ijcs International Journal of Cardiovascular Sciences Int. J. Cardiovasc. Sci. 2359-4802 2359-5647 Sociedade Brasileira de Cardiologia Pw3shn56GHmrhpLGxkY4RCg S2359-56472018000200163 10.5935/2359-4802.20180004 Original Articles Factors Associated with Post-Sternotomy Mediastinitis. Case-Control Study Pinto Débora Cristine Gomes Bahia Antônio Fernandino de Castro Neto Gonçalves Flávia Lage Gomes Isabel Cristina Sternick Eduardo Back Almeida Alessandra Maciel Jentzsch Nulma Souto Faculdade Ciências Médicas de Minas Gerais Minas Gerais MG Brazil Faculdade Ciências Médicas de Minas Gerais, Minas Gerais, MG – Brazil Faculdade Ciências Médicas de Minas Gerais Mailing Address: Isabel Cristina Gomes, Rua José Ferreira da Luz, 44. Postal Code 30750-480, Caiçaras, Belo Horizonte, MG – Brazil. E-mail: icgomes04@yahoo.com.br, isabel.gomes@feluma.org.br

Author contributions

Conception and design of the research: Pinto DCG, Jentzsch NS. Acquisition of data: Pinto DCG, Gonçalves FL, Jentzsch NS. Analysis and interpretation of the data: Pinto DCG, Bahia Neto AFC, Gomes IC, Sternick EB, Almeida AM, Jentzsch NS. Statistical analysis: Gomes IC, Almeida AM. Writing of the manuscript: Pinto DCG, Bahia Neto AFC, Almeida AM. Critical revision of the manuscript for intellectual content: Pinto DCG, Bahia Neto AFC, Gomes IC, Sternick EB, Almeida AM, Jentzsch NS. Supervision / as the major investigador: Almeida AM.

Potential Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

 Mar-Apr 2018 31 2 163 172 3 8 2017 20 9 2017 22 9 2017 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited Abstract Background:

Mediastinitis is a severe post-median sternotomy infection with poor prognosis, even with early diagnosis and treatment.

 Objectives:

To evaluate the profile of patients submitted to sternotomy, identify the risk factors for the development of mediastinitis and evaluate the bacteriological diagnosis of patients with this infection.

 Methods:

Case-control study carried out in a large hospital in Belo Horizonte (MG, Brazil) in patients submitted to median sternotomy, from January 2015 to January 2018. The sample consisted of 65 patients, of which 13 were cases and 52, controls (1:4). For the statistical analysis, Student’s t test, Mann-Whitney test and Fisher exact test were used, in addition to logistic regression, with a level of significance of 5%.

 Results:

There was a predominance of males (63.1%), and the mean age was 58.8 ± 10.3 years. Evolution to death occurred in 9.2% of the patients and in 23.1% of those with mediastinitis. Myocardial revascularization was performed in 75.4% of the cases. Predominance of male gender, longer hospitalization time, post-surgical fever and death, and a greater number of risk factors were more frequent characteristics in patients who developed mediastinitis. The most common microorganism found in patients with mediastinal infection was Staphylococcus aureus (30.7%), in addition to a high occurrence of Gram-negative bacteria (46,2%).

 Conclusion:

The results are in accordance with the literature. Efforts should be focused on the control of risk factors prior to the procedure, in addition to improving measures that can decrease or eliminate the onset of mediastinitis, aiming at infection prevention and control.

 Keywords: Mediastinitis Risk factors Thoracic surgery Surgical wound infection Introduction

Mediastinitis is a severe post-median sternotomy infection, affecting the adjacent deep tissues, with clinical and/or microbiological evidence of retrosternal space involvement, which may be associated with sternal osteomyelitis, with or without instability.1,2 It has an incidence of 0.4% to 5% and high mortality (14% to 47%)3. Even with early diagnosis and treatment, it does not have a good prognosis, especially in the presence of sepsis and other health problems4.

The risk factors associated with mediastinitis are pre-surgical, surgical and post-surgical ones.5 Pre-surgical factors include older age, male gender, malnutrition, obesity, smoking, Diabetes mellitus (DM) and other diseases,5,6 as well as chronic renal failure (CRF) and/or creatinine serum levels > 1.5mg/dL and Left Ventricular Ejection Fraction (LVEF) < 40%.7,8

Surgical risk factors include the type of surgery (elective or urgent), prolonged surgical time, coronary artery bypass grafting (CABG) using bilateral mammary arteries, and intra-aortic balloon insertion9,10. Routine procedures such as hair removal and the time elapsed between hair removal and the surgical incision, in addition to the sterilization of the surgical materials and the number of people in the operating rooms, are also mentioned.10,11 Other mentioned conditions are antibiotic prophylaxis, intraoperative complications,5 excessive electrocautery use and previous corticosteroid therapy.12,13

Postoperative risk factors include prolonged hospital stay and length of stay in Intensive Care Units (ICU), bleeding, respiratory, nephrological and gastrointestinal complications, and the need for surgical reintervention, as well as tracheostomy and sternal instability.5,9,12,13

Many risk factors have been associated with the development of mediastinitis; however, they vary among institutions, disclosing the need for studies in different hospitals. It is also necessary to verify the bacteriological diagnosis, generally with presence of Staphylococcus aureus or Staphylococcus epidermidis, responsible for 70% to 80% of cases.14

The aim of this study was to evaluate the profile of patients submitted to sternotomy for the treatment of heart diseases and identify the risk factors for the development of mediastinitis, as well as to evaluate the bacteriological diagnosis of these cases, in a large hospital in Belo Horizonte, state of Minas Gerais (MG), Brazil.

 Methods

This is a case-control study, carried out in a large hospital in the city of Belo Horizonte (MG), with data obtained from medical records of patients older than 18 years submitted to cardiac surgery from January 2015 to January 2016. The sample consisted of 65 patients, with and 52 controls paired by gender and age at a ratio of 1:4.

The case group consisted of patients diagnosed with post-sternotomy mediastinitis confirmed by the Hospital Infection Control Service and by the attending surgeon. The control group consisted of patients submitted to sternotomy during the same period, who did not develop mediastinitis.

A data collection form was created, which contained information on the patient’s characteristics (gender and age), pre-surgical conditions (date of hospital admission and surgery), and pre-surgical risk factors (alcohol consumption, smoking, sedentary lifestyle, obesity, DM, dyslipidemia, hypertension, chronic obstructive pulmonary disease (COPD), CRF, class III congestive heart failure, cerebrovascular accident, coronary artery disease and previous cardiac surgery), in addition to the LVEF value. The assesses trans-surgical condition was time of Extracorporeal Circulation (ECC). In relation to the postoperative period, the following were assessed: date of hospital admission and hospital and ICU discharges; fever (> 38.3°C); post-surgical creatinine and death. Prophylactic drugs and bacteriological diagnosis were also evaluated in the cases.

Statistical analysis

Qualitative variables were described as counts and percentages, and the quantitative variables were described as mean ± standard deviation or median ± interquartile range, according to data normality, tested by the Shapiro-Wilks test. For the comparison of means, Student's t-tests and Wilcoxon Mann-Whitney tests were used for independent samples, when appropriate. The association between categorical variables was assessed using Fisher's exact test. The level of significance was established at 5%.

The combined effect of the variables on the groups was assessed using the logistic regression model. The variables with p < 0.20 in the bivariate analysis were included in the multiple model, and the backward strategy was used for variable selection. The final model included the variables with p < 0.05 and the variable age, maintained at the researchers’ discretion. The results are shown as Odds Ratio (OR) and their respective 95% confidence intervals. (95%CI). The quality of the adjustment was assessed by the Hosmer-Lemeshow test. The analyses were performed using the free software R, version 3.1.3.

 Results

The sample consisted of 65 patients. There was a predominance of the male gender (63.1%) with a mean age of 58.8 years (± 10.3). The most common type of surgery was coronary artery bypass grafting (CABG) (78.5%), followed by valve replacement (27.4%). The median number of preoperative risk factors was 4 (± 2). The most commonly used prophylactic antibiotics were cefuroxime (67.7%) and vancomycin (67.7%). Regarding cefuroxime, its use was lower in patients who had a diagnosis of mediastinitis (Table 1). Regarding diabetes mellitus, 45.2% of the cases were diabetic and 33.3% were insulin-dependent, although no statistically significant differences were observed between the groups.

