Differentiële diagnostiek in pijnlijke artroplastiek is cruciaal voor het succes van de behandeling. Gezamenlijke aspiratie is preoperatively routinematig uitgevoerd. Multiplex polymerase-kettingreactie van de gezamenlijke aspirate en het ultrasoonapparaat vloeistof, een mogelijk instrument voor snelle pathogen detectie van deze monsters wordt beschreven.
Bij orthopedische patiënten zijn buitenlands lichaam-geassocieerde infecties, met name periprosthetic gemeenschappelijke infecties (PJIs), een verwoestende complicatie van artroplastiek. Infectie vereist complexe behandeling, kan resulteren in lange ziekenhuisopname en oorzaken aanzienlijke kosten. Meerdere chirurgische herzieningen kunnen nodig bij deze patiënten, met een verlies in functie zo goed als in kwaliteit van leven.
De routine van de preoperatieve diagnostiek omvatten bloed onderzoek voor C – reactief proteïne (CRP) en andere biomarkers, evenals de gezamenlijke aspirate analyse voor cellen, differentiatie en cultuur. Intraoperatieve exemplaren voor histologie en microbiologie zijn ook standaard procedure. Het microbiologisch onderzoek van de verwijderde implantaten met ultrasoonapparaat, in combinatie met de uitvoering van de technieken van de moleculaire biologie in de microbiologie, vertegenwoordigen twee nieuwe technieken, momenteel werkzaam aan het verbeteren van de differentiële diagnostiek van PJI.
Wij presenteren hier de stapsgewijze procedure voor het analyseren van gemeenschappelijke aspirate en ultrasoonapparaat vloeistof, met behulp van een cartridge gebaseerde multiplex polymerase kettingreactie (PCR) systeem. Resultaten werden vergeleken met de conventionele culturen en consensus criteria voor PJI. Conventionele microbiologische culturen van weefsel biopsieën, gemeenschappelijke aspirate en ultrasoonapparaat vloeistof toonde een gevoeligheid van 66,7%, 66,7% en 88,9%, respectievelijk, en een specificiteit van 82.3, 54,6%, tot 61,5%, respectievelijk. De diagnose van de vloeistof ultrasoonapparaat en de gezamenlijke vloeistof toonde een gevoeligheid van 50,0% en 55,6%, respectievelijk, en beide een specificiteit van 100,0% PCR. De diagnostiek van beide PCR gecombineerd had een gevoeligheid van 66,7% en een specificiteit van 100,0%. De multiplex PCR presenteert daarom een snelle diagnostisch hulpprogramma met matige gevoeligheid maar hoge specificiteit in de diagnose van PJI.
Pijnlijke arthroplasties zijn een diagnostische uitdaging in orthopedische chirurgie. Na het losdraaien van de aseptische, PJI is de tweede meest reden voor implantaat falen, en presenteert een verwoestende complicatie na artroplastiek chirurgie. PJI is moeilijk te behandelen en moeilijk te diagnosticeren. Gemiste diagnose van een PJI zal waarschijnlijk resulteren in een terugkerende infectie, met grote morbiditeit, verlies van functie en verlies van kwaliteit van leven. Infectie moet daarom worden uitgesloten in alle patiënten presenteren met pijnlijke artroplastiek, voordat de therapeutische maatregelen zijn geïnitieerd.
Geschiedenis van de patiënt, klinisch onderzoek, bloed onderzoek voor CRP en witte bloedcellen, evenals radiografie of szintigraphy van het getroffen gewricht vormen de elementaire diagnostische gegevens1. De preoperatieve routine hoort ook een gezamenlijke ambitie onder steriele omstandigheden waar mogelijk. De aspirate verworven is een zeer waardevol materiaal in verdere diagnostiek.
Naast de cellen en celdifferentiatie in gezamenlijke aspirate als gevestigde assays2, kan de detectie van proteïne biomarkers helpen bij de differentiële diagnose3,4,5. Conventionele microbiologische cultuur blijft de goudstandaard pathogenen opsporen. Biofilms, veroorzaakt door zowel gram-positieve en gram-negatieve bacteriën en aanhanger op de oppervlakken van de implantaat, zijn een belangrijke pathogene factor in PJI. Daarom, in 2007, werd de procedure ultrasoonapparaat in de diagnostiek van buitenlandse lichaam-geassocieerde infecties in orthopedische chirurgie, verstoren de biofilms op verwijderde implantaten toe pathogen detectie geïmplementeerd. De bacteriën waardoor komen uit hun rust vorm naar een actief formulier, waardoor de detectie in de cultuur mogelijk weer. Ultrasoonapparaat van verwijderde implantaten toonde een hogere gevoeligheid dan culturen van weefsel monsters (78.5% versus 60,8%)6.
Nucleïnezuur amplificatie test (NAT), zoals PCR, heeft onlangs verhuisd naar de reikwijdte van clinici en microbiologen voor de diagnose van PJI. Vooral bij patiënten die antibiotische therapie voorafgaand aan de operatie ontvangen, werd aangetoond dat de diagnostische PCR nuttig is in het identificeren van de oorzakelijke organismen7,8,9. De laatste tijd werd een nieuw systeem voor multiplex PCR, speciaal ontworpen voor implantaat en weefsel infecties (ITI), geïntroduceerd. Deze cartridge gebaseerde systeem biedt een verscheidenheid aan genomische merkers voor identificatie van ziekteverwekkers en antibiotica-resistentie-markers. Onder haar toepassingsgebied zijn talrijke aanwijzingen (prothetische gemeenschappelijke infecties, chirurgische site infecties, cardiologie-gerelateerde infecties, katheter-geassocieerde infecties, infecties van de diabetische voet, diepe huid en weefsel infecties, implantaat infecties, en branden-wond infecties), en een brede panel van monstermateriaal kan worden gebruikt voor deze techniek (ultrasoonapparaat vloeistof, gewrichtsvocht, swabs, weefsel, pus, aspirate/afgescheiden en biofilm)10,11,12.
Het grootste voordeel van de procedure, in vergelijking tot conventionele microbiologie, is snelheid: de causatieve pathogenen kan worden geïdentificeerd binnen uur. Bovendien, detecteert deze PCR-systeem een brede panel van gen gecodeerde-resistentie-markers, waardoor de opening van gerichte antibiotische therapie vroeg. Met de hulp van PCR, chirurgen mogelijk onderscheid maken tussen besmette en niet-besmette patiënten in een zeer vroeg stadium van de diagnostische procedure11. Hier presenteren we het protocol voor het uitvoeren van deze multiplex PCR, snel PJI diagnose van gezamenlijke aspirate en ultrasoonapparaat vloeistof.
Vreemd lichaam infectie is een opkomende probleem in orthopedische en trauma chirurgie met kostbare behandeling, lange ziekenhuisopname en functionele deficiëntie van de getroffen gewrichten. De differentiële diagnose is uitdagend. Veel onderzoekers en clinici zijn aandacht te besteden aan dit onderwerp, streven naar het vinden meer precieze en betrouwbare methoden voor de diagnose van vreemde voorwerpen zorginfecties. Tot op heden veel verschillende diagnostische hulpprogramma’s worden geëvalueerd en geïmplementeerd in het diagnostisch pad32.
De procedure ultrasoonapparaat is een onschatbare waarde methode, met een betere gevoeligheid dan conventionele culturen van weefsel monsters6. In onze studie toonden we dat ultrasoonapparaat vloeistof culturen een gevoeligheid van 88,9% met een specificiteit van 61,5 hebben %. Conventionele culturen van weefsel monsters en gezamenlijke aangeblazen beide hadden een gevoeligheid van 66,7% met een specificiteit van 82.3% en 84,6%, respectievelijk. Andere onderzoekers tonen vergelijkbare resultaten voor deze conventionele microbiologische procedures6,33,34,35. Het wordt vaak bekritiseerd dat ultrasoonapparaat procedure gevoelig voor besmetting, is zodat speciale zorg moet worden genomen bij de behandeling van de monsters.
De mogelijkheid voor het opsporen van DNA van een causatieve pathogenen in monsters van weefsel of vloeistoffen is intrigerend. NAT is een snelle procedure die binnen een paar uur, in vergelijking met de tijdrovende microbiologische cultuur-methoden kan resultaten. Zonder twijfel, NAT heeft een goede gevoeligheid bij de opsporing van ziekteverwekkers, maar houdt het risico van het opsporen van verontreinigende stoffen, dus gebrek aan specificiteit36. Het grote voordeel van deze PCR-techniek in de diagnose van PJI werd gedocumenteerd vooral bij patiënten die antibiotische therapie dicht bij chirurgie of voor een langere periode7,8te ontvangen. Studies suggereren dat NAT voor ultrasoonapparaat fluid gevoeligheid en specificiteit37verder kan verhogen. Helaas is deze techniek niet routinematig beschikbaar in laboratoria, als gevolg van de tijdrovende workflow.
Er zijn bepaalde beperkingen aan de PCR-techniek in het algemeen: NAT detecteert DNA met geen onderscheid gemaakt tussen levensvatbare en niet-levensvatbare bacteriën, interpretatie van de resultaten bemoeilijken. Breed-waaier PCR detecteert alleen ribosomal 16S RNA acid (16S rRNA), geen onderscheid te maken tussen ziekteverwekkers37. Meer specifieke systemen niet routinematig gedetecteerd gen gecodeerde antibiotica-resistentie-markers. Een gerichte antibiotische therapie kan derhalve worden beperkt zonder verdere gevoeligheid testen.
Het systeem toegepast in deze studie overwint sommige van deze beperkingen, onderscheid te maken tussen specifieke bacteriën en het identificeren van gen gecodeerde-resistentie-markers. Over het algemeen kunnen NAT testen worden beschouwd als een snel en handig complementatie te bevestigen PJI7,,8,,9,38.
Het is noodzakelijk om vooruit te plannen in gezamenlijke aspiratie en in chirurgie: monster containers moeten steriel en klaar, en prompt monster vervoer beschikbaar moet zijn. Chirurgen moeten hun microbiologen op de geplande procedures en wat korte voorbeeld van materiaal te verwachten. Wanneer het uitvoeren van de gezamenlijke ambitie, strikt steriele omstandigheden moet worden gewaarborgd, ter voorkoming van iatrogene infectie van het gewricht. Bij obesitas patiënten, gezamenlijke punctie kan worden uitdagende en fluoroscopic begeleiding kunnen nuttig zijn. Artroplastiek revisiechirurgie vereist een zeer hoog niveau van deskundigheid en moet alleen worden uitgevoerd door een ervaren chirurg. Transplanteren materiaal moet niet in de operatiekamer langer dan nodig bewaard worden, maar aan de microbioloog zo spoedig mogelijk toegezonden. Een zeer belangrijk onderdeel in dit protocol is het potentiële risico van verontreiniging. Niet alleen tijdens het verzamelen van de monsters, maar ook tijdens het verwerken van de monsters in het laboratorium microbiologie, moeten alle personeel (orthopedisch chirurg, verpleegsters, technici, microbiologen) snel en nauwkeurig werken, en hebben een goede opleiding in de procedures.
Ultrasoonapparaat en NAT zijn waardevolle hulpmiddelen in de diagnose van implantaat-geassocieerde infecties. De resultaten moeten echter altijd zorgvuldig worden ondervraagd. Het is raadzaam om de bespreking van de resultaten in een rondetafelgesprek van orthopedische chirurgen, microbiologen en besmettelijke ziekte specialisten en pathologen overeenstemming te bereiken over de geïndividualiseerde therapeutische strategie.
Ter uitvoering van deze techniek in het diagnostisch kan pad van PJI hebben verschillende voordelen. Het is een snelle diagnose met een resultaat binnen uur. Als gevolg van de analyse van verschillende genen gecodeerd-resistentie-markers, kan een gerichte antibiotische therapie in een zeer vroeg stadium van de klinische cursus plaatsvinden. Als een bijwerking, kunnen breed-scala antibiotica worden opgeslagen voor de indicaties waar ze echt nodig zijn. Andersoortige monster (bijvoorbeeld weefsel monsters, swabs, hematoom, enz.) kunnen ook worden onderzocht volgens ons protocol. Omdat de PCR-cartridge een gesloten systeem is, geen probleemoplossing noodzakelijk of niet mogelijk is aan de kant van de gebruiker. Elke aanpassing van het protocol moet worden uitgevoerd door de fabrikant. Wijzigingen in zowel software als hardware (cartridge) worden continu aangebracht door de fabrikant ter verbetering van het systeem, maar geen details over de exacte wijzigingen in nieuwere versies openbaar worden gemaakt.
The authors have nothing to disclose.
De auteurs bedank Curetis GmbH voor de ondersteuning van deze studie.
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 |