Interdisziplinäre Notfall- und Katastrophenmedizin
Reduktion der bakteriellen Kolonisierung zentralvenöser Katheter durch spezielle
Katheteroberflächen
Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin an der Medizinischen Hochschule Hannover
vorgelegt von
Jasmin Meier, geb. Gaab aus Würzburg
Hannover 2009
Hannover am: 22.10.2009
Gedruckt mit Genehmigung der Medizinischen Hochschule Hannover
Präsident: Prof. Dr. med. Dieter Bitter-Suermann
Betreuer der Arbeit: Prof. Dr. med. Hans Anton Adams
Referent: PD Dr. rer. nat. Dr. med. Niels Rahe-Meyer
Koreferent PD Dr. med. Iris F. Chaberny
Tag der mündlichen Prüfung: 22.10.2009
Promotionsausschussmitglieder: Prof. Dr. Dr. André Eckhardt
PD Dr. Michael Eisenburger
PD Dr. med. Dirk Scheinichen
1 Einleitung... 1
1.1 Historischer Rückblick... 1
1.2 Indikation zur ZVK-Anlage ... 2
1.3 Anlage des ZVK ... 4
1.4 Komplikationen bei Anlage des ZVK ... 4
1.5 Komplikationen bei liegendem ZVK ... 5
1.6 Katheter-assoziierte Infektionen... 6
1.7 Fragestellung ... 17
2 Material und Methoden ... 18
2.1 Allgemeines ... 18
2.1.1 Genehmigung und Zeitraum ... 18
2.1.2 Versuchstiere ... 18
2.1.3 Untersuchungsmaterial ... 19
2.1.4 Kathetertypen... 20
2.1.5 Bakterienstamm ... 20
2.2 Mikrobiologische Vorversuche ... 20
2.3 Hauptversuch... 23
2.3.1 Gruppenbildung und Zielgrößen ... 23
2.3.2 Kontrollierte Kontamination und Implantation der Katheter ... 24
2.3.3 Explantation der Katheter... 33
2.4 Statistische Auswertung... 36
3 Ergebnisse... 38
3.1 Vorversuche... 38
3.1.1 Bakteriendichte der Bakterien-über-Nacht-Kulturen... 38
3.1.2 Einfluss von Ultraschall bzw. CASO-Enthemmer-Bouillon ... 38
3.1.3 Bakterielle Besiedlung der ZVK nach artifizieller Kontaminierung... 39
3.2 Hauptversuch... 41
3.2.1 Allgemeine Beobachtungen ... 41
3.2.2 Bakterielle Dichte der Bakteriensuspensionen... 42
3.2.3 Bakterielle Besiedlung der Referenzkatheter ... 42
3.2.4 Bakterielle Besiedlung der Katheter nach Explantation ... 43
3.2.5 Bakterielle Besiedlung der Referenzkatheter im Vergleich zu den Kathetern nach Explantation ... 45
3.2.6 Blutkutur-Befunde der Gruppe A... 47
3.2.7 Blutkutur-Befunde der Gruppe B... 49
4 Diskussion... 52
4.1 Diskussion der Methodik ... 52
4.2 Diskussion der Ergebnisse... 54
5 Zusammenfassung ... 63
6 Verzeichnisse ... 64
6.1 Literatur... 65
6.2 Abkürzungen... 81
6.3 Abbildungen ... 83
6.4 Tabellen ... 86
7 Danksagung ... 93
8 Lebenslauf ... 94
9 Erklärung ... 95
1.1 Historischer Rückblick
Die Entwicklung der zur Diagnostik, Überwachung und Therapie eingesetzten zentralvenöser Katheter (ZVK) reicht mindestens bis in das Jahr 1625 zurück, in dem William Harvey den Blutkreislauf entdeckte und das Herz als Blutpumpe identifizierte [54]. Ca. 30 Jahre später wurden erste Versuche unternommen, Medikamente in das venöse System zu applizieren. Die erste venöse Injektion wird vielerseits dem britischen Astronom und Architekten Christopher Wren zu- geschrieben, der Tieren verschiedene Substanzen über intravenöse Kanülen applizierte [9]. 1929 sondierte Werner Forssmann im Selbstversuch das rechte Herz mit einem Gummikatheter und war somit zugleich Punkteur und Punktier- ter des ersten venösen Katheters mit radiologisch verifizierter zentraler Lage der Katheterspitze [42, 43]. Der damalige chirurgische Assistenzarzt war faszi- niert von einem Versuch, bei dem einem Pferd ein dünnes Rohr durch die Hals- vene bis ins Herz geschoben wurde, was das Tier ohne Schaden überlebte.
Forssmann war fest überzeugt, dass ein solcher Eingriff auch beim Menschen möglich sein müsse und führte schließlich einen sterilen urologischen Katheter über seine Armvene bis in das rechte Herz vor. Forssmann verbesserte in vie- len weiteren Versuchen diese neuartige Technik der Herzdiagnostik und bewies sogar, dass es gefahrlos möglich ist, das Herz mit Kontrastmitteln zu füllen.
Zehn Jahre später machten sich die US-amerikanischen Wissenschaftler André Frédéric Cournand und Dickinson William Richards die von Forssmann ge- machten Erfahrungen zunutze und setzten zentrale Katheter am Patienten ein.
In ihrer ersten Veröffentlichung zitierten sie Forssmanns Arbeit mit der Folge, dass der Nobelpreis für Medizin 1956 an Richards, Cournand und auch an Forssmann ging [103].
1945 veröffentlichten Meyers [83] und Zimmermann [136] die Ergebnisse ihrer Untersuchungen, in denen sie die Nutzung des ZVK zur parenteralen Ernäh- rung von Kindern empfahlen. Trotz dieser Vorstöße blieb der Gebrauch des ZVK zunächst auf wenige Kliniken beschränkt. Seine rasche Verbreitung setzte
erst ein, nachdem Gritsch und Ballinger [49] 1958 über die erfolgreiche Verwen- dung eines bestimmten Kathetermodells an 1.000 eigenen Patienten und über den Verbrauch von über 500.000 PVC-Kathetern in den Vereinigten Staaten und anderen Ländern berichteten und Opderbecke [89] 1961 seine Erfahrungen an 150 Patienten mit Basilica-Kathetern veröffentlichte. Opderbecke machte im Rahmen seiner Untersuchungsergebnisse schon zu diesem Zeitpunkt auf den auch heute noch geforderten zentralen Sitz der Katheterspitze aufmerksam.
Mehrere Arbeitsgruppen entwickelten die physiologischen und pathophysiologi- schen Grundlagen für die klinische Verwendung des ZVK - im deutschsprachi- gen Raum sei hier vor allem die Gruppe um Allgöwer und Burri erwähnt [15, 16, 17, 18, 19, 20]. Ihre Versuche haben die Interpretation der gemessenen Werte für den zentralen Venendruck (ZVD) und den daraus zu ziehenden therapeu- tischen Konsequenzen ermöglicht. Durch die Anwendung des ZVK konnte die parenterale Ernährung wesentlich verbessert werden [5, 13, 36, 41, 78]. Weiter- hin wurden verbesserte, nichtchirurgische Applikationstechniken entwickelt, die wesentlich zur Verbreitung des ZVK beitrugen [7, 12, 40].
1.2 Indikation zur ZVK-Anlage
Der Einsatz von ZVK ist wesentlicher Bestandteil vieler diagnostischer und the- rapeutischer Maßnahmen in der Medizin.
In Notfallsituationen kann die Anlage eines ZVK aus verschiedenen Gründen in- diziert sein. Zum einen ist der zentralvenöse Zugang bei schlechten peripheren Venenverhältnissen häufig die einzige Möglichkeit, um intravenöse Medika- mente und Infusionen zu applizieren oder Blut für diagnostische Zwecke zu ge- winnen [24, 112]. Zum anderen können Flüssigkeit substituiert, Medikamente appliziert und der ZVD bestimmt werden, der eine gewisse Abschätzung der Vorlast des rechten Herzens und der Compliance des venösen Systems er- laubt. Darüber hinaus können ein temporärer Herzschrittmacher vorgebracht und auch Biopsien aus dem Herzen gewonnen werden [93, 130].
In der Langzeittherapie wird ein ZVK als dauernder und sicherer venöser Zu- gang im Rahmen der parenteralen Ernährung verwendet und bietet die Möglich-
keit der wiederholten ZVD-Messung. Für die venöse Hämofiltration oder -dialy- se stehen sowohl Kurzzeit- als auch implantierfähige Langzeitkatheter zur Ver- fügung. Sie werden in den Fällen eingesetzt, in denen nur eine kurzfristige Hä- modialyse erforderlich oder eine arteriovenöse Shunt-Anlage nicht möglich ist [22, 35, 87]. Ferner dient der ZVK der herznahen Applikation hochwirksamer Medikamente (z. B. von Katecholaminen) sowie von venenschädigenden Sub- stanzen, die schnell in einer größeren Menge Blut verdünnt werden müssen (z. B. Kalium).
Bei parenteraler Ernährung wird zwischen kurzfristiger und langfristiger Flüssig- keits- und Nahrungszufuhr unterschieden, wobei neben der reinen Flüssigkeits- zufuhr eine Minimaldiät oder auch eine vollständige parenterale Ernährung erforderlich sein kann. Während die reine Flüssigkeits- und niedrigosmolare Nährstoffzufuhr über einen begrenzten Zeitraum von Stunden bis wenigen Tagen auch über einen peripheren Zugang erfolgen kann, muss die totale parenterale Ernährung mit entsprechend hoher Osmolarität (> 800 mosmol/l) zentralvenös zugeführt werden [60, 64].
Bei intravenösen Injektionen in relativ kurzen zeitlichen Abständen über einen längeren Zeitraum - wie im Rahmen einer intravenös zu verabreichenden Che- motherapie - hat sich die Anlage eines ZVK für die Dauer der Behandlung be- währt. Patienten, die während bestimmter Behandlungsphasen ambulant ge- führt werden können, erhalten in der Regel eine subkutane Port-Anlage, um ihnen den häuslichen Alltag zu erleichtern [31].
