Способ диагностики инфекции при подозрении на инфекцию в области сустава
METHOD OF DIAGNOSTICS OF INFECTION IN SUSTAINABLE INFECTION IN THE FIELD OF THE JOINT

Изобретение относится к медицине, в частности к ортопедии и травматологии, и может быть использовано в практической медицине специалистами хирургами-ортопедами, а также врачами-лаборантами клинико-диагностических и биохимических лабораторий при подозрении на инфекцию в области сустава.
Инфекционные осложнения являются одной из основных экономических и социально-значимых проблем при эндопротезировании суставов. Данные регистра эндопротезирования, касающиеся первичной замены коленного и тазобедренного сустава, показывают, что риск развития инфекций составляет более 2%, при этом в случае ревизионных оперативных вмешательств этот риск намного выше.
По данным отечественных авторов при эндопротезировании тазобедренного сустава среди ранних осложнений инфекции составляют 26,9%, среди поздних - 36,6%. При эндопротезировании коленного сустава среди осложнений инфекция занимает второе место - 30,4%. При ревизионных вмешательствах на тазобедренном суставе инфекция является причиной в 26% случаев, при ревизионных вмешательствах на коленном суставе - в 52,3% (Загородний Н.В., ЦИТО им. Н.Н. Приорова, X Всероссийский съезд травматологов-ортопедов, 2014).
По данным регистра эндопротезирования РНИИТО частота инфекционных осложнений при первичном эндопротезировании составляет 0,97%. В 45% случаев причиной ревизионных вмешательств являются инфекционные осложнения (Тихилов P.M., VII Межрегиональная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы эндопротезирования крупных суставов», 2015). При повторных ревизиях риск инфекционных осложнений увеличивается в 9,6 раз (Huo М.Н. et al., 2009).
По данным зарубежных авторов, частота инфекционных осложнений при эндопротезировании коленного сустава составляет 0,4-4% и является наибольшей долей среди причин ревизий. При эндопротезировании тазобедренного сустава частота инфекционных осложнений составила 0,3-2,2% (Baek S.H., 2014). По прогнозам, к 2030 году ожидается увеличение инфекционных осложнений: при эндопротезировании коленного сустава - до 6,8%, эндопротезировании тазобедренного сустава - до 6,5% (Usbeck S., Scheuber F., 2014).
Причиной инфицирования могут быть как контаминация патогенной или условно-патогенной флорой самого пациента, так и контаминация госпитальной инфекцией послеорперационного поля вмешательства, что в итоге приводит к возникновению инфекционных осложнений.
Кроме того, для пациентов перипротезная инфекция сопряжена с ухудшением качества жизни, болями, как правило, двумя дополнительными операциями с утратой костей и мягких тканей, дополнительным стационарным лечением. В результате длительного пребывания в стационаре, операций, наркозов, иммобилизации пациенты сталкиваются с мультирезистентными возбудителями и имеют риск возникновения сопутствующих осложнений, приводящих к летальным исходам.
Залогом успешного лечения перипротезной инфекции является раннее выявление возбудителя, точная идентификация, определение чувствительности к антибиотикам и назначение эффективной этиотропной терапии. Объективными трудностями микробиологической диагностики при инфекции протезированных суставов являются труднокультивируемые и анаэробные микроорганизмы, микроорганизмы на имплантах в составе биопленок, а также низкая концентрация возбудителя в образце, способная вызвать инфекционный процесс.
В Российской Федерации отсутствуют клинические рекомендации и нормативные акты, регламентирующие стандартизованную комплексную лабораторную диагностику по раннему выявлению инфекции при эндопротезировании и других травматолого-ортопедических операциях с целью профилактики и контроля лечения перипротезной инфекции.
Известны способы диагностики инфекции в травматологии и ортопедии при подозрении на инфекцию в области сустава, включающие взятие биологического материала, транспортировку, идентификацию и исследование материала с выдачей результата, причем взятие биологического материала осуществляют свабами - из места установки протеза, а ультразвуковая обработка биологического материала осуществляется в контейнерах (см. например, Henry D. Isenderg. Clinical Microbiology Procedures Handbook. 3rd ed Washington, DC: ASM Press, а также см. Douglas R. Osmon et al. Diagnosis and Management of Prosthetic Joint Infection: Clinical Practice Guidelines by the Infectious Diseases Society of America).
