Summary
Differensial diagnostikk i smertefulle kirurgi er avgjørende for suksess. Felles håpet utføres rutinemessig preoperatively. Multiplex polymerasekjedereaksjons av den felles leveringstanken og sonication væske, en mulig verktøy for rask patogen deteksjon fra disse prøvene er beskrevet.
Abstract
Ortopedisk pasienter er utenlandsk kropp-assosiert infeksjoner, spesielt periprosthetic felles infeksjoner (PJIs), en ødeleggende komplikasjon til kirurgi. Infeksjon krever komplisert behandling, kan resultere i lang sykehusinnleggelse og årsaker betydelige kostnader. Flere kirurgisk revisjoner kan være nødvendig i disse pasientene, med et tap i funksjon så vel som livskvalitet.
Rutinemessig preoperativ diagnostiseringen inkluderer blod eksamen for C - reaktivt protein (CRP) og andre biomarkers, samt felles leveringstanken analyse for celletall, differensiering og kultur. Intraoperativ eksemplarer for histologi og mikrobiologi er også standard prosedyre. Mikrobiologisk undersøkelse av fjernet implantater med sonication, i kombinasjon med gjennomføringen av molekylærbiologi teknikker i mikrobiologi, representerer to romanen teknikker for tiden ansatt å forbedre differensial diagnostisering av PJI.
Vi presenterer her step-wise prosedyren for analysere felles leveringstanken og sonication væske, med en patron-basert multiplex polymerase kjedereaksjon (PCR) system. Resultatene ble matchet mot konvensjonelle kulturer og konsensus vilkår for PJI. Konvensjonelle mikrobiologisk kulturer fra vev biopsier, felles leveringstanken og sonication væske har vist 66,7%, 66,7% og 88.9%, henholdsvis, og en spesifisitet av 82.3% og 54,6% 61.5%, henholdsvis. PCR diagnostiske sonication væske og felles væsken viste en følsomhet på 50.0% og 55.6%, henholdsvis, og både en spesifisitet av 100.0%. Både PCR diagnostikk kombinert hadde en følsomhet 66,7% og en spesifisitet på 100.0%. Multiplex PCR gir derfor en rask diagnoseverktøy moderat følsomhet men høy spesifisitet diagnostisere PJI.
Introduction
Smertefull arthroplasties er en diagnostisk utfordring i Ortopedisk kirurgi. Aseptiske løsne, PJI er den andre mest grunnen til implantatet svikt og presenterer et ødeleggende komplikasjoner etter kirurgi kirurgi. PJI er vanskelig å behandle og vanskelig å diagnostisere. Savnet diagnose av en PJI vil sannsynligvis føre tilbakevendende infeksjoner, med store sykelighet, tap av funksjon og tap av livskvalitet. Infeksjon bør derfor utelukkes i alle pasienter med smertefulle kirurgi, før terapeutiske tiltak er igangsatt.
Pasientens sykehistorie, klinisk undersøkelse, blod undersøkelse for CRP og hvite blodlegemer, likeledes idet røntgenfotograferingen eller szintigraphy av berørte utgjør den grunnleggende diagnostikk1. Preoperativ rutinen bør også inkludere en felles aspirasjon under sterile forhold der det er mulig. Leveringstanken ervervet er et svært verdifullt materiale i ytterligere diagnostikk.
Tillegg til celletall og celledifferensiering i felles leveringstanken veletablerte analyser2, kan gjenkjenning av protein biomarkers hjelpe i differensial diagnoser3,4,5. Konvensjonelle mikrobiologisk kultur forblir gullstandarden i patogen gjenkjenning. Biofilm, forårsaket av både gram-positive og gram-negative bakterier og tilhenger til implantatet overflater, er en viktig sykdomsfremkallende faktor i PJI. Derfor i 2007 ble sonication prosedyren implementert i diagnostics til utenlandske kroppen-assosiert infeksjoner Ortopedisk kirurgi, forstyrre biofilm på fjernet implantater tillate patogen gjenkjenning. Bakterier er dermed tatt fra hvile skjemaet til en aktiv form, slik at registrering i kultur mulig igjen. Sonication av fjernet implantater vist høyere enn kulturer vev prøver (78,5% vs 60,8%)6.
Nukleinsyre forsterkning test (NAT), for eksempel PCR, nylig flyttet til omfanget av klinikere og microbiologists diagnostisere PJI. Spesielt hos pasienter som fikk antibiotika behandling før operasjonen, ble det vist at PCR diagnostiske er gunstig identifisere forårsaker organismer8,9-7,. I det siste, ble en ny multiplex PCR system, spesielt utviklet for protesen og vev infeksjoner (ITI), introdusert. Denne kassetten-systemet tilbyr en rekke genomisk markører for identifisering av patogener og antibiotikaresistens markører. Blant dens program utvalg er mange indikasjoner (protese felles infeksjoner, kirurgiske området infeksjoner, kardiologi narkotikarelaterte infeksjoner, kateter-assosiert infeksjoner, diabetes fot infeksjoner, dyp hud og bløtvev infeksjoner, implantatet infeksjoner, og brenne-sårinfeksjoner), og et bredt panel av utvalget materialet kan brukes for denne teknikken (sonication væske, synovial fluid, vattpinner, vev, pus, leveringstanken/sårvæske og biofilm)10,11,12.
Den største fordelen av prosedyren, i forhold til konvensjonelle mikrobiologi, er fart: utløsende patogen kan identifiseres innen timer. I tillegg oppdager PCR systemet et bredt panel av gen-kodet motstand markører, slik at oppstart av målrettet antibiotika behandling tidlig. Med hjelp av PCR kunne kirurger skille mellom infisert og ikke-infiserte pasienter på et veldig tidlig stadium i diagnostiske prosedyren11. Her presenterer vi protokollen for å utføre denne multiplex PCR, raskt diagnostisere PJI fra felles leveringstanken og sonication væske.
Protocol
Denne studien ble godkjent av den lokale etikk (046/09, rev 3). Informert samtykke og personvernerklæring ble innhentet fra alle pasienter inkludert.
1. felles håpet
Merk: Prosedyren skal utføres i et kirurgisk teater eller en intervensjon med sammenlignbare aseptiske forhold. Hjelp av en sykepleier eller legens hjelp er hjelpsomme, men ikke obligatorisk.
- Plasser pasienten i supine posisjon på en undersøkelse seng. Kontroller at felles av interesse er gratis klær. Forkorte tett eller lang kroppshår med elektrisk avklipt. Ikke Fjern kroppshår med en barberhøvel. Plasser en fluoroscope i anteroposterior retning hvis hofteleddet er å være punctured. Hvis kneet er å være punctured, Plasser en kne rulle under pasientens kneet slik at kneet hviler i en litt flexed posisjon13.
- Forberede en instrument tabell med følgende sterilt utstyr: sterile vattpinner, en fenestrated sterilt dekke drapere, disponibel sterilt skalpell, spisse kirurgisk blad (type #11) og sterile 10 mL sprøyte med sterilt kanyle (20 gauge, 80 mm). Fastsatt alkoholholdige huden desinfeksjonsmiddel, blod samling rør og en pediatric blod kultur kolbe separat.
- Kle kirurgisk kappe, hette og maske, og sette på sterilt hansker.
- Grundig vask pasientens huden på punktering nettstedet (f.eks overlegen recessus14 for kneet og anterolaterale portal området for hofte) med hud desinfeksjonsmiddel.
Merk: Tankene nødvendig eksponeringstid for desinfiseringsmidlet brukes (vanligvis 90 s på kneet, 120 s på hoften for alkoholholdige desinfeksjonsmidler). -
Dekk punktering området med en fenestrated sterilt dekke drapere. Identifisere webområdet punktering.
Merk: For kneet er den riktige stedet 2 cm over øvre patella pole og 2 cm lateral til laterale fasett. For hofte, finne fremre overlegen iliaca ryggraden og gå caudally før i tråd med den øvre symphysis. Kontroller at området er lateralt arteria femoral (ca 4 cm), som kan alltid palpated15.- Gjør en liten stikk snitt gjennom huden (3-4 mm bred og dyp) med spisse skalpell blad på webområdet punktering. Ikke bruk lokale anesthetics de kan forårsake feilaktige negativer i mikrobiologisk kultur, på grunn av deres bakteriostatisk effekt.
-
Fest kanyle Luer slip av sprøyten. Sett inn kanyle gjennom stikk snittet. Sikte på en vinkel på 45 grader dorsal og mediale, mot fordypningen under den øverste Polen på patella overlegen fordypningen av kneet, og sett inn nålen til en dybde på ca 5 cm. leveringstanken felles væsken ved å trekke ut sprøytens stempelet.
- Bruk fluoroscope veiledning når punktering en hofteleddet. Sett inn nålen på webområdet punktering, sikter medialt i 60° vinkel. I fluoroscope, sikre at spissen av nålen peker på protese halsen. Videre kanyle til en dybde på ca 8 cm (dypere i adipose pasienter) mens aspirating, til felles væske er oppnådd. Holde nålen i stilling mens aspirating, for å unngå skraping av protesen overflaten.
Merk: Kontakt med pinne-spissen med protesen sikrer intraarticular plassering. Vanligvis ikke mer enn 5 mL væske kan være aspirerede form en hofteleddet, en kneleddet vil gi mer enn 10 mL. - Etter fjerning av kanyle, gjelde en steril såret dressing stikk innsnitt. For å hindre hematom formasjon, gjelde en bandasje beinet med liten komprimering.
- Bruk fluoroscope veiledning når punktering en hofteleddet. Sett inn nålen på webområdet punktering, sikter medialt i 60° vinkel. I fluoroscope, sikre at spissen av nålen peker på protese halsen. Videre kanyle til en dybde på ca 8 cm (dypere i adipose pasienter) mens aspirating, til felles væske er oppnådd. Holde nålen i stilling mens aspirating, for å unngå skraping av protesen overflaten.
-
Overføre de innsamlede felles leveringstanken i prøven beholderne. Sikre sterilt arbeidsteknikker gjennom.
- For vaksinasjon av pediatric blod kultur flasken aspirerede felles væsken, Desinfiser membran av pediatric blod kultur flasken alkoholholdige desinfeksjonsmiddel. Sette en fersk kanyle på sprøyten og injisere 1 til 3 mL aspirerede felles væske i blod kultur kolbe. Bland ved mild agitasjon eller rotasjonen16.
- For utarbeidelse av en innfødt felles leveringstanken, fjerne kanyle fra sprøyten. Åpne en blod samling rør uten tilsetningsstoffer og injisere 1 mL av leveringstanken i denne samling rør. Erstatte og sy lokket for PCR analyse.
Merk: Leveres prøven til mikrobiologi lab uten forsinkelse for PCR analyse. Fra samme eksempel, kan konvensjonelle mikrobiologisk aerob og anaerob kulturer også defineres17. - Overføre 1 til 4 mL av den felles leveringstanken til en blod samling rør som inneholder EDTA for cellen teller og differensiering2. Skipet prøven til en biokjemi lab uten noen forsinkelse.
2. PCR-diagnostikk
- Kontroller at alle tre enheter (lysator analyserer og cockpiten; se tabell av materiellet) er oppe og kjører riktig. Fastsatt alle rekvisita som trengs for å utføre testen (PCR kassetten, en master mix tube, prøve rør og prøve tube cap, 0 - 200 µL brønnene og sterile pipette-spisser) på arbeider benken.
- Defrost master mix røret før du starter prosedyren ved å sette det ved romtemperatur. Alle forbruksvarer (master mix rør, kassett og prøve tube) er allerede prelabeled med en strekkode.
- Fjern hetten eksempel røret. Ta 180 µL av samlet prøven (felles leveringstanken, se avsnitt 1; eller sonication væske, se Seksjon 4) med en pipette og overføre den til prøven rør. Lukk eksempel røret med eksempel tube cap inneholder protein kinase K og en intern kontroll genet for kvalitetskontroll av hele arbeidsflyten.
- Cockpit, åpne operativsystemet programvare ved å berøre den "nye testen"-knappen i nedre venstre hjørne. Angi pasientens data eller en prøve-ID via berøringsskjermen. Du velger prøven, velger du først "ITI-kassett" fra rullegardinlisten, deretter "ortopedi" som modus, og velge "synovial fluid" eller "sonication flytende" som eksempel. Trykk start-knappen.
- Skann strekkoden på bunnen av prøven røret. Inn i lysator eksempel røret.
Merk: Lysis prosessen starter automatisk og tar omtrent 30 minutter å fullføre. Countdown av timeren på skjermbildet lysator indikerer når lyse er ferdig. - Velg eksemplet i cockpit-skjermen låse eksempel undergrunnen fra lysator. Ta prøven røret fra lysator og Lukk den lysator toppdekselet. Overføre eksempel røret til den prøve åpning av PCR kassetten. Sett tint mastermix røret i mastermix sporet av PCR kassetten.
- Følg instruksjonene på cockpit skjermen, skanning PCR kassetten med mastermix og utvalg.
- PCR kassetten inn den angitte kassett av analysator. Når ferdig, ut analyserer kassetten.
Merk: PCR forholdene er forhåndsinnstilt av produsenten og kan ikke endres av brukeren. For mer informasjon kan du se produsentens program guide. PCR prosessen vil starte automatisk og ta ca 4 h 10 min. - Fjerne og slette kassetten. På berøringsskjermen for cockpit, velge "gjeldende tester" i nedre venstre hjørne, og velge riktig prøve-ID å vise testresultatene. Lagre resultatene på maskinens minne, og skrive ut eller eksportere (via USB kjøre) for ytterligere referanse.
Merk: Rapporter resultatet av PCR, inkludert patogen identifikasjon og påvisning av motstand indikatorer, som kirurgen uten forsinkelse. Et panel med 114 deoksyribonukleinsyre (DNA) mål av bakterier og sopp patogener vanligvis finnes i implantatet infeksjoner og bløtvevet infeksjoner, sammen med de vanligste antibiotikaresistens markørene er analysert.
3. kirurgisk prosedyre: Intraoperativ prøvetaking
Merk: Kirurgi operasjonen krever en ekspert nivå av dyktighet og kompetanse; en omfattende oversikt over de kirurgiske prosedyrene, se kirurgens lærebøker18. En fullstendig og detaljert beskrivelse av den kirurgiske prosedyren vil være godt utenfor omfanget av denne artikkelen. Her er fokus på detaljer om prøvetaking og pre analytics. I revisjon kirurgi kirurgi, avstå fra administrasjon av et enkelt skudd antibiotika profylakse, ikke å kompromittere resultatene av de mikrobiologiske prøvene innhentet under operasjonen. Følge denne regelen er anbefalt, men denne praksisen er kontroversielle19,20. Bruke eksisterende kirurgisk tilnærming til felles når det er mulig. Ekstra kirurgiske metoder vil skade bløtvev og øke skjemmende arr.
- Dissekere vev til skjøten capsule er godt eksponert. Utføre arthrotomy med en sprøyte på klar, så videre felles væske kan samles i sterilt sprøyten for videre analyse som nevnt ovenfor (trinn 1.7.1-1.7.3).
Merk: Ingen antiseptisk lavage væsker må brukes før protesen blir fjernet og vevsprøver er tatt. - Fjern felles implantater. Umiddelbart etter fjerning, overføre implantat deler til en steril plast beholderen med en luft og vann tett lokk.
Merk: Detaljerte instruksjoner for fjerning av implant finnes i lærebok litteratur (kneet, f.eks: Wirtz et al., kapittel 16.421; Hip, f.eks: Claes et al., Kapittel 14.5.122). Instrument kan være nødvendig, som nevnt av produsentens instruksjoner. Implantatet fjerning teknikken varierer mellom ulike implantat typer og fiksering metoder. Et sett med meisler og øvelser, skyve hammer og en universell mulig intramedulær nagle fjerning sette er nyttig i å fjerne benete integrert implantater23,24. - Bruk en steril skarpe curette, tang og rongeur for å fjerne membran vev fra bein-implantat grensesnittet. Overføre et representativt utvalg av vev i en steril plast container med en skrue på lokket, som prøver for mikrobiologi og histology.
Merk: En reamer kan brukes å fjerne medullær kanalen på alle myke vev. Også ta synovial vev og articular kapselen prøver for undersøkelse og lagre dem i sterile containere. Minst fire prøver totalt må samles. - Sende alle prøvene og explanted deler til mikrobiologi lab umiddelbart.
Merk: Antibiotika kan deretter gis. Valg av riktig antibiotika er viktig og må være en individualisert beslutning25,26. Terapeutiske konsepter må avgjøres på av en tverrfaglig panel av kirurger og microbiologists på forhånd. - Fullføre rensing av tidligere implantat nettstedet ved å fjerne alle typer vev som viser tegn til rusk (som polyetylen slitasje, metall eller sement partikler) eller infeksjon og nekrose (purulent, avascular, fibrin-belagt, membranous eller "grumsete" vev). Fjerne alle døde eller osteitic bein. Fjern alle utenlandsk materiale som skruer, ledninger, cerclages, bein sement rusk eller ikke-resorbable suturer (se Claes et al., Kapittel 14.5.322).
- Vanne kirurgiske området bruker en sår disinfectant valg med en 50 mL sprøyte. Vanne med rikelig mengder (minst 3 L) ringer løsning med et pulserende lavage system. En avstand kan være nødvendig å stabilisere det felles27.
- Lukke såret med antimikrobielle-belagt resorbable dyp suturer for kapsel eller konseptkjedene (flettet polyglactin innebygd, Triklosan-belagt, USP 2), og subkutant vev (flettet polyglactin innebygd, Triklosan-belagt, USP 0). Lukk huden med ikke-resorbing avbrutt suturer (monofilic polypropylen, USP 0 eller USP 2-0).
4. sonication
Merk: Pass på å jobbe strengt tas aseptisk. Bruk en klasse II biosafety benk med laminær luftstrøm for ytterligere behandling av explanted.
- Åpne plast beholderen holder explanted protesen fra operasjonsstuen (se trinn 3.2) under en laminær luftstrøm arbeider benk, og legge til sterile 0,9% natriumklorid løsning til explanted utenlandske kroppen er dekket minst 80% (ca 500-800 mL).
- Lukk plast beholderen. Riste grundig eller agitere plast beholderen med en vortex mikser på høy intensitet for 30 s. overføring plast beholderen i sonication-badekar. Kontrollere væske nivået i sonication badekaret.
Merk: Sonication bad væske nivå må være det samme som inne i plast beholderen. Kontroller at plast beholderen kan bli oversvømt og hvis nødvendig legge til eller fjerne væske fra sonication bad. - Sonicate prøven i 5 min med en frekvens på 40 ± 2 kHz og makt tetthet 0.22 ± 0,04 W/cm2. Riste eller vortex prøven grundig for 30 s.
Merk: Sonication ganger mellom 1-5 minutter er best for oppløsning biofilm, uten noen innflytelse på bakteriell levedyktighet28. - Inne laminær strømning benken, samle 50 mL av sonication væske og overføre den til en steril, tett forseglet rør.
- Hvis du vil opprette et konsentrert sonication væske, sentrifuge røret i 10 min på 4200 x g. forlate et gjenværende volum på 10 mL, forkaste gjenværende nedbryting med en pipette. Resuspend pellet pipettering og vortexing.
- Vaksinere egnet kultur medier (f.eks blod agar, sjokolade agar, Sabouraud agar, Schaedler's agar, Kanamycin-Vancomycin agar eller tioglykolat buljong) med 0,5 mL konsentrert sonication væske hver. Vaksinere pediatric blod kultur flasken 2 mL som beskrevet ovenfor (se trinn 1.7.1). Overføre 1 mL konsentrert sonication væske inn i et blodet samling rør uten tilsetningsstoffer for PCR analyse.
- Overføre inokulerte kultur media til inkubator (35 ° C, 5% CO2). Inkuber kulturer i 14 dager, og sjekk for vekst daglig.
- Etter 14 dager, forkaste kulturer uten vekst og rapport som negativt. Hvis vekst oppdages, utføre patogen identifikasjon bruker standard identifikasjon teknikker og mottakelighet testing. Rapporter resultatet til kirurgen uten forsinkelse.
Merk: Her, identifikasjon av patogener ble gjennomført med Matrix-assistert LASER desorbtion/ionisering - tid på fly (MALDI-TOF) spektroskopi. Antimikrobielle mottakelighet testing ble utført med en semiautomated analyzer29,30,31.
