Summary
Differential diagnostik i smärtsamma artroplastik är avgörande för behandlingsframgång. Gemensam strävan utförs rutinmässigt preoperativt. Multiplex polymeras-kedjereaktion av den gemensamma aspirera och ultraljudsbehandling vätskan, ett möjligt verktyg för snabb patogen upptäckt från dessa prover beskrivs.
Abstract
Hos ortopediska patienter är främmande kropp infektioner, särskilt röstventiler ledinfektioner (PJIs), en förödande komplikation av artroplastik. Infektionen kräver komplexa behandling, kan resultera i långa sjukhusvistelse och orsakar betydande kostnader. Flera kirurgiska revideringar kan vara nödvändig hos dessa patienter, med en förlust i funktion samt som i livskvalitet.
Den rutinmässiga preoperativa diagnostiken inkluderar blod undersökning för C - reaktivt protein (CRP) och andra biomarkörer, samt gemensamma aspirera analys för cellantal, differentiering och kultur. Intraoperativ prover för histologi och mikrobiologi är också standardförfarande. Mikrobiologisk undersökning av borttagna implantat med ultraljudsbehandling, i kombination med genomförandet av molekylärbiologiska tekniker i mikrobiologi, representerar två nya tekniker för närvarande anställda att förbättra differential diagnostiken av PJI.
Vi presenterar här stegvis förfarandet av att analysera gemensamma aspirera och ultraljudsbehandling vätska, använder ett kassettbaserade multiplex polymeras-kedjereaktion (PCR). Resultat matchades mot konventionella kulturer och konsensus kriterierna PJI. Konventionella mikrobiologiska kulturer från vävnadsbiopsier, gemensamma aspirera och ultraljudsbehandling vätska visade en känslighet på 66,7%, 66,7%, 88,9%, respektive, och en specificitet på 82,3% 54,6% och 61,5%, respektive. PCR diagnostik av ultraljudsbehandling vätskan och ledvätska visade en känslighet på 50,0% och 55,6%, respektive, och båda en specificitet på 100,0%. Båda PCR-diagnostik kombinerat hade en känslighet på 66,7% och en specificitet på 100,0%. Multiplex PCR presenterar därför ett snabb diagnostiskt verktyg med måttlig känslighet men hög specificitet för att diagnostisera PJI.
Introduction
Smärtsamma arthroplasties är en diagnostisk utmaning i ortopedisk kirurgi. Efter aseptisk lossnande, PJI är det andra mesta skälet för implantat misslyckande, och presenterar en förödande komplikation efter artroplastik kirurgi. PJI är svåra att behandla och svåra att diagnostisera. Missade diagnos av en PJI kommer sannolikt att resultera i återkommande infektion, med större sjuklighet, förlust av funktion och förlust av livskvalitet. Därför bör infektion uteslutas hos alla patienter med smärtsamma artroplastik, innan terapeutiska åtgärder initieras.
Patientens anamnes, klinisk undersökning, blod undersökning för CRP och vita blodkroppar, samt radiografi eller szintigraphy av den drabbade leden utgör den grundläggande diagnostik1. Den preoperativa rutinen bör också innehålla en gemensam strävan under sterila förhållanden där så är möjligt. De aspirera förvärvade är ett mycket värdefullt material i ytterligare diagnostik.
Förutom celltal och celldifferentiering i gemensamma aspirera som väletablerade analyser2, kan detektion av protein biomarkörer hjälpa differential diagnostik3,4,5. Konventionella mikrobiologiska kultur förblir guldmyntfoten i upptäckt av patogen. Biofilmer, orsakas av både grampositiva och gramnegativa bakterier, och anhängare till implantatet ytor, är en viktig patogen faktor i PJI. Därför, i 2007, förfarandet för ultraljudsbehandling genomfördes i diagnostiken av främmande kropp infektioner i ortopedisk kirurgi, störa biofilmer på borttagna implantat att möjliggöra upptäckt av patogen. Bakterierna tas därmed från sin vilande form till ett aktivt formulär, vilket gör identifiering i kultur möjligt igen. Ultraljudsbehandling av borttagna implantat visade en högre känslighet än kulturer från vävnad exemplar (78,5% vs. 60,8%)6.
Nukleinsyra förstärkning test (NAT), såsom PCR, har nyligen flyttat in i räckvidden av kliniker och mikrobiologer att diagnostisera PJI. Särskilt hos patienter som fått antibiotika behandling före operation, visades det att diagnostisk PCR är fördelaktigt att identifiera den orsakande organismer7,8,9. Nyligen, infördes ett nytt multiplex PCR-system, speciellt utformad för implantatet och vävnad infektioner (ITI). Detta kassettbaserade system erbjuder en mängd genomiska markörer för identifiering av patogener och markörer för antibiotikaresistens. Bland dess användningsområde är många indikationer (protetiska ledinfektioner, kirurgiska infektioner, kardiologi-relaterade infektioner, katetern infektioner, fotinfektioner, djupa hud och mjukdelsinfektioner, implantat infektioner, (och brännskadan infektioner), och en bred panel av provmaterial kan användas för denna teknik (ultraljudsbehandling vätska, ledvätska, kompresser, vävnad, pus, aspirera/exsudat och biofilm)10,11,12.
Den största fördelen av förfarandet, jämfört med konventionella mikrobiologi, är hastighet: orsakande patogen kan identifieras inom timmar. Dessutom, upptäcker detta PCR-system en bred panel av gen-kodade motstånd markörer, vilket gör att inledandet av riktad antibiotikabehandling tidigt. Med hjälp av PCR kanske kirurger att skilja infekterade och icke-infekterade patienter på ett mycket tidigt stadium i diagnostiskt tillvägagångssätt11. Här presenterar vi protokollet för att utföra denna multiplex PCR, snabbt diagnostisera PJI från gemensamma aspirera och ultraljudsbehandling vätska.
Protocol
Studien var godkänd av den lokala etiska kommittén (046/09, Rev. 3). Informerat samtycke och sekretesspolicyn för data erhölls från alla patienter ingår.
1. gemensam strävan
Obs: Förfarandet bör utföras i en kirurgisk teater eller en intervention rum med jämförbara aseptiska förhållanden. Hjälp av en sjuksköterska eller läkare bistånd är bra men inte obligatoriska.
- Placera patienten i ryggläge på en undersökning säng. Se till att gemensamt intresse är gratis kläder. Förkorta tät eller lång kroppshår med hjälp av elektriska hårklippningsmaskiner. Ta inte bort kroppshår med ett rakblad. Placera en fluoroscope i anteroposterior riktning om höftleden är att punkteras. Om knät punkteras, placera en knä rulle under patientens knä så att knäet vilar i en något böjd position13.
- Förbereda en instrument-tabell med följande steril utrustning: sterila kompresser, en fenestrated steril locket drapera, disponibel steril skalpell, spetsiga kirurgiska blade (typ #11) och steril 10 mL spruta med steril kanyl (20 gauge, 80 mm). Anges alkoholhaltiga hud desinfektionsmedel, blod insamling rör och en pediatrisk blod kultur kolv separat.
- Klänning i en kirurgisk klänning, huva och mask och sätta på sterila handskar.
- Tvätta patientens huden vid injektionsstället (t.ex. överlägsen recessus14 för knä och anterolaterala portal för höften) med ett desinfektionsmedel som huden.
Obs: Sinne krävs exponeringstiden för de desinfektionsmedel som används (vanligtvis 90 s vid knäet, 120 s vid höften för alkoholhaltiga desinfektionsmedel). -
Täcka injektionsstället med ett fenestrated steril locket draperi. Identifiera punktionsstället.
Obs: För knäet, rätt plats är 2 cm ovanför övre patella pole och 2 cm i sidled till den laterala fasett. För höften, hitta främre överlägsen iliaca ryggraden och flytta caudally tills i linje med den övre bäckenbensfogen. Se till att platsen är lateral till femoralartären (ca 4 cm), som kan alltid palperas15.- Gör en liten stab snitt genom huden (3-4 mm breda och djupa) med spetsig skalpell bladet på injektionsstället. Gäller inte lokalanestetika eftersom de kan orsaka falska negativa i den mikrobiologiska kulturen, på grund av sin bakteriehämmande effekt.
-
Fäst kanylen Luer slip av sprutan. För in kanylen genom knivhugg snittet. Sikta i 45° vinkel dorsala och mediala, mot fördjupningen nedanför den övre pol av patella överlägsen urtaget i knäleden, och stick in nålen till ett djup av cirka 5 cm. Aspirera ledvätskan genom att dra ut sprutans kolv.
- Använd fluoroscope vägledning när punktera en höftled. För in nålen vid injektionsstället, medialt syftar till en 60° vinkel. I fluoroscope, se till att spetsen på nålen pekar på protesen halsen. Förväg kanylen till ett djup av ca 8 cm (djupare i fett patienter) samtidigt aspirera, tills ledvätska uppnås. Håll nålen i position medan aspirera, för att undvika skrapning av protesen ytan.
Obs: Kontakt av nålens spets med protesen säkerställer intraartikulär positionering. Vanligtvis inte mer än 5 mL vätska kan vara aspirerade form en höftled, en knäled kommer att ge mer än 10 mL. - Efter avlägsnande av kanylen, att gälla knivhugg snittet en steril sårvård dressing. För att förhindra hematom bildas, tillämpas ett bandage på benet med liten komprimering.
- Använd fluoroscope vägledning när punktera en höftled. För in nålen vid injektionsstället, medialt syftar till en 60° vinkel. I fluoroscope, se till att spetsen på nålen pekar på protesen halsen. Förväg kanylen till ett djup av ca 8 cm (djupare i fett patienter) samtidigt aspirera, tills ledvätska uppnås. Håll nålen i position medan aspirera, för att undvika skrapning av protesen ytan.
-
Över den samlade gemensamma aspirera till att provbehållare. Säkerställa sterila arbetsteknik i hela.
- För inokulering av pediatric blod kultur kolven med aspirerade ledvätska, desinficera membranet i pediatric blod kultur kolven med alkoholhaltiga desinfektionsmedel. Sätta en färsk kanylen på sprutan och injicera 1-3 mL av aspirerade ledvätska i blod kultur kolven. Blanda genom mild agitation eller rotation16.
- För beredning av infödda gemensamma aspirera provexemplar, ta bort kanylen från sprutan. Öppna en bloduppsamlingsrör utan tillsatser och injicera 1 mL aspirera i denna samling tube. Återmontera och skruva fast locket för PCR-analys.
Obs: Skicka provet till mikrobiologi lab utan dröjsmål för PCR-analys. Från samma prov, kan konventionella mikrobiologiska aeroba och anaeroba kulturer också ställas in17. - Över 1 till 4 mL av den gemensamma aspirera till en bloduppsamlingsrör som innehåller EDTA för cell sammanräkning och differentiering2. Skicka provet till en biokemi labb utan fördröjning.
2. PCR-diagnostik
- Kontrollera att alla tre enheter (lysator, analysatorn och cockpiten; se tabell av material) är igång korrekt. Anges alla leveranser som behövs för att utföra testet (PCR-patronen, en master mix-röret, prov tube och prov tube cap, en 0 - 200 µL mikropipett och sterila pipettspetsar) på bänken arbetar.
- Frosta av master mix-röret innan du startar proceduren, genom att ange det vid rumstemperatur. Allt förbrukningsmaterial (master mix-röret, patron och prov tube) är redan företiketterade med en streckkod.
- Ta bort locket på prov röret. Ta 180 µL av de insamlade exemplar (gemensamma aspirera, se avsnitt 1; eller ultraljudsbehandling vätska, se avsnitt 4) med en pipett och överföra det i provet tube. Nära prov röret med prov tube GJP som innehåller proteinkinas K och en intern kontroll genen för kvalitetskontroll av hela arbetsflödet.
- På cockpit, öppna programvaran drift genom att trycka på ”nytt test” knappen i det nedre vänstra hörnet. Ange patientens data eller en prov-ID via pekskärmen. Välj preparatet, först välja ”ITI-kassett” från rullgardinsmenyn, då ”ortopedi” som programläge, och slutligen välja ”synovialvätska” eller ”ultraljudsbehandling vätska” som Provtyp. Tryck på startknappen.
- Skanna streckkoden på undersidan av provet röret. För in provet röret i lysator.
Obs: Lysis processen startar automatiskt och tar cirka 30 min till slut. Nedräkning av timern på skärmen lysator indikerar när Lys är klar. - Välj provet på skärmen cockpit att låsa upp provet röret från lysator. Ta prov röret från lysator och Stäng den lysator övre luckan. Över provet röret på kortplatsen tube prov av PCR-patronen. Sätt avfrostade mastermix röret i mastermix kortplatsen av PCR-patronen.
- Följ instruktionerna på den cockpit bildskärmen, skanning PCR patronen med mastermix och prov tube.
- PCR-tonerkassetten på kortplatsen patron av analyzer. När du är klar släpper analysatorn patronen.
Obs: PCR villkoren är förinställda av tillverkaren och kan inte ändras av användaren. För ytterligare information se tillverkarens program guide. PCR-processen startar automatiskt och tar ca 4 tim 10 min. - Avlägsna och kassera patronen. På sittbrunnen pekskärmen, välja ”nuvarande tester” i det nedre vänstra hörnet, sedan plocka den rätta prov-ID visas testresultaten. Spara resultaten på enhetens minne, och skriva ut eller exportera (via USB-enhet) för vidare referens.
Obs: Rapportera resultatet av PCR, inklusive patogen identifiering och detektering av motstånd markörer, kirurgen utan dröjsmål. En panel med 114 deoxiribonukleinsyra (DNA) mål av bakterie- och svamp patogener som normalt återfinns i implantatet och mjukvävnadsinfektioner, tillsammans med de vanligaste markörerna för antibiotikaresistens analyseras.
3. kirurgiska ingrepp: Intraoperativ provsamling
Obs: Artroplastik revisionskirurgi kräver en expert nivå av skicklighet och sakkunskap. för en omfattande översikt av de kirurgiska ingrepp, hänvisas till kirurgens läroböcker18. En fullständig och detaljerad beskrivning av det kirurgiska ingreppet skulle vara väl utanför ramen för denna artikel. Här är fokus på Detaljer av provsamling och före analytics. I artroplastik revisionskirurgi, avstå från administrering av en enda skott antibiotikaprofylax, för att inte äventyra resultaten av de mikrobiologiska prover som erhållits under kirurgi. Följa denna regel rekommenderas, även om denna praxis är kontroversiella19,20. Använd den befintliga kirurgiska metoden till gemensamt när så är möjligt. Ytterligare kirurgiska metoder kommer att äventyra mjukdelar och öka ärrbildning.
- Dissekera vävnad tills ledkapseln är väl exponerade. Utföra artrotomi med en spruta i högsta hugg, så ytterligare ledvätska kan samlas in i sterila sprutan för vidare analys enligt ovan (steg 1.7.1-1.7.3).
Obs: Inga antiseptiska lavage vätskor måste användas tills implantatet tas bort och vävnadsprover har vidtagits. - Ta bort gemensamma implantaten. Omedelbart efter borttagning, över implantatet delarna till en steril plastbehållare med luft - och vattentäta lock.
Obs: Detaljerade instruktioner för avlägsnande av implantatet kan hittas i lärobok litteraturen (knä, t.ex.: Wirtz et al., kapitel 16,421; Höft, t.ex.: Claes et al., kapitel 14.5.122). Specifika instrument kan vara nödvändigt, enligt tillverkarnas instruktioner. Implantatet borttagning tekniken varierar avsevärt mellan olika implantat typer och fixering metoder. En uppsättning av mejslar och borrar, en glidande hammare och en universal intramedullär spik borttagning är bra att ta bort beniga integrerat implantat23,24. - Använd en steril skarp kyrett, pincett och rongeur ta bort membranet vävnaden från gränssnittet ben-implantat. Över ett representativt prov av vävnad till en steril plastbehållare med en skruv på locket, som prover för mikrobiologi och histologi.
Obs: En brotsch kan användas för att rensa medullär kanalen i alla mjukdelar. Också, ta synovial vävnad och articular kapsel prover för undersökning och lagra dem i sterila behållare. Minst fyra exemplar totalt måste samlas. - Skicka alla prov och explanterad delar till mikrobiologi lab direkt.
Obs: Antibiotika kan sedan ges. Valet av rätt antibiotika är viktigt och måste vara en individualiserad beslut25,26. Terapeutiska begrepp måste beslutas av en tvärvetenskaplig panel av kirurger och mikrobiologer i förväg. - Slutföra debridering av tidigare implantatstället genom att ta bort någon vävnad som visar tecken på skräp (såsom polyeten slitage, metall eller cement partiklar) eller infektion och nekros (purulent, avaskulär, fibrin-belagd, membranös eller ”markbädd” vävnader). Ta bort alla döda eller osteitic ben. Ta bort alla främmande material såsom skruvar, kablar, Cerclager, ben cement skräp eller icke-resorberbara suturer (se Claes et al., kapitel 14.5.322).
- Vattna den kirurgiska platsen använder ett sår desinfektionsmedel val med en 50 mL spruta. Vattna med rikliga mängder (minst 3 L) ringer-lösning med en pulsad lavage system. En spacer kan vara nödvändigt att stabilisera den gemensamma27.
- Nära såret med antimikrobiella-belagd resorberbara djupa suturer för kapsel eller fascia (flätad polyglactin suturer, triclosan-belagd, USP 2), och subkutan vävnad (flätad polyglactin suturer, triclosan-belagd, USP 0). Nära huden med hjälp av icke-resorbing avbrutna suturer (monofilic polypropylen, USP 0 eller USP 2-0).
4. ultraljudsbehandling
Obs: Var noga med att arbeta strikt aseptiskt. Använda en klass II biosäkerhet bänk med laminärt luftflöde för vidare bearbetning av explanterad materialet.
- Öppna behållaren plast holding explanterad protes från operationssalen (se steg 3,2) under en laminärt luftflöde arbets bänk, och lägga till steril 0,9% natriumkloridlösning tills den explanterad främmande kroppen är täckt minst 80% (ca 500-800 mL).
- Stäng plastbehållare. Skaka grundligt eller Skaka behållaren plast med en vortex mixer på hög intensitet för 30 s. överföring plast behållaren till ultraljudsbehandling badet. Kontrollera vätskenivån i ultraljudsbehandling bad.
Obs: Ultraljudsbehandling bad vätskenivån måste vara samma som i plast containern. Se till att behållaren plast inte är översvämmad och om nödvändigt lägga till eller ta bort vätska från ultraljudsbehandling badet. - Sonikera provet för 5 min med en frekvens på 40 ± 2 kHz och power density 0,22 ± 0,04 W/cm2. Skaka eller virvel preparatet grundligt i 30 s.
Obs: Ultraljudsbehandling tider mellan 1-5 min är bäst för upplösning biofilmer, utan påverkan på bakteriell livskraft28. - Inuti laminär bänken, samla 50 mL av ultraljudsbehandling vätska och överföra den till en steril, tätt förslutna röret.
- För att skapa en koncentrerad ultraljudsbehandling vätska, Centrifugera röret för 10 min vid 4200 x g. lämnar en kvarstående volym på 10 mL, Kassera återstående supernatanten med en pipett. Återsuspendera pelleten genom pipettering och vortexa.
- Inokulera lämplig kultur media (t.ex. blodagar, Chokladagar, Sabouraud agar, Schaedler's agar, Kanamycin-vankomycin agar eller thioglycolate buljong) med 0,5 mL koncentrerad ultraljudsbehandling vätska varje. Inokulera pediatric blod kultur kolven med 2 mL enligt ovan (se steg 1.7.1). Över 1 mL koncentrerad ultraljudsbehandling vätska till en bloduppsamlingsrör utan tillsatser för PCR-analys.
- Överföra de inokulerade kultur mediet till inkubatorn (35 ° C, 5% CO2). Inkubera kulturerna i 14 dagar och kontrollera för tillväxt dagligen.
- Efter 14 dagar, kassera kulturerna utan tillväxt och rapport som negativa. Om tillväxten är upptäckt, genomföra patogen identifikation med hjälp av standard märkningsmetoder och resistensbestämning. Rapportera resultatet till kirurgen utan dröjsmål.
Obs: Här, identifiering av patogener utfördes med Matrix-assisted LASER desorbtion/jonisering - tid av flygning (MALDI-TOF) spektroskopi. Testning av antimikrobiell känslighet utfördes med en halvautomatiserad analyzer29,30,31.
Representative Results
Förekomsten av en PJI, som definieras av samförstånd mötet av den muskuloskeletala infektion samhället (MSI: er), ansågs visat när en större kriterier eller minst tre av fem mindre kriterier var närvarande. Viktiga kriterier inbegriper förekomsten av en fistel eller upptäckt av en patogen i två separata mikrobiologiska prover. Bland mindre kriterier positiva celltal (> 3000 leukocyter/µL) eller positiva celldifferentiering (> 85% neutrofila granulocyter) i gemensamma aspirera, positiva CRP och sedimentering takt i blod prover, positiva histologi i vävnadsproverna eller Påvisande av en patogen i bara ett mikrobiologiskt prov19. Sensitivitet och specificitet beräknades för nucleic acid amplification test (NAT), jämfört med MSI: er guldmyntfoten. Patientuppgifter, inklusive patogener upptäcks, ges i tabell 1.
Våra egna resultat visade en måttlig känslighet för PCR diagnostik av ultraljudsbehandling vätska och gemensamma aspirera (50,0% och 55,6%) men en mycket stark specificitet på 100%11. När PCR-diagnostik (totalt n = 62 tester) visade en positiv slutsats i den gemensamma aspirera (n = 31) eller ultraljudsbehandling vätskan (n = 31), samma patogen upptäcktes senare i en av de konventionella mikrobiologiska kulturerna. PCR av olika proverna av icke-infektion fall visade inga falska positiva resultat (se figur 1).
Diagnostisk PCR inte lyckats upptäcka vissa patogener som bevisades med konventionella mikrobiologiska kultur metoder. 6 av 16 (37,0%) sanna patogener i de ultraljudsbehandling vätskeprover och 5 av 13 (38,0%) patogener från den gemensamma vätska kulturen var missade av PCR-detektion. Mestadels, missade den PCR-diagnostiken detektion av koagulasnegativa stafylokocker (8 av 11). Den kombinerade PCR-diagnostiken av båda materialen (aspirera och ultraljudsbehandling ledvätska, ”poolade PCR”) identifieras 12 av 18 infektion fall korrekt (känslighet 66,7%, 95% CI: 41,0 86,7 procent, se tabell 2).
Figur 1: Sammanfattning av NAT resultat. Diagrammet avbildar summerade resultaten från de kollektiva patientproverna. På höger sida är gruppen av patienter som matchar PJI kriterier, på vänster sida är den grupp som inte gjorde. Staplarna representerar metoderna för amplifiering av nukleinsyra. Falska positiva och falska negativa visas i rött som procentandel av totalen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Gemensamma | Orsak till Revision | Matcher-MSI: er kriterier? | Tidigare antibiotikabehandling? | Ultraljudsbehandling vätska kultur | Gemensamma aspirera kultur | NAT ultraljudsbehandling kultur | NAT gemensamma aspirera |
| Höft | aseptiska lossa | Nej | Nej | ||||
| Knä | aseptiska lossa | Nej | Nej | Staphlococcus epidermidis |
|||
| Knä | aseptiska lossa | Nej | Nej | Dermabacter hominis |
|||
| Knä | aseptiska lossa | Nej | Nej | ||||
| Knä | aseptiska lossa | Nej | Nej | Leifsonia Aquatica |
|||
| Höft | aseptiska lossa | Nej | Nej | ||||
| Knä | aseptiska lossa | Nej | Nej | ||||
| Knä | instabilitet | Nej | Nej | ||||
| Höft | kronisk luxation | Nej | Nej | Staphylococcus haemolyticus |
|||
| Knä | aseptiska lossa | Nej | Nej | ||||
| Höft | aseptiska lossa | Nej | Nej | ||||
| Höft | aseptiska lossa | Nej | Nej | Staphlococcus epidermidis |
|||
| Knä | instabilitet | Nej | Nej | ||||
| Knä | akut infektion | Ja | Ja | Pseudomonas aeruginosa | Pseudomonas aeruginosa | Pseudomonas aeruginosa |
|
| Knä | akut infektion | Ja | Nej | Escherichia coli |
Escherichia coli |
Escherichia coli |
|
| Höft | kronisk infektion | Ja | Nej | Corynebakterium spp. |
Staphlococcus epidermidis |
||
| Knä | akut infektion | Ja | Nej | Staphylococcus aureus | Staphylococcus aureus | Staphylococcus aureus | Staphylococcus aureus |
| Knä | kronisk infektion | Ja | Nej | Streptokocker agalacticae |
Streptokocker agalacticae |
Streptokocker agalacticae |
Streptokocker agalacticae |
| Höft | kronisk infektion | Ja | Ja | Staphylococcus aureus | |||
| Knä | kronisk infektion | Ja | Nej | Staphlococcus epidermidis |
|||
| Knä | kronisk infektion | Ja | Ja | Staphlococcu epidermidis |
Staphlococcus epidermidis |
||
| Höft | kronisk infektion | Ja | Nej | Staphlococcus epidermidis |
Staphlococcus epidermidis |
||
| Knä | kronisk infektion | Ja | Nej | Staphlococcus epidermidis |
Koagulasnegativa Stafylokocker |
Koagulasnegativa Stafylokocker |
|
| Höft | kronisk infektion | Ja | Nej | Staphylococcus aureus | Staphylococcus aureus | ||
| Knä | akut infektion | Ja | Nej | Staphlococcus epidermidis |
Staphlococcus epidermidis |
Koagulasnegativa Stafylokocker |
Koagulasnegativa Stafylokocker |
| Höft | akut infektion | Ja | Nej | Staphlococcus epidermidis |
Koagulasnegativa Stafylokocker |
||
| Höft | kronisk infektion | Ja | Nej | Staphlococcus epidermidis |
Staphlococcus epidermidis |
||
| Höft | akut infektion | Ja | Nej | Staphlococcus epidermidis |
Koagulasnegativa Stafylokocker |
||
| Knä | kronisk infektion | Ja | Nej | Staphylococcus aureus | Staphylococcus aureus | Staphylococcus aureus |
|
| Höft | kronisk infektion | Ja | Nej | Enterococcus faecialis |
Enterococcus faecialis |
Enterococcus spp. |
Enterococcus spp. |
| Knä | kronisk infektion | Ja | Ja | Enterocuccus faecalis |
Enterocuccus faecalis |
Enterococcus spp. |
Enterococcus spp. |
Tabell 1: patientuppgifter och upptäckta patogener. : Resultat av patientens detaljer, inklusive orsaken till revisionskirurgi, MSI: er kriterierna matchande och de upptäckta patogenerna i konventionella mikrobiologi och NAAT analys.
| Kriterier | PCR Sonikera | PCR-aspirera | Poolade PCR |
| P-värde | 0,0036 | 0,0013 | 0,0001 |
| Känslighet | 50,0% | 55,6% | 66,7% |
| Specificitet | 100,0% | 100,0% | 100,0% |
| Positivt förutsägande värde | 100,0% | 100,0% | 100,0% |
| Negativt prediktivt värde | 59,1% | 61,9% | 68,4% |
Tabell 2: resultat av mikrobiologiska metoder. : Resultat av utvärderingen av PCR diagnostiska ultraljudsbehandling vätska, gemensamma aspirera och poolade PCR. N = 31 exemplar för aspirera och ultraljudsbehandling, respektive n = 62 för PCR poolade data.
Discussion
Främmande kropp infektion är ett växande problem i ortopedisk kirurgi och traumakirurgi med kostsam behandling, lång sjukhusvistelse och funktionell brist av drabbade leder. Differential diagnostiken är utmanande. Många forskare och kliniker ger uppmärksamhet till detta ämne, strävar efter att hitta mer exakta och tillförlitliga metoder för att diagnostisera främmande kropp relaterade infektioner. Hittills har många olika diagnostiska verktyg håller på att utvärderas och implementeras i den diagnostiska väg32.
Ultraljudsbehandling förfarandet är en ovärderlig metod, visar en bättre känslighet än konventionella kulturer från vävnad exemplar6. I vår studie visade vi att ultraljudsbehandling vätska kulturer har en känslighet på 88,9% med en specificitet på 61,5%. Konventionella kulturer från både vävnadsprover och gemensamma enkelarmade hade en känslighet på 66,7% med en specificitet på 82,3% och 84,6%, respektive. Andra forskare visar liknande resultat för dessa konventionella mikrobiologiska förfaranden6,33,34,35. Det är ofta kritiserat att ultraljudsbehandling förfarande är benägna att kontaminering, så att särskild försiktighet måste iakttas vid hantering av proverna.
Möjligheten att upptäcka DNA av en orsakande patogen i vävnadsprover eller kroppsvätskor är spännande. NAT är en snabb procedur som kan leverera resultat inom ett par timmar, jämfört med de tidskrävande mikrobiologiska kultur metoderna. Utan tvekan NAT har ett bra känslighet att upptäcka patogener, men håll risken för att upptäcka föroreningar, således saknar specificitet36. Den stora fördelen med denna PCR teknik diagnostisera PJI dokumenterades särskilt hos patienter som fick antibiotikabehandling nära kirurgi eller för en längre period7,8. Studier tyder på att NAT av ultraljudsbehandling vätska ytterligare kan öka känsligheten och specificiteten37. Tyvärr, denna teknik är inte rutinmässigt tillgängligt i laboratorier, på grund av dess tidskrävande arbetsflöde.
Det finns vissa begränsningar för PCR-tekniken i allmänhet: NAT upptäcker DNA utan differentiering mellan livskraftiga och icke livskraftiga bakterier, försvårar tolkningen av resultaten. Bred-range PCR detekterar endast ribosomal 16S ribonukleinsyra (16S rRNA), inte att skilja mellan patogener37. Mer specifika system upptäcka inte rutinmässigt markörer för gen-kodade antibiotikaresistens. En riktad antibiotikabehandling kan därför begränsas utan ytterligare resistensbestämning.
Det system som tillämpas i denna studie övervinner vissa av dessa begränsningar, att skilja mellan specifika bakterier och identifiera genen-kodade motstånd markörer. Sammantaget kan NAT analyser betraktas som en snabb och användbar komplettering att bekräfta PJI7,8,9,38.
Det är nödvändigt att planera framåt i gemensam strävan och kirurgi: provbehållare måste vara sterila och redo, och snabb prov transport måste vara tillgänglig. Kirurger bör kort deras mikrobiologer på planerade förfaranden och vad prov material att förvänta. När utför gemensamma strävan, strikt sterila förhållanden måste säkerställas, för att förhindra iatrogen infektion i leden. I fett patienter, gemensamma punktering kan vara utmanande och fluoroskopisk vägledning kan vara till hjälp. Artroplastik revisionskirurgi kräver en mycket hög kompetens och bör endast utföras av en kvalificerad kirurg. Explanterad material bör inte hållas i operationssalen längre än nödvändigt, men skickas till mikrobiologen så snart som möjligt. En mycket viktig del inom detta protokoll är den potentiella risken för kontaminering. Inte bara samla proverna, men även vid hantering av prover i mikrobiologi lab, måste all personal som berörs (ortoped, sjuksköterskor, tekniker, mikrobiologer) arbeta snabbt och exakt, och har lämplig utbildning i procedurer.
Ultraljudsbehandling och NAT är värdefulla verktyg för att diagnostisera implantatet infektioner. Resultaten bör dock alltid ifrågasättas noggrant. Vi rekommenderar att diskutera resultaten i en tabell diskussion runt av ortopeder, mikrobiologer och infektionssjukdomar specialister och patologer komma överens om en individualiserad terapeutisk strategi.
För att genomföra denna teknik i diagnostiken kan sökvägen till PJI har flera fördelar. Det är en snabb diagnostik med ett resultat inom timmar. Tack vare analysen av flera gener kodade motstånd markörer, kan en riktad antibiotikabehandling äga rum på ett mycket tidigt stadium i det kliniska förloppet. Som en bieffekt, kan bred-range antibiotika sparas för indikationer där de verkligen behövs. Andra typer av prov (t.ex. vävnadsprover, kompresser, hematom, etc.) kan också undersökas enligt vårt protokoll. Eftersom PCR-patronen är ett slutet system, är ingen felsökning nödvändigt eller möjligt på användarsidan. Varje anpassning av protokollet måste genomföras av tillverkaren. Förändringar i både mjukvara och hårdvara (cartridge) görs kontinuerligt av tillverkaren att förbättra systemet, men inga detaljer offentliggörs på de exakta förändringarna i nyare versioner.
Disclosures
Författarna har något att avslöja.
Acknowledgments
Författarna vill tacka Curetis GmbH för att stödja denna studie.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| sterile plastic container | Lock & Lock, Distributor ISI GmbH, Solingen, Germany | EAN 8803733184403 | Transport container for implants |
| Bactosonic 14.2 | Bactosonic, Bandelin, Berlin, Germany | 3290 | "Sonication machine" |
| 50ml Falcon tubes | Becton & Dickinson, Heidelberg, Germany | 352070 | Centrifugation |
| PEDS medium blood culture flasks | Becton & Dickinson, Heidelberg, Germany | 442194 | culture medium |
| Columbia agar with 5% sheep blood | Becton & Dickinson, Heidelberg, Germany | 254071 | culture medium |
| Mac Conkey agar | Becton & Dickinson, Heidelberg, Germany | 254078 | culture medium |
| chocolate agar | Becton & Dickinson, Heidelberg, Germany | 254089 | culture medium |
| sabouraud agar | Becton & Dickinson, Heidelberg, Germany | 254096 | culture medium |
| thioglycolate bouillon | Becton & Dickinson, Heidelberg, Germany | 221788 | culture medium |
| Schaedler agar | Becton & Dickinson, Heidelberg, Germany | 254084 | culture medium |
| kanamycin/vancomycin agar | Becton & Dickinson, Heidelberg, Germany | 254077 | culture medium |
| Bactec FX blood culture system | Becton & Dickinson, Heidelberg, Germany | 441386/441385 | culture medium |
| Unyvero A50 Analyzer | Curetis, Holzgerlingen, Germany | 60001 | PCR machine |
| Unyvero L4 Lysator | Curetis, Holzgerlingen, Germany | 60002 | PCR machine |
| Unyvero C8 Cockpit | Curetis, Holzgerlingen, Germany | 60003 | PCR machine |
| Unyvero M1 Masterix Tube | Curetis, Holzgerlingen, Germany | 10002 | consumables PCR |
| Unyvero i60 ITI Cartridge | Curetis, Holzgerlingen, Germany | 10040 | consumables PCR |
| Unyvero Sample Tube Cap | Curetis, Holzgerlingen, Germany | 10004 | consumables PCR |
| Unyvero Sample Tube | Curetis, Holzgerlingen, Germany | 10003 | consumables PCR |
| S-Monovette 2.7ml | Sarstedt AG, Nümbrecht, Germany | 05.1729.001 | Transport container (aspirate) |
| scalpel typ 11 | pfm medical, Cologne, Germany | 200130011 | scalpel for stab incision |
| PP Container 70mL 55x45mm | Sarstedt AG, Nümbrecht, Germany | 759,922,721 | Transport container (tissue specimen) |
| Vicryl Plus | Johnson&Johnson Medical GmbH, Ethicon Germany, Norderstedt, Germany | VCP247H | surgical suture material |
| Prolene 0 | Johnson&Johnson Medical GmbH, Ethicon Germany, Norderstedt, Germany | EH7920H | surgical suture material |
| Prolene 2/0 | Johnson&Johnson Medical GmbH, Ethicon Germany, Norderstedt, Germany | EH7697H | surgical suture material |
| Kodan Tinktur forte farblos | Schülke & Mayr GmbH, Norderstedt, Germany | 104005 | alcoholic skin disinfectant |
References
- Wimmer, M. D., et al. Evaluation of an interdisciplinary therapy algorithm in patients with prosthetic joint infections. Int Orthop. 37 (11), 2271-2278 (2013).
- Trampuz, A., et al. Synovial fluid leukocyte count and differential for the diagnosis of prosthetic knee infection. Am J Med. 117 (8), 556-562 (2004).
- Randau, T. M., et al. Interleukin-6 in serum and in synovial fluid enhances the differentiation between periprosthetic joint infection and aseptic loosening. PLoS One. 9 (2), e89045 (2014).
- Deirmengian, C. A., Wongworawat, M. D. Editor's spotlight/take 5: diagnosing periprosthetic joint infection: has the era of the biomarker arrived. Clin Orthop Relat Res. 472 (111), 3250-3253 (2014).
- Gollwitzer, H., et al. Antimicrobial peptides and proinflammatory cytokines in periprosthetic joint infection. J Bone Joint Surg Am. 95 (7), 644-651 (2013).
- Trampuz, A., et al. Sonication of removed hip and knee prostheses for diagnosis of infection. N Engl J Med. 357 (7), 654-663 (2007).
- Achermann, Y., Vogt, M., Leunig, M., Wust, J., Trampuz, A. Improved diagnosis of periprosthetic joint infection by multiplex PCR of sonication fluid from removed implants. J Clin Microbiol. 48 (40), 1208-1214 (2010).
- Portillo, M. E., et al. Multiplex PCR of sonication fluid accurately differentiates between prosthetic joint infection and aseptic failure. J Infect. 65 (6), 541-548 (2012).
- Qu, X., et al. PCR-based diagnosis of prosthetic joint infection. J Clin Microbiol. 51 (8), 2742-2746 (2013).
- Borde, J. P., et al. Diagnosis of prosthetic joint infections using UMD-Universal Kit and the automated multiplex-PCR Unyvero i60 ITI((R)) cartridge system: a pilot study. Infection. 43 (5), 551-560 (2015).
- Hischebeth, G. T., et al. Unyvero i60 implant and tissue infection (ITI) multiplex PCR system in diagnosing periprosthetic joint infection. J Microbiol Methods. 121, 27-32 (2016).
- Prieto-Borja, L., et al. Evaluation of a commercial multiplex PCR (Unyvero i60(R)) designed for the diagnosis of bone and joint infections using prosthetic-joint sonication. Enferm Infecc Microbiol Clin. , (2016).
- Bernau, A., Heeg, P. Intraarticular punctures and injections: indications--prevention of infection--technique--complications. Orthopade. 32 (6), 548-569 (2003).
- Courtney, P., Doherty, M. Joint aspiration and injection and synovial fluid analysis. Best Pract Res Clin Rheumatol. 27 (2), 137-169 (2013).
- Arnold, S., Meurer, A. Intra-articular punctures and injections. Orthopade. 42 (12), 1075-1086 (2013).
- Geller, J. A., et al. Prospective Comparison of Blood Culture Bottles and Conventional Swabs for Microbial Identification of Suspected Periprosthetic Joint Infection. J Arthroplasty. 31 (8), 1779-1783 (2016).
- Cross, M. C., et al. Utility of percutaneous joint aspiration and synovial biopsy in identifying culture-positive infected hip arthroplasty. Skeletal Radiol. 43 (2), 165-168 (2014).
- Berry, D. J. Revision total hip and knee arthroplasty. , Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins. (2012).
- Parvizi, J., Gehrke, T. International Consensus Group on Periprosthetic Joint, I. Definition of periprosthetic joint infection. J Arthroplasty. 29 (7), 1331 (2014).
- Ghanem, E., et al. Perioperative antibiotics should not be withheld in proven cases of periprosthetic infection. Clin Orthop Relat Res. 461, 44-47 (2007).
- Wirtz, D. C. AE-Manual der Endoprothetik - Knie. , Springer. (2011).
- Claes, L. K., Peter,, Perka,, Carsten,, Rudert,, Maximilian, AE-Manual der Endoprothetik - Hüfte und Hüftrevision. , Springer. (2012).
- Herrmann, P., Thoele, P., Heppert, V. Infected knee prostheses. Part 2: chronic late infections. Oper Orthop Traumatol. 25 (3), 242-250 (2013).
- Zweymuller, K. A., Steindl, M., Melmer, T. Anterior windowing of the femur diaphysis for cement removal in revision surgery. Clin Orthop Relat Res. 441, 227-236 (2005).
- Osmon, D. R. Microbiology and Antimicrobial Challenges of Prosthetic Joint Infection. J Am Acad Orthop Surg. 25, Suppl 1 17-19 (2017).
- Renner, L., Perka, C., Trampuz, A., Renz, N. Treatment of periprosthetic infections. Chirurg. 87 (10), 831-838 (2016).
- Kuzyk, P. R., et al. Two-stage revision arthroplasty for management of chronic periprosthetic hip and knee infection: techniques, controversies, and outcomes. J Am Acad Orthop Surg. 22 (3), 153-164 (2014).
- Kobayashi, N., Bauer, T. W., Tuohy, M. J., Fujishiro, T., Procop, G. W. Brief ultrasonication improves detection of biofilm-formative bacteria around a metal implant. Clin Orthop Relat Res. 457, 210-213 (2007).
- Dubois, D., et al. Performances of the Vitek MS matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry system for rapid identification of bacteria in routine clinical microbiology. J Clin Microbiol. 50 (8), 2568-2576 (2012).
- Cherkaoui, A., et al. Comparison of two matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry methods with conventional phenotypic identification for routine identification of bacteria to the species level. J Clin Microbiol. 48 (4), 1169-1175 (2010).
- Barenfanger, J., Drake, C., Kacich, G. Clinical and financial benefits of rapid bacterial identification and antimicrobial susceptibility testing. J Clin Microbiol. 37 (5), 1415-1418 (1999).
- Tande, A. J., Patel, R.
- Portillo, M. E., et al. Advantages of sonication fluid culture for the diagnosis of prosthetic joint infection. J Infect. 69 (1), 35-41 (2014).
- Scorzolini, L., et al. Sonication technique improves microbiological diagnosis in patients treated with antibiotics before surgery for prosthetic joint infections. New Microbiol. 37, 321-328 (2014).
- Zhai, Z., et al. Meta-analysis of sonication fluid samples from prosthetic components for diagnosis of infection after total joint arthroplasty. J Clin Microbiol. 52 (5), 1730-1736 (2014).
- Panousis, K., et al. Poor predictive value of broad-range PCR for the detection of arthroplasty infection in 92 cases. Acta Orthop. 76 (3), 341-346 (2005).
- Rak, M., KavcIc, M., Trebse, R., Co, R. A. Detection of bacteria with molecular methods in prosthetic joint infection: sonication fluid better than periprosthetic tissue. Acta Orthop. 87 (4), 339-345 (2016).
- Li, Z., Yu, A. Diagnostic value of a PCR-based technique for prosthetic joint infection. J Clin Microbiol. 52 (6), 2281-2282 (2014).