Наиболее близким по технической сущности является способ диагностики инфекции в травматологии и ортопедии при подозрении на инфекцию в области сустава, включающий взятие биологического материала, транспортировку, исследование биологического материала, включающее первичную микроскопию и бактериологическое исследование (см. Douglas R. Osmon et al. Diagnosis and Management of Prosthetic Joint Infection: Clinical Practice Guidelines by the Infectious Diseases Society of America).
Общими недостатками известных способов является отсутствие взятия образцов перипротезной ткани во время первичного эндопротезирования суставов, когда требуется от четырех до шести образцов ткани, так как количество микроорганизмов в перипротезных тканях невелико. Отсутствуют рекомендации по исследованию при ревизионном эндопротезировании костного цемента, прилегающего к имплантату, который также дает информацию о наличии или отсутствии возбудителя. Нет указаний о повторном взятии синовиальной жидкости при наличии клинических признаков инфекции у пациента при получении отрицательного результата на 5 сутки бактериологического исследования, так как малое количество возбудителя при данной патологии может привести к ложноотрицательным результатам. Также недостатком известных способов является рекомендация инкубирования посевов образцов до пяти суток и выдача отрицательного ответа при отсутствии роста микроорганизмов, тогда как причиной инфекции могут быть медленнорастущие возбудители, рост которых происходит только на 10-14 сутки. При исследованиях без автоматического анализатора не всегда можно получить рост микроорганизмов, либо получить его в более поздние сроки. Для получения информации необходимо постоянное просматривание посевов, что требует дополнительные трудозатраты, анализатор подает сигнал о появлении роста микроорганизмов в максимально короткие сроки.
Техническим результатом является повышение качества микробиологических исследований за счет выделения медленнорастущих и труднокультивируемых микроорганизмов, уменьшение времени диагностики, снижение трудоемкости исследования.
Технический результат достигается тем, что в способе диагностики при подозрении на инфекцию в области сустава, включающем взятие биологического материала, транспортировку и его исследование, включающее первичную микроскопию и бактериологическое исследование и последующую выдачу результата, согласно изобретению, при первичной микроскопии биологического материал в виде синовиальной жидкости или аспирата из полости сустава результат цитоза выдается через 5 минут, а дифференциальнный подсчет клеток - через 15 минут, причем исследуемые образцы биологического материала при первичном эндопротезировании в виде образцов гомогонезированной перипротезной ткани от 4 до 6 образцов и при исследовании биологического материала в виде смывной жидкости с эндопротезов после ультразвуковой обработки, помимо традиционных питательных сред для бактериологических исследований, инокулируются и во флаконы бактериологического анализатора для культивирования аэробных и анаэробных микроорганизмов, причем все посевы исследуемых биологических материалов инкубируют в термостате при 35°C в течение 14 суток, предварительный отрицательный результат выдается через 5 суток, окончательный через 14 суток, причем для биологического материала в виде синовиальной жидкости проводится повторный забор и исследование биоматериала, которое осуществляют при наличии клинических признаков инфекции у пациента при получении отрицательного результата на 5 сутки или при подозрении на контаминацию.
В качестве биологического материала используют синовиальную жидкость, используют аспират из полости сустава, используют образцы перипротезной ткани, используют образцы извлеченных имплантатов. При ревизионном эндопротезировании в качестве биологического материала исследования также может служить костный цемент, прилегающий к имплантату. Аспират из полости сустава берут как на дооперационном этапе, так и во время операции. Ультразвуковая обработка биологического материала в виде протезов осуществляется в пластиковых пакетах.
Способ осуществляется следующим образом.
Для назначения пациенту с инфекцией в области сустава эффективной антибактериальной терапии необходимо провести микробиологическое исследование различного биологического материала для выделения микроорганизмов, их идентификации и определения чувствительности к антибиотикам как на дооперационном, так и на интраоперационном этапе. В качестве биологического материала на дооперационном этапе перед первичным эндопротезированием забирается синовиальная жидкость, перед ревизионным протезированием - аспират из полости сустава. При интраоперационном этапе в качестве биологического материала используют одновременное исследование аспирата из полости сустава, образцов перипротезной ткани, извлеченных имплантатов, костного цемента (при наличии).
Причем синовиальная жидкость и аспират из полости сустава забираются врачом-травматологом с соблюдением требований асептики и антисептики и направляются в лабораторию в шприце, которым был забран материал, игла во время транспортировки должна быть закрыта колпачком. Образцы перипротезной ткани, костный цемент, прилегающий к имплантату, забираются отдельным инструментарием, в количестве 4-6 образцов из различных точек, фрагменты образцов должны быть размером до 1×3 см, забирается 4-6 образцов из различных точек, каждый образец помещается в отдельный стерильный контейнер.
