Rationale for choosing a spacer at the first treatment stage for late deep periprosthetic knee joint infection

Background Periprosthetic infection develops in 0.5 to 5.0 % of cases after knee replacement, which is a social and economic problem. The most common causes of periprosthetic infection are methicillin-resistant staphylococcus aureus (MRSA) (36 %), gram-negative bacteria, and microbial associations.

The study was aimed at improving the results of the sanitizing stage of revision arthroplasty in patients with periprosthetic infection of the knee joint by a developed long-acting antimicrobial composition and improving the designs of articulating spacers of the knee joint.

Materials and Methods The treatment results of 121 patients with knee joint periprosthetic infection were analyzed. Nine patients had an early periprosthetic infection and 112 had a late one. Patients in satisfactory condition with stable implant components who had early periprosthetic infection underwent surgical treatment of the purulent focuses, replacement of a polyethylene tibial insert, thorough surgical wound washing using pulse lavage, drainage, and VAC-therapy. Patients with late periprosthetic infection were divided into 3 groups on the basis of the spacer used. An articulating spacer based on the developed antimicrobial composition of prolonged action (RU 191236 patent) was used in 59 patients of the first group. Preformed spacers were implanted in 29 patients of the second group, and 18 patients of the third group got a block-shaped spacer.

Results An antibacterial anti-adhesive non-toxic composition with a prolonged action based on bone cement with gentamicin and such antiseptics as poviargol, dioxydine, and high-molecular polyvinylpyrrolidone has been developed. All the patients underwent the sanitizing stage of revision arthroplasty, implant removal, and spacer installation. Periprosthetic infection recurrence developed in 3 patients of the first group, 9 patients of the second group and 7 patients of the third one. The average time from the sanitizing stage to the second final stage of revision was 3-6 (4.8 ± 1.9) months.

Discussion According to scientific data, the impregnation of new antibiotics into bone cement with gentamicin does not improve the antimicrobial effect of a spacer, especially in case of antibiotic-resistant strains. Block-shaped and preformed spacers lead to infection recurrence and complications. Antiseptic impregnation with different mechanisms of action is able to affect antibiotic-resistant bacteria, and the polymer is able to prolong the effect.

Conclusion The use of articulating spacers for the knee joint, which include an antimicrobial composition, allows preserving the function of the joint and reducing the number of infectious complications, which facilitates the final stage of revision arthroplasty.

1. Афиногенова А.Г., Афиногенов Г.Е., Линник С.А., [и др.]. Антимикробная композиция для формирования спейсера. Патент Российской Федерации № 2707734; 2019.

2. Минасов Б.Ш., Якупов Р.Р., Хаиров Т.Э., Гафаров И.Р., Сироджов К.Х., Каримов К.К., Филимонов Г.Н., Трубин А.Р. Особенности артропластики тазобедренного сустава после редукционно-реконструктивных вмешательств на проксимальном отделе бедра. Исследования и практика в медицине. 2015;4:21-26. doi: 10.17709/2409-2231-2015-2-3-10-18

3. Корнилов Н.Н., Куляба Т.А. Артропластика коленного сустава. СПб.: РНИИТО им. Р.Р. Вредена. 2012; 168-169.

4. Преображенский П.М., Божкова С.А., Каземирский А.В., Гончаров М.Ю. Результаты этапного лечения пациентов с перипротезной инфекцией после эндопротезирования коленного сустава. Травматология и ортопедия России. 2017;23(1):98-107. doi: 10.21823/2311-2905-2017-23-1-98-107

5. Ревизионное эндопротезирование коленного сустава : руководство для врачей; под ред. Д.Дж. Джакофски, Э.К. Хедли ; пер. с англ. под ред. Н.В. Загороднего. М. : ГЭОТАР-Медиа, 2015. 320 с.

6. Загородний Н. В., Джалилов Ш. О., Скипенко Т. О., Ворошилов А. С. Проблема осложнений после эндопротезирования коленного сустава. Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и Технические Науки. 2019;(1):88-91.

7. Материалы международной согласительной конференции по перипротезной инфекции: пер. с англ. Божковой С.А., Коваленко А.Н., Шубнякова И.И. [и др.]; под общей ред. Тихилова Р.М. СПб.: РНИИТО им. Р.Р. Вредена, 2014; 180-185.

