Введение

Высокие темпы выполнения операций эндопротезирования крупных суставов в современном мире сделали актуальной проблему перипротезной инфекции (ППИ). И если после первичных операций по замене сустава ее частота составляет 0,2—2,2%, то после ревизионного эндопротезирования — 7—15% [1]. Во многом успех лечения данного осложнения зависит от своевременной постановки диагноза и правильной тактики лечения.

Если инфекционный процесс имеет яркие общие и локальные проявления, то его диагностика не представляет трудностей. Однако инфекция протезированного сустава имеет сложный патогенетический механизм, связанный с усилением вирулентности патогенов при наличии имплантата, локальным подавлением иммунного ответа, образованием сесильных (в составе биопленок) и внутриклеточных форм бактерий (интернализация), а также с колонизацией остеоцитарно-лакунарно-канальцевой сети кортикальной кости [2, 3]. Совокупность указанных факторов способствует частому формированию хронической инфекции, в ряде случаев со стертыми клиническими проявлениями, что затрудняет диагностику и определяет значительную долю неудач при эрадикации ортопедической инфекции.

Значимость микробиологических исследований (МБИ) определяется возможностью выявления инфекции и определения чувствительности возбудителя к антибиотикам, что оказывает значительное влияние на выбор тактики лечения. Культивирование интраоперационно полученных образцов тканей или соникационной жидкости после обработки удаленных компонентов имеет большую диагностическую чувствительность по сравнению с таковым суставной жидкости [4]. По-видимому, это обусловлено более выраженной способностью к формированию биопленки штаммами, выделенными из двух первых источников, по сравнению с аспиратом [5]. Тем не менее МБИ синовиальной жидкости по-прежнему широко применяется, поскольку доступно на этапе предоперационного обследования, в том числе амбулаторно, и позволяет определить тактику ведения пациента и подобрать этиотропную терапию к моменту выполнения операции. Кроме того, дооперационные данные могут быть полезны для трактовки диагностической значимости результатов анализа интраоперационного материала, когда рост условно-патогенного микроорганизма получен из одного биологического образца. Во всех современных алгоритмах совпадение результатов исследований до- и интраоперационного материала считается достаточным диагностическим критерием ППИ [6—9].

Трудности в диагностике ППИ пытаются преодолеть, применяя комплекс различных клинико-лабораторных показателей. В перечень широко используемых критериев диагностики ППИ, предложенных Обществом по инфекциям костномышечной системы (Musculoskeletal Infection Society — MSIS) [10], включены 2 сывороточных маркера активности воспалительного процесса (С-реактивный белок — СРБ, скорость оседания эритроцитов — СОЭ), являющихся рутинными в отечественной практике [12, 13]. Однако алгоритм диагностики ППИ, предложенный Американским обществом по инфекционным болезням (Infectious Diseases Society of America — IDSA) в 2014 г. [14], не выделяет эти показатели как самостоятельный диагностический признак, акцентируя внимание на результатах цитологических, патоморфологических и микробиологических исследований области установки эндопротеза. Критерии, недавно предложенные Европейским обществом по инфекциям костей и суставов (European Bone and Joint Infection Society — EBJIS) [9], из сывороточных маркеров воспаления включают только СРБ.

Все существующие критерии предназначены для выявления ППИ [6, 8, 9] и не рассчитаны на оценку эффективности предшествующего лечения ППИ на этапе реплантации эндопротеза, когда даже высокочувствительный метод цитологического исследования суставного аспирата теряет свою информативность [15]. Кроме того, крайне затруднительно получить пригодный для цитологии аспират из тазобедренного сустава (ТБС) без примеси крови пункционного канала.

Цель исследования — оценить значение рутинно выполняемых до операции исследований (определение СОЭ, уровня сывороточного СРБ и МБИ суставного аспирата) для выявления ППИ или ее рецидива у пациентов, поступающих для ревизионного эндопротезирования ТБС.

