Method Article
疼痛关节置换术的鉴别诊断是治疗成功的关键。术后常规进行关节穿刺。本文介绍了联合抽吸和超声液的多重聚合酶链反应, 为这些样品的快速病原检测提供了一种可行的工具。
在骨科患者, 异物相关感染, 特别是周围关节感染 (PJIs), 是一个破坏性的并发症的关节置换术。感染需要复杂的治疗, 可能导致长期住院, 并造成相当大的成本。多项外科手术的修订是必要的, 在这些病人, 在功能和生活质量的损失。
常规术前诊断包括 C 反应蛋白 (CRP) 和其他生物标志物的血液检查, 以及细胞计数、分化和培养的联合吸气分析。术中标本的组织学和微生物学也是标准的程序。超声的微生物检查, 结合分子生物学技术在微生物学中的实施, 是目前用于增强 PJI 鉴别诊断的两种新技术。
本文采用 cartridge-based 多重聚合酶链反应 (PCR) 系统对关节吸气和超声液进行了逐步过程分析。结果与传统文化和 PJI 的共识标准相匹配。从组织活检、联合吸气和超声液中得到的传统微生物培养物分别表现出66.7%、66.7% 和88.9% 的敏感性, 分别为82.3%、54.6% 和61.5% 的特异性。超声液和关节液的 PCR 诊断分别表现为50.0% 和55.6% 的敏感性, 特异性为100.0%。两种 PCR 诊断结合的灵敏度为 66.7%, 特异性为100.0%。因此, 多重 PCR 技术在诊断 PJI 中具有灵敏度高、特异性强的快速诊断工具。
痛苦的置换是骨科手术中的一个诊断挑战。无菌性松动后, PJI 是植入失败的第二大原因, 并在关节置换术后出现了严重的并发症。PJI 难以治疗, 难以诊断。漏诊的 PJI 可能会导致复发性感染, 主要的发病率, 功能丧失和生活质量的丧失。因此, 在开始治疗措施之前, 所有在疼痛的关节置换术中都应排除感染。
患者病史、临床检查、CRP 血检和白细胞计数, 以及受影响关节的造影或 szintigraphy 构成基本诊断1。术前常规也应包括在无菌条件下的联合吸入。获得的吸出物是进一步诊断的非常有价值的材料。
除了细胞计数和细胞分化的联合抽吸作为行之有效的化验2, 检测蛋白质生物标志物可能有助于鉴别诊断3,4,5。传统的微生物培养仍然是病原体检测的金标准。生物膜, 由 gram-positive 和 gram-negative 细菌, 并附着于种植体表面, 是一个主要的致病因素, 在 PJI。因此, 在 2007年, 在骨科手术中对异物相关感染的诊断中实施了超声程序, 扰乱了去除植入物的生物膜, 从而允许病原体检测。细菌从而从他们的休息的形式被采取到一个活跃形式, 再做检测在文化可能。超声去除的植入物显示出比组织标本 (78.5% 与 60.8%)6更高的灵敏度。
核酸扩增试验 (NAT), 如 PCR, 最近已进入范围的临床医生和微生物学诊断 PJI。特别是在手术前接受抗生素治疗的患者中, 发现 PCR 诊断有利于识别致病生物7,8,9。最近, 一个新的多重 PCR 系统, 专门设计的植入和组织感染 (), 介绍了。该 cartridge-based 系统提供了多种基因标记, 用于鉴定病原体和抗生素耐药性标记。在它的应用范围是许多征兆 (假肢联合传染, 外科站点传染, 心脏病相关的传染, 导管伴生的传染, 糖尿病脚传染, 深皮肤和组织传染, 植入物传染,和烧伤伤口感染), 和一个广泛的样本材料面板可用于此技术 (超声液, 滑液, 拭子, 组织, 脓, 吸/渗出物, 和生物膜)10,11,12。
与常规微生物学相比, 该程序的最大优点是速度: 致病病原体可在数小时内确定。此外, 这个 PCR 系统检测到一个广泛的基因编码的抗性标记的面板, 允许启动靶向抗生素治疗早期。在 PCR 的协助下, 外科医生可以在诊断程序11的早期阶段区分感染和感染患者。在这里, 我们提出的协议来执行这个多重 PCR, 快速诊断 PJI 从联合吸气和超声液。
本研究获当地道德委员会批准 (046/09, Rev. 3)。所有患者均获得知情同意和数据保密声明。
1. 共同愿望
注: 手术应在手术室或具有类似无菌条件的干预室进行。护士或医生的帮助是有帮助的, 但不是强制性的。
2. PCR 诊断
3. 手术过程: 术中标本采集
注: 翻修手术需要专家水平的技能和专业知识;有关外科手术程序的全面概述, 请参阅外科医生的教科书18。完整和详细的外科手术的描述将远远超出了本文的范围。这里的重点是关于样品收集和 pre-analytics 的细节。在翻修手术中, 避免单次注射抗生素预防, 不损害手术过程中获得的微生物样本的结果。建议遵守此规则, 但此做法有争议19,20。只要有可能, 使用现有的手术方法到关节。额外的手术方法将损害软组织和增加疤痕的形成。
4. 超声
注意: 要小心工作, 严格菌。使用第二类生物安全工作台与层流气流进一步处理说明材料。
PJI 的存在, 由肌肉骨骼感染协会 (msi) 的共识会议确定, 当一个主要标准或至少三五次要标准存在时, 被认为被证明。主要的标准包括在两个单独的微生物样本中存在瘘管或检测病原体。小的标准包括阳性细胞计数 (> 3000 白细胞/µL) 或阳性细胞分化 (> 85% 中性粒细胞粒) 在联合抽吸, 阳性 CRP 和沉淀率的血液样本, 阳性组织学在组织样品或只在一个微生物样本中检测到一个病原体19。与 msi 金标准相比, 核酸扩增试验 (NAT) 的灵敏度和特异性得到了计算。患者详细信息 (包括检测到的病原体) 在表 1中给出。
我们自己的结果显示, 对超声液和关节抽吸 (50.0% 和 55.6%) 的 PCR 诊断有适度的敏感性, 但非常强的特异性 100%11。每当 PCR 诊断 (总氮 = 62 测试) 显示在联合吸气 (n = 31) 或超声液 (n = 31) 阳性发现, 同样的病原体被发现后, 在一个传统的微生物文化。感染病例的不同样本的 PCR 显示没有假阳性结果 (参见图 1)。
PCR 诊断未能检测到传统微生物培养方法证实的一些病原体。6出 16 (37.0%) 真病原体中的超声液样品和5出 13 (38.0%) 病原体从联合液培养中被错过了 PCR 检测。大多数情况下, PCR 诊断漏诊凝固酶阴性葡萄球菌 (8 出 11)。两种材料联合 pcr 诊断 (联合抽吸和超声液, "汇集 pcr") 正确地辨认了12在18传染案件中 (敏感性 66.7%, 95% CI: 41.0% 到 86.7%, 参见表 2)。
图 1:NAT 结果摘要图中描述了集体病人样本的总结结果。右侧是组患者匹配的 PJI 标准, 左侧是组没有。这些棒代表了核酸扩增的方法。假阳性和假阴性以红色表示, 占总数的百分比。请单击此处查看此图的较大版本.
联合 | 修订原因 | 是否符合 msi 标准? | 以前的抗生素治疗? | 超声流体文化 | 联合吸气培养 | 超声文化 | 联合吸气 |
髋关节 | 无菌松动 | 不 | 不 | ||||
膝盖 | 无菌松动 | 不 | 不 | 金黄色 葡萄球菌 | |||
膝盖 | 无菌松动 | 不 | 不 | Dermabacter 人 | |||
膝盖 | 无菌松动 | 不 | 不 | ||||
膝盖 | 无菌松动 | 不 | 不 | 宿根 aquatica | |||
髋关节 | 无菌松动 | 不 | 不 | ||||
膝盖 | 无菌松动 | 不 | 不 | ||||
膝盖 | 不 | 不 | 不 | ||||
髋关节 | 慢性脱位 | 不 | 不 | 葡萄球菌 溶血 | |||
膝盖 | 无菌松动 | 不 | 不 | ||||
髋关节 | 无菌松动 | 不 | 不 | ||||
髋关节 | 无菌松动 | 不 | 不 | 金黄色 葡萄球菌 | |||
膝盖 | 不 | 不 | 不 | ||||
膝盖 | 急性感染 | 是的 | 是的 | 铜绿假单胞菌 | 铜绿假单胞菌 | 胞 铜绿 | |
膝盖 | 急性感染 | 是的 | 不 | 大肠杆菌 大肠杆菌 | 大肠杆菌 大肠杆菌 | 大肠杆菌 大肠杆菌 | |
髋关节 | 慢性感染 | 是的 | 不 | Corynebakterium 属. | 金黄色 葡萄球菌 | ||
膝盖 | 急性感染 | 是的 | 不 | 金黄色葡萄球菌 | 金黄色葡萄球菌 | 金黄色葡萄球菌 | 葡萄球菌 葡萄球菌 |
膝盖 | 慢性感染 | 是的 | 不 | 链球菌 agalacticae | 链球菌 agalacticae | 链球菌 agalacticae | 链球菌 agalacticae |
髋关节 | 慢性感染 | 是的 | 是的 | 金黄色葡萄球菌 | |||
膝盖 | 慢性感染 | 是的 | 不 | 金黄色 葡萄球菌 | |||
膝盖 | 慢性感染 | 是的 | 是的 | Staphlococcu 葡萄球菌 | 金黄色 葡萄球菌 | ||
髋关节 | 慢性感染 | 是的 | 不 | 金黄色 葡萄球菌 | 金黄色 葡萄球菌 | ||
膝盖 | 慢性感染 | 是的 | 不 | 金黄色 葡萄球菌 | 凝固酶阴性 葡萄球菌 | 凝固酶阴性 葡萄球菌 | |
髋关节 | 慢性感染 | 是的 | 不 | 金黄色葡萄球菌 | 金黄色葡萄球菌 | ||
膝盖 | 急性感染 | 是的 | 不 | 金黄色 葡萄球菌 | 金黄色 葡萄球菌 | 凝固酶阴性 葡萄球菌 | 凝固酶阴性 葡萄球菌 |
髋关节 | 急性感染 | 是的 | 不 | 金黄色 葡萄球菌 | 凝固酶阴性 葡萄球菌 | ||
髋关节 | 慢性感染 | 是的 | 不 | 金黄色 葡萄球菌 | 金黄色 葡萄球菌 | ||
髋关节 | 急性感染 | 是的 | 不 | 金黄色 葡萄球菌 | 凝固酶阴性 葡萄球菌 | ||
膝盖 | 慢性感染 | 是的 | 不 | 金黄色葡萄球菌 | 金黄色葡萄球菌 | 葡萄球菌 葡萄球菌 | |
髋关节 | 慢性感染 | 是的 | 不 | 球菌 faecialis | 球菌 faecialis | 球菌 属. | 球菌 属. |
膝盖 | 慢性感染 | 是的 | 是的 | Enterocuccus 球菌 | Enterocuccus 球菌 | 球菌 属. | 球菌 属. |
表 1: 患者详细信息和检测到的病原体.患者细节的表格结果, 包括修订手术的原因、msi 标准的匹配以及常规微生物学和 NAAT 分析中检测到的病原体。
标准 | PCR 几种 | PCR 吸气 | 聚合 PCR |
P 值 | 0.0036 | 0.0013 | 0.0001 |
敏感性 | 50.0% | 55.6% | 66.7% |
特异 | 100.0% | 100.0% | 100.0% |
正向预测值 | 100.0% | 100.0% | 100.0% |
负预测值 | 59.1% | 61.9% | 68.4% |
