Factors affecting the course and prognosis of implant-associated infection caused by Klebsiella spp.

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. The outcome of complex treatment of implant-associated infection (IAI) depends on various factors, but one of the most important is the etiology of the inflammatory process. Treatment of orthopedic infection caused by Gram-negative microorganisms in general and representatives of the family Enterobacteriaceae in particular causes many difficulties, one of which is the rapid growth of antibiotic resistance.

Aim of the study — to evaluate the factors affecting the course and prognosis of implant-associated infection caused by Klebsiella spp.

Methods. We performed a retrospective analysis of case histories of 85 patients who underwent treatment of IAI caused by Klebsiella spp. in the clinical departments of the center from January 1, 2017 to December 31, 2021. According to the results of the telephone survey, the patients were divided into 2 main groups depending on the outcome of the 2-year follow-up period determined in accordance with the Delphi criteria.

Results. It was found that the prognosis was significantly worsened by the number of sanitizing surgical interventions in the anamnesis (p = 0.022), the need for sanitizing intervention in the early postoperative period (p<0.001) and the presence of Klebsiella spp. growth in postoperative culture tests (p = 0.002), hypoalbuminemia on 7-14 days after the surgery (p = 0.008). The administration of trimethoprim-sulfamethoxazole for the outpatient treament stage significantly improved the outcome (p = 0.038), which is most likely due to a high proportion of polymicrobial associations — 69.5%.

Conclusions. There is a statistically significant direct relationship between the probability of an unfavorable treatment outcome of patients with IAI caused by Klebsiella spp. and the number of sanitizing surgical interventions in the anamnesis, low serum albumin (g/l) on 7-14 days after the operation, revision intervention in the early postoperative period, positive growth of Klebsiella spp. in postoperative culture tests. The probability of a favorable outcome was increased by the prescription of trimethoprim-sulfamethoxazole for oral administration at the outpatient stage.

About the authors

Olga S. Tufanova

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: katieva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4891-4963
SPIN-code: 8704-9195
Russian Federation, St. Petersburg

Alina R. Kasimova

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics; Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Email: kasi-alina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6284-7133
SPIN-code: 3131-4385

Cand. Sci. (Med.), Department of Traumatology and Orthopedics

Russian Federation, St. Petersburg; St. Petersburg

Denis I. Astakhov

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: denmail_69@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-7129-1553
Russian Federation, St. Petersburg

Anna N. Rukina

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: anrukina@win.rniito.ru
ORCID iD: 0000-0003-3307-4674
SPIN-code: 7221-1131
Russian Federation, St. Petersburg

Svetlana A. Bozhkova

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: clinpharm-rniito@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2083-2424
SPIN-code: 3086-3694

Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Jernigan J.A., Hatfield K.M., Wolford H., Nelson R.E., Olubajo B., Reddy S.C. et al. Multidrug-resistant bacterial infections in U.S. hospitalized patients, 2012-2017. N Engl J Med. 2020;382(14):1309-1319. doi: 10.1056/NEJMoa1914433.
  2. Li Y., Zhang X., Ji B., Wulamu W., Yushan N., Guo X. et at. One-stage revision using intra-articular carbapenem infusion effectively treats chronic periprosthetic joint infection caused by Gram-negative organisms. Bone Joint J. 2023;105-B(3):284-293. doi: 10.1302/0301-620X.105B3.BJJ-2022-0926.R1.
  3. Кузьменков А.Ю., Виноградова А.Г., Трушин И.В., Эйдельштейн М.В., Авраменко А.А., Дехнич А.В. и др. AMRmap – система мониторинга антибиотикорезистентности в России. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2023;23(2):198-204. doi: 10.36488/cmac.2021.2.198-204. Kuzmenkov A.Yu., Vinogradova A.G., Trushin I.V., Eidelstein M.V., Avramenko A.A., Dekhnich A.V. et al. AMRmap is an antibiotic resistance monitoring system in Russia. Clinical microbiology and antimicrobial chemotherapy. 2023;23(2):198-204. (In Russian). doi: 10.36488/cmac.2021.2.198-204.
  4. Drago L., De Vecchi E., Bortolin M., Zagra L., Romanò C.L., Cappelletti L. Epidemiology and antibiotic resistance of late prosthetic knee and hip infections. J Arthroplasty. 2017;32(8):2496-2500. doi: 10.1016/j.arth.2017.03.005
  5. Божкова С.А., Касимова А.Р., Тихилов Р.М., Полякова Е.М., Рукина А.Н., Шабанова В.В. и др. 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. Bozhkova S.A., Kasimova A.R., Tikhilov R.M., Polyakova E.M., Rukina A.N., Shabanova V.V. et al. Unfavorable trends in the etiology of orthopedic infection: results of 6-year monitoring of the structure and resistance of leading pathogens. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2018;24(4):20-31. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-20-31.
  6. Pfang B.G., García-Cañete J., García-Lasheras J., Blanco A., Auñón Á., Parron-Cambero R. et al. Orthopedic implant-associated infection by multidrug resistant enterobacteriaceae. J Clin Med. 2019;8(2):220. doi: 10.3390/jcm8020220.
  7. Mur I., Jordán M., Rivera A., Pomar V., González J., Lopez-Contreras J. et al. Do prosthetic joint infections worsen the functional ambulatory outcome of patients with joint replacements? A retrospective matched cohort study. Antibiotics. 2021;9:872. doi: 10.3390/antibiotics9120872.
  8. de Sanctis J., Teixeira L., van Duin D., Odio C., Hall G., Tomford J.W. et al. Complex prosthetic joint infections due to carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae: a unique challenge in the era of untreatable infections. Int J Infect Dis. 2014;25:73-78. doi: 10.1016/j.ijid.2014.01.028.
  9. Diaz-Ledezma C., Higuera C.A., Parvizi J. Success after treatment of periprosthetic joint infection: a Delphi-based international multidisciplinary consensus. Clin Orthop. 2013;471(7):2374-2382. doi: 10.1007/s11999-013-2866-1.
  10. Beck M., Christen B., Zdravkovic V., Brand C., Spoerri A. SIRIS Report 2019. Annual report of the swiss national joint registry, hip and knee, 2012–2018. 2019. URL: https://doi.org/10.13140/RG.2.2.15632.56323.
  11. Akindolire J., Morcos M.W., Marsh J.D., Howard J.L., Lanting B.A., Vasarhelyi E.M. The economic impact of periprosthetic infection in total hip arthroplasty. Can J Surg J Can Chir. 2020;63(1):E52-56. doi: 10.1503/cjs.004219.
  12. Li H., Fu J., Niu E., Chai W., Xu C., Hao L.B. et al. The risk factors of polymicrobial periprosthetic joint infection: a single-center retrospective cohort study. BMC Musculoskelet Disord. 2021;22(1):780. doi: 10.1186/s12891-021-04664-0.
  13. Valenzuela M.M., Averkamp B.J., Odum S.M., Rowe T.M., Fehring T.K. Polymicrobial colonization of prosthetic joint infections treated with open wound management. J Arthroplasty. 2022;37(7S):S653-656. doi: 10.1016/j.arth.2022.03.016.
  14. Цискарашвили А.В., Меликова Р.Э., Новожилова Е.А. Анализ шестилетнего мониторинга основных возбудителей перипротезной инфекции крупных суставов и их тенденция к резистентности. Гений ортопедии. 2022;28(2):179-188. doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-2-179-188. Tsiskarashvili A.V., Melikova R.E., Novozhilova E.A. Analysis of six-year monitoring of the main pathogens of periprosthetic infection of large joints and their tendency to resistance. Genij Ortopedii. 2022;28(2):179-188. (In Russian). doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-2-179-188.
  15. Sebastian S., Malhotra R., Sreenivas V., Kapil A., Chaudhry R., Dhawan B. A clinico-microbiological study of prosthetic joint infections in an Indian tertiary care hospital: role of universal 16S rRNA gene polymerase chain reaction and sequencing in diagnosis. Indian J Orthop. 2019;53(5):646-654. doi: 10.4103/ortho.IJOrtho_551_18.
  16. Papadopoulos A., Ribera A., Mavrogenis A.F., Rodriguez-Pardo D., Bonnet E., Salles M.J. et al. Multidrug-resistant and extensively drug-resistant Gram-negative prosthetic joint infections: Role of surgery and impact of colistin administration. Int J Antimicrob Agents. 2019;53(3): 294-301. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2018.10.018.
  17. Ливенцов В.Н., Божкова С.А., Тихилов Р.М., Артюх В.А. Исходы ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава после резекционной артропластики с несвободной пересадкой мышечного лоскута у пациентов с трудноизлечимой перипротезной инфекцией. Травматология и ортопедия России. 2022;28(3):5-15. doi: 10.17816/2311-2905-1808. Liventsov V.N., Bozhkova S.A., Tikhilov R.M., Artyukh V.A. Outcomes of revision hip replacement after resection arthroplasty with non-free muscle flap transplantation in patients with intractable periprosthetic infection. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2022;28(3):5-15. (In Russian). doi: 10.17816/2311-2905-1808.
  18. Виноградова А.Г., Кузьменков А.Ю. Практическое применение AMRmap: элементы подхода «от общего к частному» на примере Klebsiella pneumoniae. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2019;21(2):181-186. doi: 10.36488/cmac.2019.2.181-186. Vinogradova A.G., Kuzmenkov A.Yu. Practical application of AMRmap: elements of the «from general to particular» approach on the example of Klebsiella pneumoniae. Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy. 2019;21(2):181-186. (In Russian). doi: 10.36488/cmac.2019.2.181-186.
  19. Божкова С.А., Гордина Е.М., Шнейдер О.В., Рукина А.Н., Шабанова В.В. Резистентность продуцирующих карбапенемазы штаммов Klebsiella pneumoniae, выделенных от пациентов с ортопедической инфекцией. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2020;22(1):47-52. doi: 10.36488/cmac.2020.1.47-52. Bozhkova S.A., Gordina E.M., Schneider O.V., Rukina A.N., Shabanova V.V. Resistance of carbapenemase-producing strains of Klebsiella pneumoniae isolated from patients with orthopedic infection. Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy. 2020;22(1):47-52. (In Russian). doi: 10.36488/cmac.2020.1.47-52.
  20. Schwaber M.J., Klarfeld-Lidji S., Navon-Venezia S., Schwartz D., Leavitt A., Carmeli Y. Predictors of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae acquisition among hospitalized adults and effect of acquisition on mortality. Antimicrob Agents Chemother. 2008;52(3): 1028-1033. doi: 10.1128/AAC.01020-07.
  21. Кочиш А.А., Божкова С.А. Современное cостояние проблемы лечения пациентов с рецидивирующим течением перипротезной инфекции тазобедренного сустава (обзор литературы). Кафедра травматологии и ортопедии. 2020;41(3):11-22. doi: 10.17238/issn2226-2016.2020.3.11-22. Kochish A.A., Bozhkova S.A. The current state of the problem of treatment of patients with recurrent periprosthetic infection of the hip joint (literature review). Department of Traumatology and Orthopedics. 2020;41(3):11-22. (In Russian). doi: 10.17238/issn2226-2016.2020.3.11-22.
  22. Giannitsioti E., Salles M.J., Mavrogenis A., Rodriguez-Pardo D., Los-Arcos I., Ribera A. et al. Osteosynthesis-associated infection of the lower limbs by multidrug-resistant and extensively drug-resistant Gram-negative bacteria: a multicentre cohort study. J Bone Joint Infect. 2022;7(6):279-288. doi: 10.5194/jbji-7-279-2022.
  23. D’Ambrosia R.D., Shoji H., Heater R. Secondarily infected total joint replacements by hematogenous spread. J Bone Joint Surg Am. 1976;58(4):450-453.
  24. Gómez-Ochoa S.A., Espín-Chico B.B., García-Rueda N.A., Vega-Vera A., Osma-Rueda J.L. Risk of surgical site infection in patients with asymptomatic bacteriuria or abnormal urinalysis before joint arthroplasty: systematic review and meta-analysis. Surg Infect. 2019;20(3): 159-166. doi: 10.1089/sur.2018.201.
  25. Tsai Y., Chang C.H., Lin Y.C., Lee S.H, Hsieh P.H., Chang Y. Different microbiological profiles between hip and knee prosthetic joint infections. J Orthop Surg Hong Kong. 2019;27(2):2309499019847768. doi: 10.1177/2309499019847768
  26. Божкова С.А., Ливенцов В.Н, Тихилов P.М, Романо К.Л., Кочиш А.Ю., Лабутин Д.В. и др. Белково-энергетическая недостаточность как предиктор ранних повторных ревизий после санирующих операций у пациентов с трудноизлечимой перипротезной инфекцией. Травматология и ортопедия России. 2023;28(1):39-45. doi: 10.17816/2311-2905-1717. Bozhkova S.A., Liventsov V.N., Tikhilov R.M., Romano C.L., Kochish A.Yu., Labutin D.V. et al. Protein-Energy Malnutrition as a Predictor of Early Recurrent Revisions After Debridement Surgery in Patients With Difficult-to-Treat Periprosthetic Infection. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2023;28(1):39-45. (In Russian). doi: 10.17816/2311-2905-1717.
  27. 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.
  28. Bohl D.D., Shen M.R., Kayupov E., Della Valle CJ. Hypoalbuminemia independently predicts surgical site infection, pneumonia, length of stay, and readmission after total joint arthroplasty. J Arthroplasty. 2016;31(1): 15-21. doi: 10.1016/j.arth.2015.08.028.
  29. Cunningham D.J., Kavolus J.J., Bolognesi M.P., Wellman S.S., Seyler T.M. Specific infectious organisms associated with poor jutcomes in treatment for hip periprosthetic infection. J Arthroplasty. 2017;32(6): 1984-1990.e5. doi: 10.1016/j.arth.2017.01.027.
  30. Miller R., Higuera C.A., Wu J., Klika A., Babic M., Piuzzi N.S. Periprosthetic joint infection: a review of antibiotic treatment. JBJS Rev. 2020;8(7):e1900224. doi: 10.2106/JBJS.RVW.19.00224.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Distribution of patients by the number of debridement surgeries in the medical history in the comparison groups

Download (49KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Share of strains of Klebsiella spp. with different sensitivity to antibacterial drugs isolated from patients of the comparison groups

Download (33KB)
Indexing metadata

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».