Eine systematische Analyse nosokomialer Ausbrüche von Infektionskrankheiten in der gastrointestinalen Endoskopie

Schlüsselwörter

Ausbruch - Endoskopie - Transmission - Infektion - Hygiene - Prävention

Keywords

Outbreak - Endoscopy - Transmission - Infection - Hygiene - Prevention

Einleitung

Endoskopische Verfahren werden täglich in großer Anzahl sowohl zu diagnostischen als auch zu therapeutischen Zwecken eingesetzt. Insbesondere Endoskope der Gastroenterologie werden dabei in Körperarealen mit einer physiologischerweise hohen Erregerlast verwendet. Daher werden gastrointestinale Endoskope bei ihrer Anwendung üblicherweise regelhaft mit einer großen Anzahl an Bakterien, Viren und Pilzen kontaminiert. In den meisten Fällen kommen in der Gastroenterologie wiederverwendbare Endoskope zum Einsatz, die dann nach ihrer Anwendung am Patienten vor einer erneuten Nutzung aufbereitet werden müssen. Aufgrund des komplexen Aufbaus dieser Medizinprodukte erfordert die Endoskopaufbereitung jedoch besondere Expertise und einen möglichst standardisierten Arbeitsablauf, um das Risiko für eine unzureichende Aufbereitung zu minimieren [1] [2].

Trotz großer Sorgfalt bei der Reinigung und Desinfektion im Rahmen der Aufbereitung werden jedoch seit Jahrzehnten immer wieder Übertragungen von Erregern durch Endoskope beschrieben [3] [4] [5]. Dabei ist davon auszugehen, dass es hier noch eine große Dunkelziffer gibt, da einzelne Transmissionen von Erregern der physiologischen Flora häufig unerkannt bleiben dürften. Lediglich die Häufung von Erregernachweisen (nosokomialer Ausbruch; NA) bzw. der Nachweis von Erregern mit einem besonders auffälligen Resistenzprofil hat eine reelle Chance, überhaupt erkannt und dann auch publiziert zu werden [6].

Für die Sicherheit von Patienten sind Kenntnisse der Anwender über die Ursachen und Folgen solcher Ereignisse jedoch zweifelsohne von großer Wichtigkeit. Die vorliegende Arbeit soll dazu beitragen, eventuelle Wissenslücken zu schließen.

Material und Methodik

Datenbanken

Als primäre Datenquelle für das vorliegende systematische Review diente die Worldwide Outbreak Database [7] [8]. Es handelt sich dabei um die größte Sammlung von Beschreibungen von NA aller Art mit derzeit mehr als 3700 Artikeln, die darin standardisiert und katalogisiert abgelegt werden. Diese Datenbank wurde am 9. September 2022 anhand folgender Suchbegriffe abgefragt: „MEDICAL EQUIPMENT/DEVICES“ als „SOURCE“. Als sekundäre Literaturquellen zur Vervollständigung der Suche dienten anschließend die PubMed sowie die Embase mit folgender Verknüpfung von MESH-Suchbegriffen:

• [NOSOCOMIAL]

AND

• [OUTBREAK] OR [TRANSMISSION] OR [INFECTION]

AND

• [ENDOSCOPE] OR [ENDOSCOPY] OR [ESOPHAGOGASTRODUODENOSCOPY] OR [GASTROSCOPY] OR [DUODENOSCOPY] OR [ERCP] OR [ENDOSCOPIC RETROGRADE CHOLANGIOPANCREATOGRAPHIE] OR [ENTEROSCOPY] OR [COLONOSCOPY] OR [SIGMOIDOSCOPY] OR [RECTOSCOPY] OR [PROCTOSCOPY] OR [ANOSCOPY]

Abschließend wurden die Literaturverzeichnisse aller auf diese Weise eingeschlossenen Artikel abermals auf das Vorliegen weiterer, bislang nicht gefundener Artikel geprüft.

