Forecast Possibilities and Prophylaxis of Surgical Site Infections in TKA

Abstract


 

A retrospective review of 814 Total Knee Replacements, performed in NWSMU named after I.I. Mechnikov had been conducted for the study. It had shown 20 significant criteria which can influence the occurrence of surgical site infections in postoperative period. Among these factors 15 can be identified pre-surgery, 4 -intraoperatively and 1- postoperatively. The criteria are: age, gender, host optimizations, preoperative management quality, duration of surgery and operating room (OR) conditions, intraoperative complications, amount of blood lost etc.

All these factors were estimated and included in a scaling system. A specific software was created based on this system that can forecast the complications in the area of surgical intrusion in early post-operative period. Afterwards a forecast and prevention algorithm for preventing septic complications in Total Knee Replacement had been developed and applied. In prospective study (174 clinical observations) the application of the forecast and prevention algorithm had resulted in significant decrease rate of septic site complications compared to the cases of retrospective research (decrease of 5.3% in the prospective cases and 2.3% - in retrospective).


Актуальность

Эндопротезирование коленных суставов (ЭКС) в последние годы занимает особое место среди достижений травматологии и ортопедии [3, 7, 10]. Вместе с тем, эта операция не всегда позволяет добиваться положительных результатов. Осложнения артропластики коленного сустава составляют от 2 до 27% среди всех случаев ЭКС [3, 5, 10, 11]. Структура негативных последствий артропластики коленного сустава (КС) неоднородна [5, 9, 11]. Значительную их часть составляют гнойно-воспалительные осложнения ЭКС [3, 7, 8].

В современной отечественной и зарубежной литературе и на научных форумах разного уровня проводятся оживленные дискуссии по вопросам, касающимся улучшения результатов ЭКС. Вместе с тем, данные о возможностях прогнозирования и профилактики гнойно-воспалительных осложнений при артропластике суставов и данные о результатах оказания медицинской помощи при наличии инфекции области хирургического вмешательства (ИОХВ) после эндопротезирования суставов остаются противоречивыми [2, 4, 6]. В связи с этим, изучение вопросов прогнозирования и профилактики ИОХВ при эндопротезировании коленного сустава является актуальной темой медицинских научных исследований.

Сохраняющийся риск развития гнойно-воспалительных осложнений при артропластике коленного сустава может быть расценен как побудительный мотив к разработке методик предоперационного планирования и подготовки, вариантов проведения хирургического вмешательства, а также способов ведения послеоперационного периода при эндопротезировании коленного сустава.

Цель

На основании определения факторов риска развития гнойных осложнений в зоне операции и выявления среди больных группы риска, а также разработки и применения алгоритма прогнозирования и профилактики инфекции области хирургического вмешательства улучшить результаты эндопротезирования коленных суставов

Материалы и методы

Эндопротезирование коленного сустава с 2008 по 2013 гг. в клинике травматологии и ортопедии СЗГМУ им. И.И.Мечникова (далее – клиника) перенесли 1057 пациентов. Средний возраст больных составил 62,1±5,6 лет (от 19 до 93 лет). Результаты лечения прослежены в сроки не менее 1 года у 988 пациентов (93,4%).

Среди этих 988 наблюдений выделены на две группы. Группу ретроспективного изучения (814 пациентов) составили больные, перенесшие в клинике ЭКС с 2008 по 2012 гг. (включительно). В проспективную группу включены 174 случая артропластики коленного сустава, прооперированные в 2013 году.

Во время ретроспективного изучения данные о больных, перенесших ЭКС, были разделены на две подгруппы: I – случаи, у которых в послеоперационном периоде не было инфекции области хирургического вмешательства (771 человек) и II – наблюдения ИОХВ после перенесенного эндопротезирования коленного сустава (43 больных).

При осуществлении исследования был проведен сравнительный анализ данных об этих двух подгруппах ретроспективного исследования с определением факторов риска развития гнойно-воспалительных осложнений при ЭКС и вычислением их количественной значимости. На основании ретроспективно выявленных рейтинговых значений прогностических факторов ИОХВ была создана математическая модель прогноза гнойно-воспалительных осложнений со стороны операционной раны у пациентов, перенесших артропластику коленного сустава.

Практическое применение программы прогноза инфекции области хирургического вмешательства осуществили у 174 пациентов (проспективное исследование), перенесших ЭКС в клинике в 2013 году.

Для реализации разработки модели развития ИОХВ при эндопротезировании коленного сустава применен метод последовательного анализа А.Вальда (1960) [1]. Этот метод дает возможность осуществить прогноз как на амбулаторном, так и на стационарном этапах обследования и лечения больного (в том числе и по неполному набору признаков). Также метод А.Вальда позволяет выявить рейтинговую значимость факторов риска (с целью определения ведущих из них) и осуществлять  целенаправленные профилактические мероприятия.

Результаты и обсуждение

В процессе ретроспективного изучения факторов риска среди 80 исследуемых параметров были выявлены 20, которые имели статистически достоверные различия в группах исследования. Из них 15 определялись до операции, 4 – во время артропластики коленного сустава и 1 – после хирургического вмешательства. Наиболее значимыми среди них были: длительность операции более 2 ч. «-9,6»; интраоперационная кровопотеря в объеме более 1 л «-5,8»; сопутствующая ревматическая болезнь «-6,2».

Для примера расчета коэффициента прогноза рассмотрим сведения о степени интраоперационной кровопотери. Этот показатель является одним из наиболее значимых при прогнозе ИОХВ у пациентов, перенесших артропластику коленного сустава (табл. 1).

 Таблица 1

Распределение групп пациентов, перенесших эндопротезирование коленного сустава

с учетом объема интраоперационной кровопотери

 

 

Число наблюдений при течении послеоперационного периода

Объем

без осложнений (n = 771)

с ИОХВ (n = 43)

кровопотери

Абс.

%

Абс.

%

до 0,5 л

510

66,1

21

48,8

0,5 – 1,0 л

192

24,9

15

34,8

более 1 л

69

9,0

7

16,3

ВСЕГО

771

100,0

43

100,0

 

По данным табл. 1, с увеличением объема кровопотери растет риск развития гнойно-воспалительных осложнений в зоне операции. Если среди пациентов с неосложненным течением послеоперационного периода контингент больных с интраоперационной кровопотерей более 1 л составил 9%, то в группе больных с ИОХВ их было 16,3% (p < 0,05). Следовательно, такой фактор риска, как объем интраоперационной кровопотери должен быть использован (вместе с другими факторами) при составлении математической модели прогноза гнойно-воспалительных осложнений при ЭКС.

На следующем этапе осуществлялось вычисление индекса соотношения и коэффициента прогноза. Индекс соотношения представлял собой отношение частоты встречаемости признака при неосложненном течении послеоперационного периода к частоте встречаемости признака при осложненном местной инфекцией послеоперационном периоде. Коэффициентом прогноза являлся натуральный логарифм индекса соотношения, увеличенный 10-кратно для удобства в расчетах.

Представленный результат свидетельствует о том, что при наличии интраоперационной кровопотери более 1 л, коэффициент прогноза составляет «-5,8» (табл. 2), следовательно, риск развития ИОХВ возрастает.

После суммирования всех известных на момент обследования коэффициентов прогноза вычислялся индекс прогноза (ИП). Этот показатель определялся на дооперационном этапе (по 15 параметрам), и впоследствии уточнялся с учетом интраоперационных (по 19 показателям) и послеоперационных данных (по всем 20 критериям).

При расчете ИП доверительный интервал составил от «–14» до «+14» условных единиц (у. е.). При значении ИП менее «–14 у. е.», с вероятностью более 80% можно было ожидать развития ИОХВ в послеоперационном периоде. При значении ИП более «+14 у. е.», с такой же вероятностью прогнозировалось благоприятное течение послеоперационного периода. При ИП в интервале от «–14» до «+14 у. е». прогноз ИОХВ считали неопределенным.

Структура весовых коэффициентов критериев прогноза  развития ИОХВ у пациентов, перенесших эндопротезирование коленного сустава, представлена в табл. 2.  
Таблица 2.

Структура весовых коэффициентов критериев прогноза

развития ИОХВ у пациентов, перенесших ЭКС

 

Прогностический

критерий

Частота наблюдений (%)

Индекс соотношения

Коэффициент прогноза

Без осложнений

ИОХВ

1

2

3

4

5

До операции

1.Пол:

   мужской

   женский

 

33

67

 

23

77

 

1,375

0,870

 

3,2

-1,3

2.Возраст, лет:

   до 39 лет

   40-49 лет

   50-59 лет

   60-69 лет

   70-79 лет

   80 лет и более

 

8

13

27

27

20

5

 

 

5

11

35

30

14

5

 

1,600

1,182

0,771

0,900

1,429

1,000

 

4,7

1,7

-2,6

-1,1

3,6

0

3.Трудоспособность:

   сохранена

   не работает, пенсионер

 

45

55

 

35

65

 

1,286

0,846

 

2,5

-1,7

Сопутствующая патология:

 4.сердечно-сосудистой системы

      ревматизм есть

      ревматизма нет

 5.дыхательной системы

     ХОБЛ есть

     нет ХОБЛ

 6. эндокринной системы

    сахарный диабет есть

    сахарного диабета нет

 7. выделительной системы

    хронический пиелонефрит    есть

    хронический пиелонефрит   нет

 8. нервной системы

…. дисциркуляторная энцефалопатия есть

 ….дисциркуляторной

энцефалопатии нет

 

 

 

15

85

 

15

85

 

17

83

 

 

15

 

85

 

 

23

 

77

 

 

 

28

72

 

21

79

 

28

72

 

 

21

 

79

 

 

30

 

70

 

 

 

0,536

1,181

 

0,714

1,076

 

0,607

1,153

 

 

0,714

 

1,076

 

 

0,767

 

1,100

 

 

 

-6,2

1,7

 

-3,4

0,7

 

-5,0

1,4

 

 

-3,4

 

0,7

 

 

-2,7

 

1,0


 9.Масса тела

   дистрофия

   норма,

   ожирение

 

5

55

40

 

7

37

56

 

0,714

1,486

0,714

 

-3,4

4,0

-3,4

      

Продолжение табл. 2

1

2

3

4

5

10.Группа крови

   I
   II
   III
   IV

 

33

39

20

8

 

26

44

21

9

 

1,269

0,886

0,952

0,889

 

2,4

-1,2

-0,5

-1,2

11.Показания к  ЭКС

  остеоартроз КС

  ревматоидный артрит

  другие

 

80

15

5

 

70

25

5

 

1,143

0,600

1,000

 

1,3

-5,1

0,0

12.Время проведения                              операции:

    зима

    весна

    лето

   осень

 

 

25

22

20

33

 

 

25

35

19

21

 

 

1,000

0,629

1,053

1,571

 

 

0,0

-4,6

0,5

4,5

13.Дооперационный койко-день

   1-3 дня

   4 и более

 

 

80

20

 

 

67

33

 

 

1,194

0,606

 

 

1,8

-5,0

14.Предоперационная подготовка

    расширенная

    традиционная

 

 

25

75

 

 

16

84

 

 

1,563

0,893

 

 

4,5

-1,1

15.Риск анестезии, ASA

     2

     3

 

73

27

 

65

35

 

1,123

0,771

 

1,2

-2,6

Операция

16.Вид анестезии

     эндотрахеальный наркоз

     спиномозновая анестезия

 

8

92

 

14

86

 

0,571

1,108

 

-5,6

1,0

17.Тип протеза КС

  сложный

  обычный

 

10

90

 

17

83

 

0,588

1,084

 

-5,3

0,8

18.Длительность операции

     до 1 ч.

    от 1 до 2 ч

    свыше 2 ч

 

56

34

10

 

39

35

26

 

1,436

0,971

0,385

 

3,6

-0,3

-9,6

19.Интраоперационная

кровопотеря

    до 0,5л

    от 0,5 до1 л

    свыше1 л

 

 

66

25

9

 

 

49

35

16

 

 

1,347

0,714

0,563

 

 

3,0

-3,4

-5,8

Послеоперационный период

20. Гематома

есть

нет

 

15

85

 

23

77

 

0,652

1,104

 

- 4,3

1,0

       

 

 

Теоретически (с учетом данных математического моделирования) неблагоприятный прогноз в плане развития ИОХВ предопределялся у 9 (5,2%) больных из 174. У всех пациентов с высоким риском развития гнойно-воспалительных осложнений проводился комплекс профилактических мероприятий в соответствии с разработанным алгоритмом – лечение сопутствующей патологии с выполнением рекомендаций консультантов, антибиотикопрофилактика, трафик в операционной, УЗИ зоны операции в раннем послеоперационном периоде (рис. 1).

При проведении комплекса профилактических мер из 9 спрогнозированных случаев с высоким риском развития ИОХВ, реально гнойно-воспалительные осложнения в зоне хирургического вмешательства констатированы у 4 (2,3%) больных, перенесших ЭКС.

Выводы. Таким образом, применение математического моделирования развития ИОХВ и комплекса профилактических мероприятий у пациентов из группы риска позволило снизить уровень развития ИОХВ после артропластики коленного сустава с 5,3% до 2,3%, т.е. в 2,3 раза.  Анализ сведений ретроспективного изучения и проспективной апробации подтверждает правильность выбора факторов риска ИОХВ при эндопротезировании коленного сустава.

 

 


    
  
 
  

Рис. 1. Алгоритм предоперационной профилактики ИОХВ при эндопротезировании коленного сустава

 

 



Полученные данные демонстрируют, что использование современных технологических и организационных методик, применяемых при обследовании и лечении пациентов, нуждающихся в эндопротезировании коленного сустава, позволяет предотвратить местные инфекционные осложнения, улучшив результаты лечения таких больных без особых финансовых затрат. 

Andrey Vladimirovich Alkaz

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Author for correspondence.
Email: altkachenko@mail.ru

Russian Federation, 195067 Saint-Petersburg Piskarevskiy pr. 47 graduate student Department of Traumotology and Orthopedic, Field Surgery, North-Western State Medical University named after I.I.Mechnikov

E. M. Fadeev

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: altkachenko@mail.ru

Russian Federation, 195067 Saint-Petersburg Piskarevskiy pr. 47 PhD, resident  Department of Traumotology and Orthopedic, Field Surgery, North-Western State Medical University named after I.I.Mechnikov

S. A. Linnik

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: altkachenko@mail.ru

Russian Federation, 195067 Saint-Petersburg Piskarevskiy pr. 47 Professor Department of Traumotology and Orthopedic, Field Surgery, North-Western State Medical University named after I.I.Mechnikov

A. N. kachenko

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: altkachenko@mail.ru

Russian Federation, 195067 Saint-Petersburg Piskarevskiy pr. 47 MD, Professor Department of Traumotology and Orthopedic, Field Surgery, North-Western State Medical University named after I.I.Mechnikov

M. Yu. Bahtin

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: altkachenko@mail.ru

Russian Federation, 195067 Saint-Petersburg Piskarevskiy pr. 47 PhD, resident  Department of Traumotology and Orthopedic, Field Surgery, North-Western State Medical University named after I.I.Mechnikov

I. I. Russu

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: altkachenko@mail.ru

Russian Federation, 195067 Saint-Petersburg Piskarevskiy pr. 47 graduate student Department of Traumotology and Orthopedic, Field Surgery, North-Western State Medical University named after I.I.Mechnikov

  1. Val'd A. Posledovatel'nyy analiz [Sequential analisys.]. – M.: Fizmatgiz, 1960; 328. (in Russ.)
  2. Dmitrieva L.A., Kuvina V.N., Lebedev V.F. Prognozirovanie razvitiya infektsionnykh oslozhneniy pri endoprotezirovanii tazobedrennogo sustava [Development research infectious complications in Total Hip Arthroplasty.]. Sibirskij med. zhurn. 2011; 8: 106-108. (in Russ.)
  3. Klyushin N.M., Ababkov YU.V., Ermakov A.M. Paraproteznaya infektsiya kak prichina revizionnykh vmeshatel'stv posle total'nogo endoprotezirovaniya kolennogo sustava: etiologiya, diagnostika, lechenie [Periprosthetic infection as a reason of revision surgeries after Total Knee Arthroplasty: etiology, diagnosis, treatment.]. EHNI Zabajkal'skij med. vestn. 2015; 2: 189-197. (in Russ.)
  4. Slobodskoj A.B., Osincev E.YU., Lezhnev A.G. i dr. Faktory riska razvitiya periproteznoy infektsii posle endoprotezirovaniya krupnykh sustavov [Risk factors of periprosthetic infection development after Total Joint Replacement. Vestn. travmatologii i ortopedii.]. 2015; 2: 5-7.
  5. (in Russ.)
  6. Shevchenko YU.L., Stojko YU.M., Gricyuk A.A. i dr. Lokal'naya antibiotikoprofilaktika pri endoprotezirovanii krupnykh sustavov (obzor literatury) [Local antibiotic prophylaxis in Total Joint Replacement (review).]. Vestn. Nac. mediko-hirurgich. Centra im. N.I.Pirogova. 2010; 5: 3: 44-56. (in Russ.)
  7. Barnabe C., Somayaji1 R., Martin L. Risk factors for infection following total joint arthroplasty in rheumatoid arthritis. Open Rheumatol. J. 2013; 7: 119–124.
  8. Parvizi J., Cavanaugh P.K., Diaz-Ledezma C. Periprosthetic knee infection: ten strategies that work. Knee Surg. Relat. Res. 2013; 25: 4: 155-164.
  9. Pruzansky J.S., Bronson M.J., Grelsamer R.P. et al. Prevalence of modifiable surgical site infection risk factors in hip and knee joint arthroplasty patients at an urban academic hospital. J. Arthroplasty. 2014; 29: 2: 272-276.
  10. Rasouli M.R., Restrepo C., Maltenfort M.G. et al. Risk factors
  11. for surgical site infection following total joint arthroplasty. J. Bone Joint Surg Am. 2014; 96: 18: 158.
  12. Watts C.D., Wagner E.R., Houdek M.T. et al. Morbid obesity: a significant risk factor for failure of two-stage revision total knee arthroplasty for infection. J. Bone Joint Surg. 2014; 96:18: 154 (1) – 154 (7).
  13. Willis-Owen C.A., Konyves A., Martin D.K. Factors affecting the incidence of infection in hip and knee replacement. J. Bone Joint Surg. 2010; 92: 8: 1128-1133.

Views

Abstract - 263

PDF (Russian) - 174

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2016 Alkaz A.V., Fadeev E.M., Linnik S.A., kachenko A.N., Bahtin M.Y., Russu I.I.

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

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies