Giriş

İnsanlarda yaşam süresinin uzaması son yıllarda ortopedik protez ameliyatlarında belirgin artışa neden olmuştur (Amerika’da yıllık bir milyonun üzerinde) (1). Kalça ve diz osteoartritlerinde, protez uygulamaları eklem fonksiyonlarını ve ağrıyı iyileştiren en güvenilir cerrahi uygulamalardandır (2,3). Sık olmamakla birlikte komplikasyonlar gözlenebilir. Ağrılı ortopedik protez, intra-artiküler (enfeksiyon, instabilite, aseptik gevşeme) veya ekstra-artriküler (tendinit, periprostetik kırık, dejeneratif eklem hastalığı, nörolojik problemler) nedenlerle oluşabilir. Aseptik protez gevşemesi ile protez enfeksiyonlarında oluşan enflamasyon benzer olup farkı nötrofillerin aseptik gevşemede nadiren, enfeksiyonda ise bol miktarda bulunmasıdır. Aseptik protez gevşemesinin en sık görülen nedeni protez bileşenlerine karşı oluşan, kıkırdak ve kemik harabiyeti yapan, aktif immün hücrelerdir. Protez enfeksiyonları, ilk cerrahi sonrası %1,5-2,5, revizyon cerrahilerinden sonra ise %20 insidans ile gözlenirler. Mortalite oranları %1-3 civarında olup enfeksiyonun tedavisi maliyeti arttıran nedenlerden biridir (1,4). Ağrıya yönelik tedavi etiyolojiye göre değişecektir. Aseptik gevşeme tedavisinde tek bir seferde yapılan revizyon artroplastisi ile sorun çözülebilirken, enfeksiyon varlığı birden fazla cerrahi girişimi ve antimikrobiyal tedaviyi içerecek şekilde daha komplikedir (1,5). Protez enfeksiyonları cerrahi sonrası geçen süreye göre erken (3 ay), geç (3 ay - 2 yıl) veya daha gecikmiş (>2 yıl) olarak sınıflandırılır (4). Hastada ileri yaş, nütrisyonel bozukluk, altta yatan eklem hastalığı, diabetes mellitus, immün süpresyon gibi durumlar enfeksiyona yatkınlığı arttırır (1). Erken enfeksiyonlarda etkenler sıklıkla Staphylococcus aureus; geç enfeksiyonlarda ise koagülaz negatif stafilokoklar başta olmak üzere streptokoklar, enterokoklar ve anaeroblardır (6). Ortopedik protez enfeksiyonunun acil tanısını koymada, klinik önemine rağmen, güçlükler devam etmektedir ve kesin tanısal test halen yoktur. Tanıda, mikrobiyolojik araştırma için aspirasyon veya doku biyopsisi kültürleri altın standart olup özgüllüğü %100, ancak hassasiyeti %12-100 gibi değişik aralıklarda bildirilmiştir (4,7).

Ortopedik protez enfeksiyonlarının değerlendirilmesinde, direkt radyografi, kontrast arteriografi ve bilgisayarlı tomografi (BT), manyetik rezonans görüntüleme (MRG) gibi radyolojik görüntülemeler yardımcı olabilir. Ancak bu yöntemler aseptik protez gevşemesi ile protez enfeksiyonunu her zaman ayırt edemedikleri gibi metal protezler MRG ile BT için ciddi artefakt oluşturarak görüntüleri değerlendirmede sorun yaratırlar (1,8,9). Nükleer tıpta, radyonüklidler kullanılarak yapılan moleküler görüntüleme ile enfeksiyon şüphesi olan ortopedik protezler değerlendirilebilir. Yapılan çalışmalar, şüpheli protez enfeksiyonlarının incelenmesinde nükleer tıp görüntüleme yöntemlerinin tercih edilebileceğini göstermektedir (8,9). En sık kullanılan yöntem olan kemik sintigrafisinin hassasiyeti yüksek ancak özgüllüğü düşüktür. Normal kemik sintigrafisi semptomların protez ile ilişkili olmadığını düşündürür, anormal çalışma olması durumunda ileri inceleme gerekir (1,10). Bunun yanında, çeşitli nükleer tıp yöntemleri ile direkt grafide değişiklikler oluşmadan, lökositler veya bakteriler görüntülenebilir, kemik enfeksiyonu saptanabilir (9,11). Ortopedik protez enfeksiyonlarının tanısında yardımcı nükleer tıp görüntüleme yöntemleri: Radyoaktif işaretli lökosit sintigrafileri (in-vitro ve in-vivo), Ga-67 sitrat sintigrafisi, F-18 florodeoksiglukoz (FDG) pozitron emisyon tomografisi (PET) ve işaretli monoklonal antikor sintigrafileri yanında, daha yeni dönemde geliştirilen, etken mikroorganizmaları hedef alan, selektif radyofarmasötikler (radyoaktif işaretli antibiyotikler, vitaminler ve antimikrobiyal peptidler) ile yapılan moleküler görüntülemeler sayılabilir. Bu yöntemlerin prensiplerini, yorumlama kriterlerini ve olası hatalarını anlamak için protez enfeksiyonlarının patofizyolojisini bilmek gerekir.