Извлеченные компоненты эндопротеза помещаются в стерильный контейнер (пластиковый пакет), все образцы немедленно доставляются в лабораторию согласно правилам транспортировки материала. В направление на микробиологическое и цитологическое исследование включается следующая информация: ФИО, возраст, пол пациента, отделение медицинского учреждения и палата, номер истории болезни, диагноз, пунктируемый сустав, нумерация и краткая характеристика образца перипротезной ткани, название компонента эндопротеза, дата и время сбора образца, время доставки образца в лабораторию.
В лаборатории проводится подготовка синовиальной жидкости для микроскопии (цитоз), готовятся и окрашиваются мазки по Граму и для цитологического исследования (дифференциальный подсчет), проводится посев синовиальной жидкости на кровяной агар, шоколадный агар и тиогликолевую среду во флаконы бактериологического анализатора для культивирования аэробных и анаэробных микроорганизмов в образцах крови и других в норме стерильных жидкостей. Каждый образец перипротезной ткани, костного цемента, прилегающего к имплантату, взвешивается, к образцу весом ≤1,0 г, добавляется 0,5 мл стерильного раствора 0,9% NaCl, к образцу весом >1,0 г, добавляется 1,0 мл стерильного раствора 0,9% NaCl, гомогенизируется. Затем 0,1 мл гомогенизата стерильным наконечником помещается на чашку с кровяным агаром; материал распределяется стерильной петлей или шпателем по поверхности агара, 0,1 мл гомогенизата стерильным наконечником помещается в пробирку с тиогликолевой средой, в оставшийся гомогенизат добавляется 2 мл стерильного раствора 0,9% NaCl и тщательно перемешивается, полученная суспензия шприцом инокулируется во флаконы бактериологического анализатора для культивирования аэробных и анаэробных микроорганизмов в образцах крови и других в норме стерильных жидкостей. Извлеченные компоненты эндопротеза помещаются в стерильный контейнер (пакет), в который добавляется от 50 мл до 200 мл стерильного раствора 0,9% NaCl, контейнер (пакет) встряхивается на вортексе в течение 30 секунд, жидкость из контейнера (пакета) по 0,5 мл высевается на чашку с кровяным агаром и в пробирку с тиогликолевой средой. Контейнер (пакет) с эндопротезом обрабатывается в У3-мойке в течение 5 минут, контейнер (пакет) повторно встряхивается на вортексе в течение 30 секунд, жидкость из контейнера (пакета) после УЗ-обработки высевается по 0,5 мл на чашку с кровяным агаром и тиогликолевую среду, инокулируется по 2 мл во флаконы бактериологического анализатора для культивирования аэробных и анаэробных микроорганизмов в образцах крови и других в норме стерильных жидкостей.
Все посевы инкубируются при 35°C до 14 суток. При обнаружении роста микрофлоры производится микроскопия по Граму, производится подсчет выросших колоний и расчет на весь объем образца для определения бактериальной нагрузки, выполняется идентификация микроорганизма с определением чувствительности к антибактериальным препаратам.
При первичной микроскопии результат цитоза синовиальной жидкости (аспирата из полости сустава) выдается через 5 минут, дифференциального подсчета клеток - через 10 минут; при обнаружение роста микроорганизмов окончательное заключение о принадлежности по Граму с идентификацией до вида и чувствительности к антибактериальным препаратам выдается через 48-72 ч, при отсутствии роста микроорганизмов через 5 суток выдается предварительный результат «Через 5 суток роста аэробной и анаэробной микрофлоры нет, инкубация продлена»; при отсутствии роста микроорганизмов в течение 14 суток выдается окончательный результат «через 14 суток роста аэробной и анаэробной микрофлоры нет». Повторное взятие синовиальной жидкости производится в следующих случаях: наличие клинических признаков инфекции у пациента при получении отрицательного результата на 5 сутки, при подозрении на контаминацию.
Анализ результатов исследований, проведенных согласно Протоколу, показал преимущество использования анализатора для исследования стерильных в норме жидкостей. 84% пациентам микробиологический диагноз перипротезной инфекции поставлен перед операцией. Дополнительно клинически значимые микроорганизмы выявлены в 3,7% образцов синовиальной жидкости (n=441), в 3,5% образцов смывной жидкости компонентов эндопротезов (n=142) и в 1,6% образцов перипротезной ткани (n=688) по сравнению с классическим методом. Чувствительность методов при посеве классическим способом и с помощью бактериологического анализатора для синовиальной жидкости составила - 77,1 и 98,5%, для образцов перипротезной ткани - 85,1 и 97,2% соответственно, для смывной жидкости - 88,3% и 97,6%.
Исследования, проведенные согласно Протоколу, выявили микроорганизмы у 3,7% пациентов (n=567) при первичных операциях (при подозрении на инфекционный характер процесса в ходе операции), у 9,3% пациентов (n=215) при ревизионных операциях по поводу предположительной асептической нестабильности, у 93,3% пациентов (n=40) при имплантассоциированной инфекции.
Метод исследования имплантатов с применением ультразвука показал больший процент обнаружения возбудителей у пациентов с диагнозом перипротезная инфекция суставов, микроорганизмы были найдены у 24 обследуемых (n=26, чувствительность 92%).
С помощью традиционного культурального метода исследования образцов перипротезной ткани, микроорганизмы удалось обнаружить только у 18 пациентов в двух и более образцах перипротезной ткани (чувствительность 69%, Р<0,05). При этом существенных отличий от бактериологического исследования синовиальной жидкости не было - микроорганизм был найден в 15 из 18 образцов синовиальной жидкости, предоставленных на исследование, (чувствительность 83%, Р=0,85). Специфичность данных методов составила 91%, 93% и 100% соответственно.
Осуществление способа поясняется конкретными клиническими примерами.
Клинический пример 1. Больная А., 50 лет, находилась на лечении с предварительным диагнозом Инфекционная нестабильность компонентов эндопротеза левого тазобедренного сустава. У больной перед ревизионным эндопротезированием была взята синовиальная жидкость для бактериологического исследования. Через 5 суток инкубации посевов синовиальной жидкости результат бактериологического исследования отрицательный. Инкубация была продлена до 14 суток и на 9 сутки выявлен рост медленнорастущего анаэробного микроорганизма Finegoldia magnus. На основе полученных результатов выставлен диагноз: Поздняя глубокая парапротезная инфекция области левого тазобебдренного сустава. Больной проведено ревизионное эндопротезирование тазобедреного сустава: удаление эндопротеза, санация, установка артикулирующего спейсера на костный цемент с соответствующим антибактериальным препаратом, назначена антибактериальная терапия в соответствии с антибиотикочувствительностью выделенного микроорганизма. Был достигнут стойкий клинический эффект.
Клинический пример 2. Больной Е., 37 лет, поступил для первичного эндопротезирования с диагнозом Хронический синовит коленного сустава.
Больному с диагностической целью проведена артроскопическая операция, во время которой обнаружены признаки вилонодулярного синовита и взят материал для гистологического и микробиологического исследования (5 образцов перипротезной ткани и одна синовиальная жидкость). При проведении микробиологического исследованиия на пластинчатых питательных средах (кровяном, шоколадном агаре) и в тиогликолиевой среде рост микроорганизмов не выявлен, при посеве гомогенизированных образцов перипротезной ткани и синовиальной жидкости во флаконы автоматического микробиологического анализатора через 72 часа получен положительный сигнал о росте микроорганизмов в 6 аэробных флаконах (с образцами перипротезной ткани и синовиальной жидкостью). При микроскопии содержимого флаконов обнаружены грамвариабельные палочки, расположенные парами. Микроорганизм был идентифицирован как В. zoohelcum.
Из анамнеза: пациент ветеринар по профессии и ранее имел укусы животных (песцы, лисы), являющихся носителями данных микроорганизмов. При повторной пункции через 14 дней у больного в синовиальной жидкости также был получен рост подобных микроорганизмов.
Пациенту из-за высокой вероятности развития перипротезной инфекции отказано в первичном эндопротезировании и назначен длительный курс антибактериальной терапии для лечения выявленой инфекции в соответствии с результатами определения чувствительности к антибиотикам.
Предлагаемый способ определяет порядок проведения комплексной лабораторной диагностики по раннему выявлению инфекции в области сустава при эндопротезировании. Предлагаемый способ позволяет уменьшить время проведения диагностики, снизить трудоемкость исследования, а также повысить качество микробиологических исследований за счет выделения медленнорастущих микроорганизмов.