История вопроса: Инфекция является катастрофическим осложнением после протезирования суставов. Инфекция является наиболее распространенной причиной ревизии после тотальной артропластики коленного сустава (ТКА) и третьей по распространенности причиной ревизии после тотальной артропластики тазобедренного сустава (ТТА) в Соединенных Штатах, с общей частотой возникновения от 1 до 3 процентов. Как только небольшое количество бактерий попадает в организм после замены сустава, либо путем циркуляции, либо через местные раны, они могут легко колонизировать поверхность искусственного сустава и расти, распространяясь в полости сустава. Послеоперационные инфекции обычно классифицируются как острые, подострые (гематогенные) и хронические, в зависимости от скорости прогрессирования и патогенеза заболевания, и лечение обычно основывается на этой классификации. В настоящее время затраты на лечение послеоперационных инфекций значительно превышают затраты на их профилактику. Мы разработали базу данных, основанную на случаях за последние несколько десятилетий, и сделали прогнозы на будущее протезирования суставов. Анализ нашей базы данных показал, что 3 308 пациентов подверглись ревизионной операции после первичного протезирования, и что в общей сложности 821 случай ревизии был вызван послеоперационной инфекцией. Изучение этих случаев может помочь нам лучше ориентироваться в ведении пациентов после артропластики, особенно в профилактике, диагностике и лечении послеоперационных инфекций. В этом обзоре мы будем ссылаться на лучшие доступные диагностические и терапевтические методы. С точки зрения глубины, этот обзор затрагивает только ту часть инфекции после артропластики, которая неоднократно упоминается, а именно лечение послеоперационной инфекции. Тем не менее, он даст читателю полное представление об этом заболевании, что в дальнейшем принесет пользу пациентам. Современный диагностический подход: Не существует клинического консенсуса относительно «золотого стандарта» для инфекции после артропластики, так как не существует высокоспецифичного метода диагностики. В настоящее время диагностика заболевания основывается на сочетании клинических подозрений, серологических тестов, бактериальных культур, гистологических исследований и некоторых основных молекулярных методов. Однако в значительной степени существующие диагностические протоколы не дают необходимой и точной информации для демонстрации наличия и патогенности септических бактерий в инфицированном суставе. Современные протоколы, используемые для диагностики инфекции, объединяют серологические тесты (ESR, CRP), гистологическое исследование, внешний вид больного сустава, культуру образцов, результаты предоперационных аспиратов сустава (включая культуру бактерий), а также количество и классификацию лейкоцитов. В настоящее время существует множество ссылок на эти методы, и AAOS дает рекомендации по каждому из этих тестов в соответствующих руководствах. Использование этих методов постоянно обновляет определение пост-артропластической инфекции, и здесь обсуждаются новые методы ее диагностики. Рекомендуемые в настоящее время методы диагностики и протоколы AAOS При подозрении на инфекцию обычно сначала проверяют уровень ESR и CRP, которые являются чувствительными индикаторами инфекции. Однако, поскольку они значительно повышаются при наличии любого из воспалительных поражений, они имеют низкую специфичность в диагностике инфекции после протезирования суставов. О наличии инфекции обычно говорят, когда ESR превышает 30 мм/час, а CRP — 10 мг/дл. В нашем учреждении, однако, анализ кривой операционной характеристики (ROC) показал, что более разумным стандартом для ESR и CRP является 31 мм/час и 2 мг/дл, соответственно, с чувствительностью и специфичностью 96% и 59% для перипротезной инфекции, когда уровни ESR и CRP превышают эти стандартные значения. Если ESR или CRP выше стандартных значений и нет клинических признаков послеоперационной инфекции, необходимо дальнейшее тестирование. Более эффективным методом является проведение артроцентеза для забора суставной жидкости в качестве образца для анализа. Если серологические параметры ненормальны, мы обычно используем результаты анализа суставной жидкости в качестве решающего эталона. Поэтому