Methodenartikel

Nieuwe diagnostiek in herziening artroplastiek: implantaat ultrasoonapparaat en Multiplex Polymerase-kettingreactie

12.7K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/55147

⸱

3 december 2017

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Institute of Medical Microbiology, Immunology and Parasitology, University Hospital Bonn, 2Department of Orthopaedics and Trauma Surgery, University Hospital Bonn, 3Division of EU Cooperation/Microbiology, Paul-Ehrlich-Institute

In dit artikel

Samenvatting

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.

Samenvatting

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.

Inleiding

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.

Protocol

Deze studie werd goedgekeurd door de lokale ethische Commissie (046/09, Rev. 3). Geïnformeerde toestemming en de verklaring van de privacy van de gegevens werden van alle patiënten die opgenomen verkregen.

1. gemeenschappelijke streven

Opmerking: De procedure moet worden uitgevoerd in een chirurgische theater of een kamer van de interventie met vergelijkbare aseptische condities. Bijstand door een verpleegkundige of Arts bijstand is handig maar niet verplicht.

  1. Plaats de patiënt in liggende positie op een bed van onderzoek. Zorg ervoor dat het gewricht van belang kosteloos kleding. Verkorten van dichte of lange lichaamsbeharing met behulp van de elektrische tondeuse. Verwijder geen lichaamsbeharing met een scheermes. Plaats een fluoroscope in anteroposterior richting het heupgewricht kan worden doorboord. Als de knie kan worden doorboord, plaatst u een knie-rol onder de knie van de patiënt zodanig dat de knie in een licht gebogen positie13 ligt.
  2. Een instrument-tabel met de volgende steriel injectiemateriaal voorbereiden: steriele wissers, een gordijn fenêtré steriele cover, een wegwerp steriel scalpel, puntige chirurgische blade (type #11) en steriele 10 mL spuit met steriele canule (20 gauge, 80 mm). Alcoholische huid ontsmettingsmiddel, bloed collectie buizen en een pediatrische bloed cultuur kolf afzonderlijk uiteengezet.
  3. Jurk van een chirurgenjas en kap, masker, en zetten van steriele handschoenen.
  4. De huid van de patiënt op de site (bijvoorbeeld superieure recessus14 voor de knie en anterolateral portal-gebied voor de heup) van de lekke band met een ontsmettingsmiddel huid grondig te wassen.
    Opmerking: Let op de vereiste belichtingstijd voor het gebruikte ontsmettingsmiddel (meestal 90 s bij de knie, 120 s bij de heup voor alcoholische ontsmettingsmiddelen).
  5. Betrekking hebben op de site van de punctie met een gordijn fenêtré steriele dekking. Geef de punctie-site.
    Opmerking: Voor de knie, de juiste site is 2 cm boven de bovenste patella paal en 2 cm zijdelings op de laterale aspect. Voor de heup, vinden de anterior superior iliac wervelkolom en caudally verplaatsen totdat in overeenstemming met het bovenste bekken. Zorg ervoor dat de site laterale aan de femorale slagader (ongeveer 4 cm), die kan altijd worden gepalpeerd15.
    1. Maak een kleine steek incisie via de huid (3-4 mm breed en diep) met het puntige scalpel blad op de site van de punctie. Niet van toepassing lokale verdoving omdat ze leiden valse negatieven in de microbiologische cultuur, als gevolg van hun bacteriostatische werking tot kunnen.
  6. Sluit de canule aan de Luer-slip van de spuit. Plaats de canule via de incisie steek. De superieure reces van het kniegewricht, gericht op een hoek van 45° dorsale en mediale, naar de NIS onder de bovenste pool van de knieschijf en de naald tot een diepte van ongeveer 5 cm. Aspirate de gezamenlijke vloeistof invoegen door te trekken uit de zuiger van de spuit.
    1. Gebruik fluoroscope begeleiding bij het prikken van een heupgewricht. Plaats de naald op de site van de punctie, mediaal gericht op een hoek van 60°. In de fluoroscope, ervoor zorgen dat het topje van de naald wordt gewezen op de nek van de prothese. Verder de canule op een diepte van ongeveer 8 cm (dieper in obesitas patiënten) terwijl het zuigen, tot gezamenlijke vloeistof wordt bereikt. Houd de naald in positie tijdens het zuigen, om te voorkomen dat het schrapen van het oppervlak van de prothese.
      Opmerking: Contact van het puntje van de naald met de prothese zorgt voor intraarticular positionering. Meestal kan niet meer dan 5 mL vloeistof aanzuiging vorm een heupgewricht, een kniegewricht zal het opleveren van meer dan 10 mL.
    2. Na verwijdering van de canule, wordt een steriele wond dressing toepassen door de steek incisie. Om te voorkomen dat de formatie van het hematoom, een verband van toepassing op het been met lichte compressie.
  7. Breng de verzamelde gezamenlijke aspirate in de steekproef containers. Steriele technieken in de gehele zorgen.
    1. Desinfecteer het membraan van de pediatrische bloed cultuur kolf met een alcoholische ontsmettingsmiddel voor inoculatie van de pediatrische bloed cultuur kolf met de aanzuiging gezamenlijke vloeistof. Zet een vers canule op de spuit en injecteren van 1 tot 3 mL aanzuiging gezamenlijke vloeistof in de maatkolf van de bloed-cultuur. Meng door zachte agitatie of rotatie16.
    2. Voor de voorbereiding van een inheemse gezamenlijke aspirate specimen, de canule te verwijderen uit de spuit. Open een bloed collectie buis zonder toevoegingen en injecteren van 1 mL van de aspirate in deze collectie buis. Vervangen en zet het deksel voor PCR analyse vast.
      Opmerking: Schip het monster naar het lab van de microbiologie onverwijld voor PCR analyse. Van hetzelfde monster, kunnen conventionele microbiologische aërobe en anaërobe culturen ook worden ingesteld17.
    3. Breng 1 tot en met 4 mL van de gezamenlijke aspirate in een bloed collectie buis met EDTA for telling en differentiatie van de cel2. Schip het monster naar een lab biochemie zonder enige vertraging.

2. de PCR diagnostiek

  1. Controleer of alle drie apparaten (de lysator, de analyzer en de cockpit; Zie de tabel van materialen) zijn gebruiksklaar correct. Alle leveringen die nodig zijn voor het uitvoeren van de test (de PCR-cartridge, een master mix buis, monsterbuisje en Monster buis GLB, een 0 - 200 µL micropipet en steriele Pipetteer tips) op de werkbank uiteengezet.
  2. Ontdooi de master mix buis vóór het begin van de procedure, door het te plaatsen uit bij kamertemperatuur. Alle verbruiksartikelen (master mix buis, cartridge en monsterbuisje) zijn al prelabeled met een barcode.
  3. Verwijder de dop van het monsterbuisje. 180 µL van het verzamelde specimen (gezamenlijke aspirate, zie paragraaf 1; of ultrasoonapparaat vloeistof, zie hoofdstuk 4) nemen met een pipet en overdracht in het monster tube. Sluit het monsterbuisje met het monster buis GLB met proteïne kinase K en een gen van de interne controle voor controle op de kwaliteit van de hele workflow.
  4. In de cockpit, de operationele software niet openen door het aanraken van de "nieuwe test" knop in de linker benedenhoek. Voer de gegevens van de patiënt of een monster-ID via het touchscreen. Schakel het specimen, eerst "ITI-Cartridge" te kiezen in de vervolgkeuzelijst, vervolgens "orthopedie" als toepassingsmodus, en ten slotte selecteert u "gewrichtsvocht" of "ultrasoonapparaat vloeistof" als monster type. Druk op de startknop.
  5. Scan de barcode op de bodem van het monsterbuisje. Het monsterbuisje invoegen door de lysator.
    Opmerking: De lysis proces zal automatisch starten en nemen ongeveer 30 min te voltooien. Aftellen van de timer op het scherm van de lysator zal aangeven wanneer de lysis is voltooid.
  6. Selecteer het monster op het scherm van de cockpit te ontgrendelen het monsterbuisje uit de lysator. Het monsterbuisje uit de lysator verwijderen en sluit de bovenklep van de lysator. Het monsterbuisje Pipetteer in de Monster buis-sleuf van de PCR-patroon. Plaats de ontdooide mastermix buis in de mastermix-sleuf van de PCR-patroon.
  7. Volg de instructies op het scherm van de cockpit, scannen van de PCR-cartridge met mastermix en Monster buis.
  8. Plaats de PCR-cartridge in de aangegeven cartridge-sleuf van de analyzer. Wanneer gedaan, releases de analyzer de cartridge.
    Opmerking: De PCR voorwaarden worden vooraf geconfigureerd door de fabrikant en niet door de gebruiker worden gewijzigd. Zie de handleiding van de fabrikant voor meer informatie. De PCR-proces zal automatisch starten en nemen ongeveer 4 uur en 10 min.
  9. Verwijderen en verwijderen van de cartridge. Op het aanraakscherm van de cockpit, kies "huidige testen" in de linker benedenhoek, dan Kies de juiste monster-ID om de testresultaten weer te geven. De resultaten op van de machine geheugen, opslaan en afdrukken of exporteren (via USB-drive) voor verdere referentie.
    Opmerking: Het resultaat van de PCR, met inbegrip van pathogenen bepaling en detectie van resistentie-markers, naar de chirurg onverwijld verslag uit. Een paneel met 114 deoxyribonucleic acid (DNA) doelstellingen van bacteriële en schimmelinfecties ziekteverwekkers meestal gevonden in implantaat infecties en weke delen infecties, samen met de meest voorkomende antibiotica-resistentie-markers is geanalyseerd.

3. de chirurgische Procedure: Intraoperatieve Sample collectie

Opmerking: Artroplastiek revisiechirurgie vereist een expert niveau van vaardigheid en expertise; Raadpleeg voor een uitgebreid overzicht van de chirurgische procedures, surgeon's leerboeken18. Een volledige en gedetailleerde beschrijving van de chirurgische procedure zou goed buiten het bestek van dit artikel. De nadruk ligt hier op de details van de sample collectie en pre analytics. Onthouden in revisiechirurgie artroplastiek, na toediening van een enkel shot antibiotische profylaxe, zo niet aan te tasten van de resultaten van de microbiologische monsters verkregen tijdens de operatie. Naleving van deze regel wordt aanbevolen, hoewel deze praktijk controversieel19,20 is. Gebruik de bestaande chirurgische aanpak om het gewricht mogelijk. Aanvullende chirurgische benaderingen zullen zachte weefsels in gevaar brengen en verhogen van littekenvorming.

  1. Ontleden weefsel tot de gezamenlijke capsule is goed belicht. De arthrotomy uit te voeren met een spuit in de aanslag, dus verdere gezamenlijke vloeistof kan worden verzameld in de steriele injectiespuit voor verdere analyse zoals aangegeven vorenstaand (stappen 1.7.1-1.7.3).
    Opmerking: Geen antiseptische lavage vloeistoffen moeten worden gebruikt totdat het implantaat wordt verwijderd en het weefselmonsters zijn genomen.
  2. Verwijder de gezamenlijke implantaten. Onmiddellijk na de verwijdering, breng u de implantaat delen in een steriele plastic container met een lucht - en waterdicht deksel.
    Opmerking: Gedetailleerde instructies voor het verwijderen van het implantaat kunnen worden gevonden in het tekstboek literatuur (knie, bijvoorbeeld: Wirtz et al., hoofdstuk 16,421; Hip, bijvoorbeeld: Claes et al., hoofdstuk 14.5.122). Specifieke instrumenten kunnen noodzakelijk zijn, zoals aangegeven door de fabrikant instructies. De implantaat verwijdering techniek verschilt aanzienlijk tussen verschillende implantaat types en fixatie methoden. Een set beitels en boren, een glijdende hamer en een universele intramedullaire nagel verwijdering set zijn behulpzaam bij het verwijderen van bony geïntegreerde implantaten23,24.
  3. Gebruik een steriele scherpe curettage, pincet en rongeur om het weefsel van het membraan van de interface tussen bot en implantaat. Pipetteer een representatieve steekproef van het weefsel in een steriele plastic container met een deksel schroef-on, als exemplaren voor microbiologie en histologie.
    Opmerking: Een ruimer kan worden gebruikt om te ontruimen het Wallenberg kanaal van alle zachte weefsels. Ook, neem synoviale weefsel en articulaire capsule monsters voor onderzoek en ze opslaan in steriele recipiënten. Ten minste vier exemplaren in totaal moeten worden verzameld.
  4. Alle monsters en transplanteren delen naar het lab microbiologie onmiddellijk verzenden.
    Opmerking: Antibiotica kunnen vervolgens worden gegeven. De keuze van de juiste antibiotica is essentieel en moet een geïndividualiseerde besluit25,26. Therapeutische concepten moeten worden besloten door een interdisciplinaire panel van chirurgen en microbiologen vooraf.
  5. Het debridement van de voormalige implantatieplaats voltooien door het verwijderen van alle weefsel dat tekenen van puin toont (zoals slijtage van de polyethyleen, metaal of cement deeltjes) of infectie en necrose (purulent, avasculaire, fibrine-bekleed, membraanachtig of "slibachtig afval" weefsels). Verwijder eventuele dode of osteitic bot. Verwijder alle vreemd materiaal zoals schroeven, draden, cerclages, bot cement puin of niet-resorbeerbare hechtingen (Zie Claes et al., hoofdstuk 14.5.322).
  6. Bevloeiing van de chirurgische site met behulp van een wond ontsmettingsmiddel van keuze met een 50 mL injectiespuit. Irrigeren met ruime hoeveelheden (ten minste 3 L) van ringer-oplossing met een gepulseerde lavage systeem. Een spacer mogelijk moet stabiliseren van de gezamenlijke27.
  7. Sluit de wond met behulp van antimicrobiële beklede resorbeerbare diepe hechtingen voor de capsule of fascia (gevlochten polyglactin hechtingen, triclosan-bekleed, USP 2), en onderhuids weefsel (gevlochten polyglactin hechtingen, triclosan-bekleed, USP 0). Sluit de huid met behulp van niet-resorbeerbare onderbroken hechtingen (monofilic polypropyleen, USP 0 of USP 2-0).

4. ultrasoonapparaat

Opmerking: Wees voorzichtig te strikt aseptisch werken. Gebruik een klasse II bioveiligheid bankje met laminaire luchtstroming voor verdere verwerking van het transplanteren materiaal.

  1. Open de plastic container houden de transplanteren prothese van de operatiekamer (zie stap 3.2) onder een werkbank laminaire luchtstroming en steriele 0,9% natriumchlorideoplossing totdat het transplanteren buitenlands lichaam is gedekt ten minste 80% (ca. 500-800 mL) toe te voegen.
  2. Sluit de plastic container. Grondig te schudden of doorroeren van de plastic container met behulp van een vortex-mixer op hoge intensiteit voor 30 s. overdracht de plastic container in het ultrasoonapparaat bad. Controleer het vloeistofniveau in het ultrasoonapparaat bad.
    Opmerking: Het ultrasoonapparaat Bad vloeistofniveau moet de paginaveldnaam gelijk in de plastic container. Ervoor zorgen dat de plastic container kan niet overspoeld worden en indien nodig toevoegen of verwijderen van vloeistof uit het ultrasoonapparaat bad.
  3. Bewerk ultrasone trillingen ten het model gedurende 5 minuten met een frequentie van 40 ± 2 kHz en macht dichtheid 0.22 ± 0.04 W/cm2. Schudden of vortex het specimen grondig voor 30 s.
    Opmerking: Ultrasoonapparaat tijden tussen de 1-5 min zijn best voor ontbinding van biofilms, zonder enige invloed op bacteriële levensvatbaarheid28.
  4. Binnen de laminaire flow-bench, 50 mL van de ultrasoonapparaat vloeistof verzamelen en overbrengen naar een steriele, strak verzegelde buis.
  5. Als u wilt maken een geconcentreerde ultrasoonapparaat vloeistof, centrifugeren van de buis gedurende 10 minuten bij 4200 x g. verlaten van een residuele volume van 10 mL, verwijder het resterende supernatant met een pipet. Resuspendeer de pellet door pipetteren en vortexing.
  6. Inoculeer geschikte voedingsbodems (bijvoorbeeld bloed agar, chocolade agar, Sabouraud agar, Schaedler de agar, kanamycine-vancomycine agar of thioglycolaat Bouillon) met 0,5 mL van de geconcentreerde ultrasoonapparaat vloeistof elke. De pediatrische bloed cultuur kolf met 2 mL beënten zoals hierboven beschreven (zie stap 1.7.1). Pipetteer 1 mL van de geconcentreerde ultrasoonapparaat vloeistof in een buisje bloed collectie zonder toevoegingen voor PCR analyse.
  7. De geënte voedingsbodems overbrengen in de incubator (35 ° C, 5% CO2). De culturen Incubeer gedurende 14 dagen, en controleer dagelijks groeimogelijkheden.
  8. Na 14 dagen, gooi de culturen met geen groei en verslag als negatief. Als groei wordt ontdekt, verrichten pathogen identificatie met behulp van de standaard identificatie technieken en gevoeligheid testen. Het resultaat aan de chirurg onverwijld melden.
    Opmerking: Hier, identificatie van ziekteverwekkers werd uitgevoerd met behulp van LASER Matrix-bijgewoonde desorbtion/ionisatie - time van de vlucht (MALDI-TOF) spectroscopie. Antimicrobiële gevoeligheid getest met een semiautomated analyzer29,30,31.

Resultaten

Aanwezigheid van een PJI, zoals gedefinieerd door de vergadering van de consensus van de spier-en infectie samenleving (MSIS), werd beschouwd als bewezen wanneer één belangrijke criteria of ten minste drie van de vijf kleine criteria aanwezig waren. Belangrijke criteria zijn aanwezigheid van een fistel of opsporing van een ziekteverwekker in twee aparte microbiologische steekproeven. Secundaire criteria omvatten positieve cellen (> 3000 leukocyten/µL) of positieve celdifferentiatie (> 85% neutrofiele granulocyten) in de gezamenlijke aspirate, positieve CRP en bezinking tarief in bloed monsters, positieve histologie in de weefselmonsters of detectie van een ziekteverwekker in slechts één microbiologische monster19. Gevoeligheid en specificiteit werden berekend voor nucleïnezuur amplificatie test (NAT), ten opzichte van de goudstandaard MSIS. Patiënt informatie, met inbegrip van pathogenen aangetroffen, wordt verwezen naar tabel 1.

Onze eigen resultaten toonden een matige gevoeligheid voor PCR diagnostische van ultrasoonapparaat vloeistof en gezamenlijke aspirate (50,0% en 55,6%) maar een zeer sterke specificiteit van 100%11. Wanneer diagnostische PCR (n totaal = 62 proeven) toonde een positieve bevinding in de gezamenlijke aspirate (n = 31) of de ultrasoonapparaat vloeistof (n = 31), de dezelfde ziekteverwekker verderop in een van de conventionele microbiologische culturen werd ontdekt. PCR van de verschillende monsters van niet-infectie gevallen bleek geen vals positief resultaat (Zie Figuur 1).

De diagnostische PCR niet detecteren sommige ziekteverwekkers die met conventionele microbiologische kweekmethoden waren bewezen. 6 van 16 (37,0%) waar pathogenen in de vloeibare steekproeven van ultrasoonapparaat en 5 van de 13 (38,0%) ziekteverwekkers uit de gezamenlijke vloeibare cultuur werden gemist door PCR detectie. Meestal, miste de diagnostische PCR detectie van coagulase-negatieve stafylokokken (8 uit 11). De gecombineerde PCR diagnostiek van beide materialen (gezamenlijke aspirate en ultrasoonapparaat vloeistof, "gebundeld PCR") 12 van 18 infectie gevallen herkend (gevoeligheid 66,7%, 95% CI: 41,0 tot 86,7%, Zie tabel 2).

figure-results-1
Figuur 1: Samenvatting van NAT resulteert. De grafiek toont de samengevatte resultaten uit de collectieve patiënt monsters. Is de groep van patiënten die aan PJI voldoen, aan de linker kant is de groep die niet aan de rechterkant. De staven het nucleïnezuur versterking methoden. Valse positieven en valse negatieven worden in rood weergegeven als percentage van het totaal. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

GezamenlijkeOorzaak van de herzieningWedstrijden MSIS Criteria?Eerdere behandeling met antibiotica?Ultrasoonapparaat vloeistof cultuurGemengde aspirate cultuurNAT ultrasoonapparaat cultuurNAT gezamenlijke aspirate
Hipaseptische losrakenNoNo
Knieaseptische losrakenNoNoStaphlococcus
epidermidis
Knieaseptische losrakenNoNoDermabacter
hominis
Knieaseptische losrakenNoNo
Knieaseptische losrakenNoNoLeifsonia
Aquatica
Hipaseptische losrakenNoNo
Knieaseptische losrakenNoNo
KnieinstabiliteitNoNo
Hipchronische LuxatieNoNoStaphylococcus
haemolyticus
Knieaseptische losrakenNoNo
Hipaseptische losrakenNoNo
Hipaseptische losrakenNoNoStaphlococcus
epidermidis
KnieinstabiliteitNoNo
Knieacute infectieJaJaPseudomonas aeruginosaPseudomonas aeruginosaPseudomonas
aeruginosa
Knieacute infectieJaNoEscherichia
coli		Escherichia
coli		Escherichia
coli
Hipchronische infectieJaNoCorynebakterium
spp.		Staphlococcus
epidermidis
Knieacute infectieJaNoStaphylococcus aureusStaphylococcus aureusStaphylococcus aureusStaphylococcus
aureus
Kniechronische infectieJaNoStreptococcus
agalacticae		Streptococcus
agalacticae		Streptococcus
agalacticae		Streptococcus
agalacticae
Hipchronische infectieJaJaStaphylococcus aureus
Kniechronische infectieJaNoStaphlococcus
epidermidis
Kniechronische infectieJaJaStaphlococcu
epidermidis		Staphlococcus
epidermidis
Hipchronische infectieJaNoStaphlococcus
epidermidis		Staphlococcus
epidermidis
Kniechronische infectieJaNoStaphlococcus
epidermidis		Coagulase-negatieve
Stafylokokken		Coagulase-negatieve
Stafylokokken
Hipchronische infectieJaNoStaphylococcus aureusStaphylococcus aureus
Knieacute infectieJaNoStaphlococcus
epidermidis		Staphlococcus
epidermidis		Coagulase-negatieve
Stafylokokken		Coagulase-negatieve
Stafylokokken
Hipacute infectieJaNoStaphlococcus
epidermidis		Coagulase-negatieve
Stafylokokken
Hipchronische infectieJaNoStaphlococcus
epidermidis		Staphlococcus
epidermidis
Hipacute infectieJaNoStaphlococcus
epidermidis		Coagulase-negatieve
Stafylokokken
Kniechronische infectieJaNoStaphylococcus aureusStaphylococcus aureusStaphylococcus
aureus
Hipchronische infectieJaNoEnterococcus
faecialis		Enterococcus
faecialis		Enterococcus
spp.		Enterococcus
spp.
Kniechronische infectieJaJaEnterocuccus
faecalis		Enterocuccus
faecalis		Enterococcus
spp.		Enterococcus
spp.

Tabel 1: patiënt details en gedetecteerde pathogenen. Tabelvorm de resultaten van de patiënt details, inclusief de oorzaak van revisiechirurgie, de criteria van de MSIS matching en de gedetecteerde ziektekiemen in de conventionele microbiologie en NAAT analyse.

CriteriaPCR Bewerk ultrasone trillingen tenPCR AspirateGebundelde PCR
P-waarde0.00360.00130.0001
Gevoeligheid50,0%55,6%66,7%
Specificiteit100,0%100,0%100,0%
Positieve predictieve waarde100,0%100,0%100,0%
Negatieve predictieve waarde59.1%61,9%68,4%

Tabel 2: resultaten van microbiologische methoden. Tabelvorm resultaten van de evaluatie van diagnostische ultrasoonapparaat vloeistof, gemeenschappelijke aspirate en gepoolde PCR PCR. N = 31 specimen voor aspirate en ultrasoonapparaat, respectievelijk, n = 62 voor de gepoolde data van PCR.

Discussie

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.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

De auteurs bedank Curetis GmbH voor de ondersteuning van deze studie.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
steriele plastic container Lock & Lock, Distributor ISI GmbH, Solingen, DuitslandEAN 8803733184403Transportcontainer voor implantaten
Bactosonic 14.2 Bactosonic, Bandelin, Berlijn, Duitsland3290"Sonicatie machine"
50ml Falcon buizenBecton & Dickinson, Heidelberg, Duitsland352070Centrifugeren
PEDS medium bloedkweekflacons Becton & Dickinson, Heidelberg, Duitsland442194kweekmedium
Columbia agar met 5% schapenbloedBecton & Dickinson, Heidelberg, Duitsland254071kweekmedium
Mac Conkey agarBecton & Dickinson, Heidelberg, Duitsland254078kweekmedium
chocolade agar Becton & Dickinson, Heidelberg, Duitsland254089kweekmedium
sabouraud agar Becton & Dickinson, Heidelberg, Duitsland254096kweekmedium
thioglycolaat bouillon Becton & Dickinson, Heidelberg, Duitsland221788kweekmedium
Schaedler agarBecton & Dickinson, Heidelberg, Duitsland254084kweekmedium
kanamycin/vancomycin agarBecton & Dickinson, Heidelberg, Duitsland254077kweekmedium
Bactec FX bloedkweeksysteem Becton & Dickinson, Heidelberg, Duitsland441386/441385kweekmedium
Unyvero A50 AnalyzerCuretis, Holzgerlingen, Duitsland60001PCR machine
Unyvero L4 LysatorCuretis, Holzgerlingen, Duitsland60002PCR machine
Unyvero C8 CockpitCuretis, Holzgerlingen, Duitsland60003PCR machine
Unyvero M1 Masterix TubeCuretis, Holzgerlingen, Duitsland10002verbruiksartikelen PCR
Unyvero i60 ITI CartridgeCuretis, Holzgerlingen, Duitsland10040verbruiksartikelen PCR
Unyvero Sample Tube CapCuretis, Holzgerlingen, Duitsland10004verbruiksartikelen PCR
Unyvero Sample TubeCuretis, Holzgerlingen, Duitsland10003verbruiksartikelen PCR
S-Monovette 2.7mlSarstedt AG, Nümbrecht, Duitsland05.1729.001 Transportcontainer (asperaat)
scalpel type 11pfm medical, Keulen, Duitsland200130011scalpel voor doorsnijden
PP Container 70mL 55x45mmSarstedt AG, Nümbrecht, Duitsland759,922,721Transportcontainer (weefselmonster)
Vicryl PlusJohnson&Johnson Medical GmbH, Ethicon Duitsland, Norderstedt, DuitslandVCP247Hchirurgisch hechtmateriaal
Prolene 0Johnson&Johnson Medical GmbH, Ethicon Duitsland, Norderstedt, DuitslandEH7920Hchirurgisch hechtmateriaal
Prolene 2/0Johnson&Johnson Medical GmbH, Ethicon Duitsland, Norderstedt, DuitslandEH7697Hchirurgisch hechtmateriaal
Kodan  Tinktur forte kleurloosSchülke & Mayr GmbH, Norderstedt, Duitsland104005alcoholische huiddisinfectie