Characterization of the study patients
Variables Total (n = 65) Controls (n = 52) Cases (n = 13) p-value
Gender, n (%) 0.526*
Female 24 (36.9) 18 (34.6) 6 (46.2)
Male 41 (63.1) 34 (65.4) 7 (53.8)
Age, years 58.8 ± 10.3 58.1 ± 10.4 61.6 ± 9.8 0.265†
Obesity, n (%) 13 (20) 11 (21.2) 2 (15.4) 1.000*
Number of pre-surgical risk factors 4 ± 2 3 ± 3 4 ± 1 0.056‡
Use of prophylactic antibiotics, n (%)
Cefuroxime 44 (67.7) 39 (75) 5 (38.5) 0.019*
Vancomycin 44 (67.7) 36 (69.2) 8 (61.5) 0.742*
Cefazolin 15 (23.1) 9 (17.3) 6 (46.2) 0.059*
Previous catheterization§ 61 (93.8) 49 (94.2) 12 (92.3) 1.000*
LVEF, % 60 ± 19.3 60 ± 16 54 ± 29 0.300‡
Type of surgery, n (%)
CABG 51 (78.5) 40 (76.9) 11 (84.6) 0.717*
Valve replacement 17 (27.4) 12 (24.5) 5 (38.5) 0.319*
Mitral 7 (11.3) 4 (8.2) 3 (23.1) 0.153*
Aortic 6 (9.7) 4 (8.2) 2 (15.4) 0.597*
Double replacement 4 (6.5) 4 (8.2) - 0.571*
Valve replacement reoperation§ 3 (4.8) 3 (6) - 1.000*
Mitral 2 (3.2) 2 (4) - 1.000*
Double replacement 1(1.6) 1 (2) - 1.000*
CABG + valve replacement 6 (9.7) 3 (6.1) 3 (23.1) 0.100*
Post-surgical hospitalization time, days 13 ± 15 12 ± 4.8 40 ± 21 <0.001‡
Extracorporeal circulation time§, minutes 80 ± 40.3 77.5 ± 43.5 82 ± 18.3 0.770‡
Post-surgical creatinine, mg/dL 0.86 ± 0.36 0.80 ± 0.32 1.13 ± 2.12 0.004‡
Death, n (%) 6 (9.2) 3 (5.8) 3 (23.1) 0.089*

Tests for p values:

Fisher exact test;

Student's t test for independent samples; and

Wilcoxon Mann-Whitney test;

the variable has missing data. LVEF: left ventricular ejection fraction; CABG: coronary artery bypass grafting.

Previous cardiac catheterization was performed in 93.8% of the patients. A median LVEF of 60 (± 19.3%) and mean ECC time of 80 ± 40.3 minutes were observed. The median time of post-surgical hospitalization was 13 days (± 15), and this time was longer in patients diagnosed with mediastinitis. The median creatinine level observed after surgery was 0.86 mg/dL (± 0.36), and it was significantly higher in the mediastinitis group. Death occurred in 9.2% of the patients and in 23.1% of those who had post-sternotomy mediastinitis.

No differences were observed in relation to gender and age, which confirms the pairing effectiveness. A greater median number of pre-surgical risk factors were observed among those with a diagnosis of mediastinitis, in addition to a higher proportion of patients who were submitted to CABG.

The most common microorganism found in the bacteriological diagnosis of patients with mediastinitis was Staphylococcus aureus (30.7%) and there was a high occurrence of Gram-negative bacteria (GNB) (46.2%) (Table 2).

Microorganisms found in the bacteriological diagnosis of patients with mediastinitis
Microorganism n = 13 n (%)
Gram-positive 6 (46.2)
Staphylococcus aureus 4 (30.7)
Coagulase-negative Staphylococcus 1 (7.7)
Coagulase-negative Staphylococcus, Streptococcus agalactiae* 1 (7.7)
Gram-negative 6 (46.2)
Enterobacter sp 1 (7.7)
Acinetobacter baumannii 1 (7.7)
Stenotrophomonas maltophilia 1 (7.7)
Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa* 1 (7.7)
Klebsiella pneumoniae 1 (7.7)
Escherichia coli, Proteus mirabilis and Klebsiella pneumoniae* 1 (7.7)
No information 1 (7.7)

Patients with more than one microorganism.

Factors associated with mediastinitis that were observed in the logistic model: longer time of post-surgical hospitalization, occurrence of post-surgical fever and higher number of pre-surgical risk factors. Each increase of 1 day in post-surgical hospitalization increased the chance of developing mediastinitis by 3.2% and, with each increase of one pre-surgical risk factor, this chance increased by 57.3%. The occurrence of fever after surgery increases the chance of developing mediastinitis by more than ten-fold (Table 3).

Variables associated with the occurrence of mediastinitis
Variables OR (n = 65) 95% CI OR (n = 52) p-value*
Intercept 0.008 (4.3e-5-0582) 0.042
Age 0.997 (0.918-1.086) 0.952
Post-surgical hospitalization time, days 1.032 (1.008-1.067) 0.019
Fever
No - - -
Yes 10.316 (2.124-61.738) 0.005
Number of risk factors 1.573 (0.978-2.640) 0.065

The p-values refer to the significance tests of the regression coefficients. Hosmer-Lemeshow test: p = 0.620 (non-rejection of model adequacy). OR = odds ratio; 95% CI: 95% confidence interval.

 Discussion

This work was motivated by a case-control study carried out in the same institution from January 2005 to January 2007, with 54 patients, with a mean age of 59.7 years, submitted to sternotomy (18 with mediastinitis). Most patients were males (72.2% for the whole sample and 66.7% among those who developed mediastinitis), and 86% were submitted to CABG. Mortality was 22.2% in the sample and 33.3% among those with mediastinitis.15 The results of the present study showed similar results to those of the previous study regarding age, male predominance and type of surgery (CABG), with higher proportions among those who developed mediastinitis. Regarding death, mortality was lower than that previously observed, including among patients who had mediastinitis, but these values are still high, as shown in the literature (14% to 47%).3 The median time of post-surgical hospitalization was higher in patients diagnosed with mediastinitis in both studies, showing greater severity of the cases and impact on hospital costs. The results indicate the need to investigate the factors responsible for the development of this complication, aiming at the prevention and control of health care-associated infections, aiming to improve quality of care, patient safety and to reduce costs.

Regarding the patient profile, incidence of mediastinitis and mortality, Souza et al., 4 evaluated patients submitted to surgical interventions between 1991 and 2000 and found a mean age of 51.9 years, most of them submitted to CABG (also among those who developed mediastinitis) and a predominance of female patients. The incidence of post-sternotomy mediastinitis was 1.6% and the mortality rate was 21.6%. Sá et al.,1 evaluated patients submitted to CABG between 2007 and 2010, in whom the mean age was 62.14 years, with a predominance of males. The incidence of mediastinitis was 5.6% and the mortality rate was 32.1%. Magalhães et al.,3 evaluated patients submitted to cardiac surgery, from 2007 to 2009; the mean age was 60 years and most of them were males. CABG was performed in 76.2% of the patients who developed mediastinitis; only 2.3% of the patients developed post-sternotomy mediastinitis and 33% died.

Similar results were observed in studies conducted in Brazil: Guaragna et al.,8 evaluated patients submitted to cardiac surgery from 1997 to 2000. Most of them were males (also in the mediastinitis group, 71.1%). The incidence of mediastinitis was 2.9% and the mortality rate was 15.8%. Moreover, a study of patients submitted to CABG from 1996 to 2007 showed an incidence of mediastinitis of 3.3% and a 6% mortality rate.6 Another study carried out in patients submitted to cardiac surgery, from 2007 to 2009, had 68.5% of the sample submitted to CABG and 31.5% to valve replacement. The mean age was 59.9 years and most of them were males. The incidence of post-sternotomy mediastinitis was 1.3%, and mortality was 42.8%.16

A study carried out in the United Kingdom evaluated patients submitted to CABG from 1999 to 2009. The mean age was 67 years and 77.3% were males. The incidence of patients who developed post-sternotomy mediastinitis was 0.59%. Mortality was higher in patients who developed mediastinitis.17

Regarding the profile of the patients described in these studies,1,3,4,6,8,15-17 most of them were males, mean age was around 52 to 67 years, and CABG was the most often performed surgery. Similar results were observed in both studies performed at the institution mentioned here, that is, the present study and the one by Coelho et al., 15, regarding gender, mean age and type of surgery.

Male patients are more likely to develop mediastinitis and gender is even considered an independent risk factor for its development.18,19 One of the probable mechanisms is related with the anatomical aspects of the male chest (hair follicles in the region of the sternotomy), favoring bacterial growth and infection. Guaragna et al.,8 verified this association: most patients who developed mediastinitis were males. In the present study, it was not possible to evaluate this association, as gender was used for pairing of the controls.

Regarding the type of surgery, the correlation between CABG and the development of mediastinitis is well documented in the literature. More than 80% of the cases of infection were mentioned as a surgery-associated complication.3 The studies by Souza et al., 4, Sá et al.,1 and Magalhães et al.,3 verified this association, as observed in this study in which CABG, besides being the most often performed surgery, showed a higher proportion of patients with mediastinitis, although it did not show statistical difference.

