Implementierung eines standardisierten Test-Kits zur Diagnostik von periprothetischen Infektionen in der klinischen Routine

Zusammenfassung

Hintergrund

Die Zahl der endoprothetischen Primär- und Revisionsoperationen steigt. Umso mehr zeigt sich die Notwendigkeit einer standardisierten und leitliniengerechten Diagnostik zur sicheren Detektion eines periprothetischen Infektes (PPI). Verschiedene Organisationen haben in den letzten 10 Jahren ihre Definitionen des PPI bei Blut- und Synovialproben publiziert, mit einigen Alleinstellungsmerkmalen, v. a. aber deutlichen Überschneidungen in den richtungweisenden Tests. Die Einführung eines klinikinternen Standard-Test-Kits könnte helfen, die immer komplexere Anforderung an die PPI-Diagnostik für den Anwender zu vereinfachen und gleichzeitig die diagnostische Qualität zu verbessern.

Methode

In einer monozentrischen prospektiven Studie wurde im Jahr 2016 ein Test-Kit unter Berücksichtigung der International-Consensus-Meeting(ICM)-Kriterien 2014 und der Infectious-Diseases-Society-of-America(IDSA)-Kriterien zusammengestellt, welches zugleich die Definitionen der ICM-Kriterien 2018 und der Kriterien der European Bone and Joint Infection Society (2021) erfüllt. Das Test-Kit wurde in das klinische Setting eines überregionalen Traumazentrums mit Endoprothesenzentrum der Maximalversorgung und spezieller septischer Chirurgie implementiert, und die Verwendung des Test-Kits als auch die Beurteilbarkeit der beiliegenden Tests wurden bei Gelenkpunktion untersucht.

Ergebnis

Es konnte ein Test-Kit zusammengestellt werden, unter Verwendung von: Blutproben (kleines Blutbild, inkl. Leukozyten und C‑reaktives Protein [CRP]), Proben zur Untersuchung der Gelenkflüssigkeit (Zellzahl, Zelldifferenzierung, Blutkultur zur mikrobiologischen Bebrütung über 14 Tage,α-Defensin-Labortest und Leukozytenesterase-Teststreifen) nebst Aufklärung und Anforderungsscheinen. Zwischen April 2016 und Februar 2020 konnten 405 Patienten eingeschlossen werden. Binnen 3 Kalenderjahren stieg die Nutzung des Test-Kits von anfänglich 59 % über 86 % bis zuletzt im 3. Kalenderjahr auf 96% der Fälle. Der Leukozytenesterase-Teststreifen war nur in 72% d. F. auswertbar, aufgrund undifferenzierter Ablesbarkeit oder Blutbeimengung. Die Kosten stiegen durch den α‑Defensin-Labortest um ca. 52 €/Punktion. Der beste Einzeltest zeigte mit α‑Defensin eine Sensitivität/Spezifität von 92,8 %/95,2 %. Durch statistische Modelle wurde berechnet, welche Kombinationen eine ähnliche Testgüte zeigen; hier zeigen verschiedene Kombinationen wie z. B. CRP+ Zellzahl+Mikrobiologie eine Sens./Spez. um je 90 %. Eine Herausforderung für die präoperative Diagnostik ist eine Metallose.

Diskussion

In der prospektiven Studie konnte gezeigt werden, dass durch Implementierung des standardisierten Test-Kits in jedem der Fälle ein periprothetischer Infekt mittels leitliniengerechter Diagnostik der Blut- und Synovialproben auszuschließen war. Die Diagnostikqualität wurde erheblich gesteigert und gleichzeitig das durchführende Personal entlastet. Aktuell existiert kein Einzeltest, der einen Infekt sicher ausschließt oder beweist. Der α‑Defensin-Labortest zeigte die beste Testgüte, wobei die Betrachtung von Testkombinationen obligat und gleichsam sicher ist.

Abstract

Background

The number of primary arthroplasties is increasing and the proportion of revision arthroplasties is becoming increasingly more important. The need for standardized and guideline-based diagnostics for the safe detection of a periprosthetic joint infection (PJI) is becoming apparent. In the past 10 years various organizations have published definitions and diagnostic guidelines. The implementation of an inhouse standard test kit could help to simplify the process and could improve the diagnostic quality.

Method

In 2016 a test kit was compiled in a monocentric prospective study, taking the International Consensus Meeting (ICM) criteria 2014 and the Infectious Diseases Society of America (IDSA) criteria into account, which also fulfils the definitions of the ICM criteria 2018 and criteria of the European Bone and Joint Infection Society 2021. The test kit was implemented in the clinical setting of a special department for aseptic and septic revision arthroplasty. The usability and accuracy of the test kit were examined.

Results

The test kit was implemented using blood samples (leukocyte count; C‑reactive protein, CRP), samples for examining the synovial fluid (white blood cell count, PMN cell differentiation, microbiological culture for incubation over 14 days, alpha-defensin enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA, leukocyte esterase test strips) together with information and request forms. Between April 2016 and February 2020 a total of 405 patients were investigated. Within 3 calendar years, the use of the test kit increased from 59% initially to 86%, and finally to 96% of cases in the third calendar year. The leukocyte esterase test strip was reliable in only 72%, due to undifferentiated readability or blood contamination. The costs increased by the only commercially available alpha-defensin ELISA test by approx. 52€ per puncture. The best individual test showed a sensitivity/specificity of 92.8%/95.2% with alpha-defensin. It was calculated which combinations showed a similar test quality and different combinations, such as CRP+ cell count+ microbiology showed a sensitivity/specificity both of around 90%. Metallosis is a challenge for preoperative PJI diagnostics.

Discussion

In a prospective study it was shown, that the implementation of the standardized test kit lead to a guideline based PJI diagnostic in all cases and thus to a significantly increase of the diagnostic quality. There is currently no single test that reliably excludes or proves an infection. The alpha-defensin laboratory ELISA test showed the best test accuracy, whereby the consideration of test combinations is obligatory and at the same time safe.