表 2: 微生物方法的结果.对超声液、联合抽吸和聚合 pcr 的 pcr 诊断进行了评价的表格结果。n = 31 个样品为抽吸和超声, 分别, n = 62 为汇集的 PCR 数据。
异物感染是骨科和创伤外科中的一个新兴问题, 其治疗费用昂贵, 住院时间长, 受累关节功能缺损。鉴别诊断具有挑战性。许多研究人员和临床医生正在关注这个课题, 努力寻找更精确和可靠的方法来诊断异物相关感染。到目前为止, 在诊断路径32中正在评估和实现许多不同的诊断工具。
超声程序是一种无价的方法, 它比传统的组织标本6具有更好的灵敏度。在我们的研究中, 我们发现超声流体培养物的敏感性为 88.9%, 特异性为61.5%。从组织标本和关节物的传统文化都具有66.7% 的敏感性, 其特异性分别为82.3% 和84.6%。其他研究人员显示了类似的结果, 这些常规的微生物学程序6,33,34,35。经常有人批评超声程序容易受到污染, 因此在处理样品时必须特别注意。
在组织标本或体液中检测致病病原体的 DNA 的可能性是耐人寻味的。NAT 是一个快速的过程, 可以提供几个小时内的结果, 与耗时的微生物培养方法相比。毫无疑问, NAT 在检测病原体方面具有很好的灵敏度, 但却持有检测污染物的风险, 因此缺乏特异性36。这种 PCR 技术在诊断 PJI 的巨大好处, 特别是在接受抗生素治疗接近手术或长期7,8的患者中得到了记录。研究表明, 超声液的 NAT 可能进一步增加灵敏度和特异性37。不幸的是, 由于耗时的工作流程, 这项技术在实验室中并不经常使用。
PCR 技术在一般情况下有一定的局限性: NAT 检测到的 DNA 在生存和不细菌之间没有区别, 使得解释结果变得困难。广范围 PCR 将只检测核糖体16S 核糖核酸 (16S rRNA), 而不是区分病原体37。更具体的系统并不例行检测基因编码的抗生素耐药性标记。因此, 有针对性的抗生素治疗可能会受到限制, 没有进一步的敏感性测试。
本研究的系统克服了这些局限性, 区分特定细菌和识别基因编码的抵抗标记。总的来说, NAT 检测可以被认为是一个快速和有用的互补, 以确认 PJI7,8,9,38。
有必要在联合吸入和手术中预先计划: 样品容器必须是无菌的和准备好的, 并且迅速样品运输必须是可利用的。外科医生应该对计划中的程序和期望的样品材料微生物学。在进行联合吸入时, 必须严格消毒条件, 以防止医源性感染关节。在脂肪患者中, 联合穿刺可能是有挑战性的, 透视指导可以是有益的。翻修手术需要非常高水平的专业技能, 而且应该由熟练的外科医生来完成。说明材料不应留在手术室任何时间超过必要, 但被送往微生物学尽快。本议定书中的一个非常关键的部分是潜在的污染风险。不仅在采集样品的同时, 在处理微生物实验室的样品时, 所有涉及的人员 (整形外科医生、护士、技术员、微生物学) 必须快速准确地工作, 并在程序中进行适当的培训。
超声和 NAT 是诊断种植体相关感染的重要工具。然而, 这一结果应始终受到认真的质疑。我们建议在圆桌讨论中讨论骨科医生、微生物学和传染性疾病专家以及病理学家对个体化治疗策略的看法。
在 PJI 的诊断路径中实现这一技术可以有几个优点。这是一个快速诊断, 结果在几个小时内。由于分析了几种基因编码的抗性标记, 有针对性的抗生素治疗可以发生在很早的阶段, 在临床病程。作为一个副作用, 广泛的抗生素可以保存在他们真正需要的迹象。其他样本类型 (例如组织标本、拭子、血肿、等) 也可以根据我们的协议进行调查。由于 PCR 磁带是一个闭合的系统, 因此在用户端不需要或可能进行故障排除。该协议的任何修改都必须由制造商来执行。制造商不断地对软件和硬件 (墨盒) 进行更改, 以增强系统, 但是在更新版本的确切更改中没有公开任何细节。
作者没有什么可透露的。
作者想感谢 Curetis 有限公司支持这项研究。
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 |
请求许可使用此 JoVE 文章的文本或图形
请求许可This article has been published
Video Coming Soon
版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。