Biofilm

“Schoon” is niet
schoon genoeg
Julia Kovaleva
Arts-microbioloog i.o.
UMC Groningen





Introductie
Endoscopie-gerelateerde
transmissie en infecties
Microbiologische controle
van flexibele endoscopen
Pseudomonas aeruginosa
uitbraak
In vitro biofilm studie
van
Introductie

26% toename van het aantal endoscopieën in
Nederland (1999 - 2004)

8000 endoscopieën in het UMC Groningen per jaar

70 uitbraken van infecties na endoscopische
procedures in de literatuur (64 publicaties, 1974 – 2004, VS)

91% van infecties kan worden voorkomen bij verbetering
van kwaliteitscontrole systemen (Seoane-Vazquez, 2006)
Flexibele endoscopen (FES)





Semikritische / kritische
instrumenten (steriele
lichaamsholten)
Sterilisatie door stoom is
afgeraden
Complexe structuur
(kleine lumina,
nauwe kanalen)
Falen van desinfectie- en
droogprocedure
Makkelijk groei van biofilm
Transmissie van infectie

Bacteriële transmissie tijdens endoscopische
procedures is onderschat door (Srinivasan, 2003):

Lage frequentie
 Inadequate / geen microbiologische controle van
reprocessing van endoscopen

Factoren gerelateerd aan besmetting van endoscopen:




Ineffectieve reiniging en desinfectieprocedure
Fouten in het ontwerp van een endoscoop
Onvoldoende spoelen en drogen
Gebruik van een beschadigde endoscoop
Endoscopie-gerelateerde infecties
Endoscopie-gerelateerde infecties

Endogene (eigen microbiële flora)

E. coli, Klebsiella, Enterobacter spp. en enterokokken
 Kunnen niet worden voorkomen door goed gecontroleerde
desinfectieprocedures

Exogene

Gramnegatieve bacteriën (P. aeruginosa, S. marcescens,
Salmonella spp.), mycobacteriën en gisten
 Transmissie naar patiënten door gecontamineerde endoscopen
en accessoires
 Moeten worden voorkomen door strikte desinfectieprocedures
Gastro-intestinale endoscopie

Lage frequentie van post-procedure infecties

Endoscopiche retrograde cholangiopancreaticografie (ERCP):
een verhoogd risico op infectieuze complicaties (Christensen, 2004)

P. aeruginosa is de meest voorkomende pathogeen

Pseudomonas biofilm is zeer moeilijk te verwijderen

Uitbraken van Pseudomonas infectie zijn gerelateerd aan:

Falen van desinfectieprocedure
 Onvoldoende drogen van de endoscoopkanalen

Recente uitbraken van post-ERCP sepsis door ESBL- en
carbapenemase (KPC)-producerende K. pneumoniae
(Aumeran, 2010; Carbonne, 2010)
Bronchoscopie

Hogere infectierisico dan bij gastro-intestinale endoscopische
procedures

P. aeruginosa, Enterobacteriaceae en mycobacteriën zijn
betrokken bij bacteriële transmissie

Uitbraken van infectie waren gerelateerd aan:

Een losse poort van het biopsiekanaal

Beschadigde interne scoopkanalen door een defecte biopsietang
(Cêtre, 2005; Kirschke, 2003)
(Corne, 2005)

Verontreinigde scopenwasmachine (Schelenz, 2000; Shimonom, 2008)
Reprocessing van FES (UMCG)







Volgens de richtlijn Werkgroep Infectiepreventie
(WIP)
Reprocessing in de automatische scopenwasmachine
Reiniging en spoelen
Desinfectie met de 1% desinfectans (een mix van
azijn-, perazijnzuur en waterstofperoxide) 10 min bij 20 ºC
Doorspoelen met bacterievrij water
Drogen 2 uur bij 50 ºC met steriele perslucht
Bewaren in een droogkast met continue luchtstroom
Microbiologische controle
Is niet geadviseerd door de WIP richtlijn “… is bij correct
gevalideerde apparatuur en een goede procesbeheersing overbodig ”
Microbiologische controle:
kweekfrequentie
Maandelijks:
therapeutische FES
Duodenoscopen (ERCP): wekelijks
Bronchoscopen
Gastroscopen
3-maandelijks:
diagnostische FES
Gastroscopen
Cystoscopen
Colonoscopen
Niet periode-gebonden
Alle typen leenscopen met kanalen
• bij binnenkomst
•
Endoscopen wasmachine
voor vertrek
Maandelijks
Na reparatie
Na onderhoud
Microbiologische controle:
kweekprocedure
 Biopsiekanaal
 Water/luchtkanaal
 Op indicatie (calamiteiten, experimenteel): andere kanalen;
het liftkanaal middels een swab
 Retrograde techniek voor het verkrijgen van monsters:
 Hogere sensitiviteit i.v.m. de anterograde techniek (Srinivasan, 2003;
Buss, 2007)
 31% positieve kweken bij retrograde techniek vs 7.9% bij
anterograde techniek (Buss, 2007)
Microbiologische controle: relevante
micro-organismen

Gramnegatieve staven





E. coli en andere Enterobacteriaceae
Pseudomonas spp.
Stenotrophomonas maltophilia
Acinetobacter spp.
Grampositieve kokken


Enterokokken
S. aureus

Candida spp. (bij ERCP scopen)

(Atypische) Mycobacteria
Microbiologische controle:
protocol (UMCG)
Microbiologische controle:
kweekresultaten

100 flexibele endoscopen

500 kweken per jaar

20 - 25% daarvan zijn positief

Met name bronchoscopen en ERCP scopen positief

5.3% kweken gaven aanleiding tot intensieve reiniging /
desinfectie en sterilisatie van FES in 2010
P. aeruginosa uitbraak
P. aeruginosa uitbraak







P. aeruginosa sepsis bij 6 patiënten na ERCP met dezelfde
endoscoop
Herhaaldelijke contaminatie met P. aeruginosa van deze
endoscoop na intensieve reiniging en desinfectieproces
Negatieve kweken van scopenwasmachines, connectieslangen en omgevingskweken
Contaminatie met P. aeruginosa 4 maanden na
gassterilisatie met ethyleenoxide
Moleculaire typering (Rep-PCR): identieke stammen van 6
patiënten en de endoscoop
Aanwezigheid van een biofilm op de intacte scoopkanalen
Interne scoopkanalen waren vervangen
Economische evaluatie

Jaarlijkse kosten van microbiologische
surveillance

Kosten van retrograde kweken
 Tijd kosten van de verpleging

Kosten van de Pseudomonas uitbraak

Directe kosten van opname,
diagnostiek en behandeling
 Exclusief indirecte kosten en kosten
van het uitbraakonderzoek
Biofilm

Is een bacteriënlaag die zich vasthecht op een oppervlak
en die wordt omgeven door een exopolysaccharide matrix

Op de endoscoopkanalen na beschadigingen, ook op de
intacte scoopkanalen

Gevolgen:

Falen van desinfectie
Besmetting van patiënten
tijdens endoscopie
Uitbraken van infectie


Biofilm

Micro-organismen overleven bij het blootstellen aan
droogte, chemische stoffen en antibiotica

Toegenomen resistentie tegen antibiotica / desinfectans

Belangrijke risicofactor voor infectieuze complicaties

65% van de bacteriële infecties in de kliniek kunnen
worden veroorzaakt door biofilms (Chicurel, 2000)

Oorzaak van recidiverende symptomen na behandeling
met antibiotica (Costerton, 1995)
In vitro biofilm studie

Effect van een perazijnzuur desinfectans en een
droogprocedure (warme lucht) op biofilmvorming door:




C. albicans
C. parapsilosis (CAPP)
P. aeruginosa (PSAE)
S. maltophilia (STMA)

Stammen waren geïsoleerd uit gecontamineerde flexibele
endoscopen

Doelen:

Nabootsing van biofilmvorming in de scoopkanalen
 Imiteren van desinfectie- en droogprocedure van flexibele
endoscopen in de in vitro biofilm model
In vitro biofilm studie
In vitro biofilm studie

Groei van single en dual-species biofilms in steriele
96-wells microtiterplaten gedurende 48, 72 en 96 uur

Incubatie met desinfectans (MIC, MBC en 1%)
gedurende 10 min

Kwantificering van biofilm:

Tetrazolium zout (MTT) reductie assay
 Telling van kve van 10-voudige verdunningen van biofilm
op de agarplaten
In vitro biofilm model
Effect van desinfectans
Effect van desinfectans
Desinfectie zonder droogfase
Hergroei
van
biofilm
Desinfectie met droogfase
Geen
groei van
biofilm
Voorkomen van biofilmvorming






Oxidatiemiddelen (perazijnzuur)
Antimicrobiële coating aan de binnenkant van de
scopenwasmachines (Marion, 2006; Rutala, 2001)
Plasmasterilisatie met waterstofperoxide
Gassterilisatie met ethyleenoxide en NO2 (Noxilizer)
Nieuwe technieken voor het vroegtijdig opsporen van een
biofilm in een endoscoop (ATP meting, Q-PCR) (Obee, 2005)
Sterile-sheathed endoscopen met vervangbare
onderdelen (EndoSheath system) (Colt, 2000; Srinivasan, 2003)
Conclusies

Gecontamineerde endoscopen zijn geassocieerd met uitbraken
van endoscopie-gerelateerde infecties

Desinfectie van flexibele endoscopen kan falen (hergroei van
biofilm) als de nauwkeurige droogprocedure niet wordt
toegepast

Routine microbiologische monitoring van endoscopen is nuttig
om contaminatie op te sporen en om besmettingen en infecties
bij patiënten te voorkomen

Nieuwe desinfectie- en sterilisatiemethodes zijn nodig om de
bacteriologische veiligheid van reprocessing van endoscopen
te verbeteren
Dankwoord
Prof. Dr. John Degener
Prof. Dr. Henny van der Mei
Afdeling Medische Microbiologie, UMC Groningen
Afdeling Biomaterialen, RUG, UMC Groningen