Weitere Indikationen für einen ZVK sind die Einführung diagnostischer und the- rapeutischer Katheter über eine Schleuse (Pulmonalis-Katheter, passagere Schrittmacher, venöse Subtraktionsangiographie), größere operative Eingriffe (z. B. an Herz und Thorax), Eingriffe in sitzender Position (um im Falle einer Luftembolie die Luft aspirieren zu können) und Zufuhr großer Volumenmengen (z. B. bei rupturiertem Bauchaortenaneurysma).
1.3 Anlage des ZVK
Es existieren verschiedene Punktionsverfahren und Möglichkeiten der ZVK-An- lage, die vom Patienten, dessen Venenverhältnissen, der klinischen Situation sowie den persönlichen Präferenzen abhängen [92]. Die Information, Einwilli- gung und Vorbereitung des Patienten, ein geeignetes räumliches Umfeld sowie die Beachtung der einschlägigen Hygieneregeln sind grundsätzliche Vorausset- zungen einer ZVK-Anlage. Bei bewusstseinsklaren Patienten ist darüber hinaus eine Lokalanästhesie geboten [53].
Als Zugangsweg für den ZVK eignen sich vor allem die V. subclavia und die V.
jugularis interna. Peripher kann ein Katheter auch über die V. cephalica oder die V. basilica vorgebracht werden. Weitere Punktionsstellen sind die V. jugula- ris externa und die V. femoralis. Die Wahl des Zugangsgefäßes hängt von der Erfahrung des Arztes, dem Zustand des Patienten und dem geplanten Verfah- ren ab.
Die V. subclavia und die V. jugularis interna gewährleisten einen sicheren Zugang zur oberen Hohlvene und eignen sich insbesondere als Zugangsweg für Katheter mit längerer Liegedauer. Nachteil ist dabei die relativ hohe Kompli- kationsrate bei der eigentlichen Punktion.
Der Zugang durch periphere Venen weist eine sehr geringe Komplikationsrate auf und eignet sich auch zur Punktion durch weniger erfahrene Ärzte, er führt allerdings häufig zu einer Fehllage der Katheterspitze. Bei Operationen im Kopf- Hals-Bereich wird er bevorzugt gewählt. Im Bereich der oberen Extremitäten ist die V. basilica aufgrund ihres größeren Durchmessers und dem günstigeren Eintrittswinkel in die V. axillaris der V. cephalica vorzuziehen. Bei absehbar längerer Liegedauer des ZVK sind periphere Venen aufgrund der hohen Thrombose- und Phlebitisrate als Zugangsgefäße zu vermeiden [3].
1.4 Komplikationen bei Anlage des ZVK
Durch die heute zur Routine gehörenden Kontrollmöglichkeiten wie der Rönt- gen- bzw. atrialen EKG-Kontrolle nach ZVK-Anlage kann eine falsche Lage der
Katheterspitze unmittelbar und ohne schwerwiegende Folgen für den Patienten korrigiert werden. Die häufigste Komplikation in Zusammenhang mit dem Punk- tionsverfahren ist eine akut auftretende Arrhythmie mit einer Inzidenz von 13 % [61]. Ferner kann unabhängig von dem gewählten Zugangsweg eine Arterie punktiert werden, eine akute Blutung oder auch eine Luftembolie auftreten [67].
Bei der Punktion der V. subclavia besteht insbesondere die Gefahr einer Pleu- raverletzung mit nachfolgendem Pneumothorax. Ein ausgeprägtes Lungenem- physem gilt deshalb als relative Kontraindikation für die Punktion der V. subcla- via [3]. Weiter kann sich ein „pinch-off“-Syndrom entwickeln. Es handelt sich dabei um eine Leckage durch Kompression des Katheters im kostoklavikulären Winkel [57]; dadurch bedingte Paravasate können je nach infundierter Substanz zu massiven Weichteilschäden führen. Die Verletzung des benachbart verlau- fenden brachialen Plexus ist ebenfalls möglich, wobei vor allem der mediale Faszikel gefährdet ist [92].
Die Punktion der V. jugularis interna birgt insbesondere die Gefahr einer Punk- tion der A. carotis. Hierbei abgerissene arteriosklerotische Plaques können eine zerebrale Embolie herbeiführen. Ferner kann ein ggf. ausgeprägtes Hämatom mit Stenosierung der Trachea entstehen. Augrund des größeren Durchmessers und des anatomisch günstigeren Verlaufes (gerade Strecke zum Herzen) ist in der Regel die rechte V. jugularis interna zu bevorzugen.
Die Femoralvene bietet einen relativ sicheren Zugang, birgt allerdings ein hohes Thrombose- und Infektionsrisiko und erlaubt keine valide Bestimmung der zen- tralvenösen Sauerstoff-Sättigung. Der Zugang über die V. femoralis ist allenfalls bei kurzer Verweildauer des ZVK zu wählen.
1.5 Komplikationen bei liegendem ZVK
Neben den punktionsbedingten bzw. frühen Komplikationen können späte bzw.
Komplikationen im Verlauf auftreten [67].
Die beiden weitaus häufigsten bei liegendem ZVK auftretenden Komplikationen sind lokale oder systemische Infektionen (s. 1.6.) sowie Thrombenbildung in
den betroffenen Gefäßen. Letztere können sowohl klinisch auffällig als auch asymptomatisch sein. Als Folge der venösen Thrombose kann sich ein post- phlebitisches Syndrom oder auch eine Lungenembolie entwickeln. Weitere Komplikationen sind der Katheterbruch mit Abdriften der Katheterspitze oder entstandener Katheterfragmente in den Blutkreislauf. Im schlimmsten Fall kann auch hieraus eine Lungenembolie mit Verschluss von Pulmonalarterien resultie- ren [61].
Die - nicht selten auftretende - unbeabsichtigte Entfernung eines ZVK ist in der Regel keine schwerwiegende Komplikation. Es kann jedoch zur Ausbildung eines Pneumo- oder Hämatothorax kommen. Des Weiteren kann die Unterbre- chung einer kontinuierlichen Medikamentenzufuhr mitunter eine lebensbedrohli- che Situation hervorrufen [70]. Eine erneute Katheteranlage ist in den meisten Fällen komplikationslos möglich. Sie kann jedoch im Falle einer speziellen Ka- theteranlage - z. B. in der Hämodialyse - oder durch Mangel an Zugangswegen erschwert oder unmöglich sein.
1.6 Katheter-assoziierte Infektionen
ZVK-assoziierte Infektionen mit häufig schwerwiegenden, teils letalen Verläufen zählen zu den besonders ernstzunehmenden Komplikationen, die einer ent- sprechenden Aufmerksamkeit und raschen Intervention bedürfen.
Eine lokale Infektion an der Kathetereintrittstelle ist durch ein Erythem, eine lo- kale Hautinduration und/oder eine Schmerzempfindlichkeit bzw. Hyperästhesie gekennzeichnet. Im fortgeschrittenen Stadium kann sich Pus aus der Punk- tionsstelle entleeren. Bei getunnelten Kathetern kann es zu einer Entzündung im Bereich des Gewebetunnels kommen. Auch hier sind Hautrötung, Gewebe- verhärtung und zunehmende Druckschmerzhaftigkeit als klinische Zeichen zu erkennen. Sie sind jedoch im Gegensatz zur rein lokalen Entzündung auch in Arealen zu finden, die mehr als 2 cm von der Kathetereintrittsstelle entfernt lie- gen.
In einigen Fällen ist nach Entfernung des Katheters eine bakterielle Besiedlung des subkutanen oder distalen Kathetersegmentes bzw. der Katheterspitze oder
auch des Katheteranschluss-Stückes (Hub), nachzuweisen. Häufig zeigt der Patient hierbei keine Infektzeichen. Lässt sich bei einem Kathetersegment, das sich im Blutkreislauf eines Patienten befand, und in einer Blutkultur dieses Patienten ein Keim derselben Gattung mit identischem Antibiogramm nachwei- sen und sind außerdem Zeichen einer Allgemeininfektion beobachtet worden, ohne dass andere Infektionsquellen eruiert werden konnten, spricht man von einer Katheter-assoziierten Septikämie oder Sepsis. Kann der entsprechende Keim ebenfalls in der infundierten Substanz nachgewiesen werden, handelt es sich um eine Infusion-assoziierte Septikämie [85, 131]. Während nach den ge- nannten Kriterien die Entfernung der ZVK zum Nachweis einer Katheter-assozi- ierten Septikämie oder Sepsis notwendig ist, berichten Blot et al. in einer 1999 veröffentlichten Studie von einer Methode, mit welcher der der Nachweis einer solchen Infektion auch bei in-situ belassenem Katheter möglich zu sein scheint.
Hierzu wurde von Krebs-Patienten bei Verdacht auf eine Katheter-assoziierten Infektion gleichzeitig Blutkulturen sowohl aus dem entsprechenden ZVK, als auch peripher gewonnen. Die Zeit zwischen dem Positiv-Werden der Blutkultur des ZVK und derjenigen, die aus einer peripheren Vene angelegt wurde (die so genannte „differential time of positivity“, abgekürzt DTP), wurde gemessen. Ent- sprechend der in dieser Studie festgestellten Ergebnisse scheint eine DTP von ungefähr 120 Min. auf das Vorliegen einer Katheter-assoziierten Infektion hinzu- weisen [11].
Die bakterielle Besiedlung von ZVK findet meist auf der Außenseite statt. Die besiedelnden Mikroorganismen stammen dabei in der Regel von der Haut des Patienten. Die Besiedlung des Katheterlumens ist jedoch bei längerer Liege- dauer, insbesondere bei der totalen parenteralen Ernährung, ebenso möglich.
Die Art der eine Katheter-assoziierte Infektion verursachenden Keime hängt eng mit der Grunderkrankung des Patienten zusammen. Bei neutropenischen Patienten, z. B. nach einer Chemotherapie, finden sich häufig koagulase-negati- ve Staphylokokken. Sie gehören auch bei immunkompetenten Menschen zu den fünf häufigsten nosokomialen Erregern [71, 126]. Infektionen im Zusam- menhang mit anderen Fremdkörperimplantaten wie Peritonealdialyse-Katheter,
Liquorshunts, künstliche Herzklappen und Gelenke sowie Gefäßprothesen, in- traokuläre Linsen und Herzschrittmacher sind ebenfalls häufig durch diese Kei- me verursacht. Bei parenteral ernährten Patienten sind häufig Candida spp. und Staphylococcus (Staph.) aureus nachzuweisen. Bei Bakteriämien mit selten auftretenden Keimen wie Enterobacter cloacae, Enterobacter agglomerans,
„Nicht aeruginosa“-Pseudomonaden (Pseudomonas pickettii), Burkholderia ce- pacia, Stenotrophomonas maltophilia, Flavobakterien oder Citrobacter können auch kontaminierte Infusionslösungen ursächlich sein [55].
Koagulase-negative Staphylokokken bilden den wesentlichen Bestandteil der physiologischen Haut- und Schleimhautflora des Menschen, wobei die Staph.
epidermidis-Spezies den größten Anteil trägt. Aufgrund der zunehmenden, häu- fig multiplen Resistenzbildungen dieser Keime ist die Therapie der Infektionen schwierig. Die besondere Virulenz ist in der Fähigkeit zur Besiedlung von Poly- meroberflächen begründet. Bestimmte Staph. epidermidis-Stämme sind in der Lage, mehrschichtige, auf Polymerimplantaten adhärente Biofilme zu bilden.
Hierzu sind zunächst eine Proliferation der an einer Polymeroberfläche adhä- renten Bakterienzellen sowie eine Akkumulation derselben in mehreren Schich- ten zu beobachten. Anschließend erfolgt in einer zweiten Phase die Ausbildung einer Glykokalyx aus Exopolysacchariden [71]. Bereits Anfang der 1990er Jahre konnte in verschiedenen Studien gezeigt werden, dass zur Bekämpfung adhä- renter biofilmbildender Keime 100- bis 1.000-fach höhere Konzentrationen ent- sprechender antibiotischer Substanzen notwendig sind [82]. Der Zusammen- hang der Biofilmbildung sowie der Adhärenzfähigkeit auf Kunststoffoberflächen mit der Pathogenität der Erreger ist jedoch strittig. So können Staph. epidermi- dis-Stämme neben die Fähigkeit zur Biofilmbildung möglicherweise noch weite- re Differenzen hinsichtlich ihrer Pathogenität aufwiesen [25, 71]. Analysen von gut charakterisierten isogenen Mutantenpaaren konnten allerdings die Relevanz des zur Biofilmbildung notwendigen Faktors PIA (Polysaccharide Intercellular Adhesin) für die Pathogenität von Staph. epidermidis belegen. Die Fähigkeit dieses Adhesins zur Förderung einer Hämagglutination scheint ebenfalls Aus- wirkungen auf die Pathogenität zu haben [72, 88, 109, 110]. Den Zusammen- hang zwischen der Fähigkeit zur Biofilmbildung und der Resistenz gegen be-
stimmte Antibiotika zeigt auch eine durchgeführte Untersuchung von Tao et al.
[123]. Hier wurde durch Eliminierung des sarA-Gens eines Staph. epidermidis- Stammes sowohl die Fähigkeit zur Biofilmbildung unterdrückt als auch die Re- sistenz der Keime gegen Erythromycin und Kanamycin reduziert. Die Ausbil- dung des Biofilms gilt heute als eine bedeutende Ursache von schwer therapier- baren und persistierenden Infektionen [30, 99].
Zur Reduktion Katheter-assoziierter Infektionen ist die Einhaltung und Überwa- chung entsprechender hygienischer Standards von wesentlicher Bedeutung. In den vergangenen Jahren konnten diverse Untersuchungen eindeutig zeigen, dass die Etablierung hygienischer Vorgehensweisen mit gleichzeitiger Schulung und Überwachung des Personals zu einer deutlichen Reduktion des Risikos für die Entstehung von Katheter-assoziierten Infektionen führte [38, 84, 115, 120].
Der Stellenabbau beim Pflegepersonal führte dagegen zu einer Zunahme des Infektionsrisikos [46]. Seitens der Kommission für Krankenhaushygiene und In- fektionsprävention des Robert-Koch-Instituts (RKI) wird die regelmäßige Schu- lung von Ärzten und Pflegekräften bezüglich Indikation, Anlage und Pflege zen- tralvenöser Katheter dringend empfohlen [4].
Strenge Hygiene vor allem der Hände sowie antiseptische Techniken werden sowohl bei der Insertion von peripheren als auch von zentralen Venenkathetern gefordert. Bei letztgenannten sind umfangreichere sterile Vorkehrungen zu tref- fen. Dies schließt die Verwendung von sterilen Handschuhe und Kittel sowie Haube und Mundschutz und ein ausreichend großes steriles Abdecktuch ein [4, 100]. Die Insertionsstelle ist grundsätzlich zu desinfizieren. Hinsichtlich der Art des Desinfektionsmittels gibt es keine eindeutigen Empfehlungen. Die Verwen- dung von Octenidin in Kombination mit Propanol scheint über 24 Stunden nach der Katheterinsertion die bakterielle Kolonisierung der Kathetereintrittstelle bes- ser zu reduzieren als ein rein alkoholisches Antiseptikum [34]. Wie von Parienti et al. gezeigt, scheint die Verwendung von Povidone-Iod kombiniert mit Alkohol hinsichtlich der Reduktion von bakteriellen Katheterkolonisierungen und Kathe- ter-assoziierten Infektionen der Desinfektion mit wasserhaltigem Povidone-Iod überlegen zu sein [91]. Weitere Untersuchungen zeigen eine Reduktion von Ka-
theter-assoziierten Infektionen durch die Verwendung von 2 % Chlorhexidin- Gluconat gegenüber Povidone-Iod und Alkohol als Antiseptikum zur Hautdesin- fektion [74, 134]. Chaiyakunapruk et al. konnten bei einer 2003 veröffentlichten Studie durch Vergleich verschiedener Untersuchungen und Metaanalysen zei- gen, dass bei Hautdesinfektion mit Chlorhexidin-Gluconat gegenüber der Ver- wendung von Povidone-Iod die Inzidenz Katheter-assoziierter Infektionen sowie die Anzahl an Todesfällen reduziert und pro Katheter $113 eingespart würden [23]. Der von Humar et al. publizierte Vergleich einer 0,5%-Chlorhexidin-Tinktur mit Povidone-Iod als Desinfektionsmittel vor einer ZVK-Insertion zeigte aller- dings keinen signifikanten Unterschied hinsichtlich Katheter-assoziierter Bakte- riämien, bakterieller Katheterkolonisierung bzw. hinsichtlich der bakteriellen Hautoberflächenbesiedlung [58]. Bei einer 2004 von Langgartner et al. publi- zierten Studie zeigte sich eine signifikant geringere Katheterkolonisierung durch Desinfektion der Insertionsstelle mit Chlorhexidin 0.5%/Propanol 70% gefolgt von Povidone-Iod 10% gegenüber der alleinigen Verwendung von Chlorhexidin 0.5%/Propanol 70% bzw. Povidone-Iod 10% [63].
Das Infektionsrisiko ist aufgrund der unterschiedlich dichten Hautflora auch von der Insertionsstelle abhängig. In die Femoralvene platzierte Katheter weisen im Vergleich mit solchen, die in der V. jugularis oder der V. subclavia zu liegen kommen, ein deutlich höheres Infektionsrisiko auf. Durch die Jugularvene ein- gebrachte Katheter sind wiederum mit einem höheren Infektionsrisiko behaftet als in der V. subclavia liegende Kathetern [4, 107].
Studien bezüglich der Wirksamkeit einer systemischen Antibiotikaprophylaxe konnten keinen Nutzen hinsichtlich einer Infektionsprävention darlegen. Auf- grund der zunehmenden Resistenzbildung vor allem bei Verwendung von Van- comycin ist diese Maßnahme im Regelfall nicht zu empfehlen [2, 68, 79, 105].
Auch die Verwendung antiseptischer Salben und Lösungen zur Behandlung der Insertionsstelle während der Verweildauer von Kathetern hat sich nicht bewährt.
In einer Studie von Levin et al. [66] wurde die Annahme widerlegt, die Behand- lung der Eintrittsstellen von Hämodialysekathetern mit Povidoniod-haltiger Sal- be könne die Katheterkolonisierung und die Inzidenz von Septikämien reduzie-
ren. Die Verwendung von Mupirocin-haltiger Salbe führte zwar zu einer Reduk- tion des Infektionsrisikos [113], es konnte jedoch auch eine Resistenzentwick- lung gegen dieses Antibiotikum beobachtet werden [135].
Die Untersuchung von mit Chlorhexidin-Gluconat imprägnierten Schwämmen (BioPatch®) zur Abdeckung der Kathetereintrittsstelle konnte in einer randomi- sierten Studie eine Reduktion der Hautbesiedlung und Bakterienmigration ent- lang der Katheteraußenseite bei Neugeborenen mit zentralen Venenkathetern zeigen. Hinsichtlich des Auftretens von Bakteriämien und manifesten Infektion- en konnte kein Unterschied im Vergleich zu einer Pflege der Kathetereintritts- stellen mit Polyvidon-Jod gefunden werden. Zu beachten ist, dass bei niedrig- gewichtigen Neugeborenen unter Anwendung des genannten Schwammes eine lokale Dermatitis zu beobachten war [47]. Auch bei Erwachsenen konnte in einer Studie eine Reduktion der bakteriellen Besiedlung epiduraler Katheter un- ter Verwendung des mit Chlorhexidin-Gluconat imprägnierten Schwammes nachgewiesen werden [77]. Bei einer von Ruschulte et al. 2009 publizierten Studie wurde ein Chlorhexidin-imprägnierter Schwamm bei Chemotherapie-Pa- tienten, die einen dreilumigen Chlorhexidin- und Silber-Sulfadiazin-beschichte- ten ZVK erhielten, als Abdeckung der Eintrittsstelle angewendet. Eine signifi- kant geringere Anzahl Katheter-assoziierter Infektionen konnte bei diesen Pa- tienten im Vergleich zu solchen mit herkömmlichem sterilem Verbandmaterial nachgewiesen werden [111]. Die Verwendung von transparenten semipermeab- len Polyurethran-Pflasterverbänden vermindert zwar den Aufwand der ZVK- Pflege und spart so Zeit des Pflegepersonals, ein Unterschied hinsichtlich einer Katheterkolonisierung oder der Entstehung einer Thrombophlebitis konnte je- doch nicht nachgewiesen werden [73].
Das Spülen und Auffüllen des in situ befindlichen Katheterlumens mit hochkon- zentrierten antibiotischen Lösungen - die sogenannte „Antibiotic lock“-Technik - wird als Therapiemaßnahme bei Katheter-assoziierten Infektionen propagiert.
Zur Infektionsprophylaxe ist sie jedoch umstritten und nicht allgemein zu emp- fehlen [4]. Entsprechende Untersuchungen unter Verwendung von Vancomycin zeigten zwar eine Reduktion der Infektionsinzidenz [21, 56], allerdings ist auch
bei diesem Vorgehen das entsprechend erhöhte Risiko der Resistenzbildung zu beachten [2].
Der Einsatz von Antikoagulantien zur Verhinderung einer Katheter-assoziierten Thrombenbildung ist weit verbreitet. Verschiedene Untersuchungen haben ge- zeigt, dass Thromben und Fibrinablagerungen eine Ansiedlung von bakteriellen Kolonien begünstigen [101, 124]. Während der Einsatz dieser Substanzen das Auftreten von Thromben vermindert, konnte kein signifikanter Einfluss auf die Rate Katheter-assoziierter Infektionen aufgezeigt werden [104, 131].
In-line Filter reduzieren das Infektionsrisiko durch Filterung von infektionsauslö- senden Partikeln und bakteriellen Exotoxinen aus einer ggf. kontaminierten In- fusionslösungen. Ferner können sie die Bakterienmigration von Ansiedlungen proximal des Filters reduzieren. Da vor allem die erstgenannte Ursache nur sel- ten vorliegt und in der Infusionslösung enthaltene Partikel wirksam und kosten- günstiger durch Filtration eliminiert werden können, ist der Einsatz von Venen- kathetern mit In-line Filter nicht generell zu empfehlen. Darüber hinaus spricht das Risiko der Katheterblockierung durch die Filter bei Infusion hochvisköser Flüssigkeiten und dadurch bedingter erhöhter Kathetermanipulation gegen die Verwendung eines solchen Katheters [131].
Die Art des Kathetermaterials sowie antimikrobielle und antiseptische Beschich- tungen von Kathetern sind wesentliche Faktoren der Prävention einer Katheter- assoziierten Infektion. Bei Patienten mit Kathetermaterial aus Teflon, Silikon und Polyurethan treten infektionsbedingte Komplikationen seltener auf als bei Patienten mit Polyvinylchlorid- oder Polyethylen-Kathetern [4, 118]. Ferner sind verschiedene Katheter mit antiseptischer und antimikrobieller Beschichtung auf dem Markt. Zu den am besten untersuchten Venenkathetern dieser Gruppe ge- hören solche mit einer kombinierten Beschichtung aus Chlorhexidin und Silber- Sulfadiazin bzw. aus Rifampicin und Minocyclin [51, 96]. Für die erstgenannten wurde in mehreren Studien eine deutlichen Reduktion des Kolonisierungs- und Infektionsrisikos nachgewiesen [52, 75, 114]. Durch Kombination der beiden Wirkstoffe wird ein synergistischen Effekt bezüglich der antiseptischen Wirkung erzielt. Entsprechend bisheriger Untersuchungen wird angenommen, dass
durch Chlorhexidin eine Veränderung der Zellwandpermeabilität der Bakterien erwirkt wird. Hierdurch wird das Eindringen von Silberionen in die Bakterienzelle möglich. Durch Bindung an die DNA-Helix wird die Replikation der Bakterien verhindert. Eine weitere Wirkung ist die Hemmung der Fibrinbildung auf der Ka- theteroberfläche, welche als Nährboden für eine bakterielle Kolonisierung dient.
Die Anhaftung und Biofilmbildung von Bakterien am Katheter wird inhibiert und die Kolonisationsrate gesenkt [28]. Es wird eine hohe antimikrobielle Aktivität gegen Staph. epidermidis sowie auch gegen Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staph. aureus, Klebsiella pneumoniae und Candida albicans be- schrieben. Neben Staph. epidermidis sind auch die anderen Keime häufig an einer Katheter-assoziierten Infektion beteiligt. Katheter mit einer kombinierten Beschichtung aus Minocyclin und Rifampicin weisen eine bessere und längere antibiotische Aktivität auf als die mit Chlorhexidin und Silber-Sulfadiazin be- schichteten Katheter. Sie vermögen die Rate an Katheter-assoziierten Infektio- nen vor allem bei längerer Liegedauer besser zu senken als bei Chlorhexidin- und Silber-Sulfadiazin-beschichteten Kathetern der ersten Generation [33, 65, 96, 97]. Allerdings scheinen diese Katheter keine Wirksamkeit gegen Candida spp. aufzuweisen [65]. Candida-Infektionen sind jedoch mit einer besonders ho- hen Morbiditäts- und Mortalitätsrate verbunden [37]. Bei Verwendung der mit Minocyclin und Rifampicin beschichteten Katheter wurde bislang keine Resis- tenzentwicklung gegen die antibiotischen Komponenten beobachtet. Allerdings konnte ein erheblicher Anstieg der minimal-inhibitorischen Konzentration für Staph. epidermidis nachgewiesen werden, was als Hinweis auf eine mögliche Resistenzentstehung zu werten ist [122, 133]. Zu neu entwickelten ZVK mit Be- schichtungen aus ionischen Metallen wie Silber, Platinum und Carbon liegen noch keine aussagekräftigen klinischen Studienergebnisse hinsichtlich ihrer Verträglichkeit und infektionsprophylaktischen Wirkung vor [44, 131].
Ein Zusammenhang zwischen der Liegedauer zentraler Venenkatheter allge- mein (einschließlich Hämodialyse-Kathetern) und dem Auftreten Katheter-asso- ziierter Infektionen konnte nicht nachgewiesen werden [29, 39, 125, 131]. Dem- nach ist auch gemäß der Kommission für Krankenhaushygiene und Infektions- prävention des RKI kein routinemäßiger Katheterwechsel empfohlen [4].
Bei der Therapie einer vermuteten oder manifesten Katheter-assoziierten Infek- tion sind verschiedene Aspekte zu beachten. Grundsätzlich ist zunächst die Entfernung des Katheters erforderlich. Weiter ist eine sofortige kalkulierte Anti- biotikatherapie gegen die gezielte Therapie nach Eingang der mikrobiologi- schen Befunde abzuwägen. Die bereits erwähnte „Antibiotic-Lock technique“
(ALT) mit hoch dosierten Antibiotika wird insbesondere benutzt, wenn die Ent- fernung des Katheters dringend zu vermeiden ist. Bei schwerer Sepsis oder septischem Schock mit Verdacht auf Assoziation zum Kathetermaterial ist je- doch die sofortige Materialentfernung dringend zu empfehlen [129].
Die Wahl der antibiotischen Substanzen bei sofortigem Therapiebeginn hängt vom Schweregrad des Krankheitsbildes, den bestehenden Risikofaktoren sowie dem in Abhängigkeit vom Implantationsmaterial wahrscheinlichen Keimspek- trum ab. Es existieren keine sicheren Daten hinsichtlich zu bevorzugender anti- biotischer Substanzen. Entsprechende Untersuchungen gestalten sich aufgrund des ständig wechselnden Resistenzspektrums der verschiedenen Keimspezies schwierig. Die Vancomycin-Therapie ist insbesondere in Kliniken und Ländern mit wachsender Inzidenz von methicillin-resistenten Staphylokokken aureus (MRSA) zu empfehlen. Ist das Vorliegen von MRSA unwahrscheinlich, hat sich der Einsatz von penicillinase-resistenten Penicillinen bewährt. Sind seltenere Keime wie Enterokokken oder Pseudomonas aeruginosa zu vermuten, wie es bei schwer kranken, verletzten und verbrannten Patienten der Fall ist, kann der Einsatz von Cephalosporinen der dritten oder vierten Generation notwendig werden [82]. Die Initialtherapie erfolgt intravenös; später ist ggf. eine enterale Zufuhr möglich.
Abb. 1-1: Empfehlungen zur Behandlung von Patienten mit Katheter-assoziierten Infektionen bei nicht getunnelten zentralvenösen Kathetern (nach Mermel et al. 2001)
Abb. 1-2: Empfehlungen zur Behandlung von Patienten mit Katheter-assoziierten Infektionen bei getunnelten zentralvenösen Kathetern (nach Mermel et al. 2001)
Die Entwicklung einer Katheter-assoziierten Sepsis ist die am meisten gefürch- tete Komplikation in Zusammenhang mit einem zentralvenösen Zugang. Crnich und Maki [32] sprechen von mehr als 250.000 Katheter-assoziierten Infektionen pro Jahr in den vereinigten Staaten. Das Gesundheitssystem werde dadurch durchschnittlich mit zusätzlichen Kosten von $35.000 pro Infektion belastet.
Weitere in der Literatur zu findende Angaben bzgl. der jährlichen Anzahl Kathe- ter-assoziierter Infektionen schwanken von 16.000 auf Intensivstationen entste- henden bis 200.000 in allen Krankenhäusern der vereinigten Staaten gezählten Infektionen. Anders ausgedrückt handelt es sich um 2,8 bis 10 auf die Katheter zurückzuführende Infektionen pro 1.000 Kathetertage. Die entsprechende Mor- talität beträgt zwischen 12 % und 35 % [14, 80, 94, 131]. Die pro Katheter-asso- ziierter Infektion entstehenden Kosten werden mit $3.700 - $56.000 beziffert, pro Jahr ergeben sich dadurch zusätzliche Kosten von 60 Millionen bis $2,3 Mil- liarden. Es versterben 500 bis 20.000 der von einer Katheter-assoziierten Infek- tion betroffenen Patienten [80, 81].
