Antibakterieller Effekt hochenergetischer extrakorporaler Stoßwellen: Ein in vitro Nachweis

Zusammenfassung

Studienziel: Die extrakorporale Stoßwellentherapie (ESWT) umfasst in der modernen Orthopädie bereits ein umfangreiches Indikationsspektrum. Lokale Infektionen, wie die infizierte Pseudoarthrose, gelten allerdings nach wie vor als Kontraindikationen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirkung der ESWT auf das Wachstum orthopädisch und unfallchirurgisch relevanter Bakterienstämme untersucht. Methode: Standardisierte Suspensionen von fünf Erregern von Knochen- und Implantat-assoziierten Infektionen wurden mit jeweils 4 000 Impulsen hochenergetischer Stoßwellen mit einer mittleren Energieflussdichte von ED 0,96 mJ/mm² bei 2 Hz behandelt. Anschließend wurden die vitalen Bakterien quantifiziert und mit einer unbehandelten Kontrollgruppe verglichen. Ergebnisse: Es zeigte sich für sämtliche Bakterienstämme eine hoch signifikante antibakterielle Wirkung der ESWT (p < 0,01) mit einer Reduktion des Wachstums auf 1,1 % bis 29,7 % der jeweiligen unbehandelten Kontrollgruppe. Bei Testung der Referenzstämme erwiesen sich Staphylococcus aureus und Staphylococcus epidermidis als „sensitivste” Mikroorganismen, während Enterococcus faecium die größte Widerstandsfähigkeit gegen hochenergetische Stoßwellen zeigte. Schlussfolgerung: Die ESWT verfügt über eine signifikante antibakterielle Wirkung gegenüber den getesteten Stämmen. Weitere Untersuchungen zur Energieflussdichte und Impulsrate könnten zu einer Optimierung des antibakteriellen Effektes beitragen. Der Einsatz der ESWT bei Infektionen sollte in weiteren Untersuchungen geprüft und eine mögliche klinische Relevanz in Tiermodellen verifiziert werden.

Abstract

Aim: Extracorporeal shock wave therapy (ESWT) is used for a multitude of different indications in modern orthopedics. Local bacterial infections, like infected pseudarthrosis, are still considered as contraindications. The goal of the present study was to determine the effect of ESWT on the growth of clinically relevant bacteria in orthopedic and trauma surgery. Methods: Standardized suspensions of five bacterial strains of bone and implant-associated infections were treated with 4 000 impulses of high-energy shock waves with an energy flux density (ED) of 0.96 mJ/mm² and a frequency of 2 Hz. Subsequently, viable bacteria were quantified and compared with an untreated control. Results: A highly significant antibacterial effect of the ESWT was demonstrated for all bacterial strains with a reduction of growth to values between 1.1 % and 29.7 % (p < 0.01). Reference strains of Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis reacted with the highest sensitivity whereas Enterococcus faecium demonstrated the highest resistance towards high-energy shock waves. Conclusion: ESWT proved to exert a significant antibacterial effect on clinically relevant pathogens. Further investigations on energy flux density and impulse rates might contribute to an optimization of the bactericidal effectiveness. Infections as possible indications of the ESWT should therefore be assessed in further studies and the clinical relevance should be verified in an animal model.

Schlüsselwörter

ESWT - Infektion - Bakterien - Osteitis - antibakteriell

Key words

ESWT - infection - bacteria - osteitis - antibacterial

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