Representative Results
Tilstedeværelsen av en PJI, som definert av konsensus møtet av muskel infeksjon samfunnet (MSIER), ble betraktet som vist når store vilkår eller minst tre av fem mindre kriterier var tilstede. Store vilkår inkluderer tilstedeværelsen av en fistel eller deteksjon av en patogen i to separate mikrobiologisk prøver. Mindre vilkårene inkluderer positiv celletall (> 3000 leukocytter/µL) eller positiv celledifferensiering (> 85% nøytrofile granulocytter) i felles leveringstanken, positiv CRP og sedimentering rate i blod prøver, positiv histology i av vevsprøver eller gjenkjenning av en patogen i bare ett mikrobiologisk eksempel19. Sensitivitet og spesifisitet var beregnet for nukleinsyre forsterkning test (NAT), sammenlignet med MSIER gull standard. Pasienten detaljer, inkludert patogener oppdaget, er gitt i tabell 1.
Vår egen resultatene viste en moderat følsomhet for PCR diagnostiske sonication væske og felles leveringstanken (50.0% og 55.6%), men en veldig sterk spesifisitet av 100%11. Når PCR diagnose (totalt n = 62 prøver) viste en positiv finne i den felles leveringstanken (n = 31) eller sonication væske (n = 31), samme patogene ble oppdaget senere i en av de konvensjonelle mikrobiologiske kulturene. PCR forskjellige prøvene av ikke-infeksjon tilfeller viste ingen false positiv resultere (se figur 1).
PCR diagnostiske kan ikke gjenkjenne noen patogener som ble påvist med konvensjonelle mikrobiologisk kultur metoder. 6 av 16 (37,0%) sant patogener i de sonication prøvene og 5 av 13 (38.0%) patogener fra felles væske kulturen var savnet av PCR gjenkjenning. Mostly, savnet PCR diagnostiseringen gjenkjenning av coagulase-negativ stafylokokker (8 av 11). Den kombinerte PCR diagnostikken av både materialer (felles leveringstanken og sonication væske, "samlet PCR") identifisert 12 av 18 infeksjon sakene riktig (følsomhet 66,7%, 95% CI: 41.0 86,7%, se tabell 2).
Figur 1: Sammendrag av NAT resultater. Grafen viser oppsummerte resultatene fra de kollektive pasientprøvene. På høyre side er gruppen av pasienter som oppfyller PJI kriterier, til venstre er gruppen som ikke. Bars forestiller metodene nukleinsyre forsterkning. Falske positiver og feilaktige negativer vises i rødt som prosent av totalen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Felles | Årsaken til revisjon | Kamper MSIER kriterier? | Tidligere antibiotikabehandling? | Sonication væske kultur | Felles leveringstanken kultur | NAT sonication kultur | NAT felles leveringstanken |
| Hofte | aseptiske løsne | nei | nei | ||||
| Kne | aseptiske løsne | nei | nei | Staphlococcus epidermidis |
|||
| Kne | aseptiske løsne | nei | nei | Dermabacter tarmkanalen |
|||
| Kne | aseptiske løsne | nei | nei | ||||
| Kne | aseptiske løsne | nei | nei | Leifsonia Aquatica |
|||
| Hofte | aseptiske løsne | nei | nei | ||||
| Kne | aseptiske løsne | nei | nei | ||||
| Kne | ustabilitet | nei | nei | ||||
| Hofte | kronisk luxation | nei | nei | Stafylokokker haemolyticus |
|||
| Kne | aseptiske løsne | nei | nei | ||||
| Hofte | aseptiske løsne | nei | nei | ||||
| Hofte | aseptiske løsne | nei | nei | Staphlococcus epidermidis |
|||
| Kne | ustabilitet | nei | nei | ||||
| Kne | akutt infeksjon | ja | ja | Pseudomonas aeruginosa | Pseudomonas aeruginosa | Pseudomonas aeruginosa |
|
| Kne | akutt infeksjon | ja | nei | Escherichia coli |
Escherichia coli |
Escherichia coli |
|
| Hofte | kronisk infeksjon | ja | nei | Corynebakterium spp. |
Staphlococcus epidermidis |
||
| Kne | akutt infeksjon | ja | nei | Gule stafylokokker | Gule stafylokokker | Gule stafylokokker | Stafylokokker Aureus |
| Kne | kronisk infeksjon | ja | nei | Streptokokker agalacticae |
Streptokokker agalacticae |
Streptokokker agalacticae |
Streptokokker agalacticae |
| Hofte | kronisk infeksjon | ja | ja | Gule stafylokokker | |||
| Kne | kronisk infeksjon | ja | nei | Staphlococcus epidermidis |
|||
| Kne | kronisk infeksjon | ja | ja | Staphlococcu epidermidis |
Staphlococcus epidermidis |
||
| Hofte | kronisk infeksjon | ja | nei | Staphlococcus epidermidis |
Staphlococcus epidermidis |
||
| Kne | kronisk infeksjon | ja | nei | Staphlococcus epidermidis |
Coagulase-negativ Stafylokokker |
Coagulase-negativ Stafylokokker |
|
| Hofte | kronisk infeksjon | ja | nei | Gule stafylokokker | Gule stafylokokker | ||
| Kne | akutt infeksjon | ja | nei | Staphlococcus epidermidis |
Staphlococcus epidermidis |
Coagulase-negativ Stafylokokker |
Coagulase-negativ Stafylokokker |
| Hofte | akutt infeksjon | ja | nei | Staphlococcus epidermidis |
Coagulase-negativ Stafylokokker |
||
| Hofte | kronisk infeksjon | ja | nei | Staphlococcus epidermidis |
Staphlococcus epidermidis |
||
| Hofte | akutt infeksjon | ja | nei | Staphlococcus epidermidis |
Coagulase-negativ Stafylokokker |
||
| Kne | kronisk infeksjon | ja | nei | Gule stafylokokker | Gule stafylokokker | Stafylokokker Aureus |
|
| Hofte | kronisk infeksjon | ja | nei | Enterococcus faecialis |
Enterococcus faecialis |
Enterococcus spp. |
Enterococcus spp. |
| Kne | kronisk infeksjon | ja | ja | Enterocuccus faecalis |
Enterocuccus faecalis |
Enterococcus spp. |
Enterococcus spp. |
Tabell 1: pasienten detaljer og oppdaget patogener. Tabell resultatene av pasienten detaljer, inkludert årsaken til operasjonen, MSIER kriteriene matchende og oppdaget patogener i konvensjonelle mikrobiologi og NAAT analyse.
| Vilkår | PCR Sonicate | PCR leveringstanken | Grupperte PCR |
| P-verdi | 0.0036 | 0.0013 | 0,0001 |
| Sensitivitet | 50.0% | 55.6% | 66,7% |
| Spesifisitet | 100.0% | 100.0% | 100.0% |
| Positiv prediktiv verdi | 100.0% | 100.0% | 100.0% |
| Negativ prediktiv verdi | 59.1% | 61.9% | 68.4% |
Tabell 2: resultatene av mikrobiologisk metoder. Tabell resultatene av evalueringen av PCR diagnostiske sonication væske, felles leveringstanken og gruppert PCR. N = 31 prøven leveringstanken og sonication, henholdsvis n = 62 for grupperte PCR.
Discussion
Fremmedlegemer infeksjon er et voksende problem i Ortopedisk og traumer kirurgi med kostbare behandling, lang sykehusinnleggelse og funksjonelle mangel på de berøree skjøtene. Differensial diagnosen er utfordrende. Mange forskere og klinikere gir oppmerksomhet til dette emnet, strever for å finne mer presise og pålitelige metodene å diagnostisere fremmedlegeme assosiert infeksjoner. Hittil har mange forskjellige diagnostiske verktøy blir evaluert og implementert i den diagnostiske bane32.
Sonication prosedyren er en uvurderlig metode, viser en bedre følsomhet enn konvensjonelle kulturer vev prøver6. I vår studie viste vi at sonication væske kulturer har en sensitivitet på 88.9% med en spesifisitet 61.5%. Konvensjonelle kulturer fra vevsprøver og felles aspirates både hadde en følsomhet 66,7% med en spesifisitet av 82.3% og 84.6%, henholdsvis. Andre forskere vise lignende resultater for disse konvensjonelle mikrobiologisk prosedyrer6,33,34,35. Det blir ofte kritisert at sonication prosedyren er utsatt for forurensning, slik at spesielle hensyn må tas i håndteringen av prøvene.
Muligheten til å oppdage DNA av en utløsende patogen i vevsprøver eller væsker er spennende. NAT er en rask prosedyre som kan levere resultater innen et par timer, sammenlignet med metodene tidkrevende mikrobiologisk kultur. Uten tvil, NAT har en god følsomhet oppdage patogener, men holde risikoen for oppdage forurensning, dermed mangler spesifisitet36. Den største fordelen ved denne PCR teknikken diagnostisere PJI ble dokumentert spesielt hos pasienter som fikk antibiotika behandling nær kirurgi eller for en lengre periode7,8. Studier tyder på at NAT sonication væske kan øke sensitivitet og spesifisitet37. Dessverre, denne teknikken er ikke rutinemessig tilgjengelig i laboratorier, på grunn av sin tidkrevende arbeidsflyt.
Det er visse begrensninger med PCR teknikken generelt: NAT oppdager DNA med ingen forskjell mellom levedyktige og ikke-levedyktige bakterier, gjør tolkning av resultatene vanskelig. Bredt PCR vil bare oppdage ribosomal 16S ribonukleinsyre (16S rRNA), ikke skille mellom patogener37. Mer spesifikke systemer oppdager ikke rutinemessig gen-kodet antibiotikaresistens markører. En målrettet antibiotika behandling kan derfor være begrenset uten ytterligere mottakelighet testing.
Systemet brukes i denne studien overvinner noen av disse begrensningene, skille mellom spesifikke bakterier og identifisere gen-kodet motstand markører. Samlet kan NAT analyser betraktes som en rask og nyttig complementation å bekrefte PJI7,8,9,38.
Det er nødvendig å planlegge i felles håpet og i kirurgi: Sample beholdere må være klart, og spør eksempel transport må være tilgjengelig. Kirurger skal kort deres microbiologists på planlagte prosedyrer og hva prøve materiale du kan forvente. Når utfører den felles håpet, strengt sterile forhold må sikres, for å forhindre iatrogenic infeksjon av. I adipose pasienter, felles punktering kan være utfordrende og fluoroscopic veiledning kan være nyttig. Kirurgi operasjonen krever høy kompetanse, og skal bare utføres av en dyktig kirurg. Explanted materiale skal ikke holdes i operasjonsstuen lenger enn nødvendig, men sendes til microbiologist så snart som mulig. En svært viktig del i denne protokollen er den potensielle risikoen for forurensning. Ikke bare samtidig samle prøvene, men også under behandling av prøvene i mikrobiologi lab, må alt personell involvert (ortopedisk kirurg, sykepleiere, teknikere, microbiologists) arbeide raskt og nøyaktig, og har riktig trening i prosedyrene.
Sonication og NAT er verdifulle verktøy diagnostisere implantat-assosiert infeksjoner. Likevel bør resultatene alltid utspurt nøye. Vi anbefaler diskutere resultatene i en rundebordsdiskusjon ortopediske kirurger, microbiologists og smittsomme sykdommer spesialister og pathologists enige om individualisert terapeutiske strategien.
For å implementere denne teknikken i diagnoseverktøyet kan banen til PJI ha flere fordeler. Det er en rask diagnose med et resultat i timer. På grunn av analyse av flere genet kodet motstand markører, kan en målrettet antibiotika behandling finne sted på et veldig tidlig stadium i kliniske kurs. Som en bivirkning, kan bredt spekter antibiotika lagres for indikasjoner hvor de virkelig er nødvendig. Andre eksempel typer (f.eks vevsprøver, vattpinner, hematoma, etc.) kan også undersøkes Ifølge våre protokollen. Siden PCR kassetten er et lukket system, er ingen feilsøking nødvendig eller mulig på brukerens side. Enhver tilpasning av protokollen må implementeres av produsenten. Endringer i både programvare og maskinvare (cartridge) er kontinuerlig laget av produsenten å forbedre systemet, men ingen detaljer er offentliggjort på de nøyaktige endringene i nyere versjoner.
Disclosures
Forfatterne ikke avsløre.
Acknowledgments
Forfatterne vil gjerne takke Curetis GmbH for å støtte denne studien.
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).
