CC BY
25
https://doi.org/10.35401/2541-9897-2022-25-2-59-66
Ц) Check for updates
Использование имплантата с антибактериальным покрытием в лечении перипротезной инфекции у ВИЧ-позитивного пациента
© Н.С. Николаев1,2, Л.И. Малюченко1*, А.С. Карпухин1, В.В. Яковлев1, АЛ. Максимов1,
Е.В. Григорьева1, Н.И. Рожков3
1 Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования, Чебоксары, Россия
2 Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, Чебоксары, Россия
3 Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. акад. И.Л. Илизарова, Курган, Россия * Л.И. Малюченко, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования 428020, Чебоксары,
ул. Ф. Гладкова, 33, leonidmalyuchenko@icloud.com
Поступила в редакцию 1 февраля 2022 г. Исправлена 22 февраля 2022 г. Принята к печати 15 марта 2022 г. Резюме
Актуальность: Частота инфекционных осложнений после эндопротезирования тазобедренного сустава у ВИЧ-инфицированных в два раза выше, чем у ВИЧ-негативных пациентов. Ревизионное эндопротезирование по поводу перипротезной инфекции лидирует (64%) среди причин ранних ревизионных вмешательств. Продолжается поиск путей повышения эффективности санирующего этапа лечения, в том числе за счет антибактериальных покрытий компонентов эндопротеза.
Цель работы: Продемонстрировать случай лечения перипротезной инфекции у ВИЧ-положительного пациента с использованием спейсера и бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава, покрытого линейными Spl-углеродными цепями и серебром. Через 123 мес. после эндопротезирования тазобедренного сустава по поводу диспластического коксартроза 3 ст. у ВИЧ-инфицированной пациентки, 42 лет, развилась нестабильность вертлужного компонента с ростом Staphylococcus aureus в пунктатах. Выполнена ревизия с удалением эндопротеза и установкой артикулирующего спейсера с добавлением антибиотиков. Через 12 нед. произошел рецидив перипротезной инфекции, в пунктатах выявлен Enterococcus faecalis. В ходе реэндопро-тезирования установлен артикулирующий спейсер, покрытый двумерно-упорядоченным линейно-цепочечным углеродом, легированный серебром, на основе бедренного компонента Zimmer CPT и костного цемента с добавлением антибиотиков. Спустя 3 мес. выполнен второй этап ревизионного эндопротезирования с имплантацией индивидуального вертлужного и бедренного компонентов, покрытых двумерно-упорядоченным линейно-цепочечным углеродом, легированным серебром. Заключение: Через 4 мес. после операции больная вернулась к труду, через 12 мес. отмечены удовлетворительные функциональные результаты. Использование компонентов с покрытием на основе двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода, легированного серебром, у ВИЧ-позитивной пациентки с рецидивами перипротезной инфекции позволило купировать инфекционный процесс, улучшить функцию конечности и повысить качество жизни.
Ключевые слова: перипротезная инфекция, ревизионное эндопротезирование, антибактериальное покрытие, артикулирующий спейсер, антибиотикорезистентность, ВИЧ-инфекция
Цитировать: Николаев Н.С., Малюченко Л.И., Карпухин А.С., Яковлев В.В., Максимов А.Л., Григорьева Е.В., Рожков Н.И. Использование имплантата с антибактериальным покрытием в лечении перипротезной инфекции у ВИЧ-позитивного пациента. Инновационная медицина Кубани. 2022;(2):59-66. https://doi.org/10.35401/2541-9897-2022-25-2-59-66
The use of an antibacterial implant in the treatment of periprosthetic infection
in an HIV-positive patient
© Nikolay S. Nikolaev1,2, Leonid I. Malyuchenko1*, Aleksey S. Karpukhin1, Vadim V. Yakovlev1, Alexander L.
Maksimov1, Elena V. Grigor'eva1, Nikita I. Rozhkov3
1 Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty, Cheboksary, Russian Federation
2 Chuvash State University named after I.N. Ulyanov, Cheboksary, Russian Federation
3 National Ilizarov Medical Research Center for Traumatology and Orthopedics, Kurgan, Russian Federation
* Leonid I. Malyuchenko, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty, F. Gladkova str., 33, Cheboksary, 428020, leonidmalyuchenko@icloud.com
Received: February 1,2022. Received in revised form: February 22,2022. Accepted: March 15,2022. Abstract
Background: The frequency of occurrence of infectious complications after hip arthroplasty in HIV-infected patients is extremely high. Revision arthroplasty for periprosthetic infection is the leader (64%) among the causes of early revision interventions. The search for ways to increase the efficiency of the sanitizing stage of treatment due to antibacterial coatings of the endoprosthesis components continues.
Objective: Demonstration of a clinical case of treatment of periprosthetic infection in an HIV-positive patient using a spacer and a femoral component of a hip joint endoprosthesis coated with linear Sp1 carbon chains and silver. 123 months after hip arthroplasty for stage 3 dysplastic coxarthrosis in HIV-positive patient of 42 years old developed an instability of the acetabular component with the growth of Staphylococcus aureus in punctates. A revision was performed with the removal of the endoprosthesis and the installation of an articulating spacer with the addition of antibiotics. 12 weeks later, a recurrence of periprosthetic infection occurred, and Enterococcus faecalis was detected in punctates. During re-endoprosthetics, there was an installation of an articulating spacer covered with a two-dimensionally ordered linear-chain carbon doped with silver, based on the Zimmer CPT femoral component and bone cement with antibiotics addition. After 3 months, the second stage of revision arthroplasty was performed with implantation of an individual acetabular component and a femoral component coated with two-dimensionally ordered linear-chain carbon doped with silver.
Conclusion: 4 months after the operation the patient returned to work, 12 months later the functional results were satisfactory. The use of components coated with two-dimensionally ordered linear-chain carbon doped with silver in an HIV-positive patient with recurrent periprosthetic infection made it possible to stop the infectious process, improve limb function and the quality of life. Keywords: periprosthetic infection, revision arthroplasty, antibacterial coating, articulating spacer, antibiotic resistance, HIV infection Cite this article as: Nikolaev N.S., Malyuchenko L.I., Karpukhin A.S., Yakovlev V. V., Maksimov A.L., Grigor'eva E.V., Rozhkov N.I. The use of an antibacterial implant in the treatment of periprosthetic infection in an HIV-positive patient. Innovative Medicine of Kuban. 2022;(2):59-66. https://doi.org/10.35401/2541-9897-2022-25-2-59-66
Введение
Хирургическое лечение патологии тазобедренного сустава в объеме его эндопротезирования (ЭП), благодаря увеличению спроса на этот вид медицинской помощи на фоне роста заболеваемости коксар-трозами и хорошим результатам операции, богатому накопленному опыту таких вмешательств, становится достаточно освоенным рядовым методом. Вместе с этим рост числа артропластик бедра неизбежно влечет за собой увеличение повторных, вызванных различными осложнениями, ревизионных операций: их удельный вес составляет от 13 до 18% от числа первичных ЭП [1-3]. У пациентов, перенесших ревизии, до 15 раз чаще встречаются инфекционные и механические (вывихи, перипротезные переломы) осложнения [4-5].
По данным регистра эндопротезирования ФГБУ «НМИЦ ТО им. Р. Р. Вредена» Минздрава России, глубокая инфекция является основной причиной ревизионных вмешательств в первые 5 лет после первичного ЭП (64%) [6, 7].
В последние годы для лечения перипротезной инфекции тазобедренного сустава все чаще стали использовать спейсеры, покрытые линейными Sp1-углеродными цепями и серебром, обладающие выраженной способностью предотвращать образование микробной биопленки [8]. Антибактериальные свойства серебра делают его наиболее используемым в биомедицине металлом вследствие широкого спектра антимикробного действия и меньшей бактериальной резистентности, чем традиционные антибактериальные лекарственные препараты [9].
Повторное хирургическое вмешательство на фоне перипротезной инфекции осложняется наличием сформировавшихся костных дефектов и мышечным дефицитом, возникающим вследствие ограничения объема движений в суставе по причине болевого синдрома. Различные методики ревизионного ЭП тазобедренного сустава эффективно устраняют болевой синдром, до определенной степени восстанавливают
объем движений в суставе, в целом улучшая качество жизни пациентов и их удовлетворенность проведенным лечением. Однако благоприятный прогноз осложняют предшествующие оперативные вмешательства, каждое последующее из которых способствует возникновению и прогрессированию инфекционного очага, а также различным видам дислокации в суставе. Результаты повторных операций в таких случаях менее предсказуемы с позиций полноценного восстановления двигательных функций.
Еще более сложной задачей для врача травматолога-ортопеда является первичная и повторная артро-пластика тазобедренного сустава у пациентов с хроническими инфекциями, особенно на фоне вторичного иммунодефицита, как это бывает, в частности, у больных ВИЧ-инфекцией.
По данным на 31.12.2020 г., в России было зарегистрировано почти 1,5 млн случаев иммунологически верифицированного диагноза «ВИЧ-инфекция», в том числе 1,1 млн россиян, живущих с ВИЧ. Современная диагностика и антиретровирусная терапия, назначаемая на ранних стадиях заболевания, приводят к увеличению доли пациентов с ВИЧ в возрастной группе 50 лет и старше. Именно эта категория пациентов часто нуждается в замене крупного сустава и имеет наиболее высокий риск развития послеоперационных инфекционных осложнений.
Данные о частоте развития перипротезной инфекции (и ее рецидивов) после артропластики у ВИЧ-позитивных пациентов сильно разнятся: от 15,3% у одних авторов [10] до 21% - у других [11].
Необходимо отметить недостаточное количество клинических наблюдений, отсутствие ясной картины и однозначного мнения о результатах и осложнениях после артропластики крупных суставов у ВИЧ-инфицированных пациентов.
Цель работы
Продемонстрировать случай лечения перипро-тезной инфекции у ВИЧ-положительного пациента
с использованием спейсера и бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава, покрытого линейными Spl-углеродными цепями и серебром.
Клинический случай
Описан клинический случай лечения перипротез-ной инфекции у пациентки с ВИЧ-положительным статусом. Исследование выполнено в соответствии с этическими стандартами, изложенными в Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы медицинских исследований с участием человека» пересмотра 2013 г. (перевод на русский язык), Рекомендациями по проведению, описанию, редактированию и публикации результатов научной работы в медицинских журналах, подготовленными Международным комитетом редакторов медицинских журналов (раздел II E «Защита участников исследования»). Больная дала письменное информированное согласие на применение имплантата с покрытием на основе двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода, легированного серебром, и публикацию клинического наблюдения.
Пациентка Т., 42 лет, с 1994 г. предъявляла жалобы на боли в левом тазобедренном суставе, ограничение движений в суставе, использование при ходьбе трости, затруднения при самообслуживании. В июне 2009 г. пациентка обратилась в Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования, где был диагностирован левосторонний диспластический коксартроз 3 ст. с выраженным болевым синдромом (рис. 1), по поводу которого выполнено оперативное лечение - бесцементное эндопротезирование левого тазобедренного сустава эндопротезом фирмы Zimmer (вертлужный компонент Trilogy 48 c дополнительной
Рисунок 1. Обзорная рентгенограмма левого тазобедренного сустава пациентки Т. до операции Figure 1. Preoperative plain radiograph of the left hip joint of patient T.
фиксацией винтом 20 мм, вкладыш Cross linked Standard, бедренный компонент Alloclassic SLO 1, головка Versys 28/+7). Послеоперационный период и реабилитация протекали без особенностей, пациентка вернулась к труду. Контрольная рентгенограмма представлена на рис. 2.
Через 123 мес. после первичной операции (сентябрь 2019 г.) состояние пациентки ухудшилось, нарушилась опороспособность, при ходьбе пришлось использовать костыли, появились стойкие функциональные ограничения в левом тазобедренном суставе. На рентгенограмме выявлена нестабильность верт-лужного компонента с миграцией вверх и медиально (рис. 3), подтвержденная с помощью мультиспираль-ной компьютерной томографии (МСКТ) (рис. 4).
