Bewertung von zwei verschiedenen Semi - Shanghai CNC-Drehmaschine Inc.

BMC Infectious Diseases Band 22, Artikelnummer: 790 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Details zu den Metriken

Bei der mikrobiologischen Diagnostik periprothetischer Gelenkinfektionen (PJI) besteht kein Konsens über die am besten geeignete und optimale Anzahl der zu kultivierenden Proben oder die effektivste Technik der Gewebeverarbeitung. Diese vergleichende Studie analysierte die Genauigkeit zweier halbautomatischer Homogenisierungsmethoden mit besonderem Schwerpunkt auf dem Volumen und der genauen Herkunft jeder Probe.

Wir haben insgesamt 722 periprothetische Gewebeproben untersucht. PJI wurde nach dem neuen Bewertungssystem für präoperative und intraoperative Kriterien definiert. Wir verglichen die Leistung unserer routinemäßig verwendeten Einzelgewebeverarbeitung mit einem Einweg-Hochfrequenzdispergator mit der Perlenmahlmethode.

Achtzig Patienten wurden eingeschlossen. Unter vierzig klassifizierten PJIs erbrachten 34 Patienten positive Kulturergebnisse. In 23 Fällen (68 %) wurden mit beiden Techniken exakt übereinstimmende Ergebnisse erzielt. In sieben Fällen (20 %) ergab die Verarbeitung mit dem Dispergiergerät und in vier Fällen (12 %) durch Perlmahlen jedoch zusätzliche positive Proben, jedoch ohne signifikanten Unterschied, da die Hauptdefinitionskriterien in allen Fällen erfüllt waren. Der Prozentsatz positiver Ergebnisse wurde durch das Volumen und die Herkunft der Gewebeproben beeinflusst. Die Ergebnisse bei kleinen Gewebeproben waren mit der Perlenmahlmethode tendenziell besser. Dies könnte zu einer verbesserten präoperativen arthroskopischen Diagnostik führen, da das Volumen der Biopsien im Allgemeinen begrenzt ist. Sechs Patienten hatten aufgrund einer vorangegangenen antimikrobiellen Therapie negative Ergebnisse. Vierzig weitere Patienten wurden als aseptisch versagend eingestuft. Keines der Verfahren führte zu einer Kontamination.

Beide Methoden ermöglichen eine zuverlässige Verarbeitung von Gewebeproben zur Diagnose von PJI und sind für den Routineeinsatz geeignet.

Peer-Review-Berichte

Mikrobiologische Untersuchungen spielen eine Schlüsselrolle bei der Diagnose einer periprothetischen Gelenkinfektion (PJI). Im Gegensatz zu vielen organbedingten Infektionen, die akute Symptome verursachen, verläuft die PJI häufig chronisch schleichend. Je nach Gelenk und Patientenkollektiv können diese Fälle bis zu 50 % der Gesamtzahl der Infektionen ausmachen (eigene Angaben). Die Folgen für den Patienten sind erheblich, da fast in jedem Fall früher oder später ein chirurgischer Eingriff erforderlich ist. Die Entstehung der Infektion hängt eng mit dem variablen Wachstumsverhalten der Erreger zusammen. Viele Mikroorganismen sind in der Lage, die Oberfläche eines Fremdkörpers zu besiedeln und einen Biofilm zu bilden, der sie vor ihrer Umgebung schützt. Wenn sie Infektionen im Gewebe rund um die Geräte verursachen, können Bakterien als sessile oder langsam wachsende Varianten überleben, was Diagnostik und Therapie zu einer Herausforderung macht [1]. Darüber hinaus ist eine chronische Entzündung histologisch durch ein überwiegend fibröses Granulationsgewebe gekennzeichnet, während der Anteil an Neutrophilen, das Kennzeichen eines akuten Infektionsprozesses, meist sehr gering ist. Dies stellt besondere Anforderungen an das Labor hinsichtlich der Verarbeitungs- und Kulturmethoden. Leider gibt es noch keine Standardverfahren für die Verarbeitung oder den Anbau. Wir haben kürzlich Daten zur Bedeutung von Kulturmedien für die Diagnostik bei PJI veröffentlicht [2, 3].

Es ist unbestritten, dass die halbautomatische Homogenisierung von Gewebeproben jeder manuellen Methode überlegen ist [4]. Dennoch werden diese Methoden in verschiedenen Veröffentlichungen immer noch miteinander verglichen. Unseres Wissens ist dies die erste Studie, die die Leistung zweier verschiedener halbautomatischer Homogenisierungstechniken und deren Auswirkungen auf die Bakterienausbeute bewertet und dabei zusätzlich Anzahl, Volumen und Herkunft der Proben berücksichtigt. Wir haben unser Routineverfahren, bei dem wir einzelne Gewebeproben mit einem Einweg-Hochfrequenzdispergierer verarbeiten, mit der Perlenmahlmethode (mechanisiertes Rühren) verglichen, die die gleichzeitige Handhabung mehrerer Proben ermöglicht.