Einschluss- und Ausschlusskriterien

Artikel wurden dann in die weitere Analyse eingeschlossen, wenn sie in einer begutachteten Zeitschrift erschienen waren, einen klar abgrenzbar beschriebenen und durch phänotypische und/oder genotypische Verfahren gesicherten NA mit Übertragungen von Erregern auf Patienten im Rahmen einer ÖGD, einer ERCP oder KOLO beinhalteten und in englischer oder deutscher Sprache publiziert worden waren. Es gab keine Einschränkungen hinsichtlich des Zeitraums der Publikation bzw. des Ausbruches selbst.

Ergebnisse aus anderen Übersichtsarbeiten wurden nicht übernommen, da dies mit dem Risiko einer versehentlich mehrfachen Berücksichtigung einzelner NA einhergeht und damit einen Selektionsbias darstellen könnte.

Datenakquise

Die folgenden Parameter stellen die wichtigsten Charakteristika in NA dar und wurden von allen eingeschlossenen Artikeln erhoben:

• Setting: Land, Jahr des NA, Dauer des NA, medizinische Fachrichtung, Art der Endoskopie, Anzahl an behandelten Patienten

• Patienten: Kolonisationen inklusive Ort des Erregernachweises, Art der nosokomialen Infektion, Häufigkeit eines tödlichen Verlaufs

• Erreger: Spezies, ggf. Nachweis auffälliger Resistenzmechanismen

• Geräte: Hersteller und Modell des Endoskops sowie der zur Aufbereitung verwendeten Reinigungs- und Desinfektionsgeräte (RDGs), Art der Aufbereitung (manuell vs. automatisch)

• Ursache: Fehler bei der Anwendung, Fehler bei der Aufbereitung, technisches Versagen, menschliches Versagen

• Hygienemaßnahmen: Allgemeine Maßnahmen, spezifische Maßnahmen in Abhängigkeit von der mutmaßlichen oder gesicherten Ursache des NA

Die Datensammlung wurde zunächst von einem Autor (P.M.S.) durchgeführt. Unklare Sachverhalte wurden anschließend unabhängig von mehreren Autoren (P.M.S., P.C.S. und R.-P.V.) bewertet und anschließend bis zum Erreichen eines Konsenses diskutiert.

Begriffsdefinitionen

• Nosokomialer Ausbruch (NA): Abweichend von der für Deutschland in IfSG § 6 Abs. 3 Satz 1 aufgeführten Meldepflicht für das vermehrte Auftreten nosokomialer Infektionen (!) mit mutmaßlichem epidemiologischem Zusammenhang wurde in der vorliegenden Arbeit ein Ausbruch auch bereits durch die alleinige Übertragung von Erregern auf Patienten im Rahmen einer Endoskopie als solcher gewertet, da dies bereits auf das Vorliegen eines hygienerelevanten Problems hinweist.

• Attack Rate (syn: Befallsrate): Beschreibt den Anteil tatsächlich Erkrankter an der Gesamtzahl aller Patienten, die exponiert waren. Die Berechnung der Attack Rate erfolgte nur für die Untergruppe derjenigen Studien, in denen alle dafür erforderlichen Angaben von den jeweiligen Autoren benannt wurden.

• Letalität: Beschreibt den Anteil Verstorbener an der Gesamtzahl der Erkrankten. Die Berechnung der Letalität erfolgte nur für die Untergruppe derjenigen Studien, in denen alle dafür erforderlichen Angaben von den jeweiligen Autoren benannt wurden.

Statistische Auswertung

Die Prüfung auf Unterschiede zwischen verschiedenen Gruppen wurde mittels SPSS 26.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) durgeführt (Autor M.M.K.). Unterschiede in kategorischen Variablen wurden mit dem Pearson‘s-χ²-Test ermittelt. Mediane wurden mittels Wilcoxon-Rangsummen-Test verglichen. Für signifikante verschiedene Ergebnisse wurde eine Irrtumswahrscheinlichkeit (p) von <0,05 gefordert.

Ergebnisse

Insgesamt wurden 73 NA in dieses systematische Review eingeschlossen, darunter 24 NA nach ÖDG, 42 NA nach ERCP und 7 NA nach KOLO. Eine Übersicht über alle NA wird in der Ergänzungstabelle im Supplement vorgehalten. Die [Tab. 1] gibt einen Überblick über die demografischen Daten aller ausgewerteten NA. Der größte Anteil betroffener Patienten ergab sich nach KOLO (Attack Rate = 12,8%), gefolgt von 7,1% nach ERCP und 3,5% nach GÖD (p>0,05). NA nach einer ERCP wiesen jedoch mit 12,7% die höchste Letalität auf, gefolgt von 10,0% Letalität durch Infektionen nach KOLO und 6,3% nach ÖDG (p>0,05).

Tab. 1 Nosokomiale Ausbrüche nach gastrointestinaler Endoskopie.

	ÖDG	ERCP	KOLO
Ausbrüche [n]	24	42	7
Ausbrüche durch multiresistente Erreger [n; %]	7; 29,2%	25; 59,5%	0; 0,0%
Exponierte Patienten [n]	4,103	3,172	78
Patienten mit nachgewiesenen Übertragungen [n]	247	449	12
Letalität [%]	9/143 (6,3%)	26/205 (12,7%)	1/10 (10,0%)
Attack rate [%]	143/4,103 (3,5%)	205/2,898 (7,1%)	10/78 (12,8%)
Art der Wiederaufbereitung
Manuelle Aufbereitung [n; %]	12; 50,0%	8; 19,0%	3; 42,9%
Maschinelle Aufbereitung [n; %]	5; 20,8%	21; 50,0%	2; 28,6%
Keine Angabe [n; %]	7; 29,2%	13; 31,0%	2; 28,6%
Ursache für Übertragungen
a) Fehler in der Aufbereitung/menschliches Versagen [n; %]	11; 45,8%	12; 28,6%	4; 57,1%
b) Schäden am Endoskop/technisches Versagen [n; %]	1; 4,2%	8; 19,0%	0; 0,0%
Fehler aus beiden Kategorien [n; %]	3; 12,5%	9; 21,4%	1; 14,3%
Andere Ursachen [n; %]	9; 37,5%	13; 31,0%	2; 28,6%

Die [Abb. 1] sowie die [Tab. 2] zeigen die Verteilung des Erregerspektrums in NA nach gastrointestinaler Endoskopie, mitunter wurden dabei auch mehrere Erreger durch ein einzelnes Endoskop zeitgleich übertragen. Die darin aufgeführten Verteilungen der Erreger waren in Abhängigkeit von der Art des Endoskops hoch signifikant verschieden (p<0,001). Bei den durch ÖDG übertragenen Erregern handelte es sich zu einem großen Teil um Enterobakterien. Im Gegensatz dazu kam es via ERCP vermehrt zur Transmission von Nonfermentern wie Pseudomonaden. Bemerkenswert erscheint der vergleichsweise hohe Anteil an multiresistenten Bakterien wie von Enterobakterien mit nachgewiesener Carbepenemase-Produktion ([Abb. 2] und [Tab. 3]).

Abb. 1 Anzahl nosokomialer Ausbrüche nach gastrointestinaler Endoskopie stratifiziert nach Art des übertragenen Erregers.

Tab. 2 Erregernachweise in nosokomialen Ausbrüchen nach gastrointestinaler Endoskopie.

	Gesamt	Nonfermenter [n; %]	Enterobakterien [n; %]	Viren [n; %]	Anderer Erreger [n; %]	Mehrere Erreger [n; %]	P-Wert
ÖGD	24	4; 16,7%	12; 50,0%	3; 12,5%	5; 20,8%	0; 0%	<0,001
ERCP	42	21; 50,0%	17; 40,5%	0; 0,0%	2; 4,8%	2; 4,8%
KOLO	7	0; 0,0%	3; 42,9%	4; 57,1%	0; 0,0%	0; 0,0%

Abb. 2 Anzahl nosokomialer Ausbrüche nach gastrointestinaler Endoskopie durch Bakterien, die Enzyme zur Ausbildung von Antibiotikaresistenzen produzieren (Carbapenemasen: KPC = Klebsiella pneumoniae Carbapenemase; OXA = Oxacillinase Carbapenemase; NDM = New Delhi Metallo-β-Lactamase; VIM = Verona-intergon-encoded Metallo-β-Lactamasen. Sonstige β-Lactamasen: ESBL = Extended Spectrum β-Lactamasen; AmpC = Ampicillin Klasse C β-Lactamase; CTX-M = Cefotaxim-München β-Lactamase). Erreger können zeitgleich verschiedene Resistenzmechanismen aufweisen.

Tab. 3 Nachweise von multiresistenten Erregern in nosokomialen Ausbrüchen nach gastrointestinaler Endoskopie.

	Gesamt	Carbapenemase-Bildner [n; %]	Erreger mit anderen β-Lactamasen [n;%]	Resistenzen gegenüber Reserverantibiotika [n; %]	Andere Formen der Multiresistenz [n; %]	Verschiedene Resistenzmechanismen [n; %]	P-Wert
ÖGD	7	4; 57,1%	1; 14,3%	0; 0,0%	0; 0,0%	2; 28,6%	0,816
ERCP	25	9; 36,0%	5; 20,0%	2; 8,0%	1; 4,0%	8; 32,0%
KOLO	0	0; 0,0%	0; 0,0%	0; 0,0%	0; 0,0%	0; 0,0%

Die Aufklärung einer Ausbruchsursache und damit die unmittelbare Beendigung des Geschehens ist das vorrangige Ziel einer jeden Ausbruchsuntersuchung. In der [Abb. 3] sind die typischen Hazard Analysis and Critical Control Points (HACCP) der Endoskopaufbereitung in chronologischer Reihenfolge aufgeführt sowie die Häufigkeiten, mit denen Fehler an den jeweiligen Aufbereitungsschritten nachgewiesen wurden, die dann letztlich zum NA führten. In der [Tab. 4] sind Angaben zur Häufigkeit und Verteilung von technischem vs. menschlichen Versagen zusammengefasst. Menschliches Versagen war hier mit 76,5% vs. 30,4% erheblich häufiger die Ursache für eine unzureichende Aufbereitung (p=0,005). Diese Beobachtung war dabei unabhängig von der Art des verwendeten Endoskops (p=0,173).

Abb. 3 Ursachen für nosokomiale Ausbrüche nach gastrointestinaler Endoskopie im Rahmen des Arbeitsablaufs bei der Verwendung und Aufbereitung von Endoskopen nach Hazard Analysis and Critical Control Points (HACCP) Analyse.

Tab. 4 Gründe für nosokomiale Ausbrüche nach gastrointestinaler Endoskopie.

	Gesamt	Menschliches Versagen [n; %]	Technisches Versagen oder Schäden am Endoskop [n; %]	Fehler in beiden Kategorien [n; %]	P-Wert
ÖGD	15	11; 73,3%	1; 6,7%	3; 20,0%	0,173
ERCP	29	12; 41,4%	8; 27,6%	9; 31,0%
KOLO	5	4; 80,0%	1; 20,0%	0; 0,0%
Manuelle Aufbereitung	17	13; 76,5%	0; 0,0%	4; 23,5%	0,005
Automatisierte maschinelle Aufbereitung	23	7; 30,4%	8; 34,8%	8; 34,8%

Diskussion

Die vorliegenden Daten unterstreichen eindringlich die Bedeutung der Krankenhaushygiene für den Arbeitsbereich der Endoskopie. Immer wieder wurden und werden Übertragungen und nachfolgend nosokomiale Infektionen nach solchen Untersuchungen beschrieben [9]. Zumindest in einigen Fällen konnten solche Ereignisse auf unzureichende Kenntnisse und Fähigkeiten des aufbereitenden Personals zurückgeführt werden. So beschreiben beispielsweise Suresh et al. in einer Umfrage unter 88 Technikern und Mitarbeitern in der Krankenpflege mangelhafte Kenntnisse bezüglich der Endoskopaufbereitung. Weniger als 15% der dort Befragten hatten vor Aufnahme ihrer Tätigkeit in der Endoskopie eine Unterweisung im Umgang mit dort verwendeten Geräten oder zu Themen der Infektionsprävention erhalten. Trotz Verfügbarkeit von Standardarbeitsanweisungen (SOPs) zur Aufbereitung wurden daher bei der Abfrage der tatsächlichen Kenntnisse im Mittel auch nur 62% der Fragen zutreffend beantwortet [10].