Referenties

  1. Wimmer, M. D., et al. Evaluation of an interdisciplinary therapy algorithm in patients with prosthetic joint infections. Int Orthop. 37 (11), 2271-2278 (2013).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Gollwitzer, H., et al. Antimicrobial peptides and proinflammatory cytokines in periprosthetic joint infection. J Bone Joint Surg Am. 95 (7), 644-651 (2013).
  6. Trampuz, A., et al. Sonication of removed hip and knee prostheses for diagnosis of infection. N Engl J Med. 357 (7), 654-663 (2007).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Qu, X., et al. PCR-based diagnosis of prosthetic joint infection. J Clin Microbiol. 51 (8), 2742-2746 (2013).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Bernau, A., Heeg, P. Intraarticular punctures and injections: indications--prevention of infection--technique--complications. Orthopade. 32 (6), 548-569 (2003).
  14. Courtney, P., Doherty, M. Joint aspiration and injection and synovial fluid analysis. Best Pract Res Clin Rheumatol. 27 (2), 137-169 (2013).
  15. Arnold, S., Meurer, A. Intra-articular punctures and injections. Orthopade. 42 (12), 1075-1086 (2013).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Berry, D. J. Revision total hip and knee arthroplasty. , Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins. (2012).
  19. Parvizi, J., Gehrke, T. International Consensus Group on Periprosthetic Joint, I. Definition of periprosthetic joint infection. J Arthroplasty. 29 (7), 1331(2014).
  20. Ghanem, E., et al. Perioperative antibiotics should not be withheld in proven cases of periprosthetic infection. Clin Orthop Relat Res. 461, 44-47 (2007).
  21. Wirtz, D. C. AE-Manual der Endoprothetik - Knie. , Springer. (2011).
  22. Claes, L. K., Peter,, Perka,, Carsten,, Rudert,, Maximilian, AE-Manual der Endoprothetik - Hüfte und Hüftrevision. , Springer. (2012).
  23. Herrmann, P., Thoele, P., Heppert, V. Infected knee prostheses. Part 2: chronic late infections. Oper Orthop Traumatol. 25 (3), 242-250 (2013).
  24. 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).
  25. Osmon, D. R. Microbiology and Antimicrobial Challenges of Prosthetic Joint Infection. J Am Acad Orthop Surg. 25, Suppl 1 17-19 (2017).
  26. Renner, L., Perka, C., Trampuz, A., Renz, N. Treatment of periprosthetic infections. Chirurg. 87 (10), 831-838 (2016).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. Tande, A. J., Patel, R. Prosthetic joint infection. Clin Microbiol Rev. 27 (2), 302-345 (2014).
  33. Portillo, M. E., et al. Advantages of sonication fluid culture for the diagnosis of prosthetic joint infection. J Infect. 69 (1), 35-41 (2014).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. Li, Z., Yu, A. Diagnostic value of a PCR-based technique for prosthetic joint infection. J Clin Microbiol. 52 (6), 2281-2282 (2014).

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Periprosthetische gewrichtsinfectieanalyse van gewrichtspunctaatcartridge gebaseerd PCR systeemtesten van synoviaal vochtanalyse van sonicatievloeistofvergelijking van microbiologische kweekdiagnostische sensitiviteit en specificiteitorthopedische chirurgische procedure

Gerelateerde artikelen