The incidence of mediastinitis in the evaluated studies, as described in the guideline of the American College of Cardiology/American Heart Association (ACC/AHA) in 2012,11 is between 0.4 and 4.0%. In this study, it was not possible to evaluate the incidence of mediastinitis, due to the study design. However, in the cohort studies, the lowest incidence of mediastinitis was observed in the study of Ariyaratnam et al., 17, carried out in the United Kingdom. Studies performed in Brazil showed an incidence varying from 1.3% to 3.3%, 3,4,6,8,16 except for the study by Sá et al., 1, which showed an incidence of 5.6%. The authors justified the high incidence for having considered all types of cardiac surgeries including CABG, which is, according to them, associated with a greater risk of mediastinitis. Other studies1,3,4 also found an association between CABG and increased risk of mediastinitis, but they showed an incidence within the reference values indicated by the ACC/AHA guideline.11 Regarding mortality, high rates have been described in the literature, with rates ranging between 14% and 47%.3 In Brazilian studies of patients submitted to cardiac surgeries, mortality rates ranged from 15.8% to 42.8%.1,3,4,6,8,15. An international study showed a lower mortality rate (9.1%),17 but it was higher in patients who developed mediastinitis17 as observed in the present study. This variation suggests that both the incidence of mediastinitis and mortality rates may be related to the evaluated institution, and may be influenced by the routine of the institution, the use of prophylactic antimicrobials or the standardization of aseptic techniques.

Regarding the preoperative risk factors, no significant differences were observed in this study when the factors were evaluated alone, as in the previous study performed in this same institution.15 However, in the logistic regression model, a greater chance of developing mediastinitis was attributed to the higher number of preoperative risk factors. Each increase of one risk factor increased the chance of having mediastinitis by 57.3%.

A literature review aimed to identify the risk factors associated to the occurrence of post-sternotomy mediastinitis in adult patients submitted to CABG. The main risk factors identified were age over 65 years, DM, obesity, COPD and surgical reintervention.20

Tiveron et al.,16 verified the pre-operative risk factors in patients (most submitted to CABG) and the occurrence of mediastinitis, and identified intra-aortic balloon, hemodialysis and extracardiac vascular intervention. Oliveira and Paula21 found DM, hospitalization time of more than seven 7 days preoperatively, smoking and obesity as risk factors. Guaragna et al.,8 evaluated patients submitted to cardiac surgery, and the preoperative risk factors were: obesity, DM, COPD, previous cardiac surgery, smoking and gender – with obesity, COPD and DM being independent risk factors, even when analyzed by gender and age.

A study carried out in patients submitted to CABG showed independent preoperative risk factors related to mediastinitis, such as DM, obesity and smoking1. In a study carried out in the UK,17 the following factors were listed: age, body mass index, DM and COPD.

Many risk factors have been associated with the development of mediastinitis after cardiac surgery. However, it has been observed there is no definite consensus about the most important risk factors associated with mediastinitis, nor even if each factor can be considered an independent predictor of risk in the postoperative period. In general, the studies only describe the main risk factors associated with the disease in different health services.22

Studies carried out in different health services1,8,17,21 showed similar results to those observed in the literature review,20 which showed age, DM, obesity, surgical reintervention and COPD as the main risk factors related to the occurrence of mediastinitis in adult patients submitted to CABG. COPD was identified as a risk factor for mediastinitis by Ariyaratnam et al.,19 and Guaragna et al.,8 who emphasize that patients with COPD are more susceptible to surgical wound infection due to tissue hypoxemia and the need for corticosteroid therapy in the pre- and/or postoperative period, facilitating the onset of infections.

Another risk factor related to mediastinitis is obesity, although it shows controversial results in cardiac surgeries.23 Obese patients may have worse evolution when submitted to major surgeries. Obesity can impair the healing of the surgical wound, due to the rupture of the surgical sutures, facilitating bacterial invasion of the surgical site.23-25 This is due to the propagation of high lateral traction forces at the edges of the skin incision in the supine position, as well as the folding of the skin in the distal third of the surgical incision in the inframammary region (area of extensive colonization of microorganisms) in the sitting position.26 Since obesity is a modifiable risk factor, it is important that measures for weight reduction be adopted in the preoperative period. Additionally, it must be considered that obesity can make it difficult to adjust antibiotic doses to the body mass, consequently leading to low tissue concentrations of the antibiotic.27,28 In this study, the association between obesity and mediastinitis (p = 1,000) was not observed.

Two studies1,8 demonstrated that obesity and DM were associated with the occurrence of post-sternotomy mediastinitis. A multicenter study, called the Parisian Mediastinitis Study Group,29 also verified this association, in addition to showing that obesity was the only independent risk factor for mediastinitis. Regarding DM, Ledur et al.,30 declared that high glucose levels were associated with an increase in the inflammatory process, leading to a significant increase in infection and organ dysfunction.30 Smoking, mainly associated with COPD, has also been considered one of the risk factors associated with mediastinitis.6 Some authors1 found smoking as an independent risk factor for the development of mediastinitis.

Considering the trans- and postoperative variables, it was also demonstrated there was no consensus on the risk factors associated with mediastinitis. The increase in the time of post-surgical hospitalization and occurrence of fever after surgery were more common in patients with mediastinitis. The mean creatinine level was also considered an independent and higher risk factor in patients with mediastinitis. Other trans-operative and post-surgical risk factors, such as the use of pediculated internal thoracic arteries and CABG with ECC, have also been mentioned in the literature1, as well as a mammary bridge when associated with obesity.8 However, in this study, no difference was observed between the groups in relation to ECC (p = 0.770).

The trans-operative period of cardiac surgery is critical because of its complexity and the procedures inherent to it, such as ECC and prolonged intraoperative time. Several factors influence the onset of surgical wound infection, such as invasive procedures and insufficient primary defense caused by surgical trauma and ECC, which, in turn, causes physiological changes in the immune system, especially due to the use of hypothermia and hemodilution, predisposing to the onset of infections.31 Health professionals should be aware of them and prepared to intervene in situations of fluid volume imbalance, impaired gas exchange, protection changes due to coagulation system inhibition with systemic heparinization and sequestration of leukocytes from the circulation.32

As for the bacteriological diagnosis in this study, the most prevalent among gram-positive bacteria was Staphylococcus aureus (30.7%) in patients with mediastinitis. High occurrence of Gram-positive bacteria (46.2%) was also observed. Studies carried out in Brazil indicate Staphylococcus aureus as the predominant causal agent in mediastinitis. International studies have shown a predominance of Staphylococcus epidermidis and a variety of Gram-positive bacteria in 40% of cases.33

Fungal infections are infrequent.34Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis account for 70% to 80% of cases.35 The presence of Staphylococcus aureus causes the infections to show a rapid clinical course and more aggressive characteristics; therefore, its elimination and the care required by the surgical team during the preoperative period are of utmost importance. In the study by Gib et al.,36, who carried out a study in patients with postoperative mediastinitis, Staphylococcus aureus was also the most prevalent microorganism (58.1%). The same was observed by Sá et al.,5, who evaluated the files of patients undergoing cardiovascular surgery from 2007 to 2009. The culture of the exudate was positive in 84% of the cases of mediastinitis, with Staphylococcus aureus being the most often identified pathogen (28.8%).

Souza et al.,4 who evaluated the files of patients submitted to cardiac surgeries between 1991 and 2000, verified that Staphylococcus aureus was the most frequently isolated microorganism from the surgical wound (46.0%), followed by Pseudomonas aeruginosa (21.6%) and Staphylococcus epidermidis (8.1%). The cases with Staphylococcus epidermidis isolation developed chronic mediastinitis.

Charbonneau et al.,37 carried out a study in patients with cardiac mediastinitis admitted to the ICU from 2000 to 2008 in two hospitals in France, and found that 309 patients developed post-sternotomy mediastinitis, of which 29.4% had Gram-positive bacteria. The presence of Gram-positive bacteria was associated with drainage failure, secondary infection, need for prolonged mechanical ventilation and/or use of vasopressor agents.

There are several possibilities regarding the entry points for pathogens in patients submitted to thoracic or cardiac surgery, such as the sternal irrigation impairment using internal thoracic arteries during myocardial revascularization, use of prostheses in contact with the bloodstream, organic weakness and, in some cases, poor hemodynamic status in the patients' postoperative period, causing low immunological deficits, especially in diabetic, and elderly patients and/or those with severe myocardial dysfunction.10,38

Thus, preventive measures39 are crucial to avoid patient colonization by microorganisms, such as reducing hospitalization time, especially before surgery, avoiding colonization by microorganisms selected from the hospital environment; performing stringent patient asepsis; using the electrocautery as little as possible in the dieresis; handling tissues carefully; avoiding surgical trauma to the sternum as much as possible; performing rigorous hemostasis; periodically guiding the team and evaluating the equipment used in the surgical center or in the ICU; in addition to adequately handling drains, catheters and operative dressings.

This study had as limitations the short period of evaluation of an infection with low prevalence, which resulted in the recording of few cases. The use of data obtained from paper medical records can show weaknesses such as missing data and inaccurate information. Additionally, the study was performed with data from a single hospital, and is not a representative sample of the state of Minas Gerais.