Под ультразвуковой навигацией троекратно выполнены пункции левого тазобедренного сустава. Во всех образцах отмечены высокий цитоз (22500-25450 клеток в 1 мкл), нейтрофилез (97%), лимфоцитоз (1%), моноцитоз (2%). Согласно II международной согласительной конференции по скелетно-мышечной инфекции (2018), норма цитоза с наличием эндопротеза тазобедренного сустава - до 3 тыс. клеток в 1 мкл. При микроскопии обнаружены кокки; микробиологическое исследование выявило во всех пунктатах рост Staphylococcus aureus. При исследовании мазка из носа обнаружен рост Staphylococcus epidermidis Methicillin-Resistant Staphylococcus Epidermidis (MRSE). В общем анализе крови - увеличение СОЭ (40 мм/час), повышение пресепсина (448 пг/мл). Функциональные нарушения по шкале Harris Hip Score оценены в 26 баллов; шкале EQ-5D-5L - 0,155; опроснику EQ VAS - в 30%; визуально-аналоговой шкале боли (ВАШ) - в 9 баллов. Диагностирована септическая нестабильность вертлужного компонента
Рисунок 2. Обзорная рентгенограмма левого тазобедренного сустава пациентки Т. после операции Figure 2. Postoperative plain radiograph of the left hip joint of patient T.
Рисунок 3. Обзорная рентгенограмма костей таза пациентки Т. через 123 мес. после первичного эндопротезирования Figure 3. Plain radiograph of the pelvic bones of patient T. 123 months after primary arthroplasty
эндопротеза левого тазобедренного сустава на фоне хронического вирусного гепатита С; ВИЧ-инфекции 4 Б стадии, в фазе ремиссии, на фоне антиретровирус-ной терапии. Определены показания для двухэтапно-го ревизионного эндопротезирования левого тазобедренного сустава.
На первом этапе ревизии интраоперационно подтверждена нестабильность вертлужного компонента, наличие центрального дефекта вертлужной впадины неправильной формы размерами 6^2 см, дефекта задне-верхней стенки вертлужной впадины типа II
LTA ПС К AT A .OK SANA V1K ЮНОУТекущии
10 15-КИ9 13 SS PH
i
B-C (по Paprosky), бедренный компонент стабилен. Установлены цементный артикулирующий спей-сер внешним диаметром 46 мм, внутренним 32 мм, на 60 гр цемента с добавлением 4 гр ванкомици-на, и перестерилизованный бедренный компонент Zimmer CPT 1, головка Zimtron 32/S (рис. 5).
Удаленные компоненты эндопротеза подвергались обработке в ультразвуковой машине BRANSON 8510 (США) в течение 5 мин при частоте 40 ± 2 кГц и мощности 0,22 ± 0,04 Вт/см2 с дальнейшим микробиологическим исследованием полученных смывов, показавшим рост Staphylococcus aureus. Послеоперационный период протекал без особенностей, пациентка выписана с назначением патоген-специфичной антибактериальной терапии.
Через 12 недель после выписки больная вновь обратилась с жалобами на повышение температуры тела до фебрильных значений, выраженный болевой синдром в левом тазобедренном суставе. Лабораторно-инструментальные исследования показали увеличение СОЭ (69 мм/час), повышение Д-димера (650 нг/мл) и СРБ (6,5 мг/л). Оценка по шкале Harris Hip Score - 64 балла; шкале EQ-5D-5L - 0,661; EQ VAS - 60%; ВАШ - 5 баллов. В пунктате левого тазобедренного сустава - цитоз (3,5 тыс. клеток в 1 мкл), нейтрофилез (95%), лим-фоцитоз (5%), при микроскопии обнаружены кокки. Микробиологическое исследование пунктата выявило рост Enterococcus faecalis. Было принято решение о повторной ревизионной операции (выполнена в апреле 2020 г.) Проведено удаление спейсера
a b
Рисунок 4. МСКТлевого тазобедренного сустава с построением 3D реконструкции у пациентки Т. через 123 мес. после оперативного лечения:
a - фронтальная проекция, b - сагиттальная проекция
Figure 4. MSCT of the left hip joint with the 3D reconstruction in patient T. 123 months after surgical treatment: a - frontal projection, b - sagittal projection
Рисунок 5. Обзорная рентгенограмма костей таза пациентки Т. после установки артикулирующего спейсера на первом этапе ревизионного эндопротезирования Figure 5. Plain radiograph of the pelvic bones of patient T. after the installation of an articulating spacer at the first stage of revision arthroplasty
и дебридмент, установлены артикулирующий ре-спейсер (аналогичен установленному на первом этапе ревизии) и перестерилизованный бедренный компонент Zimmer CPT 1 с покрытием из двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода, легированного серебром, головка Zimtron 32/L (рис. 6).
Послеоперационный период протекал без особенностей, пациентка выписана с назначением патоген-специфичной антибактериальной терапии.
При данном типе дефекта вертлужной впадины (II B-C по Paprosky) использование компонентов эндо-протеза серийного производства не позволило бы восстановить биомеханику и анатомию тазобедренного сустава, в связи с чем было принято решение изготовить индивидуальный вертлужный компонент. С учетом анамнеза пациентки, количества предыдущих оперативных вмешательств, с целью профилактики вывиха головки эндопротеза применено комбинирование вертлужного компонента с двойной мобильностью и индивидуального вертлужного компонента. Для профилактики перипротезной инфекции использовался бедренный компонент с покрытием двумерно-упорядоченным линейно-цепочечным углеродом, легированным серебром (ДУ ЛЦУ+Ag). Выбор обоснован доказанной бактерицидной активностью в отношении антибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов, способностью предотвращать формирование микробных биопленок, высокой механической устойчивостью, отсутствием цитотоксического эффекта [12].
Рисунок 6. Контрольные рентгенограммы левого тазобедренного сустава пациентки Т. после установки респей-сера (прямая проекция)
Figure 6. Control radiographs of the left hip joint of the patient T. after the installation of the respacer (direct projection)
Перед вторым этапом ревизии маркеры воспаления в анализах крови не выявлены, в пунктате левого тазобедренного сустава цитоз - 320 клеток в 1 мкл, пунктаты стерильные.