Ortopedik Protez Enfeksiyonlarında Patofizyoloji

Vücuda alet implante edildiğinde, cerrahi sırasında deriden taşınan bakterilerin ve mantar gibi patojenlerin kolonize olması ve implant enfeksiyonuna yol açma olasılığı yüksektir. İmplant etrafındaki granülositlerin yapısının değişmesi ile mikroorganizmaları öldürme mekanizması bozulur (12). Çoğu mikroorganizma protez aletinin etrafında virulans faktörü olan ince bir biyolojik film tabakası oluşturmaktadırlar. Bakteriler bu tabakanın derinine yerleşerek fagositlerden korunur, antibiyotiklere dirençli hale gelirler. Bu nedenle oldukça yavaş seyirli olan ve fazla belirti vermeyen protez enfeksiyonlarının tanı ve tedavisi, protez materyali çıkarılmadıkça, güçtür (13,14). Olumsuz koşullarda, mikroorganizmalar biyo-film tabakadan ayrılarak kana veya idrar yollarına yayılır, sepsis veya metastatik enfeksiyonlar oluşturabilirler (15). Bakterilerin salgıladığı kemotaktik faktörler protez çevresindeki nötrofillerin artışına yol açar, sonuçta; akut veya subakut enfeksiyon tablosu ortaya çıkar. Periferik kandaki lökositleri radyoaktif işaretleyerek görüntülemenin biyolojik temeli buna dayanır. Kronik enfeksiyonlarda nötrofil yoğunluğu daha azdır. İşaretli lökosit sintigrafisinde geç 24. saat görüntüsü şarttır, çünkü biyo-film, radyofarmasötiklerin ve işaretli hücrelerin enfekte protez alanına geçişini azaltır, lökosit akümülasyonu uzun sürer (16). Bu nedenle, lökosit görüntülemeye göre daha efektif, dokuya penetrasyonu ve infiltre nötrofillere bağlanması daha kolay olan radyoaktif işaretli antigranülosit monoklonal antikorlar daha endikedir (17). Diğer taraftan proteze fizyolojik yanıt olarak nötrofil göçünün zayıf olduğu makrofaj-lenfosit infiltrasyonu ile karakterize steril enflamasyon veya protez gevşemesi olabilir. Zayıf akümülasyon veya periprostetik granülositlerin akümülasyonun zamanla azalması steril enflamasyonu gösterir.

Ortopedik protez enfeksiyonunda erken tanı konulamaması, antibiyotik ve cerrahi tedavisini geciktirerek protezin ve eklem fonksiyonunun korunma şansını etkiler. Günümüze kadar enfeksiyon görüntülemede çeşitli nükleer tıp yöntemleri kullanılmıştır (18,19,20). Görüntüleme için tüm merkezlerde takip edilen kesin, standart algoritma yoktur. Hatta, klinisyenler ve görüntüleme uzmanları arasında hangi tanısal basamakta nükleer tıp yönteminin gerektiği ile ilgili görüş birliği de yoktur. Enfeksiyon ve enflamasyon görüntülemede en sık SPECT radyofarmasötikleri ve F-18 FDG kullanılmaktadır.

Ga-67 Sitrat

Enfeksiyonun lokalizasyonunda, eski altın standart yöntem olan, Ga-67 sitratın enfeksiyon odağında tutulumu ile ilgili çeşitli mekanizmalar tanımlanmıştır. Demir anoloğu olarak dolaşımdaki transferrine bağlanır, transferrin reseptörü ile hücreye girer ve hücrede stabil hale gelir. Kan akımı ve vasküler permeabilite arttığında, enfekte bölgelerde, transferrine bağlı Ga-67 sitratın tutulumu artar. Ayrıca Ga-67 sitrat, enfeksiyon bölgesinde yüksek konsantrasyonda bulunan laktoferrine de bağlanır. Bir kısım Ga-67 sitrat, lökositlere ve bazı özel bakterilere direkt bağlanarak taşınır. Ga-67 sitratın siderforlara da afinitesi yüksektir. Siderofor Ga-67 kompleksi, bakteriye girer ve makrofajlarca fagosite edilene kadar orada kalır (21). İlk 24 saat, dozun %25’i böbreklerden, sonrasında barsaklardan atılır. Vücutta kalanlar kemik, kemik iliği, karaciğer ve yumuşak dokuda tutulur. En iyi hedef/zemin aktivite oranına 48-72 saatte ulaşılır. Düşük özgüllüğü yanında, uzun fiziksel yarı ömrü, yüksek enerjili gama ışını, görüntülemede dezavantajları olup hasta ile personel yüksek radyasyon dozuna maruz kalır (22,23). Tanısal doğruluğu %60-80 civarındadır (1). Günümüzde ortopedik protez enfeksiyonlarında daha özgül radyofarmasötikler artık Ga-67 sitratın yerini almıştır. Sitrat, son zamanlarda, daha iyi özellikleri olan PET radyonüklidi Ga-68 ile işaretlenerek umut verici çalışmalar yapılmaktadır (24).

Tc-99m İşaretli Difosfonatlar (Kemik Sintigrafisi)

