リビジョン人工で新規診断: 超音波処理と多重ポリメラーゼの連鎖反応のインプラント
2017年12月3日
痛みを伴う関節の差動診断は治療の成功に不可欠です。関節穿刺は、日常的に術前に実行されます。共同の吸引と超音波処理液の多重ポリメラーゼの連鎖反応、これらのサンプルからの迅速な病原体検出のための実行可能なツール説明です。
関節吸引、マルチプレックスポリメラーゼ連鎖反応、および超音波処理で説明されている手順の全体的な目標は、人工関節周囲感染が疑われる場合に整形外科医に迅速で信頼性の高い微生物学的結果を提供することです。この方法は、病原体の早期発見、したがって早期標的治療など、人工関節周囲感染症の診断および治療分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。これらの手法の主な利点は、迅速な結果の提供です。
これにより、人工関節周囲感染症が疑われる場合の鑑別診断を迅速化することができます。患者を診察ベッドの仰臥位に置きます。膝に穴を開ける場合は、膝が少し曲がった位置に静止するように、膝ロールを患者の膝の下に置きます。
電気バリカンを使用して、密集した体毛や長い体毛を短くします。次に、テキストプロトコルに従って、器具テーブルと手術用の服を準備します。次に、皮膚消毒剤を使用して、穿刺部位の患者の皮膚を徹底的に洗います。
穴あき滅菌ドレープで、穿刺部位を覆います。次に、ドレープを通して穿刺部位を特定します。先のとがったメスの刃を使用して、切開部位の皮膚に小さな刺し傷を切開します。
カニューレをシリンジのルアースリップに取り付けます。次に、刺し傷の切開部からカニューレを挿入します。膝関節の上くぼみで、膝蓋骨の上部ポールの下、背側と内側に向かって45度の角度を向け、針を約5cmの深さまで挿入します。
シリンジのピストンを引き抜いて関節液を吸引します。血腫の形成を防ぐために、包帯を貼り、続いて刺し傷の切開部に包帯を貼ります。アルコール消毒剤を使用して、小児用血液培養フラスコの膜を消毒します。
次に、新しいカニューレをシリンジに置き、1〜3mLの吸引関節液をフラスコに注入します。穏やかに攪拌または回転させて混合します。天然の関節吸引標本を調製するには、シリンジからカニューレを取り外します。
その後、添加物を含まない採血管を開け、吸引液1mLを採取チューブに注入します。PCR解析用の蓋を元に戻し、固定します。関節吸引液1〜4mLをEDTAを含む採血管に移し、細胞数と分化を行います。
マスターミックスチューブを室温に設定して解凍します。採取した検体180mcLを試料管に移します。プロテインキナーゼKと内部制御遺伝子を含むサンプルチューブキャップでサンプルチューブを閉じ、ワークフロー全体の品質管理を行います。
コックピットで、左下隅にある[新しいテスト]ボタンをタッチして、オペレーティングシステムを開きます。タッチスクリーンを使用して患者のデータまたは ID.To サンプルを入力し、ドロップダウンから検体を選択し、最初にITIカートリッジを選択し、次にアプリケーションモードとして整形外科を選択し、最後に、サンプルタイプとして滑膜液または超音波処理液を選択します。次に、スタートボタンを押します。
サンプルチューブの底にあるバーコードをスキャンします。次に、サンプルチューブをライザーに挿入します。次に、コックピット画面でサンプルを選択し、Lysatorからサンプルチューブのロックを解除します。
次に、Lysatorからサンプルチューブを取り外し、Lysatorの上部カバーを閉じます。サンプルチューブをPCRカートリッジのサンプルチューブスロットに移します。次に、解凍したマスターミックスチューブをPCRカートリッジのマスターミックススロットに挿入します。
コックピットモニターの指示に従って、マスターミックスとサンプルチューブでPCRカートリッジをスキャンします。PCRカートリッジをアナライザーの指定されたカートリッジスロットに挿入します。左下隅にあるコックピットのタッチスクリーンで、[アクティブテスト]を選択し、正しいサンプルIDを選択してテスト結果を表示します。
結果をマシンのメモリに保存し、後で参照するために印刷またはエクスポートします。微生物学者に相談し、ケースの詳細を説明していただくと、彼は迅速にサンプルを分析する準備が整います。層流作業台の下で、手術室から移植されたプロテーゼを保持し、プラスチック容器を開け、移植された異物が少なくとも80%覆われるまで滅菌0.9%塩化ナトリウム溶液を追加しますプラスチック容器を閉じます。
次に、プラスチック容器を30秒間完全に振るか攪拌します。プラスチック容器を超音波処理槽に移します。次に、お風呂の液面を確認します。
40±2キロヘルツの周波数と0.22±0.04ワット/平方センチメートルの電力密度で、試料を5分間超音波処理します。次に、試験片を振るか、30秒間完全にボルテックスします。層流ベンチ内で、50mLの超音波処理液を収集し、滅菌チューブに移してからチューブをしっかりと密封します。
濃縮された超音波処理液を作り出すためには、チューブを4200倍Gで10分間遠心分離し、10mLの残量を残し、ピペットを使用して残りの上清を捨てる。ピペッティングとボルテックスにより、ペレットを再懸濁します。適切な培地の各フラスコに0.5mLの濃縮超音波処理液を接種します。
このビデオで前述したように、小児用血液培養フラスコに2mLの濃縮超音波処理液を接種します。次に、1mLの濃縮超音波処理液をPCR分析用の添加剤を含まない滅菌チューブに移します。接種した培地をインキュベーターに移します。
培養物を14日間インキュベートし、毎日成長を確認します。人工関節周囲感染症の存在は、1つの主要な基準または5つのマイナーな基準のうち少なくとも3つが存在する場合に証明されたと考えられました。主な基準には、瘻孔の存在や、2つの別々の微生物学的サンプルでの病原体の検出が含まれます。
マイナーな基準には、関節吸引液の細胞数または細胞分化が陽性であること、血液サンプルのCRPと沈降速度が陽性であること、組織サンプルの組織型が陽性であること、または1つの微生物学的サンプルのみの病原体が検出されることが含まれます。ここでの結果は、超音波処理液および関節吸引液のPCR診断に対して中程度の感度を示したが、PCRが関節吸引液または超音波処理液で陽性の所見を示すたびに、同じ病原体が従来の微生物学的培養物の1つで後で検出された。非感染例の異なるサンプルのPCRでは、偽陽性の結果は示されませんでした。
超音波処理液サンプル中の16個の真性病原体のうち6個、および関節液培養物からの13個の病原体のうち5個がPCR検出によって見逃されました。両方の材料、関節吸引液、および超音波処理液の複合PCR診断により、18例の感染例のうち12例が正しく同定されました。このビデオを見れば、人工関節周囲感染症における診断パスを改善する方法についてよく理解できるはずです。
微生物学者と整形外科医が緊密に協力して、鑑別診断を可能な限り改善する必要があることがわかります。正しく実施されれば、関節吸引後5時間以内にカートリッジベースのマルチプレックスPCRから臨床的に価値のある結果を得ることができます。この手順を試みるときは、プロセス全体を通じて無菌で作業することを忘れないでください。
ヒト組織標本や微生物学的標本を扱う作業は非常に危険であることを忘れないでください。この手順を実行するときは、個人用保護具などのすべての予防措置を常に講じる必要があります。
概要
本記事では、人工関節置換術後の疼痛における鑑別診断の重要性について、特に関節穿刺液の採取と病原体検出のためのマルチプレックスPCR法に焦点を当てて解説します。これらの手法は、人工関節周囲感染が疑われる症例を担当する整形外科医に対し、迅速かつ信頼性の高い微生物学的結果を提供することを目的としています。
研究の主要構成要素
科学分野
- 整形外科
- 微生物学
- 感染症診断
背景
- 人工関節置換術後の疼痛に対しては、効果的な治療を行うために正確な診断が必要です。
- 関節穿刺は、術前によく行われる処置です。
- マルチプレックスPCRと超音波処理は、病原体検出のための新たな手法として普及しつつあります。
- 迅速に結果を得ることで、治療方針の決定に大きな影響を与えることができます。
研究目的
- 人工関節周囲感染が疑われる症例における診断精度の向上。
- 標的治療に向けた病原体の迅速な特定。
- 関節穿刺およびソニケーション法の有効性の評価。
使用した方法
- 無菌条件下で関節穿刺を実施する。
- 関節穿刺液および超音波洗浄液のマルチプレックスPCR解析を行う。
- 摘出された人工関節を超音波洗浄し、病原体を回収する。
- 人工関節周囲感染の診断基準を評価する。
主な結果
- 超音波吸引液を用いたPCR診断の中程度の感度を実証した。
- 感染を確定させるための主要な診断基準を特定した。
- 迅速な微生物学的結果の重要性を強調した。
- 整形外科医に向けた構造的なアプローチを提供した。
結論
- 関節穿刺とマルチプレックスPCRは、迅速な診断に有効である。
- 病原体の早期検出により、タイムリーな治療が可能となる。
- これらの手法は、人工関節周囲感染症の管理を向上させる。
よくある質問
産業界における重要性
人工関節周囲感染（PJI）の正確かつ迅速な診断は、タイムリーな治療介入を導き、再置換術の負担を軽減するために極めて重要です。インプラントの超音波洗浄とマルチプレックスPCRの統合は、早期の病原体検出と十分な情報に基づいた治療決定を可能にする高特異的な診断アプローチを提供します。この手法は、抗菌戦略やインプラント関連感染モデルの評価に使用できる再現性のある微生物学的アウトプットを提供することで、整形外科領域の研究開発における診断の信頼性を高めます。
バイオ医薬品R&Dにおける戦略的応用
初期探索およびターゲット検証
- 科学的価値： インプラント関連バイオフィルムにおける病原体の存在を解析し、感染症標的を検証することを可能にする。
- 運用的価値： 機序研究のために、インプラント表面から低存在量の微生物を回収するための標準化された手法を提供する。
スクリーニングおよびアッセイ開発
- 科学的価値： ソニケーション液から定量的なマルチプレックスPCRベースの読み取り値を生成し、アッセイの標準化と再現性をサポートします。
- 運用の価値： 5時間以内に迅速な結果を提供し、PJI関連病原体に対する抗菌化合物のハイスループットスクリーニングを可能にします。
トランスレーショナル・前臨床研究
- 科学的価値：摘出された人工装具を用いた疾患関連感染モデルの開発を支援し、宿主と病原体の相互作用を評価することを可能にする。
- 実用的価値：前臨床インプラント感染モデルにおける縦断的なサンプリングおよび微生物負荷の評価を容易にする。
パイプラインおよびワークフローの統合
本手法は、検体採取から病原体の特定に至る感染症診断のワークフローに適合しており、前臨床およびトランスレーショナル研究において、関節穿刺液の採取から分子解析までをシームレスに移行させることが可能です。
- 発見生物学：インプラント表面におけるバイオフィルム形成および病原体の生存能に関する仮説検証を支援します。
- スクリーニング：一貫した薬剤感受性試験のための、超音波洗浄液の標準化された調製を可能にします。
- 分析：マルチプレックス PCR 出力により、複数の病原体の同時検出が可能となり、診断解像度が向上します。
- トランスレーショナルリサーチ：標準化された病原体回収を通じて、術中の抜去物分析を感染モデルの前臨床検証へと結びつけます。
- エンタープライズ再利用：複数の整形外科R&Dプログラムにわたる、インプラント関連感染試験のための再利用可能なプラットフォームを確立します。
運用および企業への影響
- 科学的価値：高い特異度（100%）により、病原体の偽陽性判定が減少するため、ターゲットの検証およびメカニズム研究における信頼性が向上します。
- 運用的価値：超音波処理およびPCRワークフローを標準化することで、施設や研究室間での再現性が向上します。
- 戦略的価値：迅速なターンアラウンドにより、抗菌剤開発プログラムにおけるgo/no-go判断の迅速化が可能です。
- ポートフォリオへの影響：感染モデルにおける病原体の存在確認に基づき、リスクを層別化した候補物質の推進が可能になります。
実施上の検討事項
- 無菌操作、関節穿刺、および超音波処理の手順に関する専門知識が必要です。
- 超音波洗浄機、層流ベンチ（クリーンベンチ）、およびカートリッジ式PCR解析装置へのアクセスが必要です。
- 検体の取り扱いおよび結果の解釈には、整形外科、微生物学、および研究開発（R&D）チーム間の部門横断的な連携が不可欠です。
- 異なるインプラント材料や関節の種類に適応させる場合、超音波処理効率の検証が必要になることがあります。
- PCRの感度は中程度であるため、包括的な病原体検出には相補的な培養法が必要です。
