Результат интеллектуальной деятельности: Способ диагностики перипротезной инфекции суставов

Изобретение относится к медицине, в частности к диагностированию инфекций суставов с использованием ультразвуковых волн, и может быть использовано для обнаружения перипротезной инфекции суставов при эндопротезировании.

В последнее время во всем мире значительно увеличилось количество операций эндопротезирования суставов. Ежегодный прирост таких манипуляций в европейских странах варьирует в пределах 5,3%-17%. Интенсивное развитие эндопротезирования влечет за собой и увеличение количества ревизий вследствие развития осложнений различного характера. Одним из наиболее частых является перипротезная инфекция суставов (ПИС). По данным отечественных и зарубежных авторов инфекционные осложнения при эндопротезировании составляют от 0,3% до 2% при первичном эндопротезировании и 40% и более - при ревизионном. Помимо экономических издержек, которые возрастают в 3-4 раза, в 30% случаев гнойные осложнения ведут к катастрофическим последствиям в виде удаления протеза, развитию хронического постимплантационного остеомиелита и стойкой утрате трудоспособности.

Особенностью патогенеза перипротезной инфекции является то, что микроорганизмы обычно находятся на имплантатах в составе биопленок - моно- или ассоциации культур микроорганизмов и внеклеточного матрикса, представляющего из себя сложную биохимическую смесь полисахаридов, гликопептидов, нуклеиновых кислот и липидов. Сутью существования биопленки является защита находящихся в ней микроорганизмов от неблагоприятных факторов внешней среды. Агрегация микробов делает структуру более объемной и недоступной для фагоцитоза, а ключевые антигены «закрыты» для антител внеклеточным матриксом.

Также элементы матрикса замедляют диффузию антибактериальных препаратов сквозь биопленку и активно связывают антибиотики.

Локализация поврежденных бактерий ограничивается поверхностными слоями биопленки, а во внутренних слоях поврежденных клеток становится значительно меньше. Микроорганизмы, находящиеся в составе биопленок, в 10-100 раз оказываются менее чувствительны к антибактериальным препаратам, особенно к ингибиторам синтеза клеточной стенки бактерии, так как большинство микроорганизмов биопленки находятся в неактивной фазе жизненного цикла (персистеры).

Чтобы разрушить биопленки на поверхности имплантатов и тем самым повысить выявляемость возбудителей, применяют ультразвук. В стерильную емкость помещается извлеченный компонент имплантата, туда же добавляется раствор (питательный бульон и пр.). После интенсивного взбалтывания имплантата в жидкости, емкость погружают в ультразвуковую ванну. При помощи низкочастотных ультразвуковых колебаний низкой интенсивности производят облучение имплантата. После повторного интенсивного взбалтывания обработанную ультразвуком жидкость высевают на питательные среды в соответствии с утвержденными микробиологическими методами.

Известны способы диагностики перипротезной инфекции суставов, включающий интенсивное взбалтывание извлеченных имплантатов в рабочем растворе для получения бактериальной взвеси в течение 30 секунд с последующей ультразвуковой обработкой в течение 5 минут, дополнительное интенсивное взбалтывание в течение 30 секунд с последующим высеванием полученного раствора бактериальной взвеси на питательные среды в соответствии с известными микробиологическими методиками, ежедневное визуальное наблюдение за посевами на наличие роста микроорганизмов до 14 дней, с дальнейшей идентификацией и определением антибиотикочувствительности выделенных микроорганизмов [1, 2].

В известных способах применяют нескольких видов рабочих растворов, добавляемых в емкости с извлеченными имплантатами, а именно раствор Рингера, при частоте ультразвуковых колебаний 40±2 кГц (чувствительность метода составила 78,5%, специфичность - 98,8%) или тиогликолевый бульон, при частоте ультразвуковых колебаний 40±5 кГц (чувствительность метода при использовании этой питательной среды - 71%, специфичность - 92%.

Недостатками известных способов диагностики перипротезной инфекции суставов является необходимость предварительного приготовления рабочего раствора с последующей стерилизацией, для чего необходимо наличие специального оборудования (средоварка, автоклав), что приемлемо не для всех диагностических лабораторий. Закуп готовых сред у коммерческих производителей также имеет ограничения (дороговизна, сроки поставок и сроки годности питательных сред, фасовка и т.д.).

Техническим результатом является уменьшение времени диагностики, удешевление способа диагностики, что обеспечивает доступность метода исследования извлеченных имплантатов в диагностике перипротезной инфекции суставов, не применяя специального оборудования.

Технический результат достигается тем, что в способе диагностики перипротезной инфекции суставов, включающем интенсивное взбалтывание извлеченных имплантатов в рабочем растворе для получения бактериальной взвеси в течение 30 секунд с последующей ультразвуковой обработкой в течение 5 минут, дополнительное интенсивное взбалтывание с последующим высеванием полученного раствора бактериальной взвеси на питательные среды в соответствии с известными микробиологическими методиками, ежедневное визуальное наблюдение за посевами на наличие роста микроорганизмов в течение 14 дней, с дальнейшей идентификацией и определением антибиотикочувствительности выделенных микроорганизмов, согласно изобретению в качестве рабочего раствора для получения бактериальной взвеси используют 0,9% раствор NaCl.

При ультразвуковой обработке извлеченных имплантатов в рабочем растворе для получения бактериальной взвеси используют частоту ультразвуковых колебаний 37-40 кГц.

Способ осуществляют следующим образом.

Извлеченные в операционной у пациента имплантаты помещаются в стерильные полиэтиленовые пакеты и немедленно доставляются в лабораторию на исследование.

Затем в стерильные пакеты с имплантатами добавляют стерильный 0,9% раствор NaCl в количестве от 50 до 200 мл в зависимости от размера компонента имплантата, после чего проводят интенсивное взбалтывание имплантата в данном рабочем растворе в течение 30 секунд.

Далее пакеты с имплантатами подвергают ультразвуковой обработке в течение 5 мин при частоте ультразвуковых колебаний 37 кГц, после которой проводят повторное интенсивное взбалтывание содержимого пакета в течение 30 секунд. Обработанную ультразвуком жидкость высевают на питательные среды (на кровяной огар, тиоглековую среду и во флаконы для автоматического анализатора для аэробных и анаэробных микроорганизмов). Посевы инкубируются в термостате при 35 градусах до 14 суток и осуществляют ежедневное визуальное наблюдение за посевами на наличие роста микроорганизмов с дальнейшей идентификацией и определением антибиотикочувствительности выделенных микроорганизмов.

В лабораторных условиях была проведена оценка эффективности применения в качестве рабочего раствора 0,9% раствора NaCl при ультразвуковой обработке имплантатов. Чувствительность метода составила 95%, специфичность - 90%.

Как видно из таблицы, количество подтвержденных бактериологически случаев перипротезной инфекции суставов (ПИС) при использовании в качестве рабочего раствора 0,9% NaCl выше (92%), чем при использовании раствора Рингера (78,5%) и тиогликолевого бульона (71%). Также в группе пациентов с предположительно асептической нестабильностью имплантатов в 8% были выявлены клинически значимые микроорганизмы. Данным пациентам с предполагаемой асептической нестабильностью компонентов эндопротезов был поставлен диагноз перипротезной инфекции.

Заявляемый способ диагностики простой в применении, позволяет сократить сроки диагностики, снизить затраты труда и средств, что обеспечивает доступность метода исследования извлеченных имплантатов в диагностике перипротезной инфекции суставов, не применяя специального оборудования и используя в качестве рабочего раствора раствор известной дешевой соли NaCl.

Источники информации

1. Trampuz A, Piper KE, Jacobson MJ et al. Sonication of removed hip and knee prostheses for diagnosis of infection. N. Engl. J. Med 2007; 357:654-663.

2. Portillo ME, Salvado M, TrampuzA et al. Sonication versus vortexing of implants for diagnosis of prosthetic joint infection. J. Clin. Microbiol 2013 51:591-594.