Diese Vergleichsstudie wurde zwischen 2019 und 2020 durchgeführt und umfasste Patienten aus drei verschiedenen Krankenhäusern, mit denen unser Labor einen Kooperationsvertrag für mikrobiologische Diagnostik hat. Wir haben rund 800 Gewebeproben von insgesamt 90 Patienten untersucht, die nahezu gleichmäßig auf die Krankenhäuser verteilt waren. Die Patienten hatten sich wegen einer vermuteten Infektion oder eines aseptischen Versagens (AF) einer Revisionsendoprothetik der Hüfte oder des Knies unterzogen. Wir haben unsere Definition von PJI auf dem neuen Bewertungssystem für präoperative und intraoperative Kriterien basiert, das von Parvizi et al. veröffentlicht wurde. [5]. Zwei positive Gewebekulturen mit denselben Mikroorganismen und/oder das Vorhandensein eines mit der Prothese kommunizierenden Nebenhöhlentrakts wurden als Hauptkriterien für eine Infektion angesehen. Die folgenden Parameter wurden als präoperative Nebenkriterien angesehen: erhöhtes Serum-CRP (> 1 mg/dl), D-Dimer (> 860 ng/ml) und Erythrozytensedimentationsrate (> 30 mm/h), zugeordnet mit 2, 2 und 1 Punkte. Darüber hinaus erhöhte sich die Anzahl der weißen Blutkörperchen in der Synovialflüssigkeit (> 3000 Zellen/µl), Alpha-Defensin (Signal-to-Cut-off-Verhältnis > 1), Leukozytenesterase (++), polymorphkerniger Prozentsatz (> 80 %) und synoviales CRP (> 6,9 mg/L) erhielten 3, 3, 3, 2 bzw. 1 Punkt. Als infiziert galten Patienten mit einem Gesamtscore von mindestens 6. Bei Patienten mit einem niedrigeren Score wurden intraoperative Befunde mit positiver Histologie, Eiterigkeit und einer einzigen positiven Kultur einbezogen und mit 3, 3 und 2 Punkten bewertet. In Kombination mit dem präoperativen Score galt ein Gesamtwert von mehr als oder gleich 6 als infiziert, ein Endscore zwischen 4 und 5 war nicht schlüssig und ein Score von 3 oder weniger galt als nicht infiziert. Die histopathologische Analyse wurde gemäß der Klassifikation von Krenn et al. interpretiert. [6].

Die Studie wurde von der Ethikkommission der Landesärztekammer Nordrhein, Düsseldorf, Deutschland, genehmigt. Alle Patienten gaben ihr Einverständnis zur Teilnahme an dieser Studie.

Voraussetzung für die Teilnahme an der Studie war ein Mindestsatz von vier Gewebeproben pro Patient und Methode. Die Proben wurden aus dem Neosynovium, dem Bereich um das Acetabulum und verschiedenen verdächtigen Stellen in der periprothetischen Membran entnommen. Aufgrund der bisherigen Erfahrungen waren Proben mit einer Größe von ≥ 1 cm3, entsprechend einem Gewicht von ≥ 1,5 g, erforderlich, sofern die betrieblichen Abläufe dies zuließen. Jede Probe wurde mit einem separaten, sterilen Instrument entnommen. Alle Proben wurden im Operationssaal mit je nach Methode unterschiedlichen Transportgefäßen gesammelt. Für die Routinediagnostik wurde jede Probe in ein einzeln verpacktes, steriles 25-ml-Röhrchen (Sarstedt, Australien) mit Schraubverschluss und für die Perlenmahlmethode in ein 15-ml-Röhrchen gefüllt mit 50 Keramikperlen von 2,8/5,0 mm überführt Zulieferer (Bertin Technologies, USA) wurde verwendet. Dieses wurde einzeln verpackt und mit Dampf sterilisiert. Die Sterilisation wurde mit Prozessindikatoren sowie Bioindikatoren kontrolliert und dokumentiert. Um ein Austrocknen der Gewebeproben zu verhindern, wurde jedes Fläschchen im Operationssaal mit einer separaten, sterilen 0,9 %igen Natriumchloridlösung zum Einmalgebrauch abgedeckt (je nach Größe 3–5 ml). Alle Proben wurden innerhalb von vier Stunden an das Labor übergeben.

