Проблема перипротезной инфекции как осложнение эндопротезирования тазобедренного и коленного суставов



В связи с увеличением продолжительности жизни частота проведения операций по эндопротезированию тазобедренного и коленного суставов растет с каждым годом. Развитие перипротезной инфекции является одним из наиболее сложных осложнений в практике врача-травматолога. В данной статье рассмотрены современные методы диагностики и лечения перипротезной инфекции при эндопротезировании крупных суставов нижней конечности.

Ключевые слова: перипротезная инфекция, тазобедренный сустав, коленный сустав, осложнения эндопротезирования.

В настоящее время артропластика тазобедренного и коленного суставов является частой операцией: в мире ежегодно выполняется около 2 млн подобных операций [1], в Российской Федерации данное число достигает приблизительно 150 тыс. [2]. Одним из вариантов местных осложнений при эндопротезировании крупных суставов — развитие перипротезных переломов и перипротезной инфекции. В 2019 году число возникших перипротезных инфекций составило около 4300 случаев [2]. Частота развития перипротезной инфекции после первичного эндопротезирования составляет 0,3–2,2 %, а при ревизионных операциях достигает 5,9–13,6 % [3]. Перипротезная инфекция (ППИ) является частным случаем имплантат ассоциированной инфекции и связана с проникновением инфекционной флоры в область хирургического вмешательства при эндопротезировании. В связи с высокой частотой развития ППИ остается актуальным вопрос своевременной диагностики и выбора наиболее рационального метода лечения возникшей ППИ.

Факторы риска

К наиболее распространенным факторам риска развития перипротезной инфекции относят:

1. Избыточный вес. У пациентов с ожирением продолжительность операции часто увеличивается; имеются сопутствующие заболевания, осложняющие оперативное вмешательство и послеоперационный период [4].
2. Иммунодефицитные состояния [5].
3. Сахарный диабет. Повышается риск образования бактериальной биопленки при повышении уровня глюкозы в крови; диабетическая микроангиопатия — генерализованное поражение кровеносных сосудов, которое негативно влияет на заживление ран, что может привести к развитию поверхностной инфекции в области оперативного вмешательства [6].
4. Повторные хирургические вмешательства. После ревизионных операций риск развития инфекционных осложнений выше, чем после первичного эндопротезирования [7].

Вероятность развития перипротезной инфекции возрастает и при наличии других сопутствующих патологий, например, при ревматоидном артрите, нарушении свертываемости крови, дооперационной анемии [8, 9].

Этиология

Частыми возбудителями перипротезной инфекции являются коагулазонегативные стафилококки (S. haemolyticus, S. epidermidis) (30–43 %), вторыми по распространенности являются Staphylococcus aureus (12–23 %), третьими — микробные ассоциации (10–20 %), далее следуют: грамотрицательные бактерии (10–17 %), стрептококки (9–10 %), энтерококки (3–7 %), анаэробы (2–4 %) и Candida spp. (1–3 %). Примерно в 20 % случаев микроорганизмы сложно идентифицировать [10], что связывают в основном с приемом антибиотиков до взятия проб и затруднениями при культивировании микроорганизмов.

На данный момент к «проблемным микробам» относят фторхинолон-устойчивые грамотрицательные бактерии, рифампицин-устойчивые стафилококки и грибы Candida spp., эти микроорганизмы также называют трудными для лечения возбудителями (DTT — difficult to treat). Выявление наличия возбудителей этой группы является важным звеном в диагностике и непосредственно влияет на выбор методов лечения: определение хирургической тактики и подходящей антимикробной терапии. В настоящий момент нет системных антибиотиков, активных в отношении данных возбудителей в составе микробной биоплёнки.

Биопленки — это организованное, взаимодействующее между собой сообщество микроорганизмов, встроенных во внеклеточный матрикс, образующихся на различных поверхностях: тканей, имплантатов и инородных тел [11, 12]. Установлено, что ключевым патологическим элементом в процессе образования биопленок является наличие поверхностей инородных тел в организме. Микроорганизмы нормальной флоры, считающиеся «безвредными», могут стать патогенами и начать размножаться в составе биопленок в присутствии инородных тел, что в конечном итоге ведет к развитию перипротезной инфекции.

Обсеменение контаминантами раневой поверхности и поверхности эндопротезов чаще всего происходит во время оперативного вмешательства (около 30 % случаев). Проявление выраженной, типичной болезненной симптоматики происходит в период от недели до нескольких лет после оперативного вмешательства. В случае инфицирования эндопротеза в течение нескольких лет после операции распространение происходит гематогенным и лимфогенным путем из удаленного от суставов источника инфекции. Для гематогенного пути распространения инфекции частыми источниками являются кожные инфекции, инфекции периодонта, желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей и мочевыводящих путей [10].

Классификация

По классификации Mark B. Coventry перипротезную инфекцию делят в зависимости от срока появления клинических с момента установки протезного импланта. Выделяют раннюю, отсроченную и позднюю ППИ [13].

Таблица 1

	Период возникновения	Причина
Ранняя	в течение первых 3 месяцев после операции	контаминация операционной раны
Отсроченная	от 3 до 24 месяцев после операции	контаминация операционной раны
Поздняя	через несколько лет и более после операции	связана с гематогенным путем инфицирования или с вялотекущим инфекционным процессом,

В клинической практике сейчас используется классификация, предложенная Dean T. Tsukayama принятая в 1995 году. Эта классификация делит ППИ на четыре формы, базируясь на периоде возникновения после оперативного вмешательства и на возможном пути инфицирования [14].

Таблица 2

	Пример	Период возникновения
Первый тип	ранняя послеоперационная инфекция	течение месяца с момента операции
Второй тип	поздняя хроническая перипротезная инфекция	более чем через один месяц и до 1 года после операции
Третий тип	острая гематогенная инфекция	более чем через 1 год с момента операции
Четвертый тип	пациенты с выявленными положительными интраоперационными культурами при повторном эндопротезировании	течение месяца с момента операции

Классификация полезна для выбора подхода лечения. При первом и третьем типе возможно проведение лечебного пособия в виде повторной операции с удалением или сохранением компонентов эндопротеза в один этап; для второго типа предпочтительнее использовать повторное эндопротезирование в два этапа.

Патогенез

От момента проведения операции патогенез может быть отличен на разных этапах послеоперационного периода. Причиной ППИ в течение первого года после операции является интраоперационное обсеменение эндопротеза или рядом расположенных мягких тканей. В данном случае имеет место аэрогенный путь и прямой контактный путь передачи инфекции. Микроорганизмы, попадая на поверхность инородного тела в организме, организуются в колонии, образуя биопленки на поверхности [15].

Второй фактор индуцирования ППИ — наличие поверхностной инфекции послеоперационной раны у пациентов. Через поврежденные ткани с кожного покрова возбудители распространяются на поверхность эндопротеза. Такой вариант распространения инфекции возможен через длительный промежуток времени после оперативных вмешательств при повреждении тканей в результате травмы.

Третий фактор индуцирования перипротезной инфекции — гематогенный путь инфицирования. ППИ возникает в результате распространения бактерий из отдаленных очагов инфекции.

Клиника

Для перипротезной инфекции характерны симптомы: отек в области сустава, гиперемия, появление выпота в полости сустава, отделяемое из раны, местное и общее повышение температуры, свищевой тракт, сопряженный с составными частями эндопротеза, его поверхностью [16, 17]. Клинически значимым дифференциальным признаком является постоянная боль в покое, усиливающаяся при прогрессировании инфекционного процесса [18]. Каждый эпизод наличия болевого синдрома в области проведения операции эндопротезирования суставов (тазобедренного и коленного) необходимо расценивать как возможный инфекционный процесс. Особенно это важно для пациентов с клиническими проявлениями в течение 2 лет после оперативного вмешательства.

Диагностика

Одним из наиболее важных этапов диагностики ППИ является тщательный сбор анамнеза и физикальный осмотр [19]. Чаще всего на наличие ППИ указывает болевой симптом в области сустава, на котором ранее была проведена операция артропластики. При физикальном обследовании наряду с локальными симптомами важно отметить признаки синдрома системной воспалительной реакции [20]. Общие симптомы интоксикации, лихорадка являются показателем возникновения инфекции в послеоперационном периоде, особенно при отсутствии безболевого периода и наличием локальных симптомов [21]. Локальные гиперемия, отек, болезненность при пальпации, ограничение движения указывают на наличие воспалительной реакции в области установленного эндопротеза. Абсолютными симптомами перипротезной инфекции являются признаки глубокого поражения тканей (наличие свищевого хода, абсцессов, гнойного отделяемого). Важно также при опросе отметить время манифестации инфекции в послеоперационном периоде [22, 23].

При лабораторном обследовании наиболее достоверным признаком ППИ является увеличение СОЭ > 30 мм/ч и СРБ > 10 мг/л в крови, однако увеличение этих показателей не является абсолютным диагностическим признаком — ППИ может отмечаться и при нормальных значениях данных показателей [24]. В связи с этим в настоящее время диагностика не может основываться только на серологических исследованиях [23]. При подозрении на ППИ показано проводить диагностическую пункцию сустава с проведением цитологического и бактериологического исследований [25]. В цитологическом исследовании диагностически значимыми цифрами являются увеличение количества лейкоцитов > 3000 клеток/мкл и доли ПЯЛ > 70 % [24].

Во время операции рекомендуется провести гистологическое иследование. Согласно критерию Фельдмана наличие имплант-ассоциированной инфекции подтверждается при выявлении более 5 нейтрофилов не менее чем в 5 полях зрения при микроскопном увеличении ×400 [26]. Также гистологическое исследование позволяет идентифицировать грибы и бактерии при использовании специфических красителей [27].

В настоящее время для диагностики ППИ также используется рентгенологическое исследование для исключения других патологий. Наиболее диагностически значимым методом для свищевой формы ППИ является фистулография. Также используется УЗИ в качестве визуального контроля при проведении пункции для уточнения локализации процесса. При наличии показаний рекомендуется проведение спиральной компьютерной томографии (СКТ), магнитно-резонансной томографии (МРТ), трёхфазной сцинтиграфии кости (TPBS), сцинтиграфии меченными лейкоцитами (WBC) или антителами гранулоцитов с однофотонной эмиссионной компьютерной томографией (SPECT/CT), позитронной эмиссионной томографии с 18F-2-фтор-2-дезокси-D-глюкоза, комбинированной с низкодозной или усиленной контрастом компьютерной томографией (18F-FDG PET/CT) [28].

Лечение

Лечение ППИ включает в себя медикаментозную терапию, диетотерапию, обезболивание и хирургические методы. Выбор тактики лечения зависит от конкретной клинической ситуации и связан с полиморфностью и антибиотикорезистентностью микрофлоры, образующей пленки, и самой тактики оперативного вмешательства, направленной на удаление поврежденных компонентов эндопротеза [29]. В зависимости от зрелости биопленки определяется тактика назначения медикаментозной терапии: если биопленка незрелая, то она чувствительна к действию антибиотикотерапии и сохраняется шанс на сохранение эндопротеза, при зрелой биопленке эндопротез необходимо удалять [30].

При незрелой биопленке тактику лечения можно привести к двум методам [30]:

1. Санирующая операция с сохранением стабильных компонентов эндопротеза: DAIR — дебридмент, удаление всех нежизнеспособных тканей в сочетании с антибиотикотерапией широкого спектра действия или с приложением этиотропной терапии для установленного возбудителя.
2. IR (Implant Retension) — сохранение компонентов эндопротеза при обязательной замене пары трения и применении антибиотикотерапии по аналогичным первому методу подходу.

При формировании зрелой биопленки единственным методом лечения является оперативное вмешательство с радикальным удалением всех компонентов эндопротеза с тщательным санированием раны [31]. На сегодняшний день существует несколько методов оперативного вмешательсва. Их сравнительная характеристика представлена в таблице 3 [30].

Таблица 3

Сравнение методов оперативного вмешательства при формировании устойчивой биопленки

Метод	Показания	Преимущества	Недостатки
Одноэтапное ревизионное эндопротезирование	Хорошее качество кости, состояние мягких тканей Отсутствие свищей Точная идентификация микроорганизма Отсутствие метициллинрезистентых штаммов	Однократное оперативное вмешательство Небольшой срок пребывания в стационаре Ранняя мобилизация пациента Более дешевое лечение	Наличие ряда особых показаний: отсутствие метициллинрезистентных стафилококков, хорошее состояние мягких тканей, отсутствие свищей
2-этапное ревизионное эндопротезирование	«Золотой стандарт» в лечении ППИ, применяется в случаях отсутствия показаний к другим методам	Возможность точной идентификации возбудителя с определением его чувствительности к антибиотикам Адекватный временной интервал для подавления микрофлоры в очаге инфекции Определение и лечение возможных очагов гематогенной патологии	Длительный период госпитализации Поздняя реабилитация Высокая стоимость Технические сложности при выполнении 2-го этапа, связанные с рубцовыми изменениями
Артропластика по Гильдерстоуну (формирование опорного неоартроза, резекционная артропластика)	Невысокие функциональные требования пациентов Неоднократные рецидивы инфекции в зоне эндопротеза Устойчивые формы инфекции	Единственный метод, позволяющий контролировать ППИ	Ограничение двигательной активности в суставе
Экзартикуляция или ампутация	«Операция отчаяния» при жизнеугрожающих состояниях пациента	Позволяет сохранить жизнь пациенту	Прогрессирующая потеря костной массы и мягких тканей на фоне некупируемого, тяжело протекающего длительного инфекционного процесса, ограничивают возможности подбора адекватного ревизионного эндопротеза

Выделяется также метод «супрессивной терапии». Пациенту назначается пожизненный прием антибиотиков, что возможно при выделении низковирулентного возбудителя и низком риске развития сепсиса. Данный метод не приводит к эрадикации возбудителя [32].

Заключение

Эндопротезирование — это оперативное вмешательство, которое может улучшить качество жизни пациентов с патологией крупных суставов. Перипротезная инфекция — это трудное для диагностики и лечения осложнения эндопротезирования. В настоящее время существуют различные методики диагностики, консервативного и оперативного вмешательства для реконвалесценции пациента. В выборе методики важно опираться на понимание этиологии возбудителя и индивидуальные характеристики пациента, которые могут привести к рецидиву инфекции. На данный момент существует «золотой стандарт» оперативного лечения ППИ — двухэтапная операция по замене эндопротеза крупных суставов в результате нестабильности различного генеза, то есть ревизионное эндопротезирование. Существует необходимость проведения высококачественных исследований относительно патогенетический составляющей ППИ. Положительным моментом является понимание эпидемиологии и этиологии заболевания, что служит фундаментом для успешных проспективных исследований. Роль диагностических мероприятий в отношении выявления ППИ на начальных этапах возрастает, это позволяет вовремя определять наличие патологии у пациентов и профилактировать факторы риска присоединения ППИ у лиц с эндопротезированием крупных суставов в анамнезе.

Литература:

1. Ferguson R. J., Palmer A. J., Taylor A., Porter M. L., Malchau H., Glyn-Jones S. Hip replacement. Lancet. 2018;392(10158):1662–1671. doi: 10.1016/S0140–6736(18)31777-X.
2. Середа А. П., Кочиш А. А., Черный А. А., Антипов А. П., Алиев А.Г, Вебер Е. В., Воронцова Т. Н., Божкова С. А., Шубняков И. И., Тихилов Р. М. Эпидемиология эндопротезирования тазобедренного и коленного суставов и перипротезной инфекции в Российской Федерации. Травматология и ортопедия России. 2021;27(3):84–93. https://doi.org/10.21823/2311–2905–2021–27–3–84–93.
3. Тихилов, Р. М. Данные регистра эндопротезирования тазобедренного сустава РНИИТО им. Р. Р. Вредена за 2007–2012 годы / Р. М. Тихилов, И. И. Шубняков, А. Н. Коваленко [и др.] // Травматология и ортопедия России. — 2013. — № 3. — С. 167–190.
4. Венедиктова А. А. Факторы риска развития перипротезной инфекции по данным систематического обзора / Венедиктова А. А., Квашнина Д. В., Благонравова А. С. // Медицинский альманах — 2018. — Т. 55(4) — С.133–137.
5. Ren X. Patients’ risk factors for periprosthetic joint infection in primary total hip arthroplasty: a meta-analysis of 40 studies / Ren X., Ling L., Qi L., Liu Z., Zhang W., Yang Z., Wang W., Tu C., Li Z. // BMC Musculoskeletal Disorders — 2021. — Т. 22 — № 1.
6. Мясоедов А. А. Факторы риска развития перипротезной инфекции после первичного эндопротезирования тазобедренного сустава / Мясоедов А. А., Торопов С.., Березин Г.., Карелкин В. В., Тотоев З. А., Шубняков И. И., Тихилов Р. М. // Травматология и ортопедия России — 2020. — Т. 26 — № 1 — С.40–47.
7. Головач И. Ю. Оценка коморбидности у пациентов с переломом шейки бедренной кости на фоне остеопороза и последующим эндопротезированием тазобедренного сустава / Головач И. Ю., Зазирный И. М., Туровская Т. В., Семенив И. П., Евсеенко В. Г., Чипко Т. М., Пинчук Е. И., Юрченко C. А., Лазоренко Е. А. // Украинский ревматологический журнал — 2014. — № 3 — С.23–28.
8. Bozic K., Lau E., Kurtz S., Ong K., Rubash H., Vail T. P., et al. Patient-related risk factors for periprosthetic joint infection and postoperative mortality following total hip arthroplasty in Medicare patients. J Bone Joint Surg. Am. 2012; 94(9):794–800.
9. Perka C., Haas N. [Periprosthetic infection]. Der Chirurg; Zeitschrift fur alle Gebiete der operativen. Medizen. 2011; 82(3):218–226/
10. Corvec S., Portillo M. E., Pasticci B. M., Borens O., Trampuz A. Epidemiology and new developments in the diagnosis of prosthetic joint infection. Int J Artif Organs. 2012; 35(10):923–934.
11. Афиногенова А. Г. Микробные биопленки ран: состояние вопроса / Афиногенова А. Г., Даровская Е. // Травматология и ортопедия России — 2011. — Т. 3 — С.119–125.
12. Божкова С. А. Современные возможности локальной антибиотикотерапии перипротезной инфекции и остеомиелита / Божкова С. А., Новокшонова А. А., Конев В. А. // Травматология и ортопедия России — 2015. — Т. 21 — № 3 — С.92–107.
13. Coventry M. B. Treatment of infections occurring in total hip surgery. / Coventry M. B. // Orthop Clin North Am — 1975. — Т. 6 — № 4 — С.991–1003.
14. Tsukayama D. T. Infection after total hip arthroplasty. A study of the treatment of one hundred and six infections / Tsukayama D. T., Estrada R., Gustilo R. B. // The Journal of bone and joint surgery. American volume — 1996. — Т. 78 — № 4 — С.512–523.
15. Альтман Г. Культуроотрицательные биопленочные инфекции в ортопедической хирургии : Перевод с англ. под ред. А. В. Цискарашвили, Н. В. Загороднего, Д. С. Горбатюка / Г. Альтман, Д. Альтман, Н. К. Арчер, М. Баратц, Х. Винклер — Москва: Общество с ограниченной ответственностью Издательская группа “ГЭОТАР-Медиа,” 2021.– 208c.
16. Li C. Management of Periprosthetic Joint Infection / Li C., Renz N., Trampuz A. // Hip & Pelvis — 2018. — Т. 30 — № 3 — С.138.
17. Suren C. Diagnostic algorithm in septic total knee arthroplasty failure — What is evidence-based? / Suren C., Lazic I., Stephan M., Lenze F. W., Pohlig F., Eisenhart-Rothe R. von // Journal of Orthopaedics — 2021. — Т. 23 — С.208.
18. Дмитров И. А. Опыт двухэтапного лечения глубокой перипротезной инфекции грибковой этиологии / Дмитров И. А., Загородний Н. В., Оболенский В. Н., Леваль П. Ш., Захарян Н. Г. // Политравма — 2022. — Т. 1 — С.47–55.
19. Артюх В. А. и др. Диагностика и лечение перипротезной инфекции тазобедренного сустава // Руководство по хирургии тазобедренного сустава. 2-е изд. / под ред. Тихилова Р. М., Шубнякова И. И. СПб: РНИИТО им.Р. Р. Вредена, 2015. С. 208–256.
20. Shirwaiker R. A. и др. A Clinical Perspective on Musculoskeletal Infection Treatment Strategies and Challenges // J. Am. Acad. Orthop. Surg. 2015. Т. 23, No Sup.1. С. S44–S54.
21. Bonnevialle P. и др. Early surgical site infection in adult appendicular skeleton trauma surgery: A multicenter prospective series // Orthop. Traumatol. Surg. Res. 2012. Т. 98, No 6. С. 684–689.
22. Зубрицкий В. Ф., Козлов Ю. А. Инфекционные осложнения в эндопротезировании крупных суставов // Вестник Национального медико-хирургического Центра им. Н. И. Пирогова. 2012. № 1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/infektsionnye-oslozhneniya-v-endoprotezirovanii-krupnyh-sustavov (дата обращения: 25.05.2024).
23. Parvizi J., Gehrke T. Материалы Второй международной согласительной конференции по скелетно-мышечной инфекции /. РНИИТО им. / под ред. Тихилов Р. М., Божкова С. А., Шубняков И. И. СПб.:, 2019. 314 с.
24. Signore A. и др. Consensus document for the diagnosis of prosthetic joint infections: a joint paper by the EANM, EBJIS, and ESR (with ESCMID endorsement) // Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. Springer Berlin Heidelberg, 2019. Т. 46, No 4. С. 971–988.
25. Винклер Т. и др. Классификация и алгоритм диагностики и лечения перипротезной инфекции тазобедренного сустава // Травматология и ортопедия России. 2016. Т. 1, No 1. С. 33–45.
26. Morgenstern M. и др. The value of quantitative histology in the diagnosis of fracture-related infection // Bone Jt. J. 2018. Т. 100B, No 7. С. 966–972.
27. Omar M. и др. Higher sensitivity of swab polymerase chain reaction compared with tissue cultures for diagnosing periprosthetic joint infection. // J. Orthop. Surg. (Hong Kong). SAGE Publications Ltd, 2018. Т. 26, No 1. С. 2309499018765296.
28. Тихилов Р. М., Божкова С. А., Артюх В. А. Перипротезная инфекция в области крупных суставов конечностей // Ортопедия. Клинические рекомендации / под ред. акад. РАН Миронова С. П. Москва, 2018. С. 719–746.
29. Кавалерский Г. М., Мурылев В. Ю., Рукин Я. А. и др. Ревизионная хирургия тазобедренного сустава: роль индивидуальных артикулирующих спейсе- ров / М., 2014; с. 4.
30. Мурылев В., Куковенко Г., Елизаров П., Рукин Я., Цыгин Н. Перипротезная инфекция при эндопротезировании тазобедренного сустава // Врач. 2018. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/periproteznaya-infektsiya-pri-endoprotezirovanii-tazobedrennogo-sustava (дата обращения: 26.05.2024).
31. Osmon D., Berbari E., Berendt A. et al. Diagnosis and management of prosthetic joint infection: clinical practice guidelines by the infectious diseases society of America // Clin. Infect. Dis. — 2013; 56 (1): 1–25.
32. Weigel L., Donlan R., Shin D. et al. High-level vancomycinresistant Staphylococcus aureus isolates associated with a polymicrobial biofilm // Antimicrob. Agents Chemother. — 2007; 51: 231–8.