 Conclusion

Many risk factors have been associated with the development of mediastinitis after cardiac surgery. However, it has been observed there is no definite consensus about the most important risk factors associated with mediastinitis and whether each factor can be considered an independent risk predictor for mediastinitis in the postoperative period.

This study showed a male predominance, mean age of 58.8 years, and coronary artery bypass grafting (CABG) as the most common type of surgery, in agreement with the literature findings. The characteristics of the patients who had a diagnosis of mediastinitis comprised a higher proportion of males, a higher number of myocardial revascularization surgeries, and a higher death rate. Regarding the risk factors, the following were observed: a higher mean number of preoperative risk factors, longer time of hospital stay and greater occurrence of postoperative fever. The microorganism most frequently found in patients with mediastinitis was Staphylococcus aureus, and the presence of Gram-positive bacteria was elevated.

The results indicate the need to investigate the factors responsible for the onset of this complication, aiming at the prevention and control of healthcare-associated infections to improve patient quality of care and safety. Efforts should focus on risk factor control prior to the procedure, as well as the improvement of measures that may reduce or eliminate the complication onset, aiming at the prevention and control of healthcare-associated infections. Therefore, it is necessary to train the health teams to control the risk factors associated with mediastinitis, as well as reinforcing preventive measures, to avoid patient colonization by microorganisms.

Sources of Funding

There were no external funding sources for this study.

Study Association

This article is part of the thesis of master submitted by Débora Cristine Gomes Pinto, from Faculdade de Ciências Médicas de Minas Gerais.

Ethics approval and consent to participate

The study was approved by the Research Ethics Committee of Hospital Universitário São José/ Faculdade de Ciências Médicas, in Belo Horizonte (MG), under CAAE number 36416014.1.0000.5134.

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Magedanz EH Bodanese LC Guaragna JC Albuquerque LC Martins V Minossi SD Risk score elaboration for mediastinitis after coronary artery bypass grafting Rev Bras Cir Cardiovasc 2010 25 2 154 159 http://dx.doi.org/10.1590/S0102-76382010000200005 7 Dorneles CC, Bodanese LC, Guaragna JC, Magnan FE, Coelho JC, Borges AP, et al. The impact of blood transfusion on morbidity and mortality after cardiac surgery. Rev Bras Cir Cardiovasc. 2011;26(2):222-9. doi: http://dx.doi.org/10.1590/S0102-76382011000200012. Dorneles CC Bodanese LC Guaragna JC Magnan FE Coelho JC Borges AP The impact of blood transfusion on morbidity and mortality after cardiac surgery Rev Bras Cir Cardiovasc 2011 26 2 222 229 http://dx.doi.org/10.1590/S0102-76382011000200012 8 Guaragna JC, Facchi LM, Baião CG, Cruz IB, Bonadese LC, Albuquerque L, et al. Predictors of mediastinitis after cardiac surgery. Rev Bras Cir Cardiovasc 2004;19(2):165-70. doi: http://dx.doi.org/10.1590/S0102-76382004000200011. Guaragna JC Facchi LM Baião CG Cruz IB Bonadese LC Albuquerque L Predictors of mediastinitis after cardiac surgery Rev Bras Cir Cardiovasc 2004 19 2 165 170 http://dx.doi.org/10.1590/S0102-76382004000200011 9 Colombier S, Kessler U, Ferrari E, von Segesser LK, Berdajs DA. Influence of deep sternal wound infection on long-term survival after cardiac surgery. Med Sci Monit. 2013;19:668-73. doi: 10.12659/MSM.889191. Colombier S Kessler U Ferrari E von Segesser LK Berdajs DA Influence of deep sternal wound infection on long-term survival after cardiac surgery Med Sci Monit 2013 19 668 673 10.12659/MSM.889191 10 Gelape CL. Surgical wound infection following heart surgery. Arq Bras Cardiol. 2007;89(1):e3-9. doi: http://dx.doi.org/10.1590/S0066-782X2007001300013. Gelape CL Surgical wound infection following heart surgery Arq Bras Cardiol 2007 89 1 e3 e9 http://dx.doi.org/10.1590/S0066-782X2007001300013 11 Eagle KA, Guyton RA, Davidoff R, Ewy GA, Fonger J, Gardner TJ, et al. 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El Oakley RM Wright JE Postoperative mediastinitis: classification and management Ann Thorac Surg 1996 61 3 1030 1036 10.1016/0003-4975(95)01035-1 15 Coelho RP. Mediastinite pós-cirurgia cardíaca em pacientes operados na Santa Casa de Belo Horizonte de 2005 a 2007. [;Dissertação];. Instituto de Ensino e Pesquisa da Santa Casa de Belo Horizonte, Belo Horizonte (MG); 2009. Coelho RP Mediastinite pós-cirurgia cardíaca em pacientes operados na Santa Casa de Belo Horizonte de 2005 a 2007 Dissertação Instituto de Ensino e Pesquisa da Santa Casa de Belo Horizonte Belo Horizonte, MG Belo Horizonte, MG 2009 16 Tiveron MG, Fiorelli AI, Mota EM, Mejia OAV, Brandão CM, Dallan LA, et al. Preoperative risk factors for mediastinitis after cardiac surgery: analysis of 2768 patients. Rev Bras Cir Cardiovasc. 2012;27(2):303-10. doi: http://dx.doi.org/10.5935/1678-9741.20120035. 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Sampaio DT Alves JC Silva AF Lobo NC Jr Simões D Faria W Mediastinitis after cardiac surgery: treatment using omental flap Braz J Cardiovasc Surg 2000 15 1 23 31 http://dx.doi.org/10.1590/S0102-76382000000100004 23 Ascione R, Angelini GD. Is obesity still a risk factor for patients undergoing coronary surgery? Ital Heart J. 2003;4(12):824-8. PMID: 14976845. Ascione R Angelini GD Is obesity still a risk factor for patients undergoing coronary surgery? Ital Heart J. 2003 4 12 824 828 14976845 24 Lin M, Pan S, Wang J, Hsu R, Wu FL, Chen Y, et al. Prospective randomized study of efficacy of 1-day versus 3-day antibiotic prophylaxis for preventing surgical site infection after coronary artery bypass graft. J Formos Med Assoc. 2011;110(10):619-26. doi: 10.1016/j.jfma.2011.08.003. 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Grauhan O Navasardyan A Hofmann M Müller P Hummel M Hetzer R Cyanoacrylate-sealed Donati suture for wound closure after cardiac surgery in obese patients Interact Cardiovasc Thorac Surg 2010 11 6 763 767 10.1510/icvts.2010.247965 27 Diez C, Koch D, Kuss O, Silber RE, Friedrich I, Boergermann J. Risk factors for mediastinitis after cardiac surgery - a retrospective analysis of 1700 patients. J Cardiothorac Surg. 2007 May 20;2:23-8. doi: 10.1186/1749-8090-2-23. Diez C Koch D Kuss O Silber RE Friedrich I Boergermann J Risk factors for mediastinitis after cardiac surgery - a retrospective analysis of 1700 patients J Cardiothorac Surg 2007 05 20 2 23 28 10.1186/1749-8090-2-23 28 Ennker IC, Malkoc A, Pietrowski D, Vogt PM, Ennker J, Albert A. The concept of negative pressure wound therapy (NPWT) after poststernotomy mediastinitis - a single center experience with 54 patients. J Cardiothorac Surg. 2009 Jan 12;4:5. doi: 10.1186/1749-8090-4-5. Ennker IC Malkoc A Pietrowski D Vogt PM Ennker J Albert A The concept of negative pressure wound therapy (NPWT) after poststernotomy mediastinitis - a single center experience with 54 patients J Cardiothorac Surg 2009 01 12 4 5 5 10.1186/1749-8090-4-5 29 Parisian Mediastinitis Study Group. Risk factors for deep sternal wound infection after sternotomy: a prospective, multicenter study. J Thorac Cardiovasc Surg. 1996;111(6):1200-7. PMID: 8642821. Parisian Mediastinitis Study Group Risk factors for deep sternal wound infection after sternotomy: a prospective, multicenter study J Thorac Cardiovasc Surg 1996 111 6 1200 1207 8642821 30 Ledur P, Almeida L, Pellanda LC, Schaan BD. Predictors of infection in post-coronary artery by-pass graft surgery. Rev Bras Cir Cardiovasc. 2011;26(2):190-6. doi: http://dx.doi.org/10.1590/S0102-76382011000200008. 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Gib MC Alvarez JS Wender OC Mediastinitis: mortality rate comparing single-stage surgical approach and preconditioning of wound Rev Bras Cir Cardiovasc 2013 28 2 200 207 http://dx.doi.org/10.5935/1678-9741.20130029 37 Charbonneau H, Maillet JM, Faron M, Mangin O, Puymirat E, Le Besnerais P, et al. Mediastinitis due to Gram-negative bacteria is associated with increased mortality. Clin Microbiol Infect. 2014;20(3):197-202. doi: 10.1111/1469-0691.12369. Charbonneau H Maillet JM Faron M Mangin O Puymirat E Le Besnerais P Mediastinitis due to Gram-negative bacteria is associated with increased mortality Clin Microbiol Infect 2014 20 3 197 202 10.1111/1469-0691.12369 38 Melo CB, Sarmento PA, Imaeda CJ, Daud DF, Hasimoto FN, Leão LE. Descending necrotizing mediastinitis: minimally invasive thoracic surgical treatment. J Bras Pneumol. 2010;36(6):812-8. doi: http://dx.doi.org/10.1590/S1806-37132010000600019. Melo CB Sarmento PA Imaeda CJ Daud DF Hasimoto FN Leão LE Descending necrotizing mediastinitis: minimally invasive thoracic surgical treatment J Bras Pneumol 2010 36 6 812 818 http://dx.doi.org/10.1590/S1806-37132010000600019 39 Sampaio DT, Alves JCR, Silva AF, Lobo Jr NC, Simões D, Faria W, et al. Mediastinitis after cardiac surgery: treatment using omental flap. Braz J Cardiovasc Surg. 2000;15(1):23-31.doi: http://dx.doi.org/10.1590/S0102-76382000000100004. Sampaio DT Alves JCR Silva AF Lobo NC Jr Simões D Faria W Mediastinitis after cardiac surgery: treatment using omental flap Braz J Cardiovasc Surg 2000 15 1 23 31 http://dx.doi.org/10.1590/S0102-76382000000100004 Artigos Originais Fatores Associados à Mediastinite Pós-Esternotomia. Caso-Controle Pinto Débora Cristine Gomes Bahia Antônio Fernandino de Castro Neto Gonçalves Flávia Lage Gomes Isabel Cristina Sternick Eduardo Back Almeida Alessandra Maciel Jentzsch Nulma Souto Faculdade Ciências Médicas de Minas Gerais, Minas Gerais, MG – Brasil Correspondência: Isabel Cristina Gomes, Rua José Ferreira da Luz, 44. CEP: 30750-480, Caiçaras, Belo Horizonte, MG – Brasil. E-mail: icgomes04@yahoo.com.br, isabel.gomes@feluma.org.br

Contribuição dos autores

Concepção e desenho da pesquisa: Pinto DCG, Jentzsch NS. Obtenção de dados: Pinto DCG, Gonçalves FL, Jentzsch NS. Análise e interpretação dos dados: Pinto DCG, Bahia Neto AFC, Gomes IC, Sternick EB, Almeida AM, Jentzsch NS. Análise estatística: Gomes IC, Almeida AM. Redação do manuscrito: Pinto DCG, Bahia Neto AFC, Almeida AM. Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Pinto DCG, Bahia Neto AFC, Gomes IC, Sternick EB, Almeida AM, Jentzsch NS. Supervisão / como investigador principal: Almeida AM.

Potencial Conflito de Interesse

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

 Resumo Fundamentos:

A mediastinite é uma infecção grave pós-esternotomia mediana com prognóstico ruim, mesmo com diagnóstico e tratamento precoces.

 Objetivos:

Avaliar o perfil dos pacientes submetidos à esternotomia, identificar fatores de risco para o desenvolvimento da mediastinite e avaliar o diagnóstico bacteriológico dos pacientes com esta infecção.

 Métodos:

Estudo caso-controle realizado em um hospital de Belo Horizonte (MG) com pacientes submetidos à esternotomia mediana entre janeiro de 2015 e janeiro de 2016. A amostra foi de 65 pacientes, sendo 13 casos e 52 controles (1:4). Na análise estatística, foram adotados os testes t de Student, Mann-Whitney e exato de Fisher, além de regressão logística, ao nível de significância de 5%.

 Resultados:

Houve predominância do sexo masculino (63,1%), e a idade média foi 58,8 ±10,3 anos. A evolução a óbito ocorreu em 9,2% dos pacientes e em 23,1% dos que apresentaram mediastinite. A cirurgia de revascularização do miocárdio foi realizada em 75,4% dos casos. Predominância do sexo masculino, maior tempo de internação, febre pós-cirúrgica, óbitos e maior número de fatores de risco foram características mais observadas nos pacientes que desenvolveram mediastinite. O microrganismo mais encontrado em pacientes com infecção mediastinal foi Staphylococcus aureus (30,7%), além de elevada ocorrência de bactérias Gram-negativas (46,2%).

 Conclusão:

Esforços devem ser concentrados para o controle dos fatores de risco antes do procedimento, além do aprimoramento de medidas que possam diminuir ou eliminar o surgimento da mediastinite, visando à prevenção e ao melhor controle de infecções.

 Palavras-chave: Mediastinite / complicações Esternotomia / mortalidade Revascularização Miocárdica Staphylococcus Aureus Fatores de Risco Introdução

A mediastinite é uma infecção grave pós-esternotomia mediana, que acomete os tecidos adjacentes profundos, com evidência clínica e/ou microbiológica do comprometimento do espaço retroesternal, e que pode estar associada à osteomielite do esterno, com ou sem instabilidade.1,2 Apresenta incidência de 0,4 a 5% e elevada mortalidade (14 a 47%).3 Mesmo com o diagnóstico e o tratamento precoces, não tem bom prognóstico, sobretudo se houver sepse e outros agravos à saúde.4

Os fatores de risco associados à mediastinite são pré-cirúrgicos, cirúrgicos e pós-cirúrgicos.5 São considerados fatores pré-cirúrgicos idade avançada, sexo masculino, desnutrição, obesidade, tabagismo, Diabetes Melito (DM) e outras doenças;5,6 também o são a Insuficiência Renal Crônica (IRC) e/ou creatinina sérica > 1,5 mg/dL e a Fração de Ejeção do Ventrículo Esquerdo (FEVE) < 40%.7,8

Os fatores de risco cirúrgicos incluem o tipo de cirurgia (eletiva ou urgência), o tempo cirúrgico prolongado, a Cirurgia de Revascularização do Miocárdio (CRM) utilizando artérias mamárias bilaterais e a inserção de balão intraórtico.9,10 São citadas ainda rotinas como a raspagem dos pelos, e o tempo decorrido entre a tonsura dos pelos e a incisão cirúrgica, além da esterilização dos materiais cirúrgicos e do número de pessoas nas salas de cirurgia.10,11 Outras condições apontadas são a profilaxia com antibióticos, complicações intraoperatórias,5 uso abusivo de eletrocautério e corticoterapia prévia.12,13

Como fatores de risco pós-cirúrgicos, destacam-se os tempos prolongados de internação hospitalar e de permanência nas Unidades de Terapia Intensiva (UTI), sangramento, complicações respiratórias, nefrológicas e gastrintestinais e necessidade de reintervenção cirúrgica, além de traqueostomia e da instabilidade esternal.5,9,12,13

Muitos fatores de risco têm sido associados ao desenvolvimento da mediastinite, mas variam entre instituições, revelando a necessidade de estudos em diferentes centros hospitalares. Faz-se necessária ainda a verificação do diagnóstico bacteriológico, em geral, com presença de Staphylococcus aureus ou Staphylococcus epidermidis, responsáveis por 70 a 80% dos casos.14

O objetivo deste estudo foi avaliar o perfil dos pacientes submetidos à esternotomia para tratamento de doenças cardíacas e identificar os fatores de risco para o desenvolvimento de mediastinite, além de avaliar o diagnóstico bacteriológico destes casos.

 Métodos

Trata-se de um estudo caso-controle, realizado em um hospital de grande porte em Belo Horizonte (MG), com dados de prontuários em papel, de pacientes maiores de 18 anos submetidos à cirurgia cardíaca no período de janeiro de 2015 a janeiro de 2016. A amostra foi composta por 65 pacientes, sendo 52 controles, pareados por sexo e idade em uma razão 1:4.

O grupo caso foi composto por pacientes com diagnóstico de mediastinite pós-esternotomia confirmado pelo Serviço de Controle e Infecção Hospitalar e pelo cirurgião responsável. No grupo controle, foram incluídos pacientes submetidos à esternotomia no mesmo período, que não desenvolveram mediastinite.

Foi elaborado um formulário de coleta de dados contendo informações sobre as características do paciente (sexo e idade), condições pré-cirúrgicas (data de internação hospitalar e realização da cirurgia) e fatores de risco pré-cirúrgicos (consumo de álcool, tabagismo, sedentarismo, obesidade, DM, dislipidemia, hipertensão arterial, Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica - DPOC, IRC, insuficiência cardíaca congestiva classe III, acidente vascular encefálico, doença arterial coronariana e cirurgia cardíaca prévia), além do valor da FEVE. A condição transcirúrgica avaliada foi o tempo de Circulação Extracorpórea (CEC). Em relação ao período pós-cirúrgico, foram avaliados: data de admissão e das altas hospitalar e da UTI; febre (> 38,3°C); creatinina pós-cirúrgica e óbito. Nos casos, foram avaliados também os medicamentos utilizados em caráter profilático e o diagnóstico bacteriológico.

Análise estatística

As variáveis qualitativas foram descritas como contagens e porcentuais, e as quantitativas foram descritas por meio de média ± desvio padrão ou mediana ± distância interquartílica, conforme normalidade dos dados, testada pelo teste de Shapiro-Wilk. Para comparação de médias, foram adotados os testes t de Student e Wilcoxon Mann-Whitney para amostras independentes, quando adequados. A associação entre variáveis categóricas foi avaliada via teste exato de Fisher. Foi adotado nível de significância de 5%.

O efeito conjunto das variáveis sobre os grupos foi avaliado pelo modelo de regressão logística. As variáveis com p < 0,20 na análise bivariada foram incluídas no modelo múltiplo e, para seleção de variáveis, foi adotada a estratégia backward. O modelo final incluiu as variáveis com p < 0,05 e a variável idade, mantida por opção dos pesquisadores. Os resultados são apresentados como Razão de Chances (RC) e seus respectivos intervalos de 95% de confiança. A qualidade do ajuste foi avaliada pelo teste de Hosmer-Lemeshow. As análises foram realizadas no software livre R versão 3.1.3.

 Resultados

A amostra foi composta de 65 pacientes. Houve predominância do sexo masculino (63,1%) com idade média de 58,8 anos (± 10,3). O tipo de cirurgia mais comum foi a de CRVM (78,5%), seguida por troca valvar (27,4%). A mediana do número de fatores de risco pré-cirúrgicos foi 4 (± 2). Os antibióticos mais utilizados em caráter profilático foram cefuroxima (67,7%) e vancomicina (67,7%). Com relação à cefuroxima, a utilização foi menor nos pacientes que tiveram diagnóstico de mediastinite (Tabela 1). Com relação ao DM, 45,2% dos casos eram diabéticos e 33,3% insulino-dependentes, mas não foram observadas diferenças estatisticamente significativas entre os grupos.

Caracterização dos pacientes do estudo
Variáveis Total (n = 65) Controles (n = 52) Casos (n = 13) Valor de p
Sexo, n (%) 0,526*
Feminino 24 (36,9) 18 (34,6) 6 (46,2)
Masculino 41 (63,1) 34 (65,4) 7 (53,8)
Idade, anos 58,8 ± 10,3 58,1 ± 10,4 61,6 ± 9,8 0,265†
Obesidade, n (%) 13 (20) 11 (21,2) 2 (15,4) 1,000*
Número de fatores de risco pré-cirúrgicos 4 ± 2 3 ± 3 4 ± 1 0,056‡
Uso de antibióticos profiláticos, n (%)
Cefuroxima 44 (67,7) 39 (75) 5 (38,5) 0,019*
Vancomicina 44 (67,7) 36 (69,2) 8 (61,5) 0,742*
Cefazolina 15 (23,1) 9 (17,3) 6 (46,2) 0,059*
Cateterismo prévio§ 61 (93,8) 49 (94,2) 12 (92,3) 1,000*
FEVE, % 60 ± 19,3 60 ± 16 54 ± 29 0,300‡
Tipo de cirurgia, n (%)
CRVM 51 (78,5) 40 (76,9) 11 (84,6) 0,717*
Troca valvar§ 17 (27,4) 12 (24,5) 5 (38,5) 0,319*
Mitral 7 (11,3) 4 (8,2) 3 (23,1) 0,153*
Aórtica 6 (9,7) 4 (8,2) 2 (15,4) 0,597*
Dupla troca 4 (6,5) 4 (8,2) - 0,571*
Retroca valvar§ 3 (4,8) 3 (6) - 1,000*
Mitral 2 (3,2) 2 (4) - 1,000*
Dupla troca 1(1,6) 1 (2) - 1,000*
CRVM + troca valvar 6 (9,7) 3 (6,1) 3 (23,1) 0,100*
Tempo de internação pós-cirúrgica, dias 13 ± 15 12 ± 4,8 40 ± 21 < 0,001‡
Tempo de circulação extracorpórea§, minutos 80 ± 40,3 77,5 ± 43,5 82 ± 18,3 0,770‡
Creatinina pós-cirúrgica, mg/dL 0,86 ± 0,36 0,80 ± 0,32 1,13 ± 2,12 0,004‡
Óbito, n (%) 6 (9,2) 3 (5,8) 3 (23,1) 0,089*

Testes referentes aos valores de p:

teste exato de Fisher;

t de Student para amostras independentes; e

Wilcoxon Mann-Whitney;

a variável apresenta missings. FEVE: fração de ejeção do ventrículo esquerdo; CRVM: cirurgia de revascularização miocárdica.

O cateterismo cardíaco prévio foi realizado em 93,8% dos pacientes. Observou-se FEVE mediana de 60 (± 19,3%) e tempo mediano de CEC de 80 ± 40,3 minutos. O tempo mediano de internação pós-cirúrgica foi 13 dias (± 15), e este tempo foi maior nos pacientes com diagnóstico de mediastinite. O nível mediano de creatinina observado após a cirurgia foi 0,86 mg/dL (± 0,36), tendo sido significativamente maior no grupo mediastinite. A evolução a óbito ocorreu em 9,2% dos pacientes e em 23,1% dos que apresentaram mediastinite pós-esternotomia.

Não foram observadas diferenças em relação ao sexo e à idade, o que confirma a eficácia do pareamento. Observou-se maior número mediano de fatores de risco pré-cirúrgicos entre os que tiveram diagnóstico de mediastinite, além de maior proporção de pacientes que realizaram CRVM.

O microrganismo mais encontrado no diagnóstico bacteriológico dos pacientes com mediastinite foi o S. aureus (30,7%) e houve elevada ocorrência de bactérias Gram-negativas (46,2%) (Tabela 2).

Microrganismos encontrados no diagnóstico bacteriológico dos pacientes com mediastinite
Microrganismo n = 13 n (%)
Gram-positivos 6 (46,2)
Staphylococcus aureus 4 (30,7)
Staphylococcus coagulase negativo 1 (7,7)
Staphylococcus coagulase negativo, Streptococcus agalactiae* 1 (7,7)
Gram-negativos 6 (46,2)
Enterobacter sp 1 (7,7)
Acinetobacter baumannii 1 (7,7)
Stenotrophomonas maltophilia 1 (7,7)
Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa* 1 (7,7)
Klebsiella pneumoniae 1 (7,7)
Escherichia coli, Proteus mirabilis e Klebsiella pneumoniae* 1 (7,7)
Sem informação 1 (7,7)

Pacientes com mais de um microrganismo.

No modelo logístico, observaram-se, como fatores associados à mediastinite: maior tempo de internação pós-cirúrgica, ocorrência de febre pós-cirúrgica e maior número de fatores de risco pré-cirúrgicos. Cada aumento de 1 dia de internação pós-cirúrgica aumentou em 3,2% a chance de desenvolver mediastinite e, a cada acréscimo de um fator de risco pré-cirúrgico, aumentou esta chance em 57,3%. A ocorrência de febre após a cirurgia aumentou em mais de dez vezes a chance de desenvolver mediastinite (Tabela 3).

Variáveis associadas à ocorrência de mediastinite
Variáveis RC (n = 65) IC95% RC (n = 52) Valor de p*
Intercepto 0,008 (4,3e-5-0582) 0,042
Idade 0,997 (0,918-1,086) 0,952
Tempo de internação pós-cirúrgica, dias 1,032 (1,008-1,067) 0,019
Febre
Não - - -
Sim 10,316 (2,124-61,738) 0,005
Número de fatores de risco 1,573 (0,978-2,640) 0,065

Os valores de p referem-se aos testes de significância dos coeficientes da regressão. Teste Hosmer-Lemeshow: p = 0,620 (não rejeição da adequação do modelo). RC = razão de chances; IC95%: intervalo de confiança de 95%.

 Discussão

Este trabalho foi motivado por um estudo de caso-controle realizado na mesma instituição de janeiro de 2005 a janeiro de 2007, com 54 pacientes, com idade média de 59,7 anos, submetidos à esternotomia (18 com mediastinite). A maioria dos pacientes era do sexo masculino (72,2% para toda a amostra e 66,7% entre os que desenvolveram mediastinite) e 86% foram submetidos à CRVM. A mortalidade foi de 22,2% na amostra e de 33,3% entre os que apresentaram mediastinite.15 Já os resultados do presente estudo foram semelhantes aos do trabalho anterior com relação à idade, à predominância do sexo masculino e do tipo de cirurgia (CRVM), com maiores proporções entre os que desenvolveram mediastinite. Com relação ao óbito, a mortalidade foi inferior à observada anteriormente, inclusive entre os pacientes que apresentaram mediastinite, mas estes valores ainda continuam elevados, como observado na literatura (14 a 47%).3 O tempo mediano de internação pós-cirúrgica foi maior nos pacientes com diagnóstico de mediastinite, em ambos os estudos, revelando maior gravidade dos casos e impacto nos custos hospitalares. Faz-se necessária a investigação dos fatores responsáveis pelo surgimento desta complicação, visando à prevenção e ao controle de infecções relacionadas à assistência à saúde, a fim de melhorar a qualidade da assistência e a segurança do paciente, e reduzir custos.

Com relação ao perfil dos pacientes, incidência de mediastinite e mortalidade, Souza et al.,4 avaliaram pacientes submetidos à intervenções cirúrgicas entre 1991 e 2000 e verificaram idade média de 51,9 anos, maioria submetida à CRVM (também entre os que desenvolveram mediastinite) e predomínio de pacientes do sexo feminino. A incidência de mediastinite pós-esternotomia foi de 1,6% e a taxa de mortalidade 21,6%. Sá et al., 1 avaliaram pacientes submetidos à CRVM entre 2007 e 2010, com idade média de 62,14 anos e predominância do sexo masculino. A incidência da mediastinite foi 5,6% e a taxa de mortalidade, 32,1%. Já Magalhães et al.,3 avaliaram pacientes submetidos à cirurgia cardíaca, de 2007 a 2009; a idade média foi 60 anos e a maioria era do sexo masculino. A CRVM foi realizada em 76,2% dos pacientes que desenvolveram a mediastinite; apenas 2,3% dos pacientes desenvolveram mediastinite pós-esternotomia e 33% foram a óbito.

Resultados semelhantes foram observados em estudos realizados no Brasil: Guaragna et al., 8 avaliaram pacientes submetidos à cirurgia cardíaca, de 1997 a 2000. A maioria era do sexo masculino (também no grupo mediastinite; 71,1%). A incidência de mediastinite foi 2,9% e a taxa de mortalidade, 15,8%. Ainda, estudo realizado de 1996 a 2007 em pacientes submetidos à CRVM apresentou incidência de mediastinite de 3,3% e taxa de mortalidade de 6%.6 Outro estudo realizado em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca, de 2007 a 2009, teve 68,5% da amostra submetida à CRVM e 31,5% à troca valvar. A idade média foi de 59,9 anos e a maioria foi do sexo masculino. A incidência da mediastinite pós-esternotomia foi de 1,3%, e a mortalidade foi de 42,8%.16

Estudo realizado no Reino Unido avaliou pacientes submetidos à CRVM, de 1999 a 2009. A idade média foi 67 anos e 77,3% eram do sexo masculino. A incidência dos pacientes que desenvolveram mediastinite pós-esternotomia foi de 0,59%. A mortalidade foi maior nos pacientes que tiveram mediastinite.17

Com relação ao perfil dos pacientes descritos nestes estudos,1,3,4,6,8,15-17a maioria era do sexo masculino, a idade média girou em torno de 52 a 67 anos, e a CRVM foi a cirurgia mais realizada. Resultados semelhantes foram observados em ambos os estudos realizados na instituição aqui citados, ou seja, este estudo e em Coelho et al., 15 com relação ao sexo, à idade média e ao tipo de cirurgia.

O paciente do sexo masculino tem maior propensão ao desenvolvimento de mediastinite, sendo inclusive considerado um fator de risco independente para seu desenvolvimento.18,19 Um dos mecanismos prováveis se relaciona com os aspectos anatômicos do homem (folículos pilosos na região da esternotomia), favorecendo o crescimento e a infecção bacteriana. Guaragna et al.,8 verificaram tal relação: a maioria dos pacientes que desenvolveu mediastinite era do sexo masculino. No presente estudo, não foi possível avaliar esta relação, pois o sexo foi utilizado para pareamento dos controles.

Com relação ao tipo de cirurgia, a correlação entre CRVM e o desenvolvimento de mediastinite é bem documentada na literatura. Foram mencionados mais de 80% dos casos da infecção como complicação associada à cirurgia.3 Estudos de Souza et al., 4 Sá et al.,1 e Magalhães et al.,3 verificaram esta relação, assim como observado neste estudo em que a CRVM, além de ter sido a cirurgia mais realizada, apresentou maior proporção de pacientes com mediastinite, apesar da não apresentar diferença estatística.

A incidência de mediastinite nos estudos avaliados, como descrito na diretriz da American College of Cardiology/American Heart Associtaion (ACC/AHA),11 encontra-se entre 0,4 e 4,0%. Neste estudo, não foi possível avaliar a incidência de mediastinite, devido ao delineamento utilizado. No entanto, nos estudos de coorte, a menor incidência de mediastinite foi observada no estudo de Ariyaratnam et al.,17 realizado no Reino Unido. Estudos conduzidos no Brasil apresentaram incidência variando de 1,3 a 3,3%,3,4,6,8,16 com exceção de Sá et al.,1 que apresentaram incidência de 5,6%. Os autores justificam a elevada incidência por terem considerado todos os tipos de cirurgias cardíacas, inclusive CRVM, segundo eles associada à maior risco de mediastinite. Outros estudos,1,3,4 também verificaram associação entre CRVM e risco aumentado de mediastinite, mas demonstraram incidência dentro do limite apontado pela diretriz da ACC/AHA.11 Com relação à mortalidade, altos índices têm sido descritos na literatura, com dados variando entre 14 e 47%.3 Em estudos brasileiros de pacientes que realizaram cirurgias cardíacas, observaram-se taxas de mortalidade de 15,8 a 42,8%.1,3,4,6,8,15 Foram observadas, em estudo internacional, taxas mais baixas de mortalidade (9,1%),17 porém mais elevadas nos pacientes que desenvolveram mediastinite,17 tal como neste estudo. Esta variação sugere que tanto a incidência da mediastinite quanto a mortalidade possam estar relacionadas com a instituição avaliada, podendo ser influenciadas pela rotina da instituição, pelo uso de antimicrobianos profiláticos ou pela padronização de técnicas assépticas.

Com relação aos fatores de risco pré-operatórios, neste estudo, não foram observadas diferenças significativas quando os fatores foram avaliados isoladamente, assim como no estudo anterior realizado nesta mesma instituição.15 Porém, no modelo de regressão logística, maior chance de desenvolver mediastinite foi atribuída ao maior número de fatores de risco pré-operatórios. Cada acréscimo de fator de risco aumentou a chance de ter mediastinite em 57,3%.

Revisão da literatura buscou identificar os fatores de risco relacionados à ocorrência de mediastinite pós-esternotomia em pacientes adultos submetidos à CRVM. Os principais fatores de risco identificados foram idade acima de 65 anos, DM, obesidade, DPOC e reintervenção cirúrgica.20

Tiveron et al.,16 verificaram os fatores de risco pré-operatórios em pacientes (maioria submetida à CRVM) e ocorrência de mediastinite, e identificaram balão intra-aórtico, hemodiálise e intervenção vascular extracardíaca. Já Oliveira e Paula,21 encontraram DM, tempo de internação superior a 7 dias no pré-operatório, tabagismo e obesidade. Guaragna et al.,8 por sua vez, avaliaram pacientes submetidos à cirurgia cardíaca, e os fatores de risco pré-operatórios foram: obesidade, DM, DPOC, cirurgia cardíaca prévia, tabagismo e sexo - sendo fatores de risco independentes (obesidade , DPOC e DM), mesmo quando analisados por sexo e idade.

Estudo realizado em pacientes submetidos à CRVM apresentaram fatores de risco pré-operatórios independentes relacionados à mediastinite, como DM, obesidade e tabagismo,1 Em estudo realizado no Reino Unido,17 foram listados os seguintes fatores: idade, índice de massa corporal, DM e DPOC.

Muitos fatores de risco têm sido associados ao desenvolvimento de mediastinite pós-cirurgia cardíaca. No entanto, tem-se percebido não haver consenso definido sobre os mais importantes associados à mediastinite, e nem se cada fator pode ser considerado um preditor independente de risco no pós-operatório. De maneira geral, os estudos apenas descrevem os principais fatores de risco associados à doença em diferentes serviços de saúde.22

Estudos realizados em diferentes serviços de saúde1,8,17,21 apresentaram resultados semelhantes aos observados na revisão de literatura,20 que apontou idade, DM, obesidade, reintervenção cirúrgica e DPOC como os principais fatores de risco relacionados à ocorrência de mediastinite em pacientes adultos submetidos à CRVM. A DPOC foi identificada como fator de risco relacionado à mediastinite em Ariyaratnam et al., 19 e Guaragna et al.,8 que ressaltam que pacientes com DPOC são mais suscetíveis à infecção da ferida operatória, devido à hipoxemia tecidual e à necessidade de corticoterapia no pré e/ou pós-operatório, facilitando o aparecimento de infecções.

