une autre analyse (par exemple, PCR).

Grâce à la sonification, une localisation rapide de l'emplacement de l'infection lors de retrait d'implants est désormais possible. 

Détection de bactéries formant des biofilms
L'implant est extrait du corps en salle d'opération aseptisée et transporté dans une boîte stérile dans un délai de 24 heures vers le laboratoire de microbiologie. Après l'ajout de la solution de Ringer, l'implant est vigoureusement secoué pendant 1 minute et exposé aux ultrasons.

Ainsi, la sonification retire > 99,9% des bactéries adhérentes.

Détection quantitative de bactéries formant un biofilm
Le matériel est traitée microbiologiquement par sonification et la quantité de bactéries quantifiée (nombre d'unités de colonies formées par ml de solution ultrasonique). Grâce à la sonification, on peut détecter jusqu'à 10 000 fois plus de bactéries que par des méthodes classiques, comme par exemple à partir de biopsies de tissu periprothétique. Ainsi, diverses infections et morphotypes bactériens peuvent être mieux détectées.

La sensibilité s'améliore surtout chez les patients ayant subi une antibiothérapie antérieure car les bactéries protégées par le biofilm survivent mieux.

Principe de fonctionnement
Pour soigneusement retirer le biofilm, l'implant est déposé dans une coffret plein de liquide, le BactoSonic®, spécialement développé pour cette procédure; une sonification dans un bain ultrasonique ordinaire tuerait les microorganismes. Une sonification à ultrasons à basse fréquence et faible intensité est effectuée dans la région du seuil des cavitations. Ce faisant, l’adhérence du biofilm à la surface de l’implant est réduite (par l’action des micro-courants, des forces de cisaillement et des bulles de cavitation oscillantes), et ce jusqu’à ce qu’il s'en détache complètement. Les évènement engendrés par l’activité des cavitations sont si faibles en énergie qu’aucune destruction significative des structures cellulaires ne se produit. Les microorganismes obtenus dans la solution liquide peuvent être immédiatement cultivées ou être rapidement décelés par d’autres méthodes.

Formes planctoniques et biofilm
des bactéries

Biofilm sur la surface de l'implant

 

Biofilm retiré avec succès

Comparaison des cultures de biopsies tissulaires et fluides de sonification (Sonicat)

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 Referenzen

 1. Achermann Y, Vogt M, Leunig M, Wust J, Trampuz A. Improved diagnosis of periprosthetic joint infection by multiplex polymerase chain reaction in sonication fluid of removed implants. J Clin Microbiol 2010; 48 (in press). www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15761406

2. Bjerkan G, Witsø E, Bergh K. Sonication is superior to scraping for retrieval of bacteria in biofilm on titanium and steel surfaces in vitro. Acta Orthop 2009; 80:245-50.www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19404811

3. Bonkat G, Rieken M, Rentsch CA, Wyler S, Feike A, Schäfer J, Gasser T, Trampuz A, Bachmann A, Widmer AF. Improved detection of microbial ureteral stent colonisation by sonication. World J Urol 2010; (in press). www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20306317

4. Carmen JC, Roeder BL, Nelson JL, Ogilvie RL, Robison RA, Schaalje GB, Pitt WG. Treatment of biofilm infections on implants with low-frequency ultrasound and antibiotics. Am J Infect Control 2005; 33: 78-82. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15761406

5. Clauss M, Trampuz A, Borens O, Bohner M, Ilchmann T. Biofilm formation on bone grafts and bone graft substitutes. Comparison of different materials by a standard in vitro test and microcalorimetry. Acta Biomaterialia 2010 (in press).

6. Del Pozo JL, Tran NV, Petty PM, Johnson CH, Walsh MF, Bite U, Clay RP, Mandrekar JN, Piper KE, Steckelberg JM, Patel R. Pilot study of association of bacteria on breast implants with capsular contracture. J Clin Microbiol 2009; 47: 1333-1337.www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19261794

7. Gorisek N, Bombek M, Kramberger S, Tomazic T, Dolinar D, Kocjancic B, Trampuz A. Sonication of removed orthopedic devices significantly improves the diagnosis of infection. 2010 (in revision).