Im Labor wurden die 25-ml-Röhrchen innerhalb von zwei Stunden nach Ankunft direkt an einer Laminar-Air-Flow-Bank mit dem Dispergiergerät T18 Ultra Turrax mit Einweg-Dispergierelementen (IKA-Werke, Staufen, Deutschland) homogenisiert. Abhängig von der Gewebestruktur variierte der Drehzahlbereich für 30 s zwischen 5.000 und 10.000 U/min. Für das Perlenmahlverfahren wurde der Homogenisator Precellys Evolution (Bertin Technologies, Rockville, Washington DC, USA) verwendet. Die direkte Bearbeitung der Röhrchen erfolgte in zwei Zyklen bei 7.200 U/min für jeweils 20 s, unterbrochen durch eine Pause von 20 s.

Die homogenisierten periprothetischen Gewebeproben wurden zur Kultivierung auf Schafblutagar und Schokoladenagar (Oxoid, Basingstoke, Hampshire, Vereinigtes Königreich) aufgetragen. Für anaerobe Kulturen wurden Schaedler-Agar, Schaedler-KV-Agar (Oxoid, Basingstoke, Hampshire, Vereinigtes Königreich) und Columbia-Blutagar (Biomerieux, Marcy l'Etoile, Frankreich) beimpft und fünf Tage lang inkubiert. Alle Proben wurden außerdem vierzehn Tage lang unter Verwendung von Gehirn-Herz-Infusionsbrühe (BHI, Oxoid, Basingstoke, Hampshire, Vereinigtes Königreich) und Thioglykolat-Brühenmedium inkubiert, zusätzlich mit Leberverdau versetzt und schließlich mit Hämin und Pferdeserum ergänzt (LT, SIFIN, Berlin, Deuschland). Weitere Einzelheiten zu diesem Ansatz finden Sie in der Literatur [2, 3]. Ergänzend dazu hatten die Ergebnisse aller untersuchten Prothesen und Komponenten keinen Einfluss auf die Studie und werden daher hier nicht näher erläutert.

Die Identifizierung der Organismen erfolgte mittels Matrix-unterstützter Laserdesorptions-Ionisations-Flugzeit-Massenspektrometrie (MALDI-TOF MS; BrukerDaltonics, Bremen, Deutschland) unter Verwendung der Direkttransfermethode gemäß der Empfehlung des Herstellers.

Die Daten für die Homogenisierung durch Dispergierer und Perlenmahlen wurden mit dem Zwei-Proportionen-Z-Test unter Verwendung der Software RStudio (Version 1.2.5042) statistisch analysiert. Die Kontinuitätskorrektur von Yate wurde auf alle Datenbanken angewendet. P-Werte von weniger als 0,05 sollten als statistisch signifikant angesehen werden.

Zehn Fälle wurden wegen zu geringer Probenanzahl ausgeschlossen. Schließlich wurde eine Kohorte von 80 Patienten, davon 40 mit einer Hüft- und 40 mit einer Knieprothese, in die Studie einbezogen. Insgesamt wurden 722 Gewebeproben untersucht. In 35 Fällen wiesen die Patienten mindestens eines der wichtigsten diagnostischen Kriterien für das Vorliegen einer PJI auf (Tabelle 1). Darüber hinaus hatten fünf Patienten ohne Hauptkriterien einen Gesamtscore der Nebenkriterien von mindestens 6 und wurden daher ebenfalls als infiziert angesehen (Tabelle 1). Die anderen 40 Fälle hatten weder ein Hauptkriterium für PJI noch einen Gesamtscore von mehr als 2 und wurden als Vorhofflimmern klassifiziert. Weitere demografische Daten finden Sie in Tabelle 1.

In der PJI-Gruppe erzielten 34 Patienten positive Kulturergebnisse. Wir haben insgesamt 308 Gewebeproben dieser Patienten verarbeitet, 153 mit dem Dispergiergerät und 155 mit der Perlmühle. Bei den mit dem Dispergierer verarbeiteten Proben waren 120 positiv. Die Verarbeitung mit der Perlmühle ergab 121 positive Ergebnisse. Im Durchschnitt erhielten wir 4,5 Proben pro Patient und Methode, von denen 3,5 Proben positiv waren (Tabellen 1 und 2B). Allerdings waren in sechs Fällen nur zwei Proben mit beiden Methoden positiv. Bei 23 Patienten (68 %) erzielten wir mit beiden Methoden identische Kulturergebnisse, außerdem gab es auch eine Übereinstimmung in Größe, Lage und nachgewiesenen Erregern der Gewebeproben. Allerdings gab es in 11 Fällen Unterschiede, diese betrafen jedoch nur die Anzahl positiver Gewebeproben pro Patient. In einem dieser Fälle war die Gewebeprobe, die bei der Verarbeitung mit dem Dispergiergerät ein positives Ergebnis lieferte, deutlich größer als die mit der Perlmühle verarbeitete Probe. Mit beiden Methoden konnten alle Erreger identifiziert werden. Die Unterschiede verteilten sich wie folgt: In sechs Fällen waren eine Probe und in einem Fall zwei Proben zusätzlich positiv, wenn der Dispergierer verwendet wurde (Tabelle 2 A). Andererseits waren in einem Fall eine Probe und in drei Fällen zwei Proben zusätzlich positiv, wenn die Perlmühle verwendet wurde (Tabelle 2 A). Insgesamt ergab sich in der Endauswertung kein signifikanter Unterschied, da in allen Fällen mindestens zwei Gewebeproben mit beiden Methoden positiv ausfielen.