руководство AAOS рекомендует использовать суставную жидкость в качестве дополнительного теста, и этот метод достаточно недорогой. Культуры суставной жидкости, взятой путем пункции, могут выявить патогенные бактерии и позволить провести дальнейшее целенаправленное лечение антибиотиками. Однако проблема этого метода заключается в том, что он может дать ошибочные результаты, и мы продолжим обсуждение этого вопроса ниже. За последние несколько десятилетий непрерывное исследование показало, что количество лейкоцитов в крови указывает на наличие послеоперационной инфекции. Это исследование пришло к выводу, что количество лейкоцитов в жидкости для пункции колена более 1700 клеток/мкл или соотношение полиморфноядерных гранулоцитов (ПМЯ) более 65% свидетельствует об инфекции. В случае с бедром эти критерии были >4200/мкл и >80% соответственно. Bedair et al. предложили, что критериями для жидкости артроцентеза для ранней послеоперационной диагностики перипротезной инфекции являются количество WBC >10 700/мкл и соотношение PMN >89%. Если наличие инфекции не может быть определено с помощью многократных пункционных аспираций, следует рассмотреть возможность проведения визуализации, если хирург не рассматривает возможность оперативного вмешательства. Мы использовали тесты, меченные 18F, у пациентов с болью в тазобедренном суставе после ТЭЛА, чтобы определить, было ли поражение бактериальным или асептическим. Чувствительность и специфичность ФДГ-ПЭТ для диагностики послеоперационной инфекции составила 85% и 93% соответственно, а Lovetal обнаружил аналогичную роль ФДГ-ПЭТ при инфекциях после артропластики тазобедренного и коленного суставов. Другие методы визуализации, включая маркировку лейкоцитов, как рекомендовано в руководстве AAOS, и визуализацию галлия, не подкреплены убедительными клиническими данными. В настоящее время нет доказательств того, что МРТ и КТ имеют диагностическую ценность при послеоперационной инфекции. Если эти тесты не подтверждают наличие инфекции, единственной альтернативой является хирургический забор перипротезной ткани для замороженного среза и бактериальной культуры. Если во время операции обнаруживаются синусовые пути, сообщающиеся с суставом, это указывает на определенную инфекцию и требует немедленного хирургического вмешательства. Хотя процент ложноположительных результатов при обнаружении гноя низок, с другой стороны, наличие инфекции не является полностью определенным, даже если гной обнаружен интраоперационно, так как было установлено, что часть гноя, присутствующего после артропластики металл-на-металле, может иметь гнойную патологию из-за повышенной чувствительности пациента к ионам металла. В неопубликованных исследованиях мы пришли к выводу, что интраоперационное обнаружение гноя имеет чувствительность менее 50% для диагностики инфекции. Они пришли к выводу, что послеоперационная инфекция не может быть диагностирована только на основании гноя, обнаруженного в полости сустава. Хотя многие суставные хирурги поддерживают гистологическое исследование в случаях, когда инфекция очень подозрительна, и руководство AAOS поддерживает это. Однако мы не рекомендуем проводить интраоперационное исследование замороженного участка. Это связано с тем, что доступны более дешевые и надежные методы, такие как артроцентез; интраоперационное замороженное секционирование слишком сложно и субъективно. Если недоказанная гипотеза о том, что процентное содержание PMN в жидкости для артроцентеза положительно коррелирует с содержанием нейтрофилов в замороженном срезе, верна, интраоперационное исследование замороженного среза будет иметь мало диагностического значения в диагностике инфекции после артропластики. Если тест жидкости артроцентеза не является убедительным, то трудно подтвердить или опровергнуть наличие инфекции на замороженных срезах; кроме того, мы и другие исследователи обнаружили, что окрашивание по Граму не является очень эффективным инструментом для диагностики послеоперационной инфекции. Традиционно выделение перипротезной ткани на твердой среде является «золотым стандартом» диагностики перипротезных инфекций, однако, по имеющимся данным, этот метод не позволяет выявить наличие возбудителя примерно в 2-18% случаев инфекции. Неспособность определить возбудителя осложняет диагностику и лечение. Мы обнаружили, что культурально-отрицательные инфекции часто являются предиктором неудачи лечения с использованием таких методов, как дебридмент и ирригация. Основываясь на этом факте, мы задались целью изучить механизмы повышения чувствительности образцов тканей в культуре. Руководство AAOS рекомендует назначать антимикробную терапию после сбора образцов, если есть серьезные подозрения на инфекцию. Однако мы обнаружили, что профилактическое применение антибиотиков не влияет на точность культуры, а Шефер и др. показали, что увеличение времени инкубации повышает частоту положительных культур (63% при 1 неделе инкубации до 77% при 2 неделях). Хотя увеличение времени инкубации может снова привести к ложноположительным результатам из-за роста загрязняющих бактерий, Шефер и др. пришли к выводу, что более половины загрязняющих бактерий были выращены в течение первой недели инкубации. Примечательно, что их анализ показал, что редкие патогенные бактерии обычно начинали значительно расти только на второй неделе культивирования. Частота ложноположительных результатов тканевых культур из-за загрязнения колеблется от 5 до 37%, что может привести к ненужной операции или осложнить процедуру. Определение пост-артропластической инфекции В медицинском сообществе существует множество способов идентификации пост-артропластической инфекции от других заболеваний, но каждый из этих методов имеет свои недостатки. Хотя AAOS дает рекомендации по использованию этих тестов при подозрении на инфекцию, точное определение инфекции необходимо как для межисследовательских сравнений, так и для клинической диагностики. Поэтому многие исследователи предложили свои собственные определения инфекции после артропластики, основанные на описанных выше методах диагностики. На сегодняшний день эти определения не включают в себя количество и классификацию клеток в пункционном аспирате. Поэтому предложенное нами новое определение пост-артропластической инфекции включает анализ пункционного аспирата и определение положительной культуры образца ткани. Поскольку не существует золотого стандарта для диагностики пост-артропластической инфекции, рекомендуемое нами новое определение основано на сравнении существующих определений. Следует добавить, что наше новое определение также подвергается сравнению. Это исследование показало, что в 24% случаев, когда инфекция была выявлена по одному определению, по другому определению она диагностировалась как инфекция без бактерий. Это показывает, что диагностика пост-артропластической инфекции часто зависит от понимания ее определения и что рекомендуемое нами определение имеет диагностическую точность 53%-100% по сравнению с известными определениями. Как обсуждалось ранее, наше определение послеоперационной инфекции не включает гистологический анализ. Более того, наличие гноя в суставе не только не имеет диагностической ценности, но даже может привести к ошибочному диагнозу. Общество по инфекциям опорно-двигательного аппарата недавно опубликовало свое последнее определение послеоперационной инфекции (рис. 1), которое, как оно надеется, будет использоваться в качестве «золотого стандарта» инфекции. Определение послеартропластической инфекции находится в процессе стандартизации и уточнения на основе современных методов обследования, и другие методы обследования будут продолжать развиваться. Методы, которые мы использовали, описаны ниже, и, если их достоверность будет доказана, они станут индикатором инфекции после артропластики и послужат дальнейшим клиническим руководством. Лейкоцитарная эстераза Уровень количества лейкоцитов в суставной жидкости и типирование нейтрофилов являются высокочувствительными и специфичными для инфекций после тотальной артропластики коленного сустава. Поэтому мы можем предположить, что лейкоцитарная эстераза играет ту же роль. Организованное нами проспективное исследование показало, что эстераза лейкоцитов является высокоспецифичным показателем для диагностики послеоперационной инфекции. Колориметрический метод выявления этого фермента в настоящее время широко используется при инфекциях мочевыводящих путей. Полученные результаты делятся на четыре независимые страты (отражающие количество лейкоцитарной эстеразы