Dies deckt sich mit Beobachtungen anderer, bei denen ebenfalls weniger als die Hälfte der Mitarbeiter der Endoskopieabteilung zuvor in diese Tätigkeiten ausreichend detailliert eingewiesen worden waren [11]. Um eine akzeptable Prozess- und damit auch Ergebnisqualität vorhalten zu können, erscheint es daher unverzichtbar, dass regelmäßig Schulungen zum korrekten Vorgehen bei der Endoskopanwendung und anschließenden -aufbereitung erfolgen [12] [13].

Insbesondere nach einer ERCP wurden in den letzten Jahren gehäuft nosokomiale Ausbrüche durch verunreinigte Endoskope berichtet [14] [15] [16] [17]. Dabei handelt es sich um ein besonders komplex konstruiertes Instrument mit einer Vielzahl an Bedienelementen, mechanisch beweglichen Anteilen (z.B. Albarran-Hebel), kleinvolumigen Arbeitskanälen sowie mehreren Klappen und Dichtungen. Die meisten der verfügbaren Daten über Endoskopie-assoziierte Infektionen beziehen sich auf Duodenoskope, hauptsächlich im Zusammenhang mit dem Albarran-Hebel [18] [19]. Zudem können sich bei der Verwendung oder bei der Reinigung Mikroläsionen am Endoskop ergeben, die die weitere Aufbereitung erheblich erschweren, da sich darin befindliche Mikroorganismen oftmals der vollständigen Desinfektion entziehen. Ein weiteres Problem stellt die Formation von Biofilm durch manche Bakterienspezies in den Arbeitskanälen des Endoskops dar, die eine suffiziente Inaktivierung von Pathogenen ebenfalls erheblich erschwert [20] [21]. Ist ein solcher Biofilm erst einmal ausgebildet, muss er besonders sorgfältig und vollständig – meist mechanisch – entfernt werden, um weiteren Übertragungen vorzubeugen. In einer kürzlich publizierten Prävalenzstudie wurden in 20% der darin untersuchten Duodenoskope Kontaminationen mit oraler und gastrointestinaler Flora mit jeweils ≥20 Erregern pro 20 mL gefunden [17]. Eine weitere US-amerikanische Studie berichtet eine Kontaminationsrate von 5% in 4032 Surveillancekulturen von 106 Endoskopen, darunter 0,6% obligat pathogene Erreger [22]. In einer Metaanalyse zu 13.112 Proben von 925 Duodenoskopen wurde sogar eine Kontaminationsrate von 15,3% ermittelt [19]. Deshalb sollte die Reinigung speziell auf den Albarran-Hebel eingehen, da dieser mit mehreren Ausbrüchen in Verbindung gebracht werden konnte [20] [23] [24]. Zur Risikominimierung wurde daher von der U.S. Food and Drug Administration (FDA) ein Safety Communication Letter mit detaillierten Vorgaben zur Wiederaufbereitung von Duodenoskopen herausgegeben [25].

Eine Alternative zur Vermeidung von Transmissionen durch Endoskope könnten Einmalendoskope darstellen, die nach ihrer Verwendung nicht aufbereitet, sondern sofort verworfen werden [26]. In mehreren Studien wurde die Qualität solche Einmalendoskope von den Nutzern bereits als den mehrfach verwendbaren Geräten äquivalent eingeschätzt [27]. Eine multizentrische französische Studie zur ERCP mit Einmalendoskopen zeigte bei 60 Personen eine erfolgreiche Durchführung der Untersuchung in 95% der Patienten [28]. Eine weitere Studie mit 73 Patienten kommt mit 96,7% zu vergleichbar guten Ergebnissen [29]. Auch hinsichtlich der Bildqualität, der Bildstabilität sowie der Funktionalität von den Arbeitskanälen für Luft und Wasser waren Einmalendoskope den mehrfach verwendbaren Geräten nicht unterlegen [30]. Daten zu Erregerübertragungen durch Einmalendoskope sind bislang nicht verfügbar, doch es erscheint naheliegend, dass dieses Risiko wohl extrem gering sein dürfte, sofern von extern keine bereits kontaminierten Flüssigkeiten (z.B. Wasser) verwendet werden.

Auch die Kapselendoskopie gehört zu den Einmalprodukten. Die einmalige Anwendung und der geringe Bedarf an medizinischem Personal verringert das Risiko der Exposition gegenüber pathogenen Mikroorganismen und einer möglichen Kreuzinfektion [31]. Auch hier sind Daten zu Erregerübertragungen bislang nicht verfügbar.

Es gibt jedoch auch potenzielle Nachteile, wenn vorrangig Einmalendoskope zum Einsatz kommen: Kosten und Gesichtspunkte des Umweltschutzes durch eine erhöhte Menge an Abfall. Eine Übersichtsarbeit von Agrawal et al. gelangt zu der Einschätzung von Mehrkosten in Höhe von $114 bis $281 durch die Verwendung von Einmalendoskopen [32]. Dabei muss bei der Gesamtkalkulation auch der für eine Aufbereitung ggf. erforderliche Zeitaufwand berücksichtigt werden, der zwischen 19 Minuten (manuelle Aufbereitung) und 76 Minuten (automatisierte maschinelle Aufbereitung) betragen kann [33] [34]. Andererseits müssen je nach Hersteller für die Verwendung von Einmalendoskopen häufig zusätzliche Komponenten, z.B. zur weiteren Bildverarbeitung, erworben werden. So ergeben sich in der Kalkulation von Agrawal et al. nach Abwägung aller Einflüsse, inklusive der zu erwartenden Kosten durch Transmissionen und der Behandlung daraus resultierender nosokomialen Infektionen, durch die Nutzung von Einmalendoskopen im Vergleich zur Aufbereitung immer noch Mehrkosten um den Faktor 5 bis 10 [32].

Auch der Umweltschutz ist ein relevanter Gesichtspunkt bei der Bewertung medizinischer Maßnahmen. Ein Wechsel zu Einmalendoskopen für die Duodenoskopie und die Koloskopie würde die Abfallmenge in diesem Bereich gegenüber der konventionellen Endoskopie um ca. 19% erhöhen [35]. Auf der Digestive Disease Week 2021 schätzen Hernandez et al. einen etwa 20-fach erhöhten Anfall an CO₂, wenn Endoskope nach einmaligem Gebrauch für eine ERCP bereits entsorgt würden [36]. Die Hersteller dieser Produkte sind sich dieser Problematik jedoch durchaus bewusst und bemühen sich um umweltfreundliche Verbesserungen von Einmalendoskopen mit dem Ziel deren klimaneutraler Verwendung bis zum Jahr 2030 [37], doch auch dann wird vermutlich nur ein kleiner Anteil der Wertstoffe tatsächlich wiederverwendet werden können. Daher sollte unserer Ansicht nach gegenwärtig zur Infektionsprävention lieber verstärkt Wert auf eine gute Ausbildung und Einweisung des aufbereitenden Personals gelegt werden. Die Erstellung sowie die Überwachung der Einhaltung von entsprechenden Standardarbeitsanweisungen (SOPs) sind vielerorts bereits verpflichtend. Für Patienten mit Erkrankungen, die die Aufbereitung von Endoskopen erheblich erschweren, wie z.B. Prionen bei einer Creutzfeldt-Jakob-Krankheit, erscheint die Verwendung von Einmalendoskopen jedoch bereits heute eine sinnvolle Alternative zu sein.

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