Üç fazlı kemik sintigrafisi ortopedik protez enfeksiyonu tanısında en çok kullanılan nükleer tıp görüntüleme yöntemidir. Özellikle diz ve kalça protez enfeksiyonlarında ameliyat üzerinden 2 yıldan fazla zaman geçtiyse hassasiyet artmaktadır (25). Uygulama kan akımı veya perfüzyonu gösteren dinamik fazı (ilk faz) takiben ilgi alanına ait kan havuzu veya yumuşak doku fazını gösteren statik görüntüleri (ikinci faz) ve enjeksiyondan 2-4 saat sonra alınan planar statik geç görüntülerden (üçüncü faz) oluşur. Mümkünse lezyonun anatomik lokalizasyonunun daha iyi sağlanabilmesi için SPECT/BT uygulanır (21). Kemik sintigrafisinde, metabolik aktivitesi yüksek özellikteki kemik mineral matriksinin yüzeyinde akümüle olan Tc-99m ile işaretli difosfonatlar (metilen difosfonat, hidroksi-etilen difosfonat vb.) kullanılır. Erken görüntülerde aktivite tutulumunun normal olması enfeksiyonu dışlasa da özgüllüğü düşükdür. Protez implantasyonu sonrası kemiğin yeniden yapılanması veya septik ya da aseptik protez gevşemesi gibi patolojilerde kemik yapımı ve kanlanma arttığı için, protez çevresi dokularda difosfonatlar yoğun akümüle olurlar (26). Kemik sintigrafisi, ortopedik protez enfeksiyonu tanısında, yüksek hassasiyet ve düşük özgüllüğe sahiptir. Tanıdaki doğruluğu ise %50-70 arasında olup, üç fazlı kemik sintigrafisinin, sadece geç statik kemik görüntüsüne göre tanısal doğrulukta ek fayda sağlamadığı belirtilmiştir (1,10). Kemik sintigrafisini yorumlamada, radyofarmasötik tutulum özelliklerindeki değişkenlikler nedeni ile asemptomatik hastalarda ve özellikle diz protezlerinde sorunlar mevcuttur. Buna yönelik bazı araştırmacılar tarafından kantitatif analiz ve yorumlamada yardımcı olabilecek sınıflandırmalar denenmiş, ancak bu sorun çözülememiştir (9,10,25,26). Cerrahi sonrasındaki yıllarda aktivite tutulumları değişik oranlarda devam edebilir. Bu durum da enfeksiyon tanısında kemik sintigrafisinin güvenilirliliğini azaltmaktadır (27). Kalça protezleri için, bazı araştırmacıların kabul ettiği Wilson’un tanı kriterlerinde üç farklı özellik tanımlanmıştır. Birincisi, gövdeye ait gevşemelerde, uç kısımda belirgin artmış aktivite tutulumu ile birlikte en azından trokantör minörde ikinci lezyon vardır. İkincisi asetabüler bölge gevşemesinde asetabüler çanak ve kemik aralığında belirgin artmış aktivite tutulumu; üçüncü olarak enfeksiyonda, kan havuzu ve geç görüntülerde protez yüzeyinde belirgin tutulum gözlenmesidir (28). Genel olarak kabul edilen görüşe göre, perfüzyon, kan havuzu ve geç fazda periprostetik bölgede artmış tutulum olmaması enfeksiyon olmadığının güçlü bir kanıtıdır. Enfeksiyon tanısı için erken arteryel ve kan havuzu fazlarında patolojik tutulum olması pozitif bulgu iken, perfüzyonun artmadığı durumlarda aseptik gevşeme düşünülmelidir (29). Dinamik ve kan havuzu fazında artmış aktivite tutulumu ve geç görüntüde Tc-99m difosfonatın artmış metabolik aktivitesi ile uyumlu pozitif kemik sintigrafisi protez enfeksiyonunu düşündürür. Ancak, operasyon sonrası gelişen değişiklikler, aseptik gevşeme ve kırık iyileşmeleri gibi diğer durumlardan doğru ayırt edilemeyebilir. En önemli konu, protez yerleştirildikten sonra 2 yıl (diz protezinden sonra 5 yıl) kemik yapımının sürmesine bağlı kemik sintigrafisinin pozitif olabileceğidir (9). Bu hastalarda, kemik sintigrafine SPECT/BT’nin eklenmesi, osteoartrit, heterotopik ossifikasyon veya periprostetik kırıklar gibi alternatif tanıların saptanmasında özellikle yardımcıdır (27).

İn Vitro İşaretli Lökosit

In-111 oksin ve Tc-99m hegzametilpropilenaminoksim (HMPAO) ile otolog periferik lökositlerin in vitro işaretlenmesi 1970 yıllarında geliştirilmiştir (30,31). İşaretli lökositler, kemiğin yeniden yapılanmasına bağlı metabolizmanın arttığı, enfeksiyonun olmadığı alanlarda, akümüle olmaz. En çok nötrofiller işaretlendiği ve enfekte protez bölgesinde ağırlıklı olarak nötrofiller bulunduğundan işaretli lökosit sintigrafisi günümüzde bu amaçla kullanılan altın standart moleküler görüntüleme yöntemidir. Son 30 yılda lökosit sintigrafisinin hassasiyet ve özgüllüğünün çok yüksek, doğruluğunun %90’larda olduğu bildirilmiştir (32,33). Otolog işaretli lökositler vasküler endotele yapıştıktan sonra bazal membrandan enfekte dokuya aktif migrasyon ile geçerek akümüle oldukları için çok özgüldürler (34). İşaretlemede yeterli lökosit olması için yaklaşık 50 mL kan alınır, kırmızı kürelerden ayrıldıktan sonra Tc-99m HMPAO veya In-111 oksin ile işaretlenip, intravenöz (IV) yolla enjekte edilirler. Lipofilik bir şelatör olan HMPAO, lökositleri Tc-99m ile yüksek işaretleme etkinliğine sahiptir. In-111 171 ve 245 keV’lik radyasyon enerjisi ile yüksek radyasyon maruziyeti ve uzun yarı ömrü (67 saat) göz önüne alındığında, Tc-99m işaretli lökositler kısa yarı ömür (6 saat) ve 140 keV’lik ideal gama enerjisi nedeni ile tercih edilirler. Diğer yandan, In-111 işaretli lökositlerin belirgin böbrek, mesane ve barsak atılımının olmaması avantajlarındandır. Tc-99m HMPAO, lökositten ayrıldıktan sonra serbestleşerek dakikalar içinde böbreklerden, saatler içinde karaciğer ve intestinal sistemden atılmaya başlar. Bu nedenle 3 saat sonraki abdominal görüntüler bozulur. In-111 işaretli lökositler, abdominal bölgenin değerlendirilmesi istendiğinde veya kronik enfeksiyonlardaki gibi geç görüntülemeye ihtiyaç duyulduğunda kullanılabilir (31,33,34,35). Özellikle ortopedik protez enfeksiyonları başta olmak üzere diğer endikasyonlarda Tc-99m HMPAO lökositler tercih edilmektedir (16). İşaretli lökositlerin de bazı kısıtlılıkları vardır. En önemlisi laboratuvarda hazırlık aşamasında steril ortam gerekliliği ve yaklaşık 3 saat gibi çok zaman ve emek gerektirmesidir. Ayrıca, kontamine kanla çalışan teknisyenler içinde tehlikeli olabilir. Otolog lökositleri işaretlemedeki bu dezavantajlar, lökositi in vitro işaretlemede geliştirilen basit kapalı sistemler ile önlenebilir. Daha kolay ve kaliteli olan bu işaretleme yöntemi teknisyen ve hastaların korunmasını ve ardarda birden fazla hastaya uygulanabilmesini sağlar (33,36). İşaretli lökositlerin normal biyolojik dağılımından dolayı lökosit sintigrafisinin yorumlanması karışıktır. Hücreler sadece enfeksiyon odağında tutulmazlar, fizyolojik olarak retiküloendotelyal hücreler tarafından fagosite edilerek kemik iliğinde de tutulurlar. Kemik iliği tutulumu hematopoetik duruma göre kişiden kişiye değişmektedir. Bu nedenle aralıklı zamanlarda görüntüleme veya kemik iliği sintigrafisi ile karşılaştırma yapılabilir (9,37). Protez çevresi alan ve normal kemik iliği bölgesinde işaretli lökosit tutulumunun kantifikasyonunun kesin yapılabilmesi; kamera yapısı, hasta boyutu, hasta pozisyonu ve diğer özelliklerin görüntüyü etkilemesi nedeni ile zordur (38). Avrupa Nükleer Tıp Derneği Enfeksiyon Komitesi’nin güncel uygulama kılavuzu, endikasyonlar, pratik uygulamalar, kalite kontrol ve güvenlik yöntemleri ile ilgili bilgileri sağlamaktadır (39,40). İşaretli lökosit sintigrafisinde erken görüntü (enjeksiyondan 1 saat sonra) kemik iliği tutulumunu yansıtır. Bu nedenle, erken ve geç görüntüler, klasik işaretli kemik iliği ve lökosit çalışmalarını yansıttığı belirtilmiştir (41). İşaretli lökosit sintigrafisini yorumlarken tutulum özelliklerinin enfeksiyona mı, aktif kemik iliğine mi ait olduğunun belirlenmesinde güçlükler vardır. Protez çevresinde hemapoetik aktif kemik iliği gelişerek normal kemik iliği bozulur. Buna ek olarak, anemi, tümörler, miyeloproliferatif patolojiler gibi sistemik hastalıklarda ve kırık, enflamasyon ve ortopedik cihaz gibi lokal uyarılar ile kemik iliği ekspansiyonu gözlenir. Yorumlamayı zorlaştıran bu sorunun üstesinden gelmek için, üç fazlı kemik sintigrafisi ve kemik iliği sintigrafisi ile karşılaştırma yapmak gereklidir (Şekil 1). Kemik iliği sintigrafisinde Tc-99m sülfür kolloid veya Tc-99m nanokolloid kullanılır. Nanokolloid daha küçük partiküllü olup kemik iliğinde sülfür kolloide göre daha fazla tutulmaktadır. İşaretli lökositler kemik mineralizasyonunun arttığı yerlerde tutulmayıp sadece enfeksiyonun olması durumunda tutulacaklardır. İşaretli kolloidler ve lökositler kemik iliğinde tutulur iken işaretli kolloidler enfeksiyon alanında tutulmaz. Bu nedenle, lökosit sintigrafisinde aktivite tutulumu mevcut iken kemik iliği görüntüsünde buna uyumlu aktivitenin olmaması enfeksiyonu gösterir. İki radyofarmasötiğin dağılımı benzer ise işaretli lökosit aktivitesi kemik iliğinde normal tutulumuna bağlıdır (26).

Buna ilaveten lökosit sintigrafisi görüntüleri BT veya MRG ile füzyon yapılarak, şüpheli enfeksiyon odağının net anatomik lokalizasyonunun sağlanması kemik ile yumuşak doku ayrımında faydalıdır (9). Lökosit sintigrafisinin doğru yorumlanabilmesi için normal (kemik, kemik iliği) ve farklı organ ile dokularda anormal lökosit tutulumlarını, enfeksiyon ile enflamasyon durumlarında zamanla tutulum özelliklerinde oluşan değişiklikleri, bilmek gereklidir. Ortopedik protez enfeksiyonu tanısında, geç (3-4 saat) ve daha geç (20-24 saat) görüntülerin kalitatif ve semikantitatif karşılaştırmaları yapılır. Daha geç olan görüntüde aktivite tutulumu olmaması veya belirgin azalma olması durumunda enfeksiyon negatiftir. Her iki görüntüde artmış aktivite tutulumu var ve zamanla artıyorsa enfeksiyon pozitiftir. Her iki görüntüde aktivite tutulumu eşit veya giderek hafif azalıyorsa şüpheli enfeksiyon düşünülür. Bu kalitatif analiz, iki ayrı zamandaki görüntülerde kontrast, zemin aktivite ve işlemlemedeki farklılıklara (farklı teknisyen) bağımlı olabilir. Bu nedenle görüntülerin kemik iliği aktivitesi referans alınarak ayarlanması önerilir. Kemik iliği stimülasyon tedavisi, protez cihazı veya sadece postural kaynaklı kemik iliği stimülasyonu olan olgularda ilik aktivitesi zamanla değişeceğinden hatalı sonuçlara yol açabilir. Bu nedenle farklı saatlerdeki görüntülerin radyonüklidik bozunum düzeltmesi yapılmalı, tüm görüntüler aynı kontrast ve zemin aktivite ile normalize edilmelidir. Bu sayede erken, geç ve daha geç görüntülerden aynı sayım istatistikleri sağlanır. Görsel değerlendirme sonrası, semptomatik protez enfeksiyonu ve özgül olmayan tutulumu ayırabilmek için, semikantitatif analiz de uygulanmalıdır. Enfeksiyon şüphesi olan protez kısmı üzerinden ilgi alanı çizilmeli ve normal kabul edilen referans doku ile (simetriğindeki sağlam kemik doku veya anterior superior iliak krest, vb.) karşılaştırılmalıdır. Bu ilgi alanlarındaki piksel başına ortalama sayım kaydedilerek lezyon/referans oranları erken ve geç görüntülerde hesaplanır. Zamanla lezyon/referans oranı azalıyorsa enfeksiyon negatif, artıyorsa pozitiftir. Bu oran değişmez veya hafifçe azalırsa şüpheli enfeksiyon kabul edilir (9,41). Şüpheli planar görüntülerde hibrid (SPECT/BT) görüntüleme zorunludur. SPECT/BT görüntülerinde, artmış aktivite tutulum alanının sınırlarını belirlemede, en aktif olan alanı içeren tek trans-aksiyel kesit üzerinden ve referans dokudan hesaplanır. Semikantifikasyonda planar görüntüler ile aynı kriterler esas alınır. Şüpheli diz ve kalça protez enfeksiyonu olan 78 hasta ile yapılan çalışmada Tc-99m işaretli lökosit sintigrafisinde geç ve daha geç görüntülere kalitatif değerlendirme yanında kantitatif analiz eklenirse yöntemin özgüllük ve doğruluğunun anlamlı şekilde arttığı belirtilmiştir (41). Enfeksiyon tanısı için Tc-99m metilendifosfonat (MDP) ve Tc-99m HMPAO lökosit tutulumlarının semikantitatif analizi ile MDP enjeksiyonu sonrası üçüncü saatte ve lökosit enjeksiyonu sonrası dördüncü saatte alınan anterior görüntüleri karşılaştırılmış, bulgular açıkça negatif ise enfeksiyonu dışlamada çok kullanışlı bulunmuştur (42).

F-18 Florodeoksiglikoz İşaretli Lökosit

Özgüllüğü daha yüksek olan pozitron emisyon radyofarmasötiği ile PET/BT görüntüleme yapmak üzere lökositler F-18 FDG ile de işaretlenmiştir. Bu konu ile ilgili ilk çalışmalar umut verici olmuş, tüm vücut ve organ dozimetrileri In-111 lökosit sonuçları ile karşılaştırıldığında benzer bulunmuştur (43,44). Fizyolojik kemik iliği tutulumunun olmaması, ayrıca PET tekniğinin yüksek uzaysal rezolüsyon ile yüksek kalitede görüntüleri ve testin oldukça kısa sürede (2-3 saat) tamamlanması nedeni ile diğer konvansiyonel radyonüklidik görüntülemelere göre avantaj sağlamaktadır (45). Ancak, bu yöntemin de bazı kısıtlılıkları vardır. Lökositlerin F-18 FDG’e bağlanma etkinlikleri, kan glukoz düzeyi ve hücrenin metabolik yapısına bağlı olarak, Tc-99m HMPAO veya In-111 oksine göre belirginliği daha düşüktür. Bağlanma etkinliğinin düşük olması ve F-18 FDG’nin kısa yarı ömrü (110 dakika) nedeni ile sonuçta hastaya yeterli dozu enjekte edebilmek için, işaretleme yapılırken 2-3 kat fazla radyoaktivite ile başlanır (46). Teknik olarak enjeksiyondan 4-6 saat sonra görüntüleme yapılamaz. Halbuki, ortopedik protez enfeksiyonlarında, enfeksiyon bölgesinde gözlenen yavaş lökosit akümülasyonunun kemik iliği tutulumu ile karşılaştırılabilmesi için geç (20-24 saat) görüntü alınması zorunludur. F-18 FDG işaretli lökositte geç görüntü alma imkanı yoktur (9,20).

İn Vivo İşaretli Lökosit İşaretli Monoklonal Antikorlar

Hassasiyet ve özgüllüğü arttırabilmek ve in vitro işaretlemedeki kısıtlılıkların üstesinden gelmek için lökositleri in vivo işaretleyecek yöntemler geliştirilmiştir. Özellikle enflamasyonda aktive olan yüzey antijen reseptörlerine bağlanabilen özgül monoklonal antikorların (MoAb), işaretli otolog antikorlara göre, potansiyel biyolojik tehlikeli örneklerle uğraşmaksızın daha basit hazırlanma avantajı vardır. Buna karşılık, enflamasyon bölgesine yavaş difüzyonuna neden olan moleküler ağırlığı, uzun plazma yarı ömrü, etkilenen bölgede konsantrasyonunun düşük olması, retiküloendotelyal sistemden klirensine bağlı karaciğer ve kemik iliğindeki yüksek tutulumu ise dezavantajlarıdır. İyi bir hedef/zemin aktivite oranı elde edebilmek için geç görüntüler (6-24 saat) gerekir. Ayrıca, enjekte edilen antikorların düşük bir yüzdesi hücrelere direkt bağlanır iken çoğu, enflamasyon bölgesine (enfeksiyon veya steril enflamasyon) artmış permeabiliteye sekonder sızıntı ile girer (9,20). Antikorlar yerine antikor fragmanlarının kullanılması ile düşük immünojenite, hızlı kan klirensi ve enfekte alanda daha yüksek tutulum sağlanır. Bu arada, protez gevşemesindeki steril enflamasyon alanına, özgül olmayan sızıntının da fazla olması, dezavantaja neden olabilir. İşaretli MoAb’lar veya fragmanları farmakolojik dozda enjekte edilmediklerinden klinik veya yan etkiye çok nadiren neden olurlar. Tekrarlanan mürin MoAb uygulanırsa, yabancı antikora yanıt olarak, insan anti-mürin antikoru (HAMA) oluşabilir, bu durumda MoAb dağılımı, görüntü kalitesi, görüntünün klinik tanısı etkilenebilir. Ticari olarak mevcut Tc-99m işaretli anti-granülosit immünoglobulin G 1 mürin antikoru BW 250/183 (besilesomab, scintimun, mol ağırlığı 150 kDa) antijen 95’e (NCA-95) bağlanır. Akciğer epiteli ile kolon ve makrofajlarda da bulunması nedeni ile bu antijen özgül değildir. Tekrarlı enjeksiyonlarda HAMA oluşabilmesi nedeni ile takipte bu radyofarmasötik kullanılması kısıtlıdır (47). Ortopedik protez enfeksiyonu tanısında hassasiyeti %67 ve özgüllüğü %75 olup kemik sintigrafisi ile birlikte kullanılırsa özgüllüğü %84’e ve doğruluğu %89’a yükselmektedir (33,48). Diğer bir mürin MoAb, (anti-SSEA-1, mol ağırlığı 900 kDa) Tc-99m fanolesomab (LeuTech) embryojen antijen-1’e özgü olup en çok nötrofil olmak üzere, eozinofil ve lenfositlerdeki CD15 reseptörüne yüksek afinitede bağlanır (49). Polimorf nükleer hücrelere %50’nin üzerinde bağlanması ve enfeksiyon alanında daha özgül tutulması nedeni ile çok düşük dozlarda uygulandığından HAMA oluşturmaz. Net olmamakla birlikte ciddi kardiyopulmoner yan etkileri raporlanan bu ürün piyasadan çekilmiştir (46). Mürin immünoglobulin G 1 antikor Fab’ fragmanı Tc-99m sulesomab (LeukoScan) granülositlerdeki NCA-90’a bağlanır. Permeabilite artışına bağlı enfeksiyon alanına sızıntı ve HAMA oluşturmaz. Yine de, enfeksiyon alanındaki tutulumu buradaki granülositlerin yanısıra bu alana göç eden ekstravasküler granülositlere de bağlanması ile olabilir (50).

İşaretli lökosit sintigrafisindeki gibi erken, geç ve hassasiyeti çok arttıran daha geç görüntüler (30 dak, 3-4. ve 20-24. saatler) alınabilir. Ayrıca görüntülemeye SPECT/BT eklenmesi ile tanıda hassasiyet, özgüllük ve doğruluğun artacağı ve bunun da ötesinde enfeksiyonun yaygınlığı hakkında ek bilgi elde edilebileceğinden, eklem aspirasyonu ve kültür örneği eş zamanlı yapılabilir (33,46). Ancak unutulmaması gereken bir konu; işaretli antikorların, işaretli lökositlere göre kemik iliğinde daha fazla tutulması ve bu durumun, kemik iliği sintigrafisinin referans zemin aktivite olarak kullanımını zorlaştırmasıdır. Diğer bir konu, anti-granülosit MoAb’ların dolaşımdaki granülositlere (daha sonra enfeksiyon odağına göçerler) ve granülosit infiltrasyonu olan dokulara bağlanması, böylece hem geç (3-4 saat) hem de daha gecikmiş (20-24 saat) görüntülerinde enfeksiyon alanında tutulum izlenebilmesidir. Antikorlar, antikor fragmanları (daha küçük molekül ağırlıklı) steril enflamasyon alanında akümüle olabilir, ödem ve ekstravasküler sızıntı nedeni ile yalancı pozitif sonuç verebilirler. Yine de, ortopedik protez enfeksiyonu hastalarında radyoaktif işaretli antikorların tanısal doğruluğu, radyoaktif işaretli lökositlere benzer olarak, yüksek bulunmuştur (17,51).

F-18 Florodeoksiglukoz

Uzun yıllardır onkolojik görüntülemede kullanılan F-18 FDG, enfeksiyon hastalıklarının tanısında, aktive lökositlerin glikozu enerji kaynağı olarak kullanması nedeni ile çalışılmaktadır. F-18 FDG, enfeksiyon görüntülemede artarak, konvansiyonel sintigrafik yöntemlerin yerini alacak şekilde kullanılmaktadır. FDG’nin lökosit içindeki akümülasyonu tam açıklanamamakla birlikte hücrenin aktivasyonu ile metabolik yapısına ve fosfataz/hegzokinaz oranına bağlı olduğu; fosfataz FDG’i fosforile ederek metabolizmasının durmasını ve hücrede kalmasını sağlarken, hegzokinazın ise fosforilasyonu tersine çevirerek FDG’nin hücreden çıkartabileceği belirtilmiştir. Nükleer tıp hekimleri, F-18 FDG PET görüntülerini yorumlamada, radyofarmasötiğin fizyolojik dağılımına, fizyolojik ve patolojik tutulumların ayırt edilmesine çok aşinadırlar. Normal dokularda FDG tutulumunu en aza indirmek için hastanın aç olması ve glukoz taşıyıcılarına bağlanmasındaki yarışın azaltılması sağlanır. Enjeksiyon sonrası kas dokuda tutulumun azaltılması için istirahate alınır. Enfekte lezyonun yüksek kontrastlı görüntüleri enjeksiyon sonrası 60. dakikada elde edilebilir. Kemik dokuda fizyolojik tutulum olmaz, ancak enfeksiyon veya enflamasyon durumunda kemik iliğinde değişen düzeylerde artmış aktivite tutulumu izlenebilir. Ortopedik protez enfeksiyonlarında, proteze komşu alanlarda, artefakt problemi nedeni ile yalancı artmış FDG tutulumları oluşur. Cerrahi sonrası altınca aya dek iyileşen dokularda, kırıklarda ve aterosklerotik alanlarda FDG tutulumu izlenebilir (52,53). Negatif olan çalışma gereksiz revizyon cerrahisinden koruyabilir, fakat pozitif görüntü olması durumunda uzun süreli, özgül olmayan aktivite artışları yalancı pozitiflik işareti olabileceğinden dikkatli yorumlanmalıdır (54). Görüntüleri hem kalitatif hem de semi-kantitatif yorumlanır. Kalitatif değerlendirmede lineer, fokal, diffüz FDG tutulum özelliklerine göre; fizyolojik tutulum alanları ile ilişkisi ve yoğunluğunun görsel analizi yapılır (Şekil 2). Fizyolojik FDG PET bulguları BT’deki morfolojik bilgiler ile karşılaştırılır. Enfeksiyon tanısında kesin hassasiyet olmadığı bilinmeli ve bu nedenle negatif PET olsa da BT görüntüleri dikkatle incelenmelidir. Ortopedik protez enfeksiyonunun kalitatif değerlendirilmesinde, halen tartışmalı, değişik tutulum kriterleri tanımlanmıştır. Toplam 92 kalça protezinin üç fazlı kemik sintigrafisi ve F-18 FDG PET/BT ile birlikte yapıldığı bir çalışmada, artmış aktivite tutulumunun olmaması, protez boynu çevresinde artmış tutulum olup buna protez başı ve/veya proksimal şaft çevresinin bir kısmının eşlik etmesi durumlarında protezde gevşeme olmadığı düşünülmüştür. Protezin boyun kısmında artmış tutuluma, tüm protez başı ve/veya tüm şaft çevresinin eşlik ederse aseptik protez gevşemesi ile uyumlu düşünülmüştür ve nihayet, yukarıda bahsi geçen tüm protez-kemik yüzeylerinde artmış tutulum ile beraber protez çevresi yumuşak dokuda artmış aktivite tutulumu olması enfeksiyonu düşündürmektedir. Ancak aktivite tutulum yoğunluğunun protez enfeksiyonunu, aseptik gevşemeden ayırt edemeyeciğini belirtmişlerdir (10). Semi-kantitatif değerlendirmede, onkolojideki kadar olmasa da enflamasyon ve enfeksiyonda standardize tutulum değeri (SUV) dikkate alınmış, enfeksiyon ile enflamasyon ayırıcı tanısında faydalı bulunmamıştır (9,10). Yapılan bir metaanalizde FDG’nin ortopedik protez enfeksiyonları tanısında hassasiyet ve özgüllüğü %82 ve %87 olarak, işaretli lökosit/ kemik iliği çalışmasına göre düşük bulunmuştur (55). Ayrıca kalça-diz protez cerrahisi geçirenlerde, işaretli lökosit/kemik iliği sintigrafisinin birlikte kullanılarak, enfeksiyon tanısında karşılaştırıldığı bir çalışmada FDG PET görüntülemenin doğruluğu daha az bulunmuştur (32).

Bakterinin İn-vivo Görüntülenmesi

Mikroorganizmaları, lökositler aracı olmadan, in-vivo olarak direkt hedef alan bu yöntemde SPECT veya PET izotopları ile çeşitli antibiyotikler, vitaminler, bakteriyofajlar ve antimikrobiyal peptidler kullanılarak yeni radyofarmasötikler geliştirilmeye çalışılmıştır. Enfeksiyon tanısına olanak sağlayan bu radyofarmasötikler, anti-enflamatuvar tedavi takibinde de kullanılabilmektedir. Ancak, ortopedik protez enfeksiyonu görüntülemede esas engel olan biyo-film tabakayı geçemedikleri için bakteriye bağlanamamaktadırlar. Buna karşın, biyo-film tabaka altında büyümesine rağmen bakteriler lökositler için kemotaktik faktörler sekrete ettiklerinden radyoaktif işaretli lökositler kullanılarak biyo-film tabaka olsa da ortopedik protez enfeksiyon bölgesine göç eden lökositlerin görüntülenebildiği söylenmekte olup, bu konu halen tartışmalıdır. Direkt bakteriyi hedefleyen ve ortopedik protez enfeksiyonu tanısında potansiyeli olan çeşitli radyofarmasötikler, büyük popülasyonlarda bu amaçla çalışılmamışlardır.

Enfeksiyon görüntülemede ilk kullanılan radyoaktif işaretli anti-biyotik siprofloksazindir. Bakterinin tuttuğu ancak memeli hücrelerinde tutulmayan, geniş spektrumlu antibiyotiktir. İçeri alınınca, DNA-giraz ve topoizomeraz İV’e bağlanarak bakteri hücresinden ayrılmaz. Bu nedenle, Tc-99m siprofloksazin (infecton) canlı bakteri enfeksiyonunun ayırt edilmesinde kullanılabilir. Başlıca atılımı böbrekler olup düşük düzeyde karaciğerden metabolize edilir ve barsaklarda düşük düzeyde tutulur. İlk olarak, steril enflamasyonu, bakteriyel enfeksiyondan ayırt etmede kullanılabileceği önerilmiş ancak doğrulanamamıştır. Enfeksiyon tanısında hassas olup özgüllüğünün oldukça yüksek bulunduğu çalışmalar vardır (56,57). Etkinliği ile ilgili tartışmalı sonuçlar ile ilgili olarak, siprofoksazine dirençli bakteri, biyo-film, lezyon içinde yetersiz sayıda canlı bakteri bulunması, görüntüleme öncesi benzer antibiyotik ile tedavi görmüş olması ve farklı çalışmalardaki radyo-siprofloksazin işaretlenmesinde farklı kitlerin kullanılması gibi olası nedenler sayılabilir (58,59). Başka antibiyotikler de Tc-99m ile işaretlenmiş olup, çoğu kinolon antibiyotikleridir. Bazıları da F-18 ile işaretlenmiştir. Yapılan ön çalışmalarda steril enflamatuvar alanda akümülasyonu kadar bakteride in vitro olarak belirgin tutulduğu gösterilmiştir. Ancak, bu bileşiklerin enfeksiyona özgü görüntülemede değerinin kanıtlanacağı ileri çalışmalar gerekmektedir (20,60).

Yağ asit sentezinin ilk basamağında kullanılan bakteriyal asetilko A karboksilaz ve ATP ile enerji elde edilmesi için metabolik yolda anahtar rol oynayan pirüvat karboksilaz, çoğu bakteri için büyüme faktörü içeren biyotin (vitamin H) bağımlı enzimlerdir. Avidin/ In-111 biotin, lokal vasküler permeabilite artışına bağlı enfeksiyon görüntülemede geliştirilmiştir. İşaretli biyotinin İV enjeksiyonu sonrası dördüncü saatte akümülasyon belirginleşir. Avantajı iyi bir hedef/zemin aktivite oranı ve erken görüntülemeye olanak sağlamasıdır. Hızla böbreklerden atılır ve normal dokuda çok az tutulur. Biyotin In-111 ile kolay işaretlenmekte olup etkinliği ve stabilitesi yüksektir (24 saate kadar >%24). Asıl avantajları sağlıklı kemik iliğinde tutulum olmaması ve hastalar antibiyotik tedavisi altında iken, tedaviyi kesmeden görüntüleme yapılabilmesidir. Nadiren de olsa yoğun enflamasyon durumunda, kapiller permeabilitenin değişmesi nedeni ile radyofarmasötik sızıntısına sekonder yalancı pozitifliğin olması ve enfektif mikroorganizmanın kendi büyümesinde biyotini kullanmamasına bağlı yalancı negatiflik olması kısıtlılıklarındandır. Ayrıca üriner ekskresyon gösteren In-111 böbreklerde dozimetrinin yükselmesine neden olur (61).

Bakteriyofajlar virüs olup, sadece enfekte bakterilere (yüzey reseptörlerine) doğal özgüllük göstermekte, memeli hücrelerine göstermemektedirler. M13 bakteriyofajı Tc-99m ile işaretlenmiş ve bakterilerde olduğu kadar fare modellerinde de hızlı tutulum gösterdiği saptanmıştır (62). Enfeksiyona özgül görüntüleme için potansiyel ajanlar geliştirmek üzere çeşitli radyoaktif bakteriyofajlar ile araştırmalar yapılmış ve sadece bir tanesi konak bakteriye özgüllük göstermiştir (63).

Doğal immün sistemde önemli rolleri olan antimikrobiyal peptidler, mikrobiyal ataklara karşı korunmayı sağlarlar. Fagositler, endotelyal hücreler gibi çeşitli hücrelerce üretilirler. Antimikrobiyal aktiviteleri bakteri plazma membranı ile direkt ilişki halinde ortaya çıkar. İnsan laktoferrini (hLF; Candida albicansa öncelikli bağlanır), ubiquisidin 29-41 sentetik peptid fragmanı (UBI 29-41), insan nötrofil peptidi 1-3, bakteriyofaj ve doğal peptidlerden üretilen sentetik peptid deriveleri gibi pek çok insan antimikrobiyal peptidleri, enfeksiyon görüntülemede radyofarmasötik olarak araştırılmıştır (64,65,66). Deneysel hayvan çalışmalarında, renal klirensi hızlı, hepatobiliyer atılımı çok az olan Tc-99m işaretli UBI 29-41, in vitro olarak bakteri ve funguslara bağlanmış ve enfeksiyon odağında tutulmuştur. Hakkında kısıtlı veri bulunmakla birlikte, enfeksiyon odağında tutulumu ve hedef/zemin aktivite oranının düşük olduğu bildirilmiştir. UBI 29-41 ile yapılan protez enfeksiyon çalışmasında enjeksiyon sonrası 30. dakikada alınan görüntülerde enfeksiyon tanısında doğruluğu %100 olarak bildirilmiştir (67).

Görüntüleme Zamanı

Ortopedik protezli hastaların semptomatik enfeksiyonlarında, geç (cerrahi sonrası 3 ay-2 yıl) veya daha geç dönem (cerrahi sonrası >2 yıl) şüpheli enfeksiyonlarında görüntüleme zorunludur (6). Ancak, erken dönem enfeksiyonlarda (cerrahi sonrası ilk 3 ay) genellikle klinik tanı konulduğundan, görüntüleme gerekmez. Antibiyotik tedavisi alan veya almayanlarda uygulanabilen işaretli lökosit sintigrafisinin, tam aydınlatılmamakla birlikte, tedaviye iki hafta ara verilmiş olmasının tanısal doğruluğu arttıracağı belirtilmiştir. Protezin yaşına ve enfeksiyon olasılığına bağlı olarak görüntülemede değişik yöntemler izlenebilir. En çok tartışılan konu antibiyotik tedavisi sonrası kontrol sintigrafisinde ve enfekte protez çıkartıldıktan sonra,yeni protezi implante etmeden önce, rezidü enfeksiyonun olmadığını göstermek için uygun kontrol sintigrafisinin ne zaman yapılması gerektiğidir. Bazı ortopedistler, yeni protez reimplantasyonunu, enfekte protez çıkarıldıktan sonra, hastaya hareketsizlik süresini kısaltmak için, kontrol sintigrafisi olmaksızın, hemen iki hafta içinde yapmaktadırlar. Daha sıkça da 2-4 haftalık standart antibiyotik tedavisini takiben bekleyip 2-4 hafta daha hastayı izleyerek, kontrol sintigrafisi olmadan, protez reimplantasyonu da yapılmaktadır. Diğer kalan grup da, reimplantasyon öncesi negatif kontrol sintigrafisini bekleyenlerdir. Ortopedik protez enfeksiyonlarında tedavi sonrası reimplantasyon yapılmadan önce negatif sintigrafinin görülmesinin önemi nükleer tıpçılar açısından bilinmektedir (9,20). Reimplantasyon sonrası protez enfeksiyon insidansı, ilk implanta göre, en az on kat daha fazla olup bu hastalar hem yeterli süre izlenmemiş hem de yeni protez reimplantasyonu öncesi lökosit sintigrafisi istenmemiştir (4). Bu konunun aydınlatılması için birbirinden farklı uygulamaları karşılaştıran ileri çalışmalar gerekmektedir.

Sonuç

Bu derlemede, şüpheli ortopedik protez enfeksiyonlarının tanısında en sık kullanılan moleküler görüntüleme yöntemlerini gözden geçirmeyi ve bu hastalar ile uğraşan klinisyenlere yardımcı olmayı amaçladık. Bu yöntemlerin kullanım gerekçeleri ve kısıtlılıklarını tanımladık. Semptomatik protezli hastalar için klinisyenler, nükleer tıpçılardan, birbirinden tamamen farklı tedavileri olması nedeni ile, septik veya aseptik protez gevşemesi ayrımının yapılmasını beklerler. Hangi sintigrafik çalışma olursa olsun doğru tanı için, standardize işaretleme yöntemi, görüntü çekim protokolü ve yorumlama kriterleri olmalıdır. Avrupa Nükleer Tıp Derneği gibi bilimsel derneklerce çeşitli uygulama kılavuzları yayınlanmış ve yayınlanmaya devam etmektedir (39,40,68). Mevcut olan hiçbir radyofarmasötik her durumda eşit fayda sağlamamaktadır. Sonuçta, klinik duruma göre mevcut çeşitli radyofarmasötikler içinden uygun yöntem tercihi yapılacaktır. Ortopedik protez enfeksiyonu için yeni geliştirilmekte olan yöntemler enfeksiyöz patojenleri direkt hedef almaktadır. Ancak, bu yeni yöntemlerin gelecekte işaretli lökosit sintigrafisinin yerini alıp almayacağını veya nötropenik hastalarda alternatif moleküler görüntüleme yöntemi olup olamayacağını yapılacak çalışmalar gösterecektir.