в образце) в соответствии с изменением цвета индикаторной полоски. В данном исследовании послеоперационные инфекции анализировались путем пункции суставной жидкости в качестве стандарта. Самая высокая группа лейкоцитарной эстеразы (++) имела чувствительность 81% и специфичность 100%. Когда самые высокие уровни лейкоцитарной эстеразы (+ и ++) были положительными в обеих группах, результаты имели 94% чувствительности и 87% специфичности. Наблюдалась хорошая корреляция между лейкоцитарной эстеразой и ESR, CRP, количеством лейкоцитов в синовиальной жидкости и соотношением PMN в синовиальной жидкости. Хотя исследования эстеразы лейкоцитов находятся в зачаточном состоянии, использование колориметрии эстеразы лейкоцитов даст хирургам точный метод диагностики инфекций суставов. Преимущество метода заключается в его дешевизне и быстром получении результатов. Возможность быстрого получения результатов неоценима для хирурга, поскольку другие экспресс-тесты до сих пор имели ограниченное значение в диагностике послеоперационной инфекции. Другие цитологические маркеры Эстераза лейкоцитов была показана как эффективный метод диагностики послеоперационной инфекции после замены протеза сустава, и мы будем добавлять другие молекулярные маркеры для дальнейшего повышения точности диагностики послеоперационной инфекции. Поэтому мы также изучаем различные факторы воспалительной реакции. Ожидается, что аномально повышенные факторы в синовиальной жидкости сустава станут таким же быстрым методом диагностики послеоперационной инфекции, как беременность и инфекции мочевыводящих путей. В одном из наших исследований с участием 74 пациентов, перенесших ревизию суставов, для оценки диагностической ценности инфекции использовались 46 известных воспалительных факторов. Из них 31 случай был вызван инфекцией, а 43 были стерильными. Протеомный анализ использовался для измерения количества воспалительных факторов в каждом образце, и мы использовали анализ ROC-кривой для установления оптимальных пороговых значений для каждого белкового маркера. Этот анализ выявил пять воспалительных факторов, которые могли точно диагностировать послеоперационную инфекцию: IL-6, IL-8, CRP, альфа-2 макроглобулин и фактор роста эндотелия сосудов. К такому же выводу пришла и работа Дейрменгяна. В обоих исследованиях IL-6 был наиболее точным индикатором послеоперационной инфекции. Это исследование необходимо расширить и привлечь к нему больше учреждений. Наш идеальный тест был бы способен быстро и точно диагностировать послеоперационные инфекции, дополняя существующие диагностические критерии. Тест на эстеразу лейкоцитов имеет большой потенциал для уточнения диагноза, снижения затрат и направления лечения. Концентрация CRP в синовиальной жидкости Хотя CRP является важным тестом при подозрении на послеоперационную инфекцию, как упоминалось выше, плазменный CRP имеет низкую специфичность для послеоперационной инфекции. Была выдвинута гипотеза, что в качестве показателя реакции на воспаление он будет значительно повышен в перипротезной ткани, и по этому поводу была проведена серия исследований. В 66 ревизиях коленного сустава, выполненных более года назад, причина ревизии снова была классифицирована как инфекционная или асептическая, а анализ ROC-кривой показал, что концентрация CRP 3,7 мг/л в суставной жидкости была диагностической, тогда как концентрация CRP в плазме крови 16,5 мг/л была диагностической в той же группе случаев. Чувствительность концентрации CRP в суставной жидкости для диагностики послеоперационной инфекции составила 84%, специфичность 97% и точность 96%, в то время как чувствительность CRP в плазме крови составила 76%, специфичность 93% и точность 91%. Эти исследования, хотя и находятся еще в зачаточном состоянии, предоставляют метод ранней диагностики послеоперационной инфекции и снижают частоту ложноположительных результатов при постановке диагноза. Основываясь на этих результатах, можно надеяться, что концентрация CRP в синовиальной жидкости станет индикатором послеоперационной инфекции. Преимущества CRP в синовиальной жидкости заключаются в том, что результаты легко читаются и что тест может быть выполнен практически во всех клинических лабораториях больниц без необходимости в новом оборудовании и персонале. Следует добавить, что результаты не являются субъективными для оператора и поэтому подходят для широкого спектра клинического применения. Современное лечение пост-артропластических инфекций Точная и своевременная диагностика пост-артропластических инфекций крайне важна. Это связано с тем, что ее лечение является очень срочным вопросом. Лечение сильно варьируется в зависимости от степени очищения от послеоперационной инфекции. После диагностирования послеоперационной инфекции необходимо выяснить следующие аспекты: продолжительность симптомов, иммунный статус и общее состояние здоровья пациента, историю инфекции протезного сустава в больном суставе, а также в других суставах, состояние любых ран сустава, ожидания относительно функции сустава и характеристики патогенных бактерий. Все это поможет в выборе вариантов хирургического лечения. Только антимикробная терапия предпочтительна, если состояние здоровья пациента плохое, ожидаются серьезные неблагоприятные последствия хирургического лечения, а возбудитель менее вирулентен и чувствителен к антибиотикам. Хотя нет убедительных доказательств в пользу использования только антимикробной терапии без хирургического вмешательства, это разумный вариант для тех, кто не переносит операцию. Длительная антибиотикотерапия с последующей хирургической дебридментацией также является вариантом, если пациент отказывается или не может перенести последующую операцию. Этот подход имеет определенный успех в борьбе с инфекцией. Второй этап хирургического лечения В Северной Америке второй этап хирургического лечения является золотым стандартом лечения инфекции после артропластики, при котором на одном этапе удаляется инфицированный сустав, устанавливается антибиотикоцементная прокладка, а на втором этапе после эффективного контроля инфекции имплантируется новый сустав. В случаях острой послеоперационной инфекции, если искусственный сустав хорошо установлен и зафиксирован, возбудитель чувствителен к антибиотикам, а околосуставные мягкие ткани хорошо покрыты, использование дебридмента и ирригации для сохранения искусственного сустава может принести большую пользу в снижении инвалидности и облегчении восстановления функции конечности. Мы изучили результаты этого подхода к лечению и не обнаружили статистической разницы в использовании дебридмента и ирригации после послеоперационной инфекции при лечении острых инфекций, острых гематогенных инфекций и хронических инфекций, возникающих после операции. Однако возможно, что в настоящее время эти исследования не имеют возможности и не способны измерить точные различия. Эти анализы показывают, что стафилококковая инфекция является независимым фактором риска неудачи лечения с помощью дебридмента и лаважа для сохранения искусственного сустава. Кроме того, два отдельных исследования показали, что процент успеха дебридмента был низким (16% и 37%) у людей с метициллин-резистентной инфекцией Staphylococcus aureus (MRSA), которых лечили только с помощью дебридментного орошения для сохранения искусственного сустава. В другом исследовании показатель успешного лечения стрептококковых инфекций (которые традиционно считаются хорошо сохраняемыми при дебридменте и ирригации) составил 65%, по сравнению с 71% для других инфекций в целом. Эти данные свидетельствуют о том, что при лечении инфекций после артропластики можно обойтись меньшим объемом хирургического лечения в пользу попытки сохранения оригинального искусственного сустава, когда это необходимо. Наш институциональный протокол лечения предполагает, что лечение острых не-MRSA инфекций в раннем послеоперационном периоде (в течение 2 недель) после биологической ТЭЛА заключается в одноэтапной замене протезного сустава, в этом случае мы можем использовать дебридмент и ирригацию. Хотя эффективность такого лечения неизвестна, его преимущество в том, что оно позволяет провести более тщательный дебридмент и удалить патогенную ткань. Может показаться, что использование дебридмента и ирригации для сохранения искусственного сустава является ступенькой к операции второго этапа. Однако мы обнаружили, что процент успеха дебридмента ниже, когда сустав сначала дебридируется и промывается для сохранения искусственного сустава, а затем заменяется вторым этапом по