The first step of two-stage hip revision: what affects the result?

Cover Page

Cite item

Abstract

Background. The most common method of treatment of chronic periprosthetic joint infection (PJI) is considered to be a two-stage revision arthroplasty. The efficacy of this technique is largely determined by the results of infection management after the first (debridement) stage, which may depend on many factors. At the same time, the widespread tendency to reduce the duration of patients’ hospital stay brings to the forefront the problem of long wait for the results of preoperative microbiological examination.

Aims of the study: 1) to retrospectively evaluate the efficacy of the debridement stage of chronic periprosthetic hip joint infection in 2021 depending on the availability of preoperative microbiological examination results; 2) to determine the factors influencing the treatment outcome.

Methods. Patients (n = 86) with chronic PJI of the hip were allocated into two groups depending on the presence or absence of results of the microbiological examination of preoperative biomaterials (aspirate and/or tissue biopsy) at the time of performing the first stage of the two-stage revision arthroplasty.

Results. The availability of final results of the microbiological examination (MBE) of joint aspirate at the time of surgery had no significant effect on the efficacy of infection management (p = 0.536; OR = 1.53, 95% CI 0.43-5.45). There was a significant reduction of the risk when the results of preoperative and intraoperative MBE coincided (p = 0.024; OR = 0.121, 95% CI 0.015-0.990). An increased risk of adverse outcome of the debridement stage of treatment was observed in the case of types 2C (p = 0.042; OR = 6.66; 95% CI 1.26-35.2) and 3B (p = 0.078; OR = 8.1, 95% CI 1.015-64.8) acetabular defects, type 3A femoral defects (p = 0.021; OR = 6.57, 95% CI 1.49-29.01), and connective tissue diseases (p = 0.062; OR = 5.25, 95% CI 1.05-26.2). The presence of microbial associations (p=0.02; OR = 6.75, 95% CI 1.36-33.44) and the presence of Gram-negative bacteria in them (p = 0.058; OR = 4.2, 95% CI 1.02-17.20) significantly worsened the treatment prognosis. As the number of patient’s risk factors increased, the probability of an unfavorable outcome increased significantly (p<0.001).

Conclusion. Polymicrobial infection, presence of Gram-negative bacteria in microbial associations, connective tissue diseases, types 2C and 3B acetabular defects, type 3A femoral bone defects, and total number of risk factors in one patient had a significant negative impact on the outcome of debridement surgery. Apparently, the results of the microbiological examination of preoperatively sampled biomaterials are much more important as a diagnostic criterion for suspected periprosthetic infection than as a criterion for the drug choice for etiotropic antibacterial therapy. However, this assumption should be studied on a larger sample of patients.

About the authors

Svetlana A. Bozhkova

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: clinpharm-rniito@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2083-2424

Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, St. Petersburg

Yuliya V. Oleinik

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: hamster715@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-1654-1536
Russian Federation, St. Petersburg

Vasily A. Artyukh

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: artyukhva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5087-6081

Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg

Alexander P. Antipov

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: a.p.antipov@ya.ru
ORCID iD: 0000-0002-9004-5952
Russian Federation, St. Petersburg

Sergey S. Toropov

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: doctoropovss@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9451-1834
Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Kurtz S.M., Lau E.C., Son M.S., Chang E.T., Zimmerli W., Parvizi J. Are We Winning or Losing the Battle With Periprosthetic Joint Infection: Trends in Periprosthetic Joint Infection and Mortality Risk for the Medicare Population. J Arthroplasty. 2018;33(10):3238-3245. doi: 10.1016/j.arth.2018.05.042.
  2. Wildeman P., Rolfson O., Soderquist B., Wretenberg P., Lindgren V. What Are the Long-term Outcomes of Mortality, Quality of Life, and Hip Function after Prosthetic Joint Infection of the Hip? A 10-year Follow-up from Sweden. Clin Orthop Relat Res. 2021;479(10): 2203-2213. doi: 10.1097/CORR.0000000000001838.
  3. Chen A.F., Nana A.D., Nelson S.B., McLaren A. What’s New in Musculoskeletal Infection: Update Across Orthopaedic Subspecialties. J Bone Joint Surg Am. 2017;99(14):1232-1243. doi: 10.2106/JBJS.17.00421.
  4. Lange J., Troelsen A., Thomsen R.W., Søballe K. Chronic infections in hip arthroplasties: comparing risk of reinfection following one-stage and two-stage revision: a systematic review and meta-analysis. Clin Epidemiol. 2012;4:57-73. doi: 10.2147/CLEP.S29025.
  5. Ahmad S.S., Orlik L., Ahmad S.J.S., Albers C.E., Siebenrock K.A., Klenke F.M. Obesity and smoking predict the results of two-stage exchange in septic revision hip arthroplasty: A cohort study. Orthop Traumatol Surg Res. 2019;105(3):467-471. doi: 10.1016/j.otsr.2019.01.006.
  6. Ascione T., Pagliano P., Balato G., Mariconda M., Rotondo R., Esposito S. Oral Therapy, Microbiological Findings, and Comorbidity Influence the Outcome of Prosthetic Joint Infections Undergoing 2-Stage Exchange. J Arthroplasty. 2017;32(7):2239-2243. doi: 10.1016/j.arth.2017.02.057.
  7. Traverso G., Núñez J.H., Gehrke T., Citak M. Hypoalbuminemia increases the risk of failure following one-stage septic revision for periprosthetic joint infection. Arch Orthop Trauma Surg. 2023;143(9):5641-5648. doi: 10.1007/s00402-023-04885-z.
  8. Bohl D.D., Shen M.R., Kayupov E., Cvetanovich G.L., Della Valle C.J. Is Hypoalbuminemia Associated With Septic Failure and Acute Infection After Revision Total Joint Arthroplasty? A Study of 4517 Patients From the National Surgical Quality Improvement Program. J Arthroplasty. 2016;31(5):963-967. doi: 10.1016/j.arth.2015.11.025.
  9. Yang J., Parvizi J., Hansen E.N., Culvern C.N., Segreti J.C., Tan T. et al. Knee Society Research Group. 2020 Mark Coventry Award: Microorganism-directed oral antibiotics reduce the rate of failure due to further infection after two-stage revision hip or knee arthroplasty for chronic infection: a multicentre randomized controlled trial at a minimum of two years. Bone Joint J. 2020;102-B(6_Supple_A):3-9. doi: 10.1302/0301-620X.102B6.BJJ-2019-1596.R1.
  10. Peterson B.W., He Y., Ren Y., Zerdoum A., Libera M.R., Sharma P.K. et al. Viscoelasticity of biofilms and their recalcitrance to mechanical and chemical challenges. FEMS Microbiol Rev. 2015;39(2):234-245. doi: 10.1093/femsre/fuu008.
  11. Артюх В.А., Божкова С.А., Бояров А.А., Муравьева Ю.В., Кочиш А.А. Эффективность одноэтапного ревизионного эндопротезирования при свищевой форме хронической перипротезной инфекции тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2021;27(2):9-22. doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-2-9-22. Artyukh V.A., Bozhkova S.A., Boyarov A.A., Muravyova J.V., Kochish A.A. Efficiency of the One-Stage Revision Hip Arthroplasty in Chronic Periprosthetic Joint Infection with Sinus Tract. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2021;27(2):9-22. doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-2-9-22.
  12. Paprosky W.G., Perona P.G., Lawrence J.M. Acetabular defect classification and surgical reconstruction in revision arthroplasty. A 6-year follow-up evaluation. J Arthroplasty. 1994;9(1):33-44. doi: 10.1016/0883-5403(94)90135-x.
  13. Della Valle C.J., Paprosky W.G. The femur in revision total hip arthroplasty evaluation and classification. Clin Orthop Relat Res. 2004;(420):55-62. doi: 10.1097/00003086-200403000-00009.
  14. Li F., Qiao Y., Zhang H., Cao G., Zhou S. Comparable clinical outcomes of culture-negative and culture-positive periprosthetic joint infections: a systematic review and meta-analysis. J Orthop Surg Res. 2023;18(1):210. doi: 10.1186/s13018-023-03692-x.
  15. Kildow B.J., Springer B.D., Brown T.S., Lyden E., Fehring T.K., Garvin K.L. Long Term Results of Two-Stage Revision for Chronic Periprosthetic Hip Infection: A Multicenter Study. J Clin Med. 2022;11(6):1657. doi: 10.3390/jcm11061657.
  16. Мурылев В.Ю., Куковенко Г.А., Елизаров П.М., Иваненко Л.Р., Сорокина Г.Л., Рукин Я.А. 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. Murylev V.Y., Kukovenko G.A., Elizarov P.M., Ivanenko L.R., Sorokina G.L., Rukin Y.A. et al. The First-Stage Treatment Аlgorithm for Deep Infected Total Hip Arthroplasty. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2018;24(4):95-104. doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-95-104.
  17. Кочиш А.А., Божкова С.А., Артюх В.А., Ливенцов В.Н., Афанасьев А.В., Торопов С.С. Совершенствование периоперационного ведения пациентов при санирующих операциях по поводу перипротезной инфекции в области тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2021;27(1):143-152. doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-1-143-152. Kochish A.A., Bozhkova S.A., Artyukh V.A., Liventsov V.N., Afanas’ev A.V., Toropov S.S. Improvement of Perioperative Management of Patients Undergoing Surgical Treatment for Hip Periprosthetic Joint Infection. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2021;27(1): 143-152. doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-1-143-152.
  18. Mooney J.A., Pridgen E.M., Manasherob R., Suh G., Blackwell H.E., Barron A.E. et al. Periprosthetic bacterial biofilm and quorum sensing. J Orthop Res. 2018;36(9):2331-2339. doi: 10.1002/jor.24019.
  19. Gimza B.D., Cassat J.E. Mechanisms of Antibiotic Failure During Staphylococcus aureus Osteomyelitis. Front Immunol. 2021;12:638085. doi: 10.3389/fimmu.2021.638085.
  20. de Mesy Bentley K.L., Trombetta R., Nishitani K., Bello-Irizarry S.N., Ninomiya M., Zhang L. et al. Evidence of Staphylococcus Aureus Deformation, Proliferation, and Migration in Canaliculi of Live Cortical Bone in Murine Models of Osteomyelitis. J Bone Miner Res. 2017;32(5):985-990. doi: 10.1002/jbmr.3055.
  21. McCoy M., Touchet N., Chapple A.G., Cohen-Rosenblum A. Total Joint Arthroplasty Patient Demographics Before and After Coronavirus Disease 2019 Elective Surgery Restrictions. Arthroplast Today. 2023;20:101081. doi: 10.1016/j.artd.2022.101081.
  22. Goh G.S., Parvizi J. Diagnosis and Treatment of Culture-Negative Periprosthetic Joint Infection. J Arthroplasty. 2022;37(8):1488-1493. doi: 10.1016/j.arth.2022.01.061.
  23. Касимова А.Р., Туфанова О.С., Гордина Е.М., Гвоздецкий А.Н., Радаева К.С., Рукина А.Н. и др. Одноцентровое ретроспективное исследование 12-летней динамики спектра ведущих возбудителей ортопедической инфекции (2011–2022 гг). Травматология и ортопедия России. 2024;30(1):66-75. doi: 10.17816/2311-2905-16720. Kasimova A.R., Tufanova O.S., Gordina E.M., Gvozdetsky A.N., Radaeva K.S., Rukina A.N., Bozhkova S.A., Tikhilov R.M. Single-center retrospective study of 12-year dynamics of the spectrum of leading pathogens of orthopedic infection (2011-2022). Traumatology and Orthopedics of Russia. 2024;30(1): 66-75. doi: 10.17816/2311-2905-16720.
  24. Bozhkova S., Tikhilov R., Labutin D., Denisov A., Shubnyakov I., Razorenov V. et al. Failure of the first step of two-stage revision due to polymicrobial prosthetic joint infection of the hip. J Orthop Traumatol. 2016;17(4):369-376. doi: 10.1007/s10195-016-0417-8.
  25. Abdelaziz H., Grüber H., Gehrke T., Salber J., Citak M. What are the Factors Associated with Re-revision After One-stage Revision for Periprosthetic Joint Infection of the Hip? A Case-control Study. Clin Orthop Relat Res. 2019;477(10):2258-2263. doi: 10.1097/CORR.0000000000000780.
  26. Slullitel P.A., Oñativia J.I., Zanotti G., Comba F., Piccaluga F., Buttaro M.A. One-stage exchange should be avoided in periprosthetic joint infection cases with massive femoral bone loss or with history of any failed revision to treat periprosthetic joint infection. Bone Joint J. 2021;103-B(7):1247-1253. doi: 10.1302/0301-620X.103B7.BJJ-2020-2155.R1.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Acetabular bone defects

Download (20KB)
3. Fig. 2. Femoral bone defects

Download (17KB)
4. Fig. 3. Preorerative microbiology spectrum in Group 1

Download (35KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».