В августе 2020 г. выполнено ревизионное эн-допротезирование левого тазобедренного сустава, дефект вертлужной впадины замещен индивидуальным 3D компонентом с цементированием в него системы с двойной мобильностью (Smith & Nephew POLARCUP Shell Cemented 47 mm) на костном цементе (DePuy CMW 3-20 гр с гентамицином) с добавлением ванкомицина 1,0 г. С использованием костного цемента (DePuy CMW 3-40 г с гентамицином) техникой «цемент-на-цемент» имплантирован бедренный компонент (Zimmer CPT Cemented stem) с покрытием ДУ ЛЦУ+Ag, установлена головка (Zimmer Zimtron Femoral Head Medium 28 mm) (рис. 7).
Спустя 12 мес. рентгенологических признаков нестабильности или миграции компонентов эндо-протеза не выявлено. Послеоперационный рубец -без признаков воспаления. Объем движений в левом тазобедренном суставе на момент написания статьи: сгибание до 100°, разгибание до 10°, отведение до 30°, приведение до 15°, ротация внутренняя 20°, наружная 30°. Оценки по шкале Harris Hip Score - 93 балла; шкале EQ-5D-5L- 1,000; EQ VAS = 95%; ВАШ - 1 балл. Локального либо системного токсического действия серебра не выявлено. Опорная нагрузка на левую нижнюю конечность - в полном объеме, длина нижних конечностей одинаковая. Пациентка вернулась к труду.
Рисунок 7. Контрольные рентгенограммы левого тазобедренного сустава пациентки Т. после имплантации постоянного эндопротеза (прямая проекция) Figure 7. Control radiographs of the left hip joint of patient T. after implantation of a permanent endoprosthesis (direct projection)
Обсуждение
По данным исследования Калифорнийского университета США (2002-2008 гг.), частота инфекционных осложнений после артропластики крупных суставов у ВИЧ-инфицированных составляет 0,6% и вдвое превышает показатель ВИЧ-негативных пациентов [13].
Краткосрочные наблюдения N. Lubega не обнаружили особенностей в послеоперационном периоде у 14 пациентов с положительным ВИЧ-статусом, перенесших 18 тотальных артропластик [14].
По данным других исследователей, в период 20112015 гг. развитие осложнений после эндопротезиро-вания тазобедренного сустава происходило примерно с одинаковой частотой как у ВИЧ-положительных, так и у ВИЧ-отрицательных пациентов [15].
Н. С. Федорова доказала, что при зубопротезиро-вании бюгельными протезами из кобальтохромового сплава, покрытого ДУ ЛЦУ+AgSp! улучшается их биосовместимость, в 1,48 раза повышается твердость поверхностных слоев металлического каркаса, отмечается выраженная коррозийная устойчивость [16]. Д. А. Маллин при изучении длительно (4-7 лет) находящихся в человеческом организме ультратонких полимерных пластин, покрытых ДУ ЛЦУ Sp1 и использовавшихся в отоларингологической практике, показал бактерицидную роль углеродного покрытия полимерных имплантатов, применяемых в тимпа-нопластике [17]. В работах В.В. Трубина изучалась
реакция мягких тканей крыс на введение имплантатов из различных металлов без покрытия и покрытых линейно-цепочечным углеродом. Было отмечено, что карбиносодержащее покрытие улучшает биосовместимость имплантатов из различных материалов [18]. В. Г. Бабаев и соавт. сообщают, что благодаря своим структурным и биологическим свойствам ДУ ЛЦУ обладают высокой адгезией к подложке, прочностью, упругостью и хорошей биосовместимостью. ДУ ЛЦУ легко подвергаются легированию различными химическими элементами, позволяя придавать поверхностям дополнительные физико-химические свойства [19].
В клиническом исследовании Д. В. Тапальского и соавт. in vitro выявлен выраженный поверхностный бактерицидный эффект покрытий ДУ ЛЦУ+Ag в отношении микроорганизмов нескольких таксономических групп, не зависящий от их устойчивости к антибактериальным препаратам. Установлена способность покрытия к полному предотвращению формирования микробных биопленок антибиотико-резистентными клиническими изолятами S. aureus и P. aeruginosa; механическая устойчивость серебро-содержащего покрытия с сохранением уровня поверхностной бактерицидной активности даже после продолжительной абразивной обработки. Покрытия на основе ДУ ЛЦУ не вызывали цитотоксических эффектов [20].
Однако описания опыта использования индивидуального бедренного компонента с «антибиопленоч-ным» покрытием в качестве постоянной конструкции, тем более у ВИЧ-позитивного пациента с высоким риском периоперационных инфекционных осложнений, в научной литературе нами не найдено.
Н. С. Николаев и соавт. в исследовании in vivo показали статистически достоверно лучшие результаты лечения перипротезной инфекции при использовании спейсеров с имплантатами, покрытыми ДУ ЛЦУ+Ag, в сравнении с традиционной методикой лечения [14], что позволило нам успешно применить данную методику с установкой постоянного компонента в отношении пациентки из группы повышенного инфекционного риска.
Заключение
Применение индивидуального 3D вертлужного компонента в комбинации с двойной мобильностью и использование бедренного компонента с покрытием двумерно-упорядоченного линейно-цепочечным углеродом с фиксацией костным цементом с добавлением антибиотика позволило купировать инфекционный процесс, улучшить функцию конечности и повысить качество жизни у ВИЧ-положительной пациентки.
Литература/References
1. Кавалерский Г.М., Мурылев В.Ю., Рукин Я.А. и др. Применение индивидуальных вертлужных компонентов при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2016;22(4):114-121. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2016-22-4-114-121
Kavalersky GM, Murylev VYu, Rukin YaA, et al. Customized acetabular components in revision hip arthroplasty. Traumatology and Orthopedics ofRussia. 2016;22(4):114-121. (In Russ.). https:// doi.org/10.21823/2311-2905-2016-22-4-114-121
2. Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Коваленко А.Н., и др. Данные регистра эндопротезирования тазобедренного сустава РНИИТО им. Р.Р. Вредена за 2007-2012 годы. Травматология и ортопедия России. 2013;(3):167-190. https:// doi.org/10.21823/2311-2905-2013--3-167-190
Tikhilov RM, Shubnyakov II, Kovalenko AN, et al. Data of hip arthroplasty registry of Vreden Institute for the period 2007-2012 years. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2013;(3):167-190. (In Russ.). https://doi.org/10.21823/2311-2905-2013--3-167-190
3. Николаев Н.С., Малюченко Л.И., Преображенская Е.В. и др. Применение индивидуальных вертлужных компонентов в эндопротезировании тазобедренного сустава при посттравматическом коксартрозе. Гений ортопедии. 2019;25(2):207-213. https://doi.org/10.18019/1028-4427-2019-25-2-207-213
Nikolaev NS, Malyuchenko LI, Preobrazhenskaya EV, et al. Use of customized acetabular components for hip joint arthroplasty in posttraumatic coxarthrosis. The genius of orthopedics. 2019;25(2):207-213. (In Russ.). https://doi.org/10.18019/1028-4427-2019-25-2-207-213]
4. Badarudeen S, Shu AC, Ong KL, et al. Complications after revision total hip arthroplasty in the medicare population. J Arthroplasty. 2017;32(6):1954-1958. PMID: 28236550. https:// doi.org/10.1016/j.arth.2017.01.037
5. Коваленко А.Н., Джавадов А.А., Шубняков И.И. и др. Среднесрочные результаты использования индивидуальных конструкций при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2019;25(3):37-46. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-3-37-46
Kovalenko AN, Dzhavadov AA, Shubnyakov II, et al. Med-term outcomes of using custom-made implants for revision hip arthroplasty. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2019;25(3):37-46. (In Russ.). https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-3-37-46
6. Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Коваленко А.Н. и др. Структура ранних ревизий эндопротезирования тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2014;(2):5-13. https://doi.org/10.21823/2311 -2905-2014-0-2-5-13
Tikhilov RM, Shubnyakov II, Kovalenko AN, et al. The structure of early revisions after hip replacement. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2014;(2):5-13. (In Russ.). https://doi. org/10.21823/2311-2905-2014-0-2-5-13
7. Slullitel PA, Onativia JI, Buttaro MA, et al. State-of-the-art diagnosis and surgical treatment of acute peri-prosthetic joint infection following primary total hip arthroplasty. EFORT Open Rev. 2018;3(7):434-441. PMID: 30233819. PMCID: PMC6129958. http://doi.org/10.1302/2058-5241.3.170032
8. Николаев Н.С., Любимова Л.В., Пчелова Н.Н. и др. Использование имплантатов с покрытием на основе двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода, легированного серебром, для лечения перипротезной инфекции. Травматология и ортопедия России. 2019;25(4):98-108. https:// doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-4-98-108
Nikolaev NS, Lyubimova LV, Pchelova NN, et al. Treatment of Periprosthetic Infection with Silver-Doped Implants Based on Two-Dimensional Ordered Linear Chain Carbon. Traumatology and Orthopedics ofRussia. 2019;25(4):98-108. (In Russ.). https:// doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-4-98-108
9. Brennan SA, Fhoghto CNi, Devitt BM, et al. Silver nanopar-ticles and their orthopaedic applications. Bone Joint J. 2015;97-B(5):582-589. PMID: 25922449. https://doi.org/10.1302/0301-620X.97B5.33336
10. Тряпичников А.С., Ермаков А.М., Клюшин Н.М. и др. Результаты лечения перипротезной инфекции крупных суставов у ВИЧ-позитивных больных. Травматология и ортопедия России. 2019;25(4):117-125. https://doi. org/10.21823/2311 -2905-2019-25-4-117-125
Tryapichnikov AS, Ermakov AM, Klyushin NM, et al. Treatment outcomes of periprosthetic joint infection in HIV-positive patients. Traumatology and Orthopedics ofRussia. 2019;25(4):117-125. (In Russ.). https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-4-117-125
11. Parvizi J, Sullivan TA, Pagnano MW, et al. Total joint arthroplasty in human immunodeficiency virus-positive patients: an alarming rate of early failure. J Arthroplasty. 2003;18(3):259-264. PMID: 12728415. https://doi.org/10.1054/arth.2003.50094
12. Николаев Н.С., Кочаков В.Д., Новиков Н.Д. Способ нанесения покрытия на устройства и инструменты для остеосинтеза, ортопедические имплантаты из металла. Патент РФ на изобретение № 2697855 от 21 августа 2019.
Nikolaev NS, Kochakov VD, Novikov ND. Method of coating application on devices and instruments for osteosynthesis, orthopedic implants from metal. Russian patent no. 2697855. August 21, 2019. (In Russ.).
13. Lin CA, Kuo AC, Takemoto S. Comorbidities and Perioperative Complications in HIV-Positive Patients Undergoing Primary Total Hip and Knee Arthroplasty. J Bone Joint Surg Am. 2013;95(11):1028-1036. PMID: 23780541. https://doi. org/10.2106/JBJS.L.00269
14. Lubega N, Mkandawire NC, Sibande GC, et al. Joint replacement in Malawi. J Bone Joint Surg. 2009;91-B(3):341-343. PMID: 19258609. https://doi.org/10.1302/0301-620X.91B3.21706
15. Шильников В.А., Байбородов А.Б., Денисов А.О. и др. Результаты эндопротезирования тазобедренного сустава у пациентов с ВИЧ-инфекцией. Современные проблемы науки и образования. 2018;(4).
Shil'nikov VA, Bayborodov AB, Denisov AO, et al. Results of hip arthroplasty in patients with HIV infection. Modern problems of science and education. 2018;(4). (In Russ.).
16. Федорова Н.С., Новиков Н.Д., Карпунина А.В. Применение наноструктурированного углерода в дентальной имплантации. Инновационные технологии как фактор обеспечения конкурентоспособности регионов. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Чебоксары; 2009:173-176.
Fedorova NS, Novikov ND, Karpunina AV. Application of nanostructured carbon in dental implantation. Innovative technologies as a factor in ensuring the competitiveness of regions. All-Russian scientific-practical conference proceedings. Cheboksary; 2009:173-176. (In Russ.).
17. Маллин Д.А. Использование имплантатов с линейно-цепочным углеродным покрытием в тимпанопластике: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Москва; 2007:27.
Mallin DA. Use of implants with linear chain carbon coating in tympanoplasty. Cand. Sci. (Med.) thesis abstract. Moscow; 2007:27. (In Russ.).
18. Трубин В.В., Кочаков В.Д., Новиков Н.Д. Имплантаты с покрытием из линейно-цепочечного углерода
в челюстно-лицевой хирургии. Современные достижения бионаноскопии: Вторая международная конференция. Сборник тезисов. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова; 2008:42-43.
Trubin VV, Kochakov VD, Novikov ND. Linear chain carbon coated implants in maxillofacial surgery. Modern advances in bionanoscopy: Second international conference. Proceedings. Moscow: Lomonosov MSU; 2008:42-43. (In Russ.).
19. Бабаев В.Г., Новиков Н.Д., Гусева М.Б. и др. Пленки линейно-цепочечного углерода - упорядоченные ансамбли квантовых нитей - материал для наноэлектроники. Нанотехнологии: разработка, применение -XXI век. 2010;2(1):53-68.
Babaev VG, Novikov ND, Guseva MB, et al. Linear-chain carbon films - ordering ensemble of quantum wire - material for nanoelectronic. Journal Nanotechnology: development and applications -XXI Century. 2010;2(1):53-68. (In Russ.).
20. Тапальский Д.В., Николаев Н.С., Овсянкин А.В. и др. Покрытия на основе двумерно упорядоченного линейно-цепочечного углерода для защиты титановых имплантатов от микробной колонизации. Травматология и ортопедия России. 2019;25(2):111-120. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-2-111-120
Tapalski DV, Nikolaev NS, Ovsyankin AV, et al. Coatings based on two-dimensionally ordered linear chain carbon for protection of titanium implants from microbial colonization. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2019;25(2):111-120. (In Russ.). https://doi. org/10.21823/2311-2905-2019-25-2-111-120
Сведения об авторах
Николаев Николай Станиславович, д. м. н., профессор, главный врач, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования; заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и экстремальной медицины, Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (Чебоксары, Россия). https://orcid.org/0000-0002-1560-470X
Малюченко Леонид Игоревич, врач травматолог-ортопед, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндо-протезирования (Чебоксары, Россия). https://orcid.org/0000-0003-4199-7954
Карпухин Алексей Сергеевич, заведующий травматоло-го-ортопедическим отделением, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования (Чебоксары, Россия). https://orcid.org/0000-0002-2882-9748
Яковлев Вадим Валерьевич, заведующий травматолого-ортопедическим отделением, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования (Чебоксары, Россия). https://orcid.org/0000-0002-3467-1959
Максимов Александр Леонидович, врач травматолог-ортопед, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эн-допротезирования (Чебоксары, Россия). https://orcid.org/0000-0002-7501-9879
Григорьева Елена Валерьевна, врач анестезиолог-реаниматолог, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эн-допротезирования (Чебоксары, Россия). https://orcid.org/0000-0002-7792-5912
Никита Игоревич Рожков, аспирант, Национальный медицинский исследовательский центр траматологии и ортопедии им. акад. Г. А. Илизарова (Курган, Россия). http://orcid. org/0000-0003-1848-9839
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Author credentials
Nikolay S. Nikolaev, Dr. Sci. (Med.), Professor, Chief Physician, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty; Head of Department of Traumatology, Orthopedics and Emergency Medicine, Chuvash State University named after I.N. Ulyanov (Cheboksary, Russian Federation). https://orcid. org/0000-0002- 1560-470X
Leonid I. Malyuchenko, Traumatologist-orthopedist, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty (Cheboksary, Russian Federation). https://orcid.org/0000-0003-4199-7954
Aleksey S. Karpukhin, Head of the Traumatology and Orthopedics Department, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty (Cheboksary, Russian Federation). https://orcid.org/0000-0002-2882-9748
Vadim V. Yakovlev, Head of the Traumatology and Orthopedics Department, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty (Cheboksary, Russian Federation). https://orcid. org/0000-0002-3467-1959
Alexander L. Maksimov, Traumatologist-orthopedist, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty (Cheboksary, Russian Federation). https://orcid.org/0000-0002-7501-9879
Elena V. Grigor'eva, Anesthesiologist-resuscitator, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty, (Cheboksary, Russian Federation). https://orcid.org/0000-0002-7792-5912
Nikita I. Rozhkov, Postgraduate student, National Ilizarov Medical Research Centre for Traumatology and Orthopedics (Kurgan, Russian Federation). http://orcid.org/0000-0003-1848-9839
Conflict of interest: none declared.
https://doi.org/10.35401/2541-9897-2022-25-2-59-66
Ц) Check for updates
The use of an antibacterial implant in the treatment of periprosthetic infection
in an HIV-positive patient
© Nikolay S. Nikolaev1,2, Leonid I. Malyuchenko1*, Aleksey S. Karpukhin1, Vadim V. Yakovlev1, Alexander L. Maksimov1, Elena V. Grigor'eva1, Nikita I. Rozhkov3
1 Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty, Cheboksary, Russian Federation
2 Chuvash State University named after I.N. Ulyanov, Cheboksary, Russian Federation
3 National Ilizarov Medical Research Center for Traumatology and Orthopedics, Kurgan, Russian Federation
* Leonid I. Malyuchenko, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty, F. Gladkova str., 33, Cheboksary, 428020, leonidmalyuchenko@icloud.com
Received: February 1,2022. Received in revised form: February 22,2022. Accepted: March 15,2022. Abstract
Background: The frequency of occurrence of infectious complications after hip arthroplasty in HIV-infected patients is extremely high. Revision arthroplasty for periprosthetic infection is the leader (64%) among the causes of early revision interventions. The search for ways to increase the efficiency of the sanitizing stage of treatment due to antibacterial coatings of the endoprosthesis components continues.
Objective: Demonstration of a clinical case of treatment of periprosthetic infection in an HIV-positive patient using a spacer and a femoral component of a hip joint endoprosthesis coated with linear Sp1 carbon chains and silver. 123 months after hip arthroplasty for stage 3 dysplastic coxarthrosis in HIV-positive patient of 42 years old developed an instability of the acetabular component with the growth of Staphylococcus aureus in punctates. A revision was performed with the removal of the endoprosthesis and the installation of an articulating spacer with the addition of antibiotics. 12 weeks later, a recurrence of periprosthetic infection occurred, and Enterococcus faecalis was detected in punctates. During re-endoprosthetics, there was an installation of an articulating spacer covered with a two-dimensionally ordered linear-chain carbon doped with silver, based on the Zimmer CPT femoral component and bone cement with antibiotics addition. After 3 months, the second stage of revision arthroplasty was performed with implantation of an individual acetabular component and a femoral component coated with two-dimensionally ordered linear-chain carbon doped with silver.
Conclusion: 4 months after the operation the patient returned to work, 12 months later the functional results were satisfactory. The use of components coated with two-dimensionally ordered linear-chain carbon doped with silver in an HIV-positive patient with recurrent periprosthetic infection made it possible to stop the infectious process, improve limb function and the quality of life. Keywords: periprosthetic infection, revision arthroplasty, antibacterial coating, articulating spacer, antibiotic resistance, HIV infection Cite this article as: Nikolaev N.S., Malyuchenko L.I., Karpukhin A.S., Yakovlev V. V., Maksimov A.L., Grigor'eva E.V., Rozhkov N.I. The use of an antibacterial implant in the treatment of periprosthetic infection in an HIV-positive patient. Innovative Medicine of Kuban. 2022;(2):59-66. https://doi.org/10.35401/2541-9897-2022-25-2-59-66
Использование имплантата с антибактериальным покрытием в лечении перипротезной инфекции у ВИЧ-позитивного пациента
© Н.С. Николаев1,2, Л.И. Малюченко1*, А.С. Карпухин1, В.В. Яковлев1, АЛ. Максимов1,
Е.В. Григорьева1, Н.И. Рожков3
1 Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования, Чебоксары, Россия
2 Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, Чебоксары, Россия
3 Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. акад. И.Л. Илизарова, Курган, Россия * Л.И. Малюченко, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования 428020, Чебоксары,
ул. Ф. Гладкова, 33, leonidmalyuchenko@icloud.com
Поступила в редакцию 1 февраля 2022 г. Исправлена 22 февраля 2022 г. Принята к печати 15 марта 2022 г. Резюме
Актуальность: Частота инфекционных осложнений после эндопротезирования тазобедренного сустава у ВИЧ-инфицированных больных в два раза выше, чем у ВИЧ-негативных пациентов. Ревизионное эндопротезирование по поводу перипротезной инфекции лидирует (64%) среди причин ранних ревизионных вмешательств. Продолжается поиск путей повышения эффективности санирующего этапа лечения, в том числе за счет антибактериальных покрытий компонентов эндопротеза. Цель работы: Продемонстрировать случай лечения перипротезной инфекции у ВИЧ-положительного пациента с использованием спейсера и бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава, покрытого линейными Spl-углеродными цепями
и серебром. Через 123 мес. после эндопротезирования тазобедренного сустава по поводу диспластического коксартроза 3 ст. у ВИЧ-инфицированной пациентки, 42 лет, развилась нестабильность вертлужного компонента с ростом Staphylococcus aureus в пунктатах. Выполнена ревизия с удалением эндопротеза и установкой артикулирующего спейсера с добавлением антибиотиков. Через 12 нед. произошел рецидив перипротезной инфекции, в пунктатах выявлен Enterococcus faecalis. В ходе реэндопро-тезирования установлен артикулирующий спейсер, покрытый двумерно-упорядоченным линейно-цепочечным углеродом, легированный серебром, на основе бедренного компонента Zimmer CPT и костного цемента с добавлением антибиотиков. Спустя 3 мес. выполнен второй этап ревизионного эндопротезирования с имплантацией индивидуального вертлужного и бедренного компонентов, покрытых двумерно-упорядоченным линейно-цепочечным углеродом, легированным серебром. Заключение: Через 4 мес. после операции больная вернулась к труду, через 12 мес. отмечены удовлетворительные функциональные результаты. Использование компонентов с покрытием на основе двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода, легированного серебром, у ВИЧ-позитивной пациентки с рецидивами перипротезной инфекции позволило купировать инфекционный процесс, улучшить функцию конечности и повысить качество жизни.
Ключевые слова: перипротезная инфекция, ревизионное эндопротезирование, антибактериальное покрытие, артикулирующий спейсер, антибиотикорезистентность, ВИЧ-инфекция
Цитировать: Николаев Н.С., Малюченко Л.И., Карпухин А.С., Яковлев В.В., Максимов А.Л., Григорьева Е.В., Рожков Н.И. Использование имплантата с антибактериальным покрытием в лечении перипротезной инфекции у ВИЧ-позитивного пациента. Инновационная медицина Кубани. 2022;(2):59-66. https://doi.org/10.35401/2541-9897-2022-25-2-59-66
Introduction
Surgical treatment of the hip joint pathology in the scope of its arthroplasty is becoming an ordinary method due to the demand for this type of medical care in the conditions of the incidence of coxarthrosis increase, the good results of the operation and the rich accumulated experience of such interventions. At the same time an increase in the number of hip arthroplasties inevitably entails an increase in repeated revision surgeries caused by various complications: their share ranges from 13 to 18% of the number of primary arthroplasties [1-3]. In patients, who have undergone revision surgeries, infectious and mechanical complications (dislocations, periprosthetic fractures) occur up to 15 times more often [4-5].
According to the endoprosthesis registry of the Federal State Budgetary Institution "Russian Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics named after R.R. Vreden" of the Ministry of Health of Russia, deep infection is the main reason for revision interventions in the first 5 years after primary endoprosthesis (64%) [6, 7].
In recent years, the use of spacers coated with linear Sp1-carbon chains and silver, which have a pronounced ability to prevent the formation of microbial biofilm, in the treatment of the hip joint periprosthetic infection has increased [8]. The antibacterial properties of silver make it the most used metal in biomedicine due to its wide spectrum of antimicrobial activity and lower bacterial resistance than traditional antibacterial medications [9].
Repeated surgical intervention in the conditions of periprosthetic infection is complicated by the bone defects and muscle deficiency that occurred due to the limited range of motion in the joint due to pain. Various methods of revision hip joint arthroplasty effectively eliminate pain, restore motion range of the joint to a certain extent, generally improving life quality of patients and their satisfaction with the treatment. However, a favorable prognosis is complicated by previous surgical interventions. Following surgeries contribute to the occurrence and progression of the focus of infection, as well as various types of dislocation in the joint. The results of repeated
operations in such cases are less predictable in terms of a full recovery of motor functions.
An even more difficult task for a traumatologist-ortho-pedist is primary and repeated hip arthroplasty in patients with chronic infections, especially in conditions of secondary immunodeficiency, which happens, in particular, in patients with HIV infection.
As of December 31, 2020, almost 1.5 million cases of immunologically verified diagnosis "HIV infection" were registered in Russian Federation, as well as 1.1 million of people living with HIV. Modern diagnostics and antiretro-viral therapy, prescribed in the early stages of the disease, lead to an increase in the number of patients with HIV in the age group of 50 years and older. This category of patients often needs a large joint replacement and has the highest risk of developing postoperative infectious complications.
Data on the incidence of periprosthetic infection (and its relapses) after arthroplasty in HIV-positive patients vary greatly: from 15.3% according to some authors [10] to 21% according to others [11].
The insufficient number of clinical observations, the lack of a clear picture and an unambiguous opinion about the results and complications after the large joints arthro-plasty in HIV-infected patients should be noted.
Objective
Demonstration of a case of a periprosthetic infection treatment in an HIV-positive patient using a spacer and a femoral component of a hip endoprosthesis coated with linear Sp1-carbon chains and silver.
Clinical case
A clinical case of periprosthetic infection treatment in an HIV-positive patient is described. The study was carried out in accordance with the ethical standards stated in the World Medical Association Declaration of Helsinki "Ethical Principles for Medical Research Involving Human Subjects" (2013), Recommendations for the Conduct, Reporting, Editing and Publication of Scholarly
Work in Medical Journals prepared by the International Committee of Medical Journal Editors (section II E "Protection of Research Participants"). The patient gave written informed consent to the use of an implant coated with silver-doped two-dimensionally ordered linear chain carbon and publication of a clinical observation.
Patient T., 42 years old, since 1994 complained about the pain and limited movement of the left hip joint, use of a cane when walking, and difficulties in self-care. In June 2009, the patient was admitted to the Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty where she was diagnosed with left-sided dysplastic coxarthrosis of stage 3 with severe pain syndrome (figure 1), which was surgically treated with cementless left hip arthroplasty with a Zimmer endoprosthesis (acetabular component Trilogy 48 with additional fixation with a 20 mm screw, Cross linked Standard liner, Alloclassic SLO 1 femoral component, Versys 28/+7 head). The postoperative period and rehabilitation were uneventful, the patient returned to work. The control radiograph is shown in figure 2.
123 months after the primary operation (September 2019), the patient's condition deteriorated, her support ability decreased, she had to use crutches when walking, persistent functional limitations appeared in the left hip joint. The radiograph revealed instability of the acetabular component with upward and medial migration (figure 3), confirmed by multislice computed tomography (MSCT) (figure 4).
Punctures of the left hip joint were performed three times with ultrasound navigation. All samples showed high levels of cytosis (22500-25450 cells per 1 ^l), neutrophilia (97%), lymphocytosis (1%), and monocytosis (2%). According to the 2018 International Consensus Meeting on Musculoskeletal Infection, the rate of cy-tosis with the presence of a hip joint endoprosthesis is
up to 3,000 cells per 1 ^l. Microscopy revealed cocci; microbiological examination revealed the growth of Staphylococcus aureus in all punctates. A nasal swab analyses revealed growth of Staphylococcus epidermi-dis Methicillin-Resistant Staphylococcus Epidermidis (MRSE). The complete blood count showed an increase in erythrocyte sedimentation rate (ESR) (40 mm/h), an increase in presepsin (448 pg/ml). Functional impairments according to the Harris Hip Score equaled 26 points; to the EQ-5D-5L scale - 0.155; to the questionnaire EQ VAS -30%; visual analog scale of pain (VAS) - 9 points. Septic instability of the acetabular component of the left hip joint endoprosthesis was diagnosed against the background of chronic viral hepatitis C; HIV infection stage 4B, in remission, against the background of antiretroviral therapy. The indications for two-stage revision arthroplasty of the left hip joint were determined.
At the first stage of the revision, the instability of ac-etabular component was intraoperatively confirmed, as well as the presence of the central defect of the acetabu-lum of irregular shape measuring 6^2 cm, and a defect of the posterior-superior wall of the acetabulum type II B-C (according to Paprosky). The femoral component was found to be stable. A cement articulating spacer with an outer diameter of 46 mm and an inner diameter of 32 mm was installed with addition of 4 g of vancomycin per 60 g of cement. The installation of the resterilized Zimmer CPT 1 femoral component, a Zimtron 32/S head (figure 5) was also performed.
The removed endoprosthesis components were processed in a BRANSON 8510 ultrasound machine (USA) for 5 minutes at a frequency of 40 ± 2 kHz and a power of 0.22 ± 0.04 W/cm2 with the following microbiological examination of the obtained swabs, which showed the increase of Staphylococcus aureus. The postoperative
Figure 1. Preoperative plain radiograph of the left hip joint of patient T.
Рисунок 1. Обзорная рентгенограмма левого тазобедренного сустава пациентки Т. до операции
Figure 2. Postoperative plain radiograph of the left hip joint of patient T.
Рисунок 2. Обзорная рентгенограмма левого тазобедренного сустава пациентки Т. после операции
Figure 3. Plain radiograph of the pelvic bones of patient T. 123 months after primary arthroplasty
Рисунок 3. Обзорная рентгенограмма костей таза пациентки Т. через 123 мес. после первичного эндопротезирования
period was uneventful, the patient was discharged with the prescription of pathogen-specific antibacterial therapy.
12 weeks after discharge, the patient complained again about the body temperature increase to febrile values, as well as about the pronounced pain syndrome in the left hip joint. Laboratory and instrumental studies showed an increase in ESR (69 mm/h), an increase in D-dimer (650 ng/ml) and C-reactive protein (CRP) (6.5 mg/l). According to the Harris Hip Score the condition equaled 64 points; to the EQ-5D-5L scale - 0.661; EQ
VