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Fragestellung: Periprothetische Infektionen stellen eine schwerwiegende Komplikation der Endoprothetik dar. Derzeitiger Goldstandard der Therapie ist ein zweizeitiger Prothesenwechsel mit der Implantation einer antibiotikabeladenen Interimsprothese (Spacer) im Intervall. Bisher gibt es keine klare Evidenz zur Ermittlung der Infektfreiheit und folglich des optimalen Zeitpunktes der Reimplantation. Im BMBF Projekt SWi²M (FKZ 01EK2107A) wird ein digitalisierter, sensorierter Spacer entwickelt, der eine kontinuierliche Messung intraartikulärer Messwerte ermöglicht, um Rückschlüsse auf eine ausgeheilte Infektion zu geben. In dem hier vorgestellten Teilprojekt wird untersucht, wie sensitiv und reproduzierbar die vorgesehen optoelektronischen Komponenten des SmartSpacers im Bezug zur spektroskopischen Messung von Bakterienkonzentrationen sind.

Methodik: In einem ersten Teilversuch erfolgte nun die Verifizierung der Trendanalyse von Bakterienkonzentrationen (Staphylococcus aureus, ATCC 25923) in vitro. Dazu wurde bauartbedingt ein miniaturisiertes low resolution Spektrometer (2–40 nm) verwendet. Hierbei wurden die Streuspektren von Staphylococcus aureus bei Konzentrationen von 10²–10⁶ CFU/ml gemessen. Es erfolgten insgesamt 516 spektroskopische Messungen, jeweils 129 Messungen pro Konzentration. Als nichtparametrische Verfahren wurden der Mann-Whitney-U-Test angewendet. Statistische Signifikanz wurde definiert als p<0,05.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Bei einer Konzentration von 10², 10³, 10⁴ und 10⁶ wurde eine mittlere Streuung von respektive 1,619 (CI-95%: 1,606–1,632), 1,624 (CI-95%: 1,613–1,636), 1,626 (CI-95%: 1,614–1,638), 1,637 (CI-95%: 1,627–1,646) arb. unit gemessen. Signifikante Unterschiede zwischen den Konzentrationen konnten bis zu 10² CFU/ml gemessen werden (10⁶–10², p=0,025). Graphisch sind die Ergebnisse in der Abbildung 1 [Abb. 1] dargestellt.

In unseren ex vivo Versuchen konnte bestätigt werden, dass mittels low-resolution Streuspektren-Analyse im Smartspacer Bakterienkonzentrationen bis zu 10² CFU/ml unterschieden werden können. Die Spektrometrie stellt eine diagnostische Einheit im SmartSpacer dar. Die Ergebnisse sollen mit weiteren diagnostischen Modulen im SmartSpacer korreliert werden um multimodal eine Infektfreiheit intraartikulär nachzuweisen.