Материал и методы

В ретроспективное наблюдательное исследование включены 117 пациентов (50 мужчин и 67 женщин), поступивших в одно отделение центра в 2018—2019 гг. для выполнения ревизионной артропластики ТБС по любым показаниям. Критериями исключения служили наличие свищевого хода или иные несомненные клинические признаки инфекционного процесса в области ТБС, а также наличие системных явлений острого инфекционного процесса (лихорадка, системная воспалительная реакция).

Учитывали перенесенную ранее инфекцию в области ТБС. Из медицинской документации получены результаты определения сывороточного СРБ и СОЭ (по Вестергрену) и МБИ суставного аспирата. Результаты определения СРБ были известны у 110, СОЭ — у 103 пациентов; у 100 пациентов были известны оба показателя. Ориентируясь на критерии MSIS, патологическим признаком считали уровень СРБ >10 мг/л и СОЭ >30 мм/ч [10]. МБИ суставного аспирата проведено до операции у 93 пациентов. Результаты исследования интраоперационных тканевых биоптатов (3—5 образцов от каждого пациента) представлены во всех случаях, интраоперационного суставного аспирата — в 94. Диагноз ППИ считали подтвержденным на основании выделения патогенного микроорганизма (S. aureus, представители грамотрицательных бактерий и пр.) из одного образца биоматериалов или условно-патогенной микрофлоры (S. epidermidis и другие кожные комменсалы) из двух образцов и более.

Оценивали дооперационный уровень СРБ, СОЭ в зависимости от последующего подтверждения или исключения инфекционного процесса по результатам МБИ тканевых биоптатов в общей когорте пациентов (n=117), а также в группах в зависимости от отсутствия или наличия в анамнезе инфекционного процесса: соответственно 1-й (n=65) и 2-й (n=52) групп.

Средний возраст пациентов в исследуемой когорте составил 60 лет (95% доверительный интервал (ДИ) 57,52—62,48). В 1-й группе у 32 (49,2%) пациентов установлена нестабильность компонентов эндопротеза, у 33 (50,8%) пациентов компоненты были стабильны, а показаниями для ревизионной артропластики служили износ полиэтиленового вкладыша, рецидивирующий вывих эндопротеза, перипротезный перелом, истирание хряща вертлужной впадины головкой однополюсного эндопротеза, дефект вертлужной впадины. Во 2-й группе (пациенты с отягощенным ППИ анамнезом) у 37 (71,1%) пациентов планировали выполнение второго этапа лечения ППИ, у 9 (17,3%) — показанием служила нестабильность компонентов эндопротеза, у 6 (11,5%) — компоненты были стабильны.

Полученные из медицинской документации данные анализировали средствами программной системы Statistica, 10. В связи с небольшим количеством наблюдений в качестве центральной характеристики категориальных данных использовали медиану (Me), а в качестве мер рассеяния — нижний (Q1) и верхний (Q3) квартили (25—75% IQR). Сопоставление частотных характеристик качественных показателей проводили с помощью метода χ². Сравнение количественных параметров в исследуемых подгруппах осуществляли с использованием непараметрического критерия Манна—Уитни. Критический уровень значимости p<0,05. С целью количественной оценки зависимости вероятности исхода (выявления инфекционного процесса) от наличия фактора (повышение уровня СРБ или СОЭ, сочетанное повышение уровня СРБ и СОЭ, наличие инфекции в анамнезе) рассчитан показатель отношения шансов (ОШ) с 95% ДИ. Оценка диагностической значимости скрининговых лабораторных показателей проведена с использованием формул расчета чувствительности, специфичности, прогностической ценности положительного и отрицательного результатов по сравнению с результатами МБИ тканевых биоптатов.

Результаты

Диагноз ППИ установлен у 23 (19,7%) из 117 пациентов, включенных в исследование. При этом у пациентов с положительными результатами МБИ интраоперационных тканевых биоптатов дооперационные уровни СРБ и СОЭ были значимо выше, чем у пациентов без ППИ (табл. 1). Кроме того, сочетанное повышение СОЭ и уровня СРБ увеличивало шансы выделения диагностически значимого возбудителя из тканевых биоптатов более чем в 4 раза по сравнению с пациентами, у которых оба эти показателя находились в пределах нормы (ОШ 4,333; 95% ДИ 1,278—14,967).

Таблица 1. Уровень СРБ и СОЭ в зависимости от выявления ППИ*

Примечание. ППИ — перипротезная инфекция. * — здесь и далее диагноз ППИ установлен по результатам микробиологического исследования тканевых биоптатов, полученных интраоперационно.

Среди 65 пациентов без инфекции в анамнезе ППИ диагностирована у 10 (15,4%), в том числе у 4 (12,1%) из 33 пациентов со стабильными компонентами эндопротеза и у 6 (18,7%) из 32 — с нестабильными. В данной группе высокий уровень СРБ увеличивал шансы выделения диагностически значимых возбудителей из тканевых биоптатов более чем в 6 раз (ОШ 6,3; 95% ДИ 1,491—26,615). При изолированном повышении СОЭ шансы выделения возбудителя из биоптатов были заметно ниже (ОШ 3,071; 95% ДИ 0,62—15,208). Одновременное повышение двух исследуемых показателей крови увеличивало риск выявления ППИ до 7,7 раза, однако эти различия также статистически не значимы (ОШ 7,778; 95% ДИ 0,931—66,296).

Среди 52 пациентов с анамнезом, отягощенным инфекцией в области оперированного сустава, диагноз ППИ по результатам МБИ верифицирован у 13 (25%). Шансы выделения диагностически значимого возбудителя у пациентов данной подгруппы при изолированном повышении уровня СРБ или СОЭ были ниже — соответственно ОШ 4 (95% ДИ 1,0—15,994) и ОШ 1,615 (95% ДИ 0,391—6,680). Сочетанное повышение СОЭ и уровня СРБ также с меньшей вероятностью прогнозировало риск выявления ППИ (ОШ 2,667; 95% ДИ 0,621—11,451). Разделение пациентов на группы выявило тенденцию (p>0,05) к увеличению дооперационного уровня СРБ и СОЭ (табл. 2) у пациентов с инфекцией в анамнезе и при выявлении ППИ на этапе ревизионной артропластики вне зависимости от анамнестических данных. Возможно, отсутствие статистически значимых различий обусловлено небольшой выборкой пациентов в группах.

Таблица 2. Уровень СРБ и СОЭ до операции в подгруппах пациентов с неосложненным (1-я группа) и осложненным (2-я группа) анамнезом в зависимости от выявленной инфекции

МБИ дооперационного суставного аспирата характеризовалось низкой чувствительностью (табл. 3), но высокой специфичностью и прогностической ценностью отрицательных и положительных результатов. По сравнению с ним исследование интраоперационной синовиальной жидкости демонстрировало большую чувствительность, но уступало в прогностической ценности положительных результатов, так как 10 из 24 случаев выделения микроорганизмов не подтверждались результатами исследования тканевых биоптатов. Сочетание результатов исследования аспирата, полученного до- и интраоперационно, тоже несколько снизило прогностическую ценность положительного результата по сравнению с дооперационными данными. Однако у 3 пациентов инфекция подтверждена по совокупным результатам исследования именно до- и интраоперационного суставного аспирата.

Таблица 3. Диагностическая значимость исследования суставного аспирата полученного до- и интраоперационно

Спектр этиологически значимой микрофлоры представлен в основном грамположительными кокками, среди которых превалировали коагулазонегативные стафилококки (КНС), в частности метициллин-резистентные штаммы S. epidermidis. В целом следует отметить большую результативность при исследовании тканевых биоптатов, тем более что штаммы P. acnes и Acinetobacter sp. удалось выделить только из образцов тканей. Три выделенные из тканей микробные ассоциации включали сочетание S. epidermidis в одном случае с S. aureus, в двух — с другими КНС. В связи с крайне малым количеством наблюдений субанализ спектра выявленных патогенов в группах не проводили. В общей выборке пациентов доля случаев контаминации образцов составила для тканевых биоптатов 11,7% (15 из 117), интраоперационного аспирата — 8,5% (8 из 94), дооперационного — 1,1% (1 из 92) (табл. 4). Среди выделенных контаминантов во всех образцах биоматериала также превалировали КНС.

Таблица 4. Спектр этиологически значимой микрофлоры в зависимости от источника выделения

Примечание. * — дополнительно в 3 случаях диагноз перипротезной инфекции установлен по совокупным результатам микробиологического исследования до- и интраоперационного аспирата.

Обсуждение

Доля пациентов с выявленной при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава ППИ составила 19,7%. В группе пациентов без инфекции в анамнезе данный показатель составил 15,3%, что было незначимо ниже (p=0,194), чем в группе с отягощенным инфекцией анамнезом — 25%. Обращает на себя внимание, что при нестабильных компонентах эндопротеза ППИ встречалась чаще и составила в общей когорте пациентов 29,5%, в том числе в 1-й и 2-й группах соответственно 18,7% (6 из 32) и 66,7% (6 из 9) (p=0,006), что сопоставимо с результатами исследования Г.Н. Куковенко и соавт. (2019), которые установили септическую природу нестабильности компонентов эндопротеза у 32,5% пациентов, нуждающихся в ревизионном эндопротезировании [13]. В нашем исследовании только у 5 (13,5%) из 37 пациентов, которым выполняли этапное лечение ППИ, выявлен рецидив инфекционного процесса, что сопоставимо с долей впервые выявленной инфекции у пациентов 1-й группы со стабильными компонентами эндопротеза — 12,1% (4 из 33). Среди 6 пациентов со стабильными компонентами, но с отягощенным инфекцией анамнезом положительные результаты МБИ тканевых биоптатов получены в 2 случаях. Наличие инфекции оперируемого сустава в анамнезе статистически значимо увеличивало вероятность выявления рецидива ПИИ или реинфекции (ОШ 8,667; 95% ДИ 1,671—44,94), что свидетельствует о необходимости тщательного сбора анамнеза у профильных пациентов.

Несмотря на то что в общей когорте пациентов сочетанное повышение СОЭ и уровня СРБ статистически значимо увеличивало шансы на выделение возбудителей из тканевых биоптатов (ОШ 6,3; 95% ДИ 1,491—26,615), роль данного критерия была более весомой в 1-й группе (ОШ 7,778; 95% ДИ 0,931—66,296), чем у пациентов с инфекцией в анамнезе 2-й группы (ОШ 2,667; 95% ДИ 0,621—11,451). Аналогичные результаты получены и при сравнении медианных значений показателей крови. В общей когорте пациентов наличие ППИ сопровождалось статистически значимым повышением дооперационного уровня СРБ (p=0,044) и СОЭ (p=0,043), а при субанализе в зависимости от анамнеза различия сохранялись только на уровне тенденций. Сходные выводы об удовлетворительной диагностической значимости ускорения СОЭ и повышения уровня СРБ для первичной диагностики ППИ и недостаточной — для выявления рецидива или персистирующей ППИ с минимальной активностью сделали J. Stambough и соавт. (2019) [16].

Нами установлена меньшая диагностическая ценность увеличения СОЭ по сравнению с уровнем СРБ для диагностики ППИ. Определение только содержания СРБ оказалось более значимым даже по сравнению с комбинацией СРБ+СОЭ вне зависимости от наличия инфекции в анамнезе. Это согласуется с самыми современными критериями диагностики ППИ, предложенными EBJIS, в которые из воспалительных маркеров сыворотки крови включен только СРБ [9]. Однако M. Dwyer и соавт. (2018) не получили существенных различий в уровне СРБ у пациентов с некупированной ко второму этапу лечения хронической ППИ. На основании собственных данных и анализа профильных публикаций авторы предлагают в качестве предикторов неудачи лечения перед выполнением реплантации эндопротеза использовать значение СОЭ >99 мм/ч, а также показатели цитологического исследования суставного аспирата: цитоз >60 000 клеток/мл и долю нейтрофильных лейкоцитов, превышающую 92% [17].