сравнению с прямой заменой вторым этапом. Кроме того, у нас была аналогичная ситуация в случаях, когда тотальные ревизии коленного сустава выполнялись по инфекционным и асептическим причинам. Метода прогнозирования исхода послеоперационной инфекции при соответствующем лечении не существует, но попытки сделать это предпринимались. Исследования случаев рецидивирующей или персистирующей инфекции после второго этапа ревизионного лечения послеоперационно инфицированных коленных суставов показали, что отрицательные культуры перипротезных тканей, инфицирование метициллин-резистентными патогенными бактериями и длительная повторная операция являются независимыми факторами риска рецидива инфекции. В независимом исследовании процент успеха после второго этапа ревизии в случаях с грамотрицательной инфекцией (52%) был сопоставим с процентом успеха в случаях с MRSA-инфекцией, леченных таким же образом (51%). Напротив, процент успеха при метициллин-чувствительных грамположительных инфекциях был значительно выше (69%), и эти последние данные показывают, что даже золотой стандарт лечения послеоперационных инфекций (второй этап хирургического лечения) имеет менее благоприятные результаты. В связи с высокой частотой неудач при лечении послеоперационных инфекций пациенты часто подвергаются риску повторного инфицирования при проведении второго этапа хирургического лечения. В случае рецидива инфекции после ревизии второго этапа практикующие врачи сталкиваются с неприятной ситуацией, когда у них имеется очень мало вариантов лечения. По нашему опыту, повторная операция второго этапа замены дает пациентам результаты, которые соответствуют разумным ожиданиям. В нашем исследовании повторного второго этапа операции по протезированию коленного сустава 14 из 18 пациентов не подвергались инфекции в течение как минимум двух лет, а два из четырех неудачных случаев были вылечены третьей операцией второго этапа. В независимом исследовании искусственных эндопротезов тазобедренного сустава только 8 из 15 пациентов были вылечены, но 7 из этих 8 пациентов не подверглись повторной инфекции. Для сравнения, в исследовании Калры сообщалось о семи из одиннадцати пациентов, у которых повторное эндопротезирование тазобедренного сустава было неудачным. Спасительные меры необходимо рассматривать, если у пациента меньше шансов восстановить функцию конечности, или если у пациента ослаблен иммунитет, или если пациент слишком плохо себя чувствует, чтобы перенести несколько операций. Спасительные меры для колена включают сращение коленного сустава и ампутацию выше колена. Они могут быть эффективны для устранения источника инфекции и восстановления некоторой степени функции пораженной конечности. После нескольких анализов таких случаев в нашем учреждении мы считаем, что надколенная ампутация является следующим лучшим вариантом хирургического вмешательства. Важно отметить, что внутренняя фиксация при сращении коленного сустава может привести к образованию биопленки и даже постоянной инфекции. Спасительные меры при поражении тазобедренного сустава ограничиваются эндопротезированием, которое требует использования металлической фиксации, а хирурги должны быть готовы к длительной антибиотикотерапии. Обсуждение Поскольку число пациентов с инфекциями после артропластики растет, все больше и больше клиницистов будут сталкиваться с этим заболеванием. Преодоление этого заболевания потребует от клиницистов совершенствования их диагностических и терапевтических навыков, а от фундаментальных исследователей — продолжения усилий по поиску лучших способов его выявления. В данном обзоре широко описано современное состояние дел в области диагностики и лечения послеоперационных инфекций. Диагностические тесты постоянно развиваются по мере того, как продолжают совершенствоваться методы анализа синовиальной жидкости, а также другие методы определения биомаркеров, которые могут появиться, и по мере того, как становятся доступными экспресс-полоски для тестирования. Конечно, до появления идеального теста и успешного лечения еще далеко. С помощью знаний, уже упомянутых в этом обзоре, и исследований, которые будут проводиться в будущем, мы верим, что хирурги-ортопеды и коллеги, находящиеся на переднем крае медицины, однажды победят эту болезнь!