8. Преображенский П.М., Каземирский А.В., Гончаров М.Ю. Современные взгляды на диагностику и лечение пациентов с перипротезной инфекцией после эндопротезирования коленного сустава. Гений ортопедии. 2016;(3):94-104. doi: 10.18019/1028-4427-2016-3-94-104

9. Божкова С.А., Касимова А.Р., Тихилов Р.М., Полякова Е.М., Рукина А.Н., Шабанова В.В., Ливенцов В.Н. Неблагоприятные тенденции в этиологии ортопедической инфекции: результаты 6-летнего мониторинга структуры и резистентности ведущих возбудителей. Травматология и ортопедия России. 2018;24(4):20-31. doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-20-31

10. Романо К.Л., Божкова С.А, Артюх В., и др. Применение имплантатов с антибактериальным покрытием в ортопедии и травматологии: современное состояние проблемы. Травматология и ортопедия России. 2019;25(4):64-74. doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-4-64-74

11. Божкова С.А., Богданова Т.Я.,. Краснова М.В, Анисимова Л.О., Нетылько Г.И., Рукина А.Н., Бо Лю. Экспериментально-клиническое исследование фенотипических особенностей штаммов S. epidermidis и их роль в возникновении и развитии имплантат-ассоциированной инфекции после ортопедических операций. Травматология и ортопедия России. 2014;20(2):68-77.

12. Корнилов Н.Н., Куляба Т.А., Филь А.С., Муравьёва Ю.В. Данные регистра эндопротезирования коленного сустава РНИИТО им. Р.Р. Вредена за 2011-2013 годы. Травматология и ортопедия России. 2015;21(1):136-151.

13. Parvizi J, Gehrke T, Chen AF. Proceedings of the International Consensus on Periprosthetic Joint Infection. Bone Joint J. 2013;95-B(11):1450-1452. doi: 10.1302/0301-620X.95B11.33135

14. Patel A, Calfee RP, Plante M, Fischer SA, Arcand N, Born C. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus in orthopaedic surgery. J Bone Joint Surg Br. 2008;90(11):1401-1406. doi: 10.1302/0301-620X.90B11.20771

15. Parvizi J, Pawasarat IM, Azzam KA, Joshi A, Hansen EN, Bozic KJ. Periprosthetic joint infection: the economic impact of methicillin-resistant infections. J Arthroplasty. 2010;25(6 Suppl):103-7. doi: 10.1016/j.arth.2010.04.011

16. Tsukayama DT, Goldberg VM, Kyle R. Diagnosis and management of infection after total knee arthroplasty. J Bone Joint Surg Am. 2003;85-A Suppl 1:S75-80. doi: 10.2106/00004623-200300001-00014

17. Линник С.А., Грузинская Т.Р., Цололо Я.Б., Карагезов Г., Кравцов Д.В., Хайдаров В.М., Кучеев И.О., Захарченко А.И., Исмаел А. Спейсер коленного сустава. Патент Российской Федерации № 206668; 2021.

18. Линник С.А., Афиногенов Г.Е., Афиногенова А.Г., Квиникадзе Г.Э., и др. Выбор спейсера на первом этапе лечения поздней глубокой перипротезной инфекции тазобедренного сустава. Гений ортопедии. 2021;27(5):548-554. doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-5-548-554

19. Достижения российской травматологии и ортопедии : материалы XI Всероссийского съезда травматологов-ортопедов: в 3-х т. СПб. 2018.

20. Мурылев В.Ю., Куковенко Г.А, Елизаров П.М., Иваненко Л.Р., и др. Алгоритм первого этапа лечения поздней глубокой перипротезной инфекции тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2018; 24(4): 95-104. doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-95-104

21. Прокопьев Н.Я., Мальчевский В.А., Козел Н.П. Гонартроз: международные системы оценки результатов реабилитационных мероприятий (обзор литературы). Вестник ЮУрГУ. Серия Образование, здравоохранение, физическая культура. 2007;(2):55-57.

22. Ермаков А.М., Клюшин Н.М., Абабков Ю.В., Тряпичников А.С., Коюшков А.Н. Оценка эффективности двухэтапного хирургического лечения больных с перипротезной инфекцией коленного и тазобедренного суставов. Гений ортопедии. 2018;24(3):321-326. doi: 10.18019/1028-4427-2018-24-3-321-326

23. Ливенцов В.Н, Божкова С.А., Кочиш А.Ю., В.А. Артюх, и др. Трудноизлечимая перипротезная инфекция тазобедренного сустава: результаты санирующих операций. Травматология и ортопедия России. 2019;25(4):88-97. doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-4-88-97

24. Mackinnon J, Young S, Baily RA. The St Georg sledge for unicompartmental replacement of the knee. A prospective study of 115 cases. J Bone Joint Surg Br. 1988;70(2):217-223. doi: 10.1302/0301-620X.70B2.3346291

25. Павлов В.В., Петрова Н.В., Шералиев Т.У. Среднесрочные результаты двухэтапного лечения перипротезной инфекции. Травматология и ортопедия России. 2019;25(4):109-116. doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-4-109-116

26. Афиногенова А.Г., Квиникадзе Г.Э., Спиридонова А.А., Афиногенов Г.Е., Линник С.А., Мадай Д.Ю. Микробиологическое обоснование создания композиции на основе костного цемента с пролонгированным антимикробным действием в отношении гентамицин-устойчивых Staphylococcus epidermidis. Проблемы медицинской микологии. 2018;20(4):49-54.