Auch für den deutschen Raum gibt es Untersuchungen hinsichtlich der zusätz- lich entstehenden Kosten und der längeren Krankenhaus-Verweildauer infolge Katheter-assoziierter Infektionen. Frank und Chojnaki [45] haben ein Patienten- kollektiv der Universitätsklinik Freiburg über einen Zeitraum von 457 Tagen un- tersucht und eine durch Kathetersepsis verursachte Verlängerung der Liege- dauer von durchschnittlich 2,8 Tagen errechnet. Bei ebenfalls errechneten zu- sätzlichen Kosten von 82,50 € pro Tag ergab sich somit ein zusätzlicher finan- zieller Aufwand von 231 € für jeden Patienten mit nosokomial erworbener Ka- theter-assoziierter Sepsis.
Nach Untersuchungen des KISS (Krankenhaus-Infektions-Surveillance-System) ist auf deutschen Intensivstationen mit 10.000 primären Sepsisfällen pro Jahr zu rechnen [48]. Eine deutschlandweit durchgeführte Studie zu Häufigkeit von Sepsis, schwerer Sepsis und septischem Schock auf deutschen Intensivstatio- nen wies für das Jahr 2003 eine Zahl von 79.000 an Sepsis erkrankten Patien- ten auf. Weitere 74.500 Patienten wurden im genannten Jahr wegen schwerer Sepsis bzw. septischem Schock therapiert [106]. Primär durch zentrale Venen-
katheter verursachte Sepsis-Erkrankungen tragen zu etwa 10 Prozent zu dieser Zahl bei.
1.7 Fragestellung
- Untersuchung der bakteriellen Besiedlung eines mit Chlorhexidin- und Sil- ber-Sulfadiazin-beschichteten ZVK nach artifizieller Kontaminierung sowie der antibakteriellen Wirksamkeit dieses Katheters nach artifizieller Konta- minierung und anschließender Implantation in das Gefäßsystem von Ka- ninchen im Vergleich mit einem unbeschichteten ZVK.
- Untersuchung der antibakteriellen Wirksamkeit eines neu entwickelten Po- lyhexanid-Methyl-Biguanid-beschichteten ZVK im Vergleich mit dem Chlorhexidin- und Silber-Sulfadiazin-beschichteten ZVK im selben Tiermo- dell.
- Vergleich der bakteriellen Kolonisierung aller untersuchten Kathetertypen vor und nach Implantation in das Gefäßsystem von Kaninchen.
- Abhängigkeit der Untersuchungsergebnisse von den vor der Katheterim- plantation im Blut der Kaninchen befindlichen Keimen.
Vorab durchgeführte mikrobiologische Untersuchungen dienten der Klärung fol- gender Fragen:
- Konstanz der bakteriellen Dichte (colony forming units pro ml, CFU/ml) mehrerer über Nacht angelegter Bakterienkulturen.
- Einfluss von Ultraschall und einer Antibiotika-neutralisierenden CASO-Ent- hemmerbouillon auf das Lebens- und Wachstumsverhalten der Bakterien (die Ultraschallanwendung sowie die Enthemmerbouillon kamen im Rah- men des Verfahrens zur Ablösung der auf den Kathetern befindlichen Bak- terien zur Anwendung).
- Anzahl der auf den Kathetern befindlichen Bakterienkolonien (CFU) nach artifizieller Kontaminierung.
2.1 Allgemeines
2.1.1 Genehmigung und Zeitraum
Das Versuchsvorhaben wurde nach § 8 Abs. 1 TierschG durch die Bezirksre- gierung Hannover genehmigt (Tierversuchsnummer 509.6(c)-42500-01/411).
Die Untersuchung erfolgte im zentralen Tierlabor der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH). Die mikrobiologischen Vor- und Nachbereitungsarbeiten wur- den im Institut für Medizinische Mikrobiologie und Krankenhaushygiene der MHH durchgeführt. Die gesamte Versuchsserie wurde in einem Zeitraum von etwa zwei Monaten durchgeführt.
2.1.2 Versuchstiere
Die bei diesem Versuch eingesetzten Kaninchen der Rasse „New Zealand White“ wurden vom Zuchtbetrieb Charles River in Solingen geliefert. Dem Ver- suchsprotokoll entsprechend standen insgesamt 50 Tiere zur Verfügung. Zwei der Kaninchen dienten als Versuchstiere zur Einübung des Implantationsverfah- rens und gingen nicht in die Bewertung ein. Die Tiere waren männlichen Ge- schlechts, ca. 6 Monate alt und wogen zu Beginn des Versuches zwischen 2,8 und 4,6 kg.
Die Anlieferung der Tiere fand zwei bis drei Wochen vor Beginn der Katheterim- plantationen statt, so dass den Tieren ein genügend langer Zeitraum zur Einge- wöhnung in die neuen Stallungen gegeben war. Die Tiere wurden in 53 x 58 x 48 cm großen Einzelkäfigen gehalten, deren Boden aus Lochblech bestand. Die Kaninchen hatten Sichtkontakt zu einander.
Die tägliche Futterration setzte sich aus 200 g pelletiertem Alleinfuttermittel (sniff K-H, 4 mm) der Firma SNIFF sowie jeweils 150 g autoklaviertem Heu und Stroh zusammen. Lediglich ein kleiner Teil der Kaninchen erhielt an den ersten Tagen nach der Operation ein spezielles Müslifutter des gleichen Herstellers, da sie postoperativ zunächst ein reduziertes Futterverhalten aufwiesen. Wasser
stand den Kaninchen über eine Nippeltränke ad libitum zur Verfügung. Am Abend vor der Implantation wurden die Tiere auf Nahrungskarenz gesetzt, Was- ser war für sie weiterhin verfügbar.
Die Raumtemperatur im Kaninchenstall lag zwischen 19 und 21 °C, die Luft- feuchtigkeit betrug 55 ± 5 %. Den Kaninchen wurde ein natürlicher Tagesrhyth- mus vorgegeben, indem mittels eines Kunstlichtes (400 Lux) ein Tag-Nacht- Rhythmus von 12 h aufrechterhalten wurde. Während der Tagphase lief im Stall leise Radiomusik.
Zur Gewährleistung einer möglichst hohen Keimfreiheit wurden alle Verrichtun- gen in den Stallungsräumlichkeiten in Hygieneschutzbekleidung durchgeführt.
2.1.3 Untersuchungsmaterial
Die innerhalb der Studie während der operativen Eingriffe verwendeten medi- zinischen Geräte, Operationsmaterialien und Medikamente sind im Anhang in den Tabellen 6-1 bis 6-3 jeweils alphabetisch sortiert aufgeführt.
Die in Tab. 6-3, Teil a) angegebene PBS-Lösung wurde als 10fach konzentrier- te Lösung nach folgender Rezeptur erstellt:
- 80 g NaCl wurde in einem 1l-Becherglas abgewogen und mit ca. 900 ml destilliertem Wasser aufgefüllt.
- Nachdem sich das Salz vollständig gelöst hatte, wurden 2 g KCl in die NaCl-Lösung gegeben.
- Anschließend wurden nacheinander 3,82 g Na2HPO4 x 2 H2O und 2 g KH2PO4 in die Salz-Lösung gegeben, wobei vor Zugabe jeder Substanz das vorher zugegebene Salz vollständig in Lösung gegangen sein muss.
- Der Ansatz wurde nun in einem 1l-Kolben mit destilliertem Wasser auf 1l aufgefüllt; vor Gebrauch wurde die konzentrierte Lösung mit destilliertem Wasser 1 : 10 verdünnt und autoklaviert.
2.1.4 Kathetertypen
Es wurden folgende Ethylenoxid-sterilisierte einlumige Katheter aus strahlenun- durchlässigem Polyurethran verwendet:
- CSS-Katheter (A) der Firma Arrow International Inc. mit einer Chlorhexidin-Silber-Sulfadiazin-Beschichtung
- Kontroll-Katheter (A) der Firma Arrow International Inc. ohne be- sondere Beschichtung
- PHMB-Katheter (B) der Firma B. Braun Melsungen mit einer Poly- hexamethylbiguanid-Beschichtung
- Kontroll-Katheter (B) der Firma B. Braun Melsungen ohne beson- dere Beschichtung
Die Handelsnamen und genauen Eigenschaften der Katheter sind unter der Ta- belle 6-5 im Anhang aufgeführt.
2.1.5 Bakterienstamm
Der in der Untersuchung verwendete Bakterienstamm Staph. epidermidis DSM 3269 ist zur Ausbildung eines Biofilms fähig. Er stammt aus der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH (DSMZ) in Braun- schweig.
2.2 Mikrobiologische Vorversuche
Der gewählte Versuchsansatz setzte voraus, die verschiedenen Katheter unter standardisierten Bedingungen in das Gefäßsystem der Kaninchen zu implantie- ren. Zur Überprüfung dieser standardisierten Untersuchungsbedingungen wa- ren einige Vorversuche erforderlich.
Zunächst musste eine konstante bakterielle Dichte aller Inkubations- und Injek- tionslösungen gewährleistet sein. Dazu wurde die Anzahl der CFU/ml mehrerer über Nacht angelegter Bakterienkulturen nach definierter Verdünnung ermittelt.
Die Bestimmung der CFU auf den Kathetern erfolgte nach vollständiger Entfer- nung der anhaftenden Bakterien durch Ultraschall. Damit war jedoch die Gefahr einer Ablösung der antimikrobiellen Substanzen von den imprägnierten Kathe- tern verbunden, was wiederum zu einer ungewollten Wachstumshemmung der abgelösten Bakterien führen könnte. Aus diesem Grund wurde dem Ultraschall- bad eine CASO-Enthemmerbouillon zur Neutralisierung der evtl. mit abgelösten antimikrobiellen Substanzen zugesetzt. Eine Beeinträchtigung des Bakterien- wachstums durch die Ultraschallbehandlung und die CASO-Enthemmerbouillon wiederum wurde wie folgt ausgeschlossen:
- Zunächst wurden Bakteriensuspensionen durch eine 1 : 10-Verdünnung von am Vortag in einer TSB-Bouillon angelegten Bakterien-über-Nacht- Kulturen erstellt.
- 500 µl der 1 : 10-verdünnten Bakteriensuspension wurden mit 500 µl NaCl 0,9 % bzw. mit 500 µl der CASO-Enthemmer-Bouillon versetzt. Die Bouil- lon war hier doppelt konzentriert und entsprach nach Verdünnung durch die bakterienhaltige Lösung der im Hauptversuch gewählten Konzentra- tion.
- Die beiden Bakteriensuspensionen wurden dem Ultraschall viermal je 30 s ausgesetzt. Um ein Überhitzen des Ansatzes zu vermeiden, fand zwi- schen den Behandlungseinheiten eine Pause von je 1 min statt. Anschlie- ßend wurden die Suspensionen zur Bestimmung der bakteriellen Dichte nach Erstellen einer Verdünnungsreihe als Doppelwert ausplattiert.
- In einer weiteren Bakteriensuspension, bestehend aus 500 µl der 1 : 10- verdünnten Bakteriensuspension und 500 µl der doppelt konzentrierten CASO-Enthemmer-Bouillon, wurde der Einfluss der CASO-Enthemmer- bouillon ohne weitere Ultraschallbestrahlung beobachtet, in dem auch die- se Suspension nach Erstellen einer Verdünnungsreihe als Doppelwert ausplattiert und die bakterielle Dichte am Folgetag bestimmt wurde. Zu- sätzlich erfolgte die Bestimmung der bakteriellen Dichte in einer Kontroll- Bouillon bestehend aus 500 µl der 1 : 10-verdünnten Bakteriensuspension
mit Zusatz von 500 µl NaCl 0,9 % ohne Ultraschallbehandlung und ohne weitere Zusätze.
- Der gesamte Vorversuch wurde mit zwei Proben je Versuchsansatz durch- geführt.
Vor der Implantation in das Gefäßsystem der Kaninchen mussten die Katheter ausreichend lange der Bakteriensuspension ausgesetzt sein, um den Bakterien eine Biofilmbildung auf der Katheteroberfläche zu ermöglichen. Um die Anzahl der auf den Kathetern befindlichen CFU nach einer definierten Inkubationszeit im Vorfeld zu ermitteln, wurde folgendes Vorgehen gewählt:
- Eine am Vortag in einer TSB-Bouillon angelegte Bakterien-über-Nacht- Kultur wurde 1:10 verdünnt und in vier 15 ml-PP-Gefäße mit je 6 ml aufge- teilt. Bei aufrecht stehenden Gefäßen entsprach diese Menge einer Füll- höhe von 5 cm.
- Anschließend wurden jeweils zwei der CSS-, der Kontroll-Katheter (A) so- wie der PHMB- und der Kontroll-Katheter (B) unter sterilen Bedingungen auf 10 cm gekürzt und in die mit der Bakteriensuspension gefüllten Ge- fäße verteilt. Dabei wurden jeweils die beiden gleichartigen Katheter in ein Inkubationsröhrchen gegeben.
- Die Röhrchen wurden anschließend mit einem Schraubdeckel steril ver- schlossen und bei 37° C auf einem Schüttelgerät mit 180 U/min für 14 h inkubiert.
- Im Anschluss wurden die Katheter aus den PP-Gefäßen entnommen. Die apikalen 2 cm wurden mit einer sterilen Schere abgeschnitten und die An- zahl der auf diesem Katheterabschnitt befindlichen CFU ermittelt (CFU/2 cm). Dieses Verfahren wird ausführlich unter Abschnitt 2.9 erläutert.
Da die Anzahl der zur Verfügung stehenden ZVK begrenzt war, wurde dieser Vorversuch mit lediglich 2 Kathetern je Katheterart durchgeführt.
Die Bouillon der CSS-Katheter (A) waren nach dem Inkubationsprozess deutlich klarer war als die Restbouillons der PHMB-Katheter (B) sowie der unbeschich- teten Kontrollkatheter (A, B). Um die Suspensionen auf ihre bakterielle Dichte (CFU/ml) zu untersuchten, wurde von allen Bouillons eine Verdünnungsreihe erstellt und die Verdünnungsstufen als Doppelwert entsprechend ausplattiert.
Am darauf folgenden Tag konnte das Ergebnis ausgezählt und berechnet wer- den.
2.3 Hauptversuch
2.3.1 Gruppenbildung und Zielgrößen
Von allen Kathetertypen wurde die bakterielle Besiedlung nach artifizieller Kon- tamination ermittelt. Diese dienten als Referenzkatheter für die gleichzeitig kon- taminierten, für die Implantation in Kaninchen vorgesehenen ZVK.
Die Aufteilung der 48 Kaninchen in zwei Gruppen zu je 24 Tieren erfolgte im Losverfahren, wobei jedem Versuchstier dann ein beschichteter sowie der ent- sprechende unbeschichtete Kontrollkatheter desselben Herstellers implantiert wurden:
- Gruppe A: Implantation der CSS- und der Kontroll-Katheter (A) - Gruppe B: Implantation der PHMB- und der Kontroll-Katheter (B)
Die beiden Katheter wurden jeweils in die linke und rechte Jugularvene implan- tiert, wobei die für den beschichteten Katheter vorgesehene Seite wiederum per Losverfahren ermittelt wurde. Da sowohl der beschichtete als auch der Kontroll- katheter desselben Herstellers in einem Tier untersucht wurde, war eine weitere Randomisierung der Versuchstiere innerhalb einer Gruppe nicht notwendig.
Nach Explantation der Katheter wurde das Ausmaß der bakteriellen Kolonisie- rung für jeden ZVK untersucht. Hierzu wurde die Oberflächenkolonisierung der apikalen 2 cm ermittelt (CFU/2 cm).
Es wurden folgende Vergleichsgruppen zur Untersuchung der bakterienabwei- senden Wirkung gebildet:
- Bakterielle Besiedlung der artifiziell kontaminierten, nicht implantierten CSS-Referenzkathetern (Gruppe A) im Vergleich zu den artifiziell konta- minierten, nicht implantierten Kontroll-Referenzkathetern (Gruppe A) so- wie PHMB-Referenzkathetern (Gruppe B)
- Vergleich zwischen den CSS- und den Kontroll-Kathetern nach Explanta- tion innerhalb der Gruppe A
- Vergleich zwischen den PHMB-Kathetern (Gruppe B) und den CSS-Ka- thetern (Gruppe A) nach Explantation.
- Vergleich zwischen den CSS-Kathetern nach Explantation und den nicht implantierten CSS-Referenzkathetern innerhalb der Gruppe A
- Vergleich zwischen den Kontroll-Kathetern nach Explantation und den nicht implantierten Kontroll-Referenzkathetern innerhalb der Gruppe A Der Vergleich des PHMB-Katheters (Gruppe B) mit dem Kontroll-Katheter (B) desselben Herstellers ist Gegenstand der Promotionsschrift von Herrn Lutz Janke und wird hier nicht dargestellt.
2.3.2 Kontrollierte Kontamination und Implantation der Katheter
Die im Kaninchenversuch zu implantierenden Katheter wurden vor der Opera- tion in einer Bakterienlösung mit Staph. epidermidis des Stammes DSM 3269 inkubiert.
In jedem sterilen 15 ml-PP-Gefäß waren 6 ml der 1 : 10-verdünnten Bakterien- suspension mit einer Füllhöhe von 5 cm enthalten. Jedes Röhrchen enthielt die am Folgetag zu implantierenden Katheter einer Sorte sowie zusätzlich einen Referenzkatheter derselben Art (abgekürzt Ref-K), der nicht implantiert, son- dern nach der Inkubation direkt ausgewertet wurde. Dabei durfte aufgrund der Röhrchengröße und der Menge der darin enthaltenden Bakterienlösung die Ge- samtzahl an Kathetern je 15 ml PP-Gefäß inklusive des Referenzkatheters nicht mehr als 3 betragen. Der weitere Ablauf der Inkubation entsprach dem unter 2.2 erläuterten Verfahren.
Am Tag der Operation wurden die Katheter aus dem Inkubationsschrank ent- nommen und bis zum Zeitpunkt der Implantation bei ca. 8 °C im Kühlschrank aufbewahrt, um jegliche Aktivität der Bakterien und somit auch eine fortschrei- tende Besiedlung der Katheter zu unterbinden, jedoch ohne die Wachstums- und Lebensfähigkeit der Bakterien zu beeinträchtigen.
Die zusätzlich zu den zu implantierenden Kathetern inkubierten Referenzkathe- ter wurden ebenfalls im Kühlschrank aufbewahrt und nach Beendigung der Operationen noch am gleichen Tag weiterverarbeitet. Dabei wurde wie nach Explantation der in vivo untersuchten beschichteten und unbeschichteten Ka- theter verfahren (siehe Abschnitt 2.9).
Vor Operationsbeginn wurde weiterhin von einer am Vortag angesetzten Bakte- rien-über-Nacht-Kultur eine 1 : 15-Verdünnung erstellt. Als Verdünnungsmedi- um diente sterile Kochsalzlösung. Wie im Folgenden beschrieben, diente diese Verdünnung zur Durchspülung der implantierten Katheter. Um hier eine der 1 : 15-Verdünnung entsprechenden Bakteriendichte aufrecht zu erhalten, wurde auch diese Lösung bis zu ihrem intraoperativen Gebrauch im Kühlschrank bei ca. 8 °C aufbewahrt. Um Herzrhythmusstörungen der Kaninchen zu vermeiden, wurde durch rechtzeitige Entnahme der Injektionslösung aus dem Kühlschrank eine der Raumtemperatur entsprechende Temperatur sichergestellt.
Zur Ermittlung der Bakteriendichte sowie zum Ausschluss einer Kontamination wurde von jeder verwendeten 1 : 15-verdünnten Bakterien-Lösung die bakteriel- le Dichte ermittelt (CFU/ml).
Weiter wurde jede Probe der zur Inkubation verwendeten 1 : 10-Verdünnung der Bakterien-über-Nacht-Kultur auf ihre bakterielle Dichte (CFU/ml) sowie auf eine etwaige Kontamination mit einem Fremdkeim untersucht.
Bei der Allgemeinuntersuchung am Operationstag wiesen alle Kaninchen einen guten Gesundheits- und Ernährungszustand auf. Zur exakten Dosierung der Narkosemedikamente wurde präoperativ das Körpergewicht jedes Kaninchens sowie darüber hinaus die Körpertemperatur bestimmt.
Der Eingriff zur Implantation der Katheter wurde in Inhalationsnarkose unter Spontanatmung durchgeführt. Jedes der Kaninchen wurde initial mit einer intra- muskulären Injektion von 25 mg/kg Körpergewicht (KG) Ketamin sowie 5 mg pro Tier Midazolam sediert. Nach Rasur eines Ohres und Desinfektion mit einer alkoholischen Desinfektionslösung (Softasept®N) wurde mit einem Verweilka- theter ein venöser Zugang in die V. auricularis gelegt.
Abb. 2-1: Legen einer Venenverweilkanüle in die V. auriclaris
Abb. 2-2: Venenverweilkanüle in der V. auricularis
Für die Anästhesieeinleitung wurde das Hypnotikum Propofol mit einer Initialdo- sis von 2 mg/kg KG in intravenös appliziert. Als Analgetikum erhielt jedes Tier
0,15 mg Temgesic® sowie 10 mg des nichsteroidalen Antiphlogistikums Rima- dyl® subkutan.
Anschließend wurde auch das verweilkanülenfreie Ohr rasiert und ausreichend desinfiziert und eine für das Kaninchen unkritische Menge von 10 ml Blut zum Anlegen einer Blutkultur aus der zentralen Ohrarterie entnommen [1]. Durch vorsichtiges Bestreichen des Ohrrandes wird der Blutfluss gefördert, so dass Blut aus der Kanüle in eine sterile und mit einem sterilen Stopfen verschlossene Spritze (10 ml) abtropfen kann. Nach Entnahme von 10 ml arteriellem Blut wur- den jeweils 5 ml in eine aerobe und eine anaerobe Blutkulturflasche injiziert. Die seitliche Ohrvene ist aufgrund des niedrigen Blutflusses und der starken Kol- lapsneigung der Gefäße für die Blutentnahme weniger geeignet.
Abb. 2-3: Zentrale Ohrarterie eines Kaninchens (roter Pfeil)
Nach großzügiger Rasur des Operationsgebietes erfolgte eine vorsichtige Nachinjektion von Propofol bis zu einer guten Relaxation der Zungen- und Kau- muskulatur. Die Tiere wurden in Brust-Bauchlage gebracht und bei nach oben gestrecktem Hals blind unter akustischer Kontrolle intubiert. Der hierbei verwen- dete spirale Endotrachealtubus wies einen Innendurchmesser von 2,5 mm auf, die apikalen 1,5 cm wurden unmittelbar vor der Intubation mit einem Silikon- spray benetzt. Durch wiederholte akustische Kontrolle wurde eine Fehlintuba-
tion ausgeschlossen und der Tubus mit einem Stoffband am Kopf des Tieres fixiert.
Dem Kaninchen wurde in beide Bindehautsäcke ein 1 cm langer Pastenstrang einer pflegenden Augensalbe eingebracht, bevor es aus dem Einleitungsraum in den Operationsbereich gebracht wurde. Dort fand eine Umlagerung in Rük- kenlage statt, der Kopf wurde überstreckt und die Extremitäten des Tieres mit Stoffbändern am Operationstisch fixiert (Abb. 2-4). Um eine Abkühlung der Ka- ninchen während der Operation zu verhindern, wurden sie auf eine Wärmemat- te mit einer Temperatur von 39 ± 0,5 °C gelagert.
Die Narkose wurde mittels Zufuhr von Isofluran über einen Isofluran-Vapor der Firma Dräger im halboffenen System aufrechterhalten. Den spontan atmenden Tieren wurde ein Atemgasgemisch mit etwa 1,5 Vol.-% Isofluran in 100% Sau- erstoff zugeführt. Zum Flüssigkeitsersatz erhielten die Tiere 10 ml/kg KG/h Ringerlactat-Lösung intravenös.
Zur Überwachung der Kreislauffunktion wurde das EKG der Tiere kontinuierlich über Stechelektroden abgeleitet. Die Atemfrequenz und die CO2-Konzentration im Atemgas wurden mit dem Narkosemonitor CapnomacTM der Fima Datex überwacht. Atemfrequenz und Puls wurden alle 20 - 30 min in einem Protokoll vermerkt, ebenso etwaige Vorkommnisse wie Extrasystolen oder ein kurzzeiti- ger Atemstillstand.
Das Operationsfeld wurde sorgfältig mit Braunol® desinfiziert. Entsprechend der schon 1974 von Hall et. al. [50] und mit Modifikation auch von weiteren Autoren [62, 98, 132] beschriebenen Technik zur intravenösen Katheterisierung von Ka- ninchen erfolgte zunächst eine Eröffnung des anterolateralen Halsbereiches durch eine 3 - 4 cm lange Hautinzision mit sagittaler Schnittführung. Nach Durchtrennung der Halsfaszie wurde das darunter liegende Muskel- und Fettge- webe stumpf durchtrennt und die V. jugularis freigelegt.
.
Abb. 2-4: Lagerung und Überwachung des Kaninchens
Abb. 2-5: Präparation der V. jugularis
Abb. 2-6: Freipräperierte V. jugularis
Ein kleiner Abschnitt der Vene wurde vom subkutanen Fettgewebe befreit. Die Vene wurde proximal mit einer Ethicon VIRCYL® 4-0 Ligatur legiert. Eine eben- solche Ligatur wurde distal vorgelegt, aber noch nicht verknotet.
Abb. 2-7: Proximale Ligatur und vorgelegte distale Ligatur der V. jugularis
Der aus dem Kühlschrank entnommene Katheter wurde nach Entnahme aus dem 15 ml PP-Gefäß an steriler Gaze abgetupft, um die nicht am Katheter an- haftende Bakterienlösung zu entfernen, das Verteilen von Bakterien im Opera- tionsgebiet bei Einführung des Katheters zu verhindern und die Gefahr einer
Wundinfektion zu minimieren. Der Katheter wurde anschließend durch eine klei- ne Inzision 5 cm weit in die V. jugularis externa vorgebracht.
Abb. 2-8: Implantation des Katheters in die V. jugularis
Die intravasale Lage des Katheters wurde durch einen Aspirationsversuch veri- fiziert, anschließend wurde 1 ml der 1 : 15-verdünnten Bakterien-über-Nacht- Kultur durch den Katheter in das Blutsystem des Kaninchens injiziert.
Abb. 2-9: Injektion der Bakteriensuspension durch den implantierten Katheter
Der Katheter wurde distal mit 2 Clips verschlossen, um einen Rückfluss der Bakteriensuspension oder von Blut zu verhindern. Anschließend wurde er mit der distal vorgelegten Ligatur in der Vene fixiert. Die distale und proximale Liga- tur wurden ebenfalls mit einander verknotet.
Abb. 2-10: Verschluss des distalen Katheterendes mit einem Clip
Es wurde eine subkutane Hauttasche in dorsolateraler Richtung präpariert, in die der aus der Vene herausreichende ca. 5 cm lange freie Abschnitt des Ka- theters versenkt wurde.
Abb. 2-11: Versenkung des Katheters in einer subkutanen Hauttasche
Abschließend wurde die Muskulatur und die Halsfaszie mit resorbierbarem Nahtmaterial (Ethicon VIRCYL® 4-0, 1,5 Ph. Eur., JRB-1) vernäht und die Haut- inzision unter Verwendung des gleichen Nahtmaterials durch intrakutane Ein- zelknopfnähte verschlossen. Da ein Wundverband in diesem Bereich schlecht anzulegen ist, wurde die Wunde durch Aufsprayen eines dünnschichtigen Alu- miniumfilmes (Aluminiumspray, Fa. Albrecht) versorgt.
Nach dem operativen Eingriff wurde bei den Tieren täglich eine Wundinspektion sowie an den ersten drei Tagen nach der Operation eine rektal gemessene Temperaturkontrolle durchgeführt. Die Kaninchen wurden für die Dauer von drei Tagen analgetisch mit dem nichtsteroidalen Antiphlogistikum Rimadyl® behan- delt. Die Dosierung betrug 10 mg pro Tier am ersten und 5 mg pro Tier am zweiten und dritten Tag nach der Implantation. Diejenigen Kaninchen, bei de- nen Veränderungen im Bereich der Augen auffällig wurden, wurden weiter mit Augensalbe behandelt.
2.3.3 Explantation der Katheter
Am siebten Tag nach der Katheterimplantation wurden die Kaninchen zunächst mit einer intramuskulären Injektion von 25 mg/kg KG Ketamin sowie 5 mg Mida- zolam sediert. Anschließend wurde wie bei der präoperativen Einleitung nach Rasur und Desinfektion beider Ohren eine Verweilkanüle in die laterale Ohrve- ne eines Ohres eingebracht. Die Kaninchen erhielten durch eine intravenöse Applikation von 1 mg/kg KG Propofol eine kurzzeitige Narkose. Es wurden wie- derum 10 ml arterielles Blut aus der zentralen Ohrarterie des nicht mit einer Verweilkanüle versehenen Ohres gewonnen. Eine aerobe und anaerobe Blut- kultur wurde erneut angelegt. Anschließend wurden die Tiere mit 1.200 mg pro Tier Eutha®77 getötet. Der Tod der Tiere wurde durch palpatorische und aus- kultatorische Kontrolle der Herzaktivität gesichert.
Im Anschluss wurden die Kaninchen zur Explantation der Katheter in den Ope- rationsbereich gebracht. Die Implantationswunde wurde unter sterilen Bedin- gungen eröffnet und die beiden Katheter nacheinander vorsichtig freipräpariert.
Die Ligatur wurde ohne Beschädigung des Katheters eröffnet und dieser an- schließend langsam aus der Vene gezogen und in ein steriles, mit steriler Koch- salzlösung gefülltes 15 ml-PP-Gefäß gegeben. Jedes Gefäß enthielt nur einen Katheter, um eine gegenseitige Kontamination zu vermeiden. Das Gefäß wurde mit einem Schraubdeckel verschlossen, beschriftet und bis zur mikrobiologi- schen Aufarbeitung der Katheter in aufrechter Position bei ca. 8 °C im Kühl- schrank aufbewahrt.
Abb. 2-12: Explantation eines Katheters
Abb. 2-13: Katheter nach der Explantation in mit NaCl gefüllten 15 ml-PP-Gefäßen
Zur Aufarbeitung der Katheter wurde wie folgt verfahren:
- Entnahme der Katheter mit einer sterilen Pinzette aus dem mit NaCl 0,9%
gefüllten 15 ml-PP-Gefäß
- Die appikalen 2 cm wurden mit einer sterilen Schere abgeschnitten.
- Jede Katheterspitze wurde in einen eigenen sterilen Glaskolben gegeben, der mit ca. 50 ml einfach konzentrierter autoklavierter PBS-Lösung gefüllt war. In dieser Lösung wurden die Katheter 1 - 2 min geschwenkt, um Ver- unreinigungen wie Blutkoagel und nicht am Katheter haftende Bakterien zu entfernen.
- Dann wurden die Katheterspitzen mit einer Pinzette vorsichtig entnommen und an einer sterilen Gaze abgetupft. Die Pinzette wurde vor jedem erneu- ten Kontakt zu dem Katheterstück in Alkohol getaucht und abgeflammt und damit die Sterilität der Pinzette garantiert. Benutzte PBS-Lösung wur- de verworfen.
- Dieser Waschvorgang wurde nochmals in dem gleichen Glaskolben, der erneut mit PBS-Lösung gefüllt wurde, wiederholt und die Katheterspitze wurde erneut an einer sterilen Gaze abgetupft.
- Für einen weiteren Waschvorgang wurde ein neues steriles Gefäß mit der PBS-Lösung gefüllt und das auszuwertende Katheterstück darin erneut geschwenkt.
- Anschließend wurde es nochmals gründlich an einer sterilen Gaze abge- tupft und in ein mit 1 ml einfach konzentrierter CASO-Enthemmerbouillon gefülltes Eppendorf-Gefäß gegeben.
- Das Eppendorf-Gefäß wurde fest verschlossen und in einem Schwimmer in ein Ultraschallbad gegeben. Dort wurde der in der Bouillon befindliche Katheterabschnitt viermal 30 s lang mit Ultraschall behandelt, um die am Katheter haftenden Bakterien abzulösen. Zwischen den Ultraschallphasen
wurde jeweils eine Pause von 1 min eingehalten, um eine Überhitzung der Bouillon zu vermeiden.
- Darauf hin wurde aus der die abgelösten Bakterien enthaltenden Bouillon eine serielle Verdünnungsreihe erstellt. Es wurden Verdünnungsstufen von 10-1 bis 10-4 angelegt. Als Verdünnungsmedium diente sterile Koch- salzlösung.
- Je zweimal 50 µl der unverdünnten Bouillon sowie der Verdünnungsstufen 10-1 bis 10-4 wurden als Doppelwert auf einer Columbia-Agarplatte mittels der Abtropfmethode ausplattiert und über Nacht bei 37 °C in einen Inkuba- tionsschrank gestellt.
- Am nächsten Tag wurde die Anzahl der CFU auf der Agarplatte ermittelt, der Mittelwert der beiden zu einer Verdünnungsstufe gehörenden Werte gebildet und auf die bakterielle Dichte der unverdünnten Bouillon hochge- rechnet (CFU/ml). Diese Dichte entspricht der bakteriellen Besiedlung der verarbeiteten Katheterspitze (CFU/2 cm).
2.4 Statistische Auswertung
Die statistische Auswertung (Tab. 2-5) erfolgte in Zusammenarbeit mit Herrn Prof. Dr. rer. nat. H. Hecker, Institut für Biometrie der Medizinischen Hochschu- le Hannover. Die zur statistischen Auswertung verwendeten Programme sind im Anhang in der Tabelle 6-5 aufgeführt.
Zur deskriptiven Statistik der mikrobiologischen Vorversuche sowie der Bakte- riendichte der im Hauptversuch verwendeten 1 : 10- und 1 : 15-verdünnten Bak- terien-über-Nacht-Kulturen wurden die Mittelwerte (MW) und die Standardab- weichungen (standard deviation; SD) der Messwerte bestimmt. Für die bakteri- elle Katheterkolonisierung im Hauptversuch sind der Median sowie die Streu- breite (Minimum und Maximum) angegeben.
Wegen der begrenzten Gruppengrößen waren die Daten nicht normalverteilt und wurden mit nicht-parametrischen Tests analysiert. Zum Vergleich zweier Merkmale innerhalb einer Testgruppe (z. B. bakterielle Besiedlung der CSS-
und der Kontroll-Katheter (A) nach Explantation) wurde der Wilcoxon-Signed- Ranks-Test herangezogen. Zum Vergleich zweier Merkmale zwischen zwei Testgruppen (z. B. bakterielle Besiedlung der PHMB-Katheter (B) und der CSS- Katheter (A) nach Explantation) wurde der Mann-Whitney-U-Test eingesetzt.
Das Signifikanzniveau war auf α≤ 0,05 festgelegt.
3.1 Vorversuche
3.1.1 Bakteriendichte der Bakterien-über-Nacht-Kulturen
Die bakterielle Dichte der vier 1 : 10-verdünnten Bakterien-über-Nacht-Kulturen des Stammes Staph. epidermidis DSM 3269 betrug im Mittel 2,6 x 108 CFU/ml;
Streubreite 2,1 x 108 bis 3,2 x 108 CFU/ml; SD 4,7 x 107 CFU/ml.
Die bakterielle Dichte der vier 1 : 15-verdünnten Bakterien-über-Nacht-Kulturen desselben Bakterienstammes betrug im Mittel 1,4 x 108 CFU/ml; Streubreite 1,1 x 108 bis 1,7 x 108 CFU/ml; SD 2,5 x 107 CFU/ml.
Bakterielle Dichte
1,0E+07 1,0E+08 1,0E+09
Bakterien-über- Nacht-Kultur 1
Bakterien-über- Nacht-Kultur 2
Bakterien-über- Nacht-Kultur 3
Bakterien-über- Nacht-Kultur 4
[CFU/ ml]
1:15-Verdünnung 1:10-Verdünnung
Abb. 3-1: Bakterielle Dichte nach Verdünnung von Bakterien-über-Nacht-Kulturen (Staph. epidermidis DSM 3269)
3.1.2 Einfluss von Ultraschall bzw. CASO-Enthemmer-Bouillon
Nach Behandlung mit Ultraschall bzw. CASO-Enthemmerbouillon betrug die Bakteriendichte im Mittel 1,25 x 108 CFU/ml; Streubreite 1 x 108 bis 1,3 x 108 CFU/ml; SD 1,16 x 107 CFU/ml.
Bakterielle Dichte
1,0E+07 1,0E+08 1,0E+09
Probe 1 Probe 2
[CFU/ ml]
US + NaCl CASO-Bouillon US + CASO-Bouillon NaCl
Abb. 3-2: Bakterielle Dichte von 1 : 10-verdünnten Bakterien-über-Nacht-Kulturen (Staph.
epidermidis DSM 3269) nach Einfluss von Ultraschall (US + NaCl), CASO-Enthemmerbouillon (CASO-Bouillon), Ultraschall und CASO-Enthemmerbouillon (US + CASO-Bouillon) sowie ohne
weitere Behandlung (NaCl)
3.1.3 Bakterielle Besiedlung der ZVK nach artifizieller Kontaminierung Nach artifizieller Kontaminierung wiesen die Katheter folgende Besiedlung auf (Tab. 3-1, Abb. 3-3).
Tab. 3-1: Anzahl der CFU auf den apikalen 2 cm der ZVK nach 14stündiger Inkubation in einer 1 : 10-verdünnten Bakterien-über-Nacht-Kultur (Staph. epidermidis DSM 3269)
Katheterart Katheter 1 [CFU/2 cm] Katheter 2 [CFU/2 cm]
CSS-Katheter (A) 20 0
Kontroll-Katheter (A) 42.000 16.500
PHMB-Katheter (B) 6.700 1.100
Kontroll-Katheter (B) 5.200 3.600
Bakterielle Besiedlung
1,0E+00 1,0E+01 1,0E+02 1,0E+03 1,0E+04 1,0E+05
Katheter 1 Katheter 2
[CFU/ 2cm]
CSS-Kathter (A) Kontroll-Katheter (A) PHMB-Katheter (B) Kontroll-Katheter (B)
Abb. 3-3: Bakterielle Besiedlung der ZVK nach 14stündiger Inkubation in einer 1 : 10- verdünnten Bakterien-über-Nacht-Kultur (Staph. epidermidis DSM 3269)
Nach 14stündiger Inkubation wiesen die Bouillons folgende Bakteriendichte auf (Tab. 3-2, Abb. 3-4).
Tab. 3-2: Anzahl der CFU pro ml der 1 : 10-verdünnten Bakterien-über-Nacht-Kulturen (Staph. epidermidis DSM 3269) nach Inkubation der Katheter über 14 h
Art der Bouillon Bouillon 1 [CFU/ ml] Bouillon 2 [CFU/ ml]
Restbouillon, CSS-Katheter (A) 2.300 2.700
Restbouillon, Kontroll-Kathter (A) 3 x 109 2 x 109 Restbouillon, PHMB-Katheter (B) 1,2 x 109 1,1 x 109 Restbouillon, Kontroll-Kathter (B) 8,7 x 108 9,4 x 108
