Differential diagnosticering i smertefulde artroplastik er afgørende for behandlingen succes. Fælles aspiration udføres rutinemæssigt præoperativt. Multiplex polymerase kædereaktion af de fælles aspirat og ultralydbehandling væske, et muligt værktøj til hurtig patogen detektion fra disse prøver er beskrevet.
I ortopædiske patienter er udenlandske krop-associerede infektioner, især periprosthetic fælles infektioner (PJIs), en ødelæggende komplikation af artroplastik. Infektion kræver komplekse behandling, kan resultere i lange indlæggelse og forårsager betydelige omkostninger. Flere kirurgiske revisioner kan være nødvendig hos disse patienter, med et tab i funktion så godt som i livskvalitet.
De rutinemæssige præoperative diagnostik omfatter blod undersøgelse for C – reaktivt protein (CRP) og andre biomarkører, samt fælles aspirat analyse for celletal, differentiering og kultur. Intraoperativ eksemplarer til histologi og Mikrobiologi er også standard procedure. Den mikrobiologiske undersøgelse af fjernet implantater med sonikering i kombination med gennemførelsen af molekylærbiologiske teknikker i mikrobiologi, repræsenterer to nye teknikker i øjeblikket ansat til at forbedre den differential diagnosticering af PJI.
Vi præsenterer her den trinvis procedure med at analysere fælles aspirat og ultralydbehandling væske, ved hjælp af en patron-baserede multiplex polymerase kædereaktion (PCR) system. Resultaterne blev matchet mod traditionelle kulturer og enighed om kriterierne for PJI. Konventionelle mikrobiologiske kulturer fra væv biopsier, fælles aspirat og ultralydbehandling væske viste en følsomhed på 66,7% og 66,7% 88.9%, henholdsvis, og en specificitet på 82,3%, 54,6% og 61,5%, henholdsvis. PCR diagnostiske af sonikering væske og ledvæsken viste en følsomhed på 50,0% og 55,6%, henholdsvis, og begge en specificitet på 100,0%. Både PCR diagnostik kombineret havde en følsomhed på 66,7% og en specificitet på 100,0%. Multiplex-PCR præsenterer derfor en hurtig diagnostisk værktøj med moderat følsomhed, men høj specificitet i at diagnosticere PJI.
Smertefulde arthroplasties er en diagnostisk udfordring i ortopædisk kirurgi. Efter aseptisk løsne, PJI er den anden mest grund for implantat fiasko, og præsenterer en ødelæggende komplikation efter artroplastik kirurgi. PJI er vanskelige at behandle og vanskelig at diagnosticere. Savnet diagnose af en PJI vil sandsynligvis resultere i tilbagevendende infektion, med større sygelighed, tab af funktion og tab af livskvalitet. Infektion bør derfor udelukkes i alle patienter med smertefulde artroplastik, før terapeutiske foranstaltninger iværksættes.
Patientens sygehistorie, kliniske undersøgelse, blod undersøgelse for CRP og hvide blodlegemer, samt radiografi eller szintigraphy af de berørte fælles udgør den grundlæggende diagnosticering1. Den præoperative rutine bør også omfatte en fælles aspiration under sterile forhold, hvor det er muligt. Aspirat erhvervet er et meget værdifuldt materiale i yderligere diagnosticering.
Udover celletal og Celledifferentiering i fælles aspirat som veletablerede assays2, kan påvisning af protein biomarkører hjælpe i differential diagnosticering3,4,5. Konventionelle mikrobiologiske kultur er fortsat guldstandarden i patogen detektion. Biofilm, forårsaget af både gram-positive og gram-negative bakterier, og tilhænger til implantatet overflader, er en større patogene faktor i PJI. Derfor, i 2007, ultralydbehandling procedure blev implementeret i diagnostik af udenlandske krop-associerede infektioner i ortopædisk kirurgi, der forstyrrer biofilm på fjernet implantater til at tillade patogen detektion. Bakterier er dermed taget fra deres hvilende form til en aktive form, hvilket gør opdagelse i kultur muligt igen. Sonikering fjernet implantater viste en højere følsomhed end kulturer fra væv prøver (78.5% vs. 60,8%)6.
Nukleinsyre amplifikation test (NAT), såsom PCR, har for nylig flyttet ind i anvendelsesområdet for klinikere og mikrobiologer at diagnosticere PJI. Især hos patienter, der modtog antibiotikabehandling forud for operationen, var det vist, at de diagnostiske PCR er gavnlige i at identificere sygdomsfremkaldende organismer7,8,9. Sidst, blev en ny multiplex PCR system, specielt designet til implantat og væv infektioner (ITI), introduceret. Denne patron-baserede system tilbyder en bred vifte af genomisk markører for identifikation af patogener og antibiotikaresistensmarkører. Blandt sortimentet ansøgning er mange indikationer (proteser ledinfektioner, operationssår, kardiologi-relaterede infektioner, kateter-associerede infektioner, diabetiske fod infektioner, dyb hud og væv infektioner, implantat infektioner, og brænde-sår infektioner), og et bredt panel af prøvemateriale kan bruges til denne teknik (sonikering væske, synovialvæske, kompresser, væv, pus, aspirat/ekssudat og biofilm)10,11,12.
Den største fordel af proceduren, i forhold til konventionelle mikrobiologi, er hastighed: forårsagende patogenet kan blive identificeret inden for timer. Derudover registrerer denne PCR systemet et bredt panel af gen-kodet modstand markører, at tillade iværksættelsen af målrettede antibiotikabehandling tidligt. Med bistand af PCR, kan kirurger være stand til at skelne mellem inficeret og ikke-inficerede patienter på et meget tidligt stadium i den diagnostiske procedure11. Vi præsenterer her, protokol for at udføre denne multiplex PCR, hurtigt diagnosticere PJI fra fælles aspirat og ultralydbehandling væske.
Fremmedlegeme infektion er en spirende problem i ortopædisk og traumer kirurgi med dyre behandling, lang indlæggelse og funktionel mangel på de angrebne led. Differential diagnose er udfordrende. Mange forskere og klinikere er at give opmærksomhed til dette emne, stræber efter at finde mere præcise og pålidelige metoder til at diagnosticere fremmedlegeme infektioner erhvervet i sundhedsvæsenet. Til dato har mange forskellige diagnostiske værktøjer bliver evalueret og implementeret i de diagnostiske vej32.
Sonikering procedure er en uvurderlig metode, viser en bedre følsomhed end konventionelle kulturer fra væv prøver6. I vores undersøgelse viste vi, at sonikering væske kulturer har en følsomhed på 88.9% med en specificitet på 61,5%. Konventionelle kulturer fra væv prøver og fælles aspirates begge havde en følsomhed på 66,7% med en specificitet på 82,3% og 84,6%, henholdsvis. Andre forskere viser lignende resultater for disse konventionelle mikrobiologiske procedurer6,33,34,35. Det er ofte kritiseret, at sonikering procedure er udsat for forurening, så særlig forsigtig skal træffes i håndtering af prøverne.
Mulighed for at opdage DNA af en sygdomsfremkaldende patogener i væv prøver eller væsker er spændende. NAT er en hurtig procedure, der kan levere resultater inden for et par timer, sammenlignet med de tidskrævende mikrobiologiske dyrkningsmetoder. Uden tvivl NAT har en god følsomhed i påvisning af patogener, men holde risikoen for afsløring forureninger, således mangler specificitet36. Den store fordel ved denne PCR teknik til at diagnosticere PJI blev dokumenteret især hos patienter, som modtog antibiotikabehandling kirurgi eller for en længere periode7,8. Undersøgelser tyder på, at NAT af sonikering væske kan øge følsomheden og specificiteten37. Desværre, denne teknik er ikke rutinemæssigt tilgængelige i laboratorier, på grund af sit tidskrævende arbejdsgang.
Der er visse begrænsninger for PCR teknik i almindelighed: NAT registrerer DNA med ingen differentiering mellem levedygtige og ikke-levedygtige bakterier, vanskeliggør fortolkning af resultaterne. Bred vifte PCR kun registrere ribosomale 16S ribonukleinsyre (16S rRNA), ikke skelne mellem patogener37. Mere specifikke systemer registrerer ikke rutinemæssigt gen-kodet antibiotikaresistensmarkører. En målrettet antibiotika behandling kan derfor begrænses uden yderligere resistensbestemmelse.
Systemet anvendes i denne undersøgelse overvinder nogle af disse begrænsninger, differentiere mellem specifikke bakterier og identificere gen-kodet modstand markører. Samlet set kan NAT-assays betragtes som en hurtig og nyttige komplementering til at bekræfte PJI7,8,9,38.
Det er nødvendigt at planlægge i fælles aspiration og kirurgi: prøvebeholdere skal være sterilt og klar, og hurtig prøve transport skal være tilgængelige. Kirurger bør orientere deres mikrobiologer på planlagte procedurer og hvad prøve materiale til at forvente. Hvornår udfører fælles aspiration, strengt sterile forhold må sikres, for at forhindre iatrogen infektion i leddet. I adipøst patienter, fælles punktering kan være udfordrende og fluoroskopisk vejledning kan være nyttige. Artroplastik revisionskirurgi kræver et meget højt niveau af ekspertise og bør kun udføres af en kvalificeret kirurg. Eksplanterede materiale bør ikke opbevares i operationsstuen længere end nødvendigt, men sendes til mikrobiolog hurtigst muligt. En meget vigtig del i denne protokol er den potentielle risiko for kontaminering. Ikke kun mens indsamling af prøver, men også mens håndtering af prøver i mikrobiologi laboratorium, skal alle personale involveret (ortopædisk kirurg, sygeplejersker, teknikere, mikrobiologer) arbejde hurtigt og præcist, og har ordentlig uddannelse i procedurer.
Ultralydbehandling og NAT er værdifulde værktøjer til at diagnosticere implantat-associerede infektioner. Ikke desto mindre, resultaterne skal altid sættes spørgsmålstegn ved omhyggeligt. Vi anbefaler diskuterer resultaterne i en rundbordsdiskussion af ortopædiske kirurger, mikrobiologer og infektionssygdom specialister og patologer enige om den individualiserede terapeutisk strategi.
For at gennemføre denne teknik i diagnostiske kan stien til PJI have flere fordele. Det er en hurtig diagnose med et resultat inden for timer. På grund af analysen af flere gen kodet modstand markører, kan en målrettet antibiotika behandling finde sted på et meget tidligt stadium i det kliniske forløb. Som en bivirkning, kan bred vifte antibiotika gemmes for de indikationer, hvor de virkelig er nødvendige. Andre prøve typer (fx væv prøver, kompresser, hæmatom, etc.) kan også undersøges efter vores protokol. Da PCR patron er et lukket system, er ingen fejlfinding nødvendigt eller muligt på brugerens side. Enhver tilpasning af protokollen skal gennemføres af fabrikanten. Ændringer i både software og hardware (patron) er løbende lavet af fabrikanten til at forbedre systemet, dog ingen detaljer er blevet offentliggjort om de nøjagtige ændringer i nyere versioner.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne vil gerne takke Curetis GmbH for at støtte denne undersøgelse.
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 |