8. Kobayashi N, Bauer TW, Tuohy MJ, Fujishiro T, Procop GW. Brief ultrasonication improves detection of biofilm-formative bacteria around a metal implant. Clin Orthop Relat Res 2007;457: 210-3. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17195819

9. Monsen T, Lövgren E, Widerström M, Wallinder L. In vitro effect of ultrasound on bacteria and suggested protocol for sonication and diagnosis of prosthetic infections. J Clin Microbiol. 2009; 47: 2496-501. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19535525

10. Piper KE, Jacobson MJ, Cofield RH, Sperling JW, Sanchez-Sotelo J, Osmon DR, Steckelberg JM, Mandrekar JN, Fernandez SM, Patel R. Microbiologic diagnosis of prosthetic shoulder infection using implant sonication. J Clin Microbiol 2009; 47: 1878-84.www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19261785

11. Rieger UM, Pierer G, Lüscher NG, Trampuz A. Sonication of removed breast implants for improved detection of subclinical infection. Aesth Plast Surg 2009; 33: 404-408. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19322605

12. Rohacek M, Weisser M, Kobza R, Schoenenberger A, Pfyffer G, Frei R, Erne P, Trampuz A. Bacterial colonization and infection of electrophysiologic cardiac devices detected with sonication and swab culture. Circulation 2010 (in press).

13. Sendi P, Frei R, Maurer TB, Trampuz A, Zimmerli W, Graber P. Escherichia coli variants in periprosthetic joint infection: diagnostic challenges with sessile bacteria and sonication. J Clin Microbiol 2010; (in press).www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20335421

14. Trampuz A, Osmon DR, Hanssen AD, Steckelberg JM, Patel R. Molecular and antibiofilm approaches to prosthetic joint infection. Clin Orthop Relat Res 2003; 69-88. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12966280

15. Trampuz A, Zimmerli W. Prosthetic joint infections: update in diagnosis and treatment. Swiss Med Wkly 2005; 135: 243-251.www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15965826

16. Trampuz A, Piper KE, Hanssen AD, Osmon DR, Cockerill FR, Steckelberg JM, Patel R. Sonication of explanted prosthetic components in bags for diagnosis of prosthetic joint infection is associated with a risk of contamination. J Clin Microbiol 2006; 44: 628-31. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16455930

17. Trampuz A., Piper KE, Jacobson MJ, Hanssen AD, Unni KK, Osmon DR, Mandrekar JN, Cockerill FR, Steckelberg JM, Greenleaf JF, Patel R. Sonication of removed hip and knee prostheses for diagnosis of infection. N Engl J Med 2007; 357: 654-63.www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17699815

18. Trampuz A, Zimmerli W. Diagnosis and treatment of implant-associated septic arthritis and osteomyelitis. Curr Infect Dis Rep 2008; 10: 394-403. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18687204

19. Trampuz A, Steinrücken J, Clauss M, Bizzini A, Furustrand U, Uckay I, Peter R, Bille J, Borens O. New methods for the diagnosis of implant-associated infections [article in French]. Rev Med Suisse 2010 (in press).

20. Tunney MM, Patrick S, Gorman SP, Nixon JR, Anderson N, Davis RI, Hanna D, Ramage G. Improved detection of infection in hip replacements. A currently underestimated problem. J Bone Joint Surg Br 1998; 80: 568-72. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9699813

21. Zimmerli W, Trampuz A, Ochsner PE. Prosthetic-joint infections. N Engl J Med 2004; 351: 1645-54.www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15483283

 

Links

European Bone and Joint Infection Society (EBJIS)
www.ebjis.org

European Society for Clinical Microbiology and Infectious Diseases (ESCMID), Study Group on Implant-Associated Infections (ESGIAI)
www.escmid.org/esgiai

Musculosceletal Infection Society of North America (MSIS)
www.msis-na.org

European Federation of National Associations of Orthopaedics and Traumatology (EFORT)
www.efort.org