In den 34 positiven Fällen wurden insgesamt 51 Mikroorganismen nachgewiesen. Die Häufigkeit ihres Auftretens ist in Tabelle 3 aufgeführt. Wir identifizierten 25 monomikrobielle und neun polymikrobielle Infektionen. Den klinischen Aufzeichnungen zufolge hatten 11 Patienten einen chronischen Verlauf, in zwei dieser Fälle wurden kleine Kolonievarianten (SCV) nachgewiesen (Tabelle 3).

Dennoch führten beide Methoden bei sechs Patienten in der PJI-Gruppe zu negativen Kulturergebnissen. Allerdings wurden alle Patienten wegen zuvor in Gewebeproben oder Gelenkflüssigkeit nachgewiesener Mikroorganismen mit antimikrobiellen Mitteln behandelt (Tabelle 2 A). In dieser Gruppe wurden 54 Gewebeproben verarbeitet, 27 mit jeder Methode (Tabelle 2B).

Eine spezifische Analyse des Prozentsatzes positiver Gewebeproben basierend auf dem Gewicht ergab keinen signifikanten Unterschied zwischen den Methoden. Unabhängig von der Methode nahm jedoch die Genauigkeit der Ergebnisse mit abnehmendem Gewicht der Proben ab. Gewebeproben mit > 1,5 g hatten eine positive Rate von 82,0 %, 71/87 für den Dispergierer gegenüber 80,0 %, 72/90 für das Perlenmahlen, P = 0,79. Für Proben mit einem Gewicht von 0,5–1,5 g stellten wir 77 % fest, 41/53 für den Dispergierer gegenüber 77 %, 37/48 für das Perlmahlen, P = 0,97. Und für Proben mit einem Gewicht von < 0,5 g ermittelten wir 62 %, 8/13 für den Dispergierer gegenüber 71 %, 12/17 für das Perlmahlen, P = 0,60 (Tabelle 2B).

In der AF-Gruppe führten beide Techniken in allen 40 Fällen zu negativen Kulturergebnissen. Hier haben wir mit jeder Methode 180 Gewebeproben verarbeitet. Informationen zur Gewichtsverteilung der untersuchten Gewebeproben finden Sie in Tabelle 2B.

Ein weiterer Aspekt unserer Studie bestand darin, die Herkunft jeder Probe und ihre Nachweisrate von Mikroorganismen in der Gruppe der kulturpositiven PJI-Fälle zu erfassen. Unabhängig vom Gelenk wurde die höchste Rate an Einzelproben aus dem Neosynovium entnommen, gefolgt vom Acetabulum, wenn die Hüfte betroffen war. Bei der Anzahl der entnommenen Proben aus der proximalen und distalen periprothetischen Membran des Schaftes gab es gelenkabhängige Unterschiede.

Aufgrund der geringen Fallzahlen haben wir nicht zwischen chirurgischen Eingriffen differenziert. Wir können nicht ausschließen, dass dies einen Einfluss auf die unterschiedlichen Ergebnisse hatte.

Einen Überblick über die Verteilung positiver Proben finden Sie in Abb. 1.

Übersicht über die lokale Verteilung kulturpositiver Gewebeproben bei Patienten mit periprothetischer Gelenkinfektion. Links: Hüfte (n = 17); Rechts: Knie (n = 17)

Für eine gezielte antimikrobielle Therapie von PJI ist die korrekte Identifizierung des Erregers aus mikrobiologischen Kulturen zwingend erforderlich. Derzeit besteht jedoch kein Konsens über mehrere präanalytische und analytische Aspekte wie die am besten geeignete Gewebeprobe für die Kultivierung, die optimale Anzahl der untersuchten Proben, die effektivste Methode der Gewebeverarbeitung und schließlich die geeigneten empfindlichen Kulturmedien, die dies auch ermöglichen Erkennung anspruchsvoller Krankheitserreger. Zu Letzterem haben wir bereits Forschungsergebnisse veröffentlicht [2, 3]. In dieser Studie wollten wir die offenen Fragen in unserem Patientenkollektiv beantworten.

Zunächst erfassten wir die Herkunft jeder Gewebeprobe und ihren Beitrag zur Erkennung einer Infektion (Abb. 1). In 25 von 34 kulturpositiven Fällen waren Proben aus der Neo-Synovia der beste positive Einzelort. Über den Wert insbesondere der Synovialbiopsie in der Diagnostik von PJI sowohl der Hüfte als auch des Knies berichteten auch Fink et al. [7, 8].

Die Angaben unserer Studie zu Standort und Volumen basieren auf einer Auswertung von mehreren tausend Gewebeproben, die wir in den letzten Jahren analysiert haben (nicht veröffentlicht).

Ein Ergebnis dieser Untersuchung war, dass sich Knochenbiopsien insgesamt als weniger geeignet erwiesen. Diese Erfahrung wird von Larsen et al. bestätigt. die unter anderem den Beitrag von Probentypen zur Diagnose von PJI untersuchten [9].

Zweitens reichten in unserer Studie vier Gewebeproben aus, um die Diagnose einer Infektion zu bestätigen. Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit Berichten von Bemer et al. und Gandhi et al., die beide zeigten, dass vier Proben optimal sind, wenn mindestens drei verschiedene Medien einschließlich Blutkulturflaschen (BCB) verwendet werden [10, 11]. Wir sind mit der Bedeutung von Kulturmedien einverstanden, allerdings kommt es nicht auf die Anzahl, sondern auf die Zusammensetzung der Nährstoffe an. Insbesondere im Hinblick auf den eingeschränkten Einsatz von BCB möchten wir auf unsere Veröffentlichungen zu diesem Thema verweisen [12].

Drittens konnten wir, obwohl die Patientenproben unabhängig vom Krankheitsverlauf nacheinander verschickt wurden, die Erreger einer Reihe chronischer Infektionen identifizieren, aufgrund derer die Patienten durchschnittlich 11 (5) mit prothesenbedingten Schmerzen leben mussten –25) Monate vor der Operation. Unsere Bearbeitung ermöglichte somit eine gezielte wirksame Therapie dieser Fälle. Dies kann als Hinweis auf die Validität beider Verfahren gewertet werden, da bei diesen Infektionsarten in der Regel mit geringeren Bakterienmengen zu rechnen ist.

Darüber hinaus führte in der AF-Gruppe keines der Verfahren zu einer Kontamination und sie lieferten daher ein optimales spezifisches Ergebnis.

Die Literatur zu Verarbeitungsmethoden ist rar. Im Jahr 2017 haben Suren et al. veröffentlichten eine prospektive Analyse einer halbautomatischen Gewebehomogenisierungsmethode unter Verwendung der ULTRA-TURRAX-Antriebsarbeitsstation mit Rohren, die zehn Stahlperlen enthielten [13]. Die Autoren untersuchten 38 totale Hüft- und Knieendoprothesen, ihre Ergebnisse waren jedoch inkonsistent und es wurden keine Informationen über ihre routinemäßigen Eingriffe gemacht. Roux et al. veröffentlichte 2011 eine retrospektive Analyse [14], die 92 Patienten umfasste, die sich einer Revisionsoperation unterzogen. Die Gewebeproben wurden zwischen 2003 und 2006 gesammelt und mithilfe von Fläschchen mit zugesetzten Glasperlen untersucht. Die Autoren fanden eine beträchtliche Anzahl von Mikroorganismen, die mit PJI assoziiert sind, verglichen diese Daten jedoch auch hier nicht mit ihrem routinemäßigen Arbeitsablauf. Redanz et al. verwendete zunächst ein experimentelles Modell mit einer Probe künstlich geimpften Schweinefleischs, um die Wirksamkeit des Perlenmühlen-Homogenisators Precellys Evolution zu untersuchen. Anschließend verarbeiteten die Autoren klinische Proben mit 2-ml-Röhrchen und analysierten 22 Gewebeproben aus periprothetischen Membranen und Synovia von sieben Patienten. Nur fünf Proben waren positiv. Trotz dieser begrenzten Datenmenge gaben die Autoren eine klare Empfehlung für das Vorgehen [15]. Bemerkenswert ist, dass laut Hersteller eine Beladungskapazität von bis zu 0,2 g Gewicht für 2-ml-Röhrchen empfohlen wird. Unserer Erfahrung nach ist dieses Volumen für eine sichere Diagnose zu gering, insbesondere bei Verdacht auf geringgradige Infektionen. In unserer Studie hatten etwa 90 % der Proben mindestens das 5- bis 10-fache dieses Gewichts. Erst kürzlich haben Fang et al. zeigten die Überlegenheit der Gewebehomogenisierung für die Diagnose von PJI, verwendeten jedoch zum Vergleich Methoden, die sich bereits als nicht konkurrenzfähig erwiesen hatten, wie manuelle Techniken oder die Vorbehandlung des Gewebes mit Ultraschall [16]. Schließlich haben Yusuf et al. bewerteten den diagnostischen Wert der Vorverarbeitung von Gewebeproben mit einem Homogenisator im Vergleich zu ihren routinemäßigen manuellen Verfahren. Überraschenderweise stellten die Autoren keinen signifikanten Unterschied zwischen den Methoden fest. Es bleibt Spekulation darüber, ob das gewählte Programm nicht für die Verarbeitung dieser speziellen Gewebeproben geeignet war. Die Autoren machten auch keine Angaben dazu, inwieweit sie Vorversuche durchgeführt haben und warum sie sich für das in den Unterlagen genannte Programm entschieden haben. [17].

Auch wenn wir die Genauigkeit zweier Homogenisierungstechniken nachgewiesen haben, weist unsere Studie einige Einschränkungen auf. Erstens akzeptierten wir die Voreingenommenheit, dass Chirurgen die Proben selbst zuordnen könnten, da der Transfer in ein anderes Fläschchen im Labor, selbst bei laminarer Luftströmung, ein Kontaminationsrisiko birgt. Diese freie Wahl könnte der Grund dafür sein, dass die Verarbeitung unter Routinebedingungen in sieben Fällen im Vergleich zur Verarbeitung mit der Perlmahlmethode zusätzliche positive Proben lieferte. Aber auch mit dieser Methode wurden in vier Fällen zusätzliche positive Proben gefunden. Diese Unterschiede hatten jedoch keinen Einfluss auf die Gesamtbewertung. Zweitens gibt es keinen Goldstandard für die Verarbeitungsprozesse, was die Untersuchungen sehr aufwändig macht, da alle einzelnen Schritte sorgfältig validiert werden müssen. In unserer Studie mussten wir zunächst herausfinden, welches Perlenmaterial (Stahl, Glas oder Keramik) für unsere Zwecke am besten geeignet ist. Dann mussten wir sowohl die geeignete Mischung aus Perlengrößen für eine optimale Homogenisierung als auch die richtige Rotationsgeschwindigkeit ermitteln, ohne die Bakterien zu beeinträchtigen. Aufgrund von Vorversuchen haben wir uns für Keramikperlen entschieden. Das beste Verhältnis von Homogenisierung und Bakterienrückgewinnung wurde bei 7.200 U/min unter Verwendung einer Perlenmischung von 2,8/5,0 mm erreicht. Bei ≥ 8.000 U/min stieg die Temperatur in der Probe jedoch auf 60 °C und beeinträchtigte das Bakterienwachstum.

Ein weiterer, noch nicht systematisch untersuchter Aspekt ist die Erfassung des Volumens der untersuchten Gewebeproben [4]. Unsere Überwachung zeigte eine Abhängigkeit zwischen der Menge und der Erkennungsrate der Krankheitserreger, jedoch keinen Unterschied in den verwendeten Methoden. Wenn das Gewicht jedoch < 0,5 g betrug, erzielte die Perlmahlmethode tendenziell bessere Ergebnisse, obwohl der Anteil positiver Gewebeproben insgesamt am niedrigsten war (Tabelle 2B). Auch wenn die Ergebnisse nicht aussagekräftig wären, könnte sich der Einsatz dieser Methode positiv auf die präoperative arthroskopische Diagnostik auswirken, insbesondere bei geringgradigen Infektionen, da das Volumen der Biopsien oft begrenzt ist.

Unabhängig von dieser Erkenntnis arbeiten wir an semiquantitativen PCR-Analysen, um die Aussagekraft molekularer Untersuchungsverfahren bei unerwarteten kulturnegativen Ergebnissen besser in die Diagnostik integrieren zu können (noch nicht abgeschlossen).

Mit dieser Studie haben wir gezeigt, dass zwei verschiedene halbautomatische Systeme eine zuverlässige Verarbeitung von Gewebeproben zur Diagnose von PJI ermöglichen. Diese Techniken sollen die immer noch weit verbreiteten, weniger empfindlichen manuellen Methoden ersetzen, die anfälliger für Kontaminationen sind.

Laut Fachliteratur unterscheiden sich Leistung und Bedienbarkeit der auf dem Markt erhältlichen Geräte erheblich. Daher sind vergleichende Studien dringend erforderlich. Diese Studie hat auch gezeigt, dass die Rate positiver Gewebeproben vom Volumen und der genauen Herkunft der Probe beeinflusst wird. Daher sollten diese Parameter immer erfasst und im Laborbericht kommuniziert werden, da sie Auswirkungen auf die klinische Relevanz haben. Es besteht kein Zweifel daran, dass standardisierte Verfahren erforderlich sind, um die mikrobiologischen Ergebnisse vorhersehbar und vergleichbar zu machen und den Chirurgen ein Höchstmaß an Entscheidungssicherheit zu geben.

Die im Rahmen der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind aus Gründen des Schutzes der Privatsphäre des Einzelnen nicht öffentlich zugänglich, können jedoch auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor angefordert werden.

Høiby N, Bjarnsholt T, Moser C, Bassi GL, Coenye T, Donelli G, Hall-Stoodley L, Hola V, Imbert C, Kirketerp-Møller K, Lebeaux D, Oliver A, Ullmann AJ, Williams. C, für die ESCMID Study Group for Biofilms (ESGB) und den beratenden externen Experten Werner Zimmerli. ESCMID-Leitlinie zur Diagnose und Behandlung von Biofilminfektionen. Clin Microbiol Infect. 2015;21:1–25.

Artikel Google Scholar

Rieber H, Frontzek A, Heinrich S, Breil-Wirth A, Messler J, Hegermann S, Ulatowski M, Koutras C, Steinheisser E, Kruppa T, Fischer M, Hammer M, Mullahi A, Morawietz T. Mikrobiologische Diagnose des polymikrobiellen periprothetischen Gelenks Die Infektion zeigte eine Überlegenheit der untersuchten Gewebeproben im Vergleich zu Ultraschallflüssigkeit, die von der Implantatoberfläche erzeugt wurde. Int J Infect Dis. 2021;106:302–7.

Artikel Google Scholar

Rieber H, Frontzek A, Jerosch J, Alefeld M, Strohecker T, Ulatowski M, Morawietz T, Hinsenkamp S, Bell A, Kücükköylü D, Frommelt L. Periprothetische Gelenkinfektion durch Anaerobier. Eine retrospektive Analyse zeigt, dass keine längere Kultivierungszeit erforderlich ist, wenn empfindliche, ergänzte Wachstumsmedien verwendet werden. Anaerobe. 2018;50:12–8.

Artikel Google Scholar

Ascione T, Barrack R, Benito N, Blevins K, Brause B, Cornu O, Frommelt L, Gant V, Goswami K, Hu R, Klement MR, Komnos G, Malhotra R, Mirza Y, Munhoz Lima AL, Nelson C, Noor SS, O'Malley M, Oussedik S, Portillo ME, Prieto H, Saxena A, Sessa G. Generalversammlung, Diagnose, Pathogenisolierung – Kulturangelegenheiten: Proceedings of International Consensus on Orthopaedic Infections. J Endoprothetik. 2019;Feb;34(2S):197–206.

Parvizi J, Tan TL, Goswami K, Higuera C, Della Valle C, Chen AF, et al. Die Definition einer periprothetischen Hüft- und Knieinfektion: ein evidenzbasiertes und validiertes Kriterium. J Endoprothetik. 2018;33(5):1309–14.e.2.

Artikel Google Scholar

Krenn V, Morawietz L, Perino G, Kienapfel H, Ascherl R, Hassenpflug GJ, Thomsen M, Thomas P, Huber M, Kendoff D, Baumhoer D, Krukemeyer MG, Natu S, Boettner F, Zustin J, Kölbel B, Rüther W, Kretzer JP, Tiemann A, Trampuz A, Frommelt L, Tichilow R, Söder S, Müller S, Parvizi J, Illgner U, Gehrke T. Revised histopathological consensus classification of joint implant related pathology. Pathol Res Pract. 2014;210:779–86.

Artikel CAS Google Scholar

Fink B, Gebhard A, Fürst M, Berger I, Schäfer P. Hoher diagnostischer Wert der Synovialbiopsie bei periprothetischer Gelenkinfektion der Hüfte. Clin Orthop Relat Res. 2013;471:956–64.

Artikel Google Scholar

Fink B, Makowiak C, Fürst M, Berger I, Schäfer P, Frommelt L. Die Werte der Synovialbiopsie und der Gelenkaspiration bei der Diagnose einer späten periprothetischen Infektion bei Knie-Totalendoprothesen. J Bone Joint Surg Br. 2008;90:874–8.

Artikel CAS Google Scholar

Larsen LH, Khalid V, Xu Y, Thomsen TR, Schonheyder HC, die PRIS-Studiengruppe. Unterschiedliche Beiträge von Probentypen, Kultivierung und 16S-rRNA-Sequenzierung bei der Diagnose von Gelenkprotheseninfektionen. J Clin Microbiol. 2018;56(5):e01351-17.

Artikel Google Scholar

Bemer P, Leger J, Tande D, Plouzeau C, Valentin AS, Jolivet-Gougeon A, et al. Wie viele Proben und wie viele Kulturmedien zur Diagnose einer Gelenkprotheseninfektion erforderlich sind: eine klinische und mikrobiologische prospektive multizentrische Studie. J Clin Microbiol. 2016;54:385–91.

Artikel CAS Google Scholar

Gandhi R, Siverman E, Courtney PM, Lee GC. Wie viele Kulturen sind erforderlich, um Krankheitserreger bei der Behandlung totaler Hüft- und Knieendoprotheseninfektionen zu identifizieren? J Endoprothetik. 2017;32:2825–8.

Artikel Google Scholar

Rieber H, Frontzek A, Alefeld M, Heinrich S, Barden B, Jerosch J, et al. In Blutkulturflaschen inokulierte Ultraschallflüssigkeit verbessert die Diagnose einer durch Anaerobier verursachten periprothetischen Gelenkinfektion nicht. Eine retrospektive Analyse. Anaerobe. 2020;62:102152.

Artikel CAS Google Scholar

Suren C, Harrasser N, Pohlig F, Banke IJ, Lenze U, Lenze F, Knebel C, v. Eisenhart-Rothe R, Schauwecker J, Mühlhofer HML. Prospektive Analyse einer sterilen, halbautomatischen Methode zur Homogenisierung von Gewebebiopsien bei der Diagnose von Prothesengelenkinfektionen. In vivo. 2017;31:937–42.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Roux AL, Sivadon-Tardy V, Bauer T, Lortat-Jacob A, Herrmann JL, Gaillard JL, Rottman M. Diagnose einer prothetischen Gelenkinfektion durch Perlmühlenbearbeitung einer periprothetischen Probe. Clin Microbiol Infect. 2011;17:447–50.

Artikel Google Scholar

Redanz S, Podbielski A, Warnke P. Verbesserte mikrobiologische Diagnostik durch den Einsatz eines Hochdurchsatzhomogenisators für die routinemäßige Gewebeverarbeitung. Diagn Microbiol Infect Dis. 2015;82(3):189–93.

Artikel CAS Google Scholar

Fang Knochengelenk Res. 2021;10(2):96–104.

Artikel Google Scholar

Yusuf E, Prork M, van Westreerer M. Vorverarbeitung von Gewebeproben mit einem Gewebehomogenisator: klinische und mikrobiologische Bewertung. BMC Mikrobiol. 2021;21:202.

Artikel CAS Google Scholar

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Unzutreffend.

Diese Forschung erhielt keine spezifischen Zuschüsse von öffentlichen oder kommerziellen Fördergebern.

oder gemeinnützige Sektoren.

MVZ Dr. Stein und Kollegen, Abteilung Mikrobiologie, Tomphecke 45, D-41169, Mönchengladbach, Deutschland

Heime Rieber & Andre Frontzek

Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Krankenhaus Düren, Düren, Germany

Stephanie Heinrich, Bertram Barden, Thomas Kortstegge & ThomasServant

Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Johanna-Etienne-Krankenhaus, Neuss, Germany

Andreas Breil-Wirth, Mathias Herwig & Jörg Jerosch

Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Sana Krankenhaus, Radevormwald, Germany

Ralf Pinkernell & Martin Ulatowski

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Alle Autoren haben zur Konzeption und Gestaltung der Studie beigetragen. Die Materialvorbereitung, Datenerfassung und Analyse wurden von HR, SH, ABW, MH und RP durchgeführt. HR hat alle Tabellen vorbereitet und SH hat die Abbildung erstellt. Der erste Entwurf des Manuskripts wurde von der Personalabteilung verfasst und alle Autoren kommentierten frühere Versionen des Manuskripts. Alle Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Heime Rieber.

Alle Methoden wurden in Übereinstimmung mit den relevanten Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Die Studie wurde von der Ethikkommission der Landesärztekammer Nordrhein, Düsseldorf, Deutschland genehmigt (Aktenzeichen 2018145). Von allen Probanden wurde eine Einverständniserklärung eingeholt.

Alle Patienten stimmten der Veröffentlichung zu, sofern keine personenbezogenen Daten offengelegt wurden.

Bei keinem der Autoren besteht ein Interessenkonflikt.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Rieber, H., Frontzek, A., Heinrich, S. et al. Evaluierung von zwei verschiedenen halbautomatischen Homogenisierungstechniken in der mikrobiologischen Diagnose periprothetischer Gelenkinfektionen: Dispergierer vs. Perlenmahlverfahren. BMC Infect Dis 22, 790 (2022). https://doi.org/10.1186/s12879-022-07775-8

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Eingegangen: 12. September 2022

Überarbeitet: 16. September 2022

Angenommen: 04. Oktober 2022

Veröffentlicht: 17. Oktober 2022

DOI: https://doi.org/10.1186/s12879-022-07775-8

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