Между тем, как показывает клиническая практика, получение аспирата из ТБС без попадания крови из биопсийного канала практически невозможно, что существенно снижает его диагностические возможности. При этом распознавание рецидива хронической или персистирующей ППИ (low grade infection) даже при использовании цитологических и микробиологических исследований суставного аспирата остается сложной диагностической задачей в связи с их низкой диагностической значимостью у таких пациентов [14, 17]. Установленная нами прогностическая ценность отрицательного результата культивирования дооперационного аспирата составила только 93%, а в 21,4% случаев вообще не удалось получить суставную жидкость. Выраженные рубцовые изменения тканей могут мешать проникновению иглы в полость сустава. Очевидно, что для повышения эффективности дооперационного обследования необходимо проводить пункцию ТБС под УЗ-контролем.

Неудовлетворенность результатами исследования суставных аспиратов делает необходимым поиск новых диагностических подходов. Например, Г.А. Куковенко и соавт. (2019) для повышения диагностической значимости дооперационного обследования при отсутствии микробного роста в аспирате повторяли данное исследование еще 2 раза, что позволило им сократить долю культуронегативных пациентов [13].

B. Fink и соавт. (2020) в качестве альтернативы аспиратам предлагают предоперационную биопсию, которая показала диагностическую чувствительность 93,8%, специфичность 97,3% при обследовании 508 пациентов перед ревизионным эндопротезированием тазобедренного или коленного суставов по поводу нестабильности компонентов [18]. Авторы выявили инфекцию в 117 (23%) случаях, при этом в 26 (14,6%) случаях результаты МБИ образцов тканей, полученных при биопсии и интраоперационно, различались.

В нашем исследовании КНС S. epidermidis наиболее часто присутствовали в структуре этиологически значимых возбудителей и среди контаминирующих микроорганизмов. Это может вызывать затруднения при оценке их этиологического значения в случаях малого количества забранных тканевых биоптатов и при отсутствии других дополнительных критериев ППИ. Положительный рост условно-патогенных микроорганизмов из одного тканевого биоптата в 12,8% (15 из 117) случаев расценен нами как контаминация, что соответствует данным C. Hipfl и соавт. (2021), которые в 15% случаев выявили микробное загрязнение образцов тканей, полученных в ходе выполнения ревизионного эндопротезирования [19].

Ограничениями нашего исследования являются его ретроспективный характер, который не позволил включить в анализ результаты цитологического исследования в связи с их малым количеством, а также небольшое количество наблюдений в подгруппах при проведении субанализа и отсутствие отсроченных результатов.

Заключение

Повышение стандартных серологических показателей (СРБ и СОЭ) перед ревизионным эндопротезированием ТБС является более чувствительным критерием для подозрения на ППИ у пациентов без инфекции в анамнезе. Перенесенный ранее инфекционный процесс в оперируемом суставе снижает диагностическую значимость увеличения СОЭ и уровня СРБ в отношении выявления рецидива ППИ. Предоперационное исследование суставного аспирата не является достаточным для этиологической диагностики ППИ, однако положительный рост микроорганизма должен учитываться для выбора дальнейшей тактики ведения пациента. Валидированные для диагностики инфекции протезированного сустава критерии характеризуются низкой диагностической значимостью при выявлении сохраняющегося латентного течения инфекционного процесса перед выполнением реимплантации эндопротеза пациентам, проходящим этапное лечение ППИ, что делает необходимым проведение дальнейших исследований.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Р.М. Тихилов, И.И. Шубняков

Сбор и обработка материала — А.И. Мидаев, А.М. Борисов, С.А. Божкова

Статистический анализ данных — С.А. Божкова, И.И. Шубняков

Написание текста — С.А. Божкова, И.И. Шубняков, А.И. Мидаев

Редактирование — С.А. Божкова, Р.М. Тихилов, И.И. Шубняков

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.