Outro fator de risco relacionado à mediastinite diz respeito à obesidade, embora apresente resultados controversos em cirurgias cardíacas.23 Pacientes obesos podem apresentar pior evolução quando submetidos a cirurgias de grande porte. A obesidade pode prejudicar a cicatrização da ferida operatória, devido ao rompimento das suturas cirúrgicas, facilitando a invasão bacteriana do sítio cirúrgico.23-25 Isto se deve à propagação de altas forças mecânicas de tração lateral nas bordas da pele da incisão, quando na posição supina, bem como à dobradura da pele do terço distal da incisão cirúrgica na região inframamária (área de ampla colonização de microrganismos), quando na posição sentada.26 Sendo a obesidade um fator de risco modificável, é importante que medidas para redução de peso sejam adotadas no pré-operatório. Além disto, deve-se considerar que a obesidade pode dificultar o ajuste de doses de antibiótico à massa corporal, levando, consequentemente, à baixa concentração tecidual do antibiótico.27,28 Neste estudo, não foi observada a relação entre obesidade e mediastinite (p = 1,000).

Dois estudos,1,8 demonstraram obesidade e DM associadas à ocorrência de mediastinite pós-esternotomia. Estudo multicêntrico, denominado Parisian Mediastinitis Study Group,29 também verificou tal associação, além de verificar que a obesidade foi o único fator de risco independente para mediastinite. No que tange à DM, Ledur et al.,30 afirmam que níveis elevados de glicose têm sido associados com aumento do processo inflamatório, levando ao aumento significativo de infecção e de disfunção de órgãos.30 Tabagismo, principalmente associado à DPOC, tem sido também considerado um dos fatores de risco associado à mediastinite.6 Alguns autores1 verificaram o tabagismo como fator de risco independente para o desenvolvimento de mediastinite.

Considerando as variáveis trans e pós-cirúrgicas, também foi demonstrado não haver consenso sobre os fatores de risco associados à mediastinite. O aumento no tempo de internação pós-cirúrgica e a ocorrência de febre após a cirurgia foram mais comuns em pacientes com mediastinite. O nível médio de creatinina também foi considerado fator de risco independente e maior nos pacientes com diagnóstico de mediastinite. Outros fatores de risco transoperatórios e pós-cirúrgicas, como uso de artérias torácicas internas pediculadas e CRVM com CEC, também já foram mencionados na literatura,1 além de ponte mamária quando associada à obesidade.8 No entanto, neste estudo, não foi observada diferença entre os grupos com relação ao tempo de CEC (p = 0,770).

O período transoperatório de cirurgia cardíaca é crítico, devido à sua complexidade e aos procedimentos a ela inerentes, como CEC e tempo intraoperatório prolongado. Vários fatores influenciam no surgimento de infecção na ferida operatória, como procedimentos invasivos e defesa primária insuficiente provocada pelo trauma cirúrgico e pela CEC, que, por sua vez, acarreta alterações fisiológicas no sistema imunológico, especialmente pelo uso da hipotermia e hemodiluição, predispondo ao aparecimento de infecções.31 Profissionais da saúde devem estar atentos e preparados para intervir em situações de desequilíbrio no volume de líquidos, troca de gases prejudicada, alterações da proteção por conta da inibição do sistema de coagulação com a heparinização sistêmica e sequestro de leucócitos da circulação.32

Quanto ao diagnóstico bacteriológico, neste estudo, em pacientes com mediastinite, a mais prevalente entre as bactérias Gram-positivas foi S. aureus (30,7%). Foi também observada elevada ocorrência de bactérias Gram-positivas (46,2%). Estudos realizados no Brasil indicam S. aureus como agente causal predominante na mediastinite. Estudos internacionais têm demonstrado uma predominância de S. epidermidis e uma variedade de bactérias Gram-positivas em 40% dos casos.33

Infecções por fungos são pouco frequentes.34S. aureus e S. epidermidis são responsáveis por 70 a 80% dos casos.35 A presença de S. aureus faz com que as infecções apresentem um curso clínico rápido e características mais agressivas; assim, sua eliminação e os cuidados requeridos pela equipe cirúrgica durante o período pré-operatório são de suma importância. Em Gib et al.,36 que realizaram um estudo em pacientes com mediastinite pós-operatória, S. aureus também foi o microrganismo mais prevalente (58,1%) dos casos. O mesmo foi observado por Sá et al., 5 que avaliaram os prontuários de pacientes submetidos à cirurgia cardiovascular de 2007 a 2009. A cultura do exsudato foi positiva em 84% dos casos de mediastinite, sendo S. aureus o patógeno mais observado (28,8%).

Também Souza et al.,4 que avaliaram prontuários de pacientes submetidos à cirurgias cardíacas entre 1991 e 2000, verificaram S. aureus como o microrganismo mais frequentemente isolado na ferida operatória (46,0%), seguido por Pseudomonas aeruginosa (21,6%) e S. epidermidis (8,1%). Os casos com isolamento de S. epidermidis desenvolveram mediastinite crônica.

Charbonneau et al.,37 realizaram estudo em pacientes com mediastinite pós-cirurgia cardíaca internados em UTI, de 2000 a 2008, em dois hospitais na França, e verificaram que 309 pacientes desenvolveram mediastinite pós-esternotomia, sendo 29,4% com bactérias Gram-positivas. A presença de bactérias Gram-positivas foi associada a falhas de drenagem, infecção secundária, necessidade de ventilação mecânica prolongada e/ou uso de vasopressores.

Várias são as possibilidades de portas de entrada para agentes patogênicos nos pacientes submetidos à cirurgia torácica ou cardíaca, como comprometimento da irrigação do esterno com utilização de artérias torácicas internas durante a revascularização do miocárdio, utilização de próteses em contato com a corrente sanguínea, debilidade orgânica e, em alguns casos, precária condição hemodinâmica nos pós-operatório dos pacientes, ocasionando baixa debilidade no sistema imunológico, principalmente nos pacientes diabéticos, idosos e/ou com grave disfunção do miocárdio.10,38

Assim, medidas preventivas39 são fundamentais para evitar a colonização do paciente por microrganismos, como reduzir ao máximo o tempo de internação hospitalar, principalmente antes da cirurgia, evitando a colonização por microrganismos selecionados do ambiente hospitalar; realizar assepsia rigorosa do paciente; utilizar o mínimo possível o eletrocautério na diérese; manipular cuidadosamente os tecidos; evitar ao máximo o trauma cirúrgico do esterno; fazer hemostasia rigorosa; orientar periodicamente a equipe e avaliar os equipamentos utilizados no centro cirúrgico ou na UTI; além de manipular adequadamente os drenos, os cateteres e os curativos operatórios.

Este estudo teve como limitações o curto período de avaliação de uma infecção com baixa prevalência, o que resultou no registro de poucos casos. A utilização de dados de prontuários em papel pode apresentar fragilidades como missings e imprecisão de informações. Além disto, o estudo foi realizado com dados de um único hospital, não sendo uma amostra representativa do Estado de Minas Gerais.

 Conclusão

Muitos fatores de risco têm sido associados com o desenvolvimento de mediastinite pós-cirurgia cardíaca. No entanto, tem-se percebido não haver consenso definido sobre os mais importantes associados à mediastinite e também se cada fator pode ser considerado um preditor independente de risco para mediastinite no pós-operatório.

Neste estudo observou-se predominância do sexo masculino, idade média de 58,8 anos e cirurgia de revascularização do miocárdio como o tipo cirúrgico mais comum , estando de acordo com os achados da literatura. As características dos pacientes que tiveram diagnóstico de mediastinite foram maior proporção de homens, maior realização de cirurgia de revascularização do miocárdio e maior ocorrência de óbito. Com relação aos fatores de risco, foram observados: maior número médio de fatores de risco pré-cirúrgicos, maior tempo de internação e maior ocorrência de febre pós-cirurgia. O microrganismo mais frequentemente observado em pacientes com mediastinite foi Staphylococcus aureus, e a presença de bactérias Gram-positivas foi elevada.

Os resultados apontam a necessidade de investigação dos fatores responsáveis pelo surgimento desta complicação, visando à prevenção e ao controle de infecções relacionadas à assistência à saúde, para melhorar a qualidade da assistência e a segurança do paciente. Esforços devem ser concentrados para o controle dos fatores de risco antes do procedimento, além do aprimoramento de medidas que possam diminuir ou eliminar o surgimento da complicação, com vistas à prevenção e ao controle de infecções relacionadas à assistência à saúde. Para tanto, é necessário treinamento das equipes de saúde para o controle dos fatores de risco associados à mediastinite, além do reforço das medidas preventivas, para evitar a colonização do paciente por microrganismos.

Fontes de Financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Vinculação Acadêmica

Este artigo é parte de dissertação de Mestrado de Débora Cristine Gomes Pinto pela Faculdade de Ciências Médicas de Minas Gerais.

Aprovação Ética e consentimento informado

O estudo obteve aprovação do Comitê de Ética do Hospital Universitário São José/Faculdade Ciências Médicas, em Belo Horizonte (MG), sob o número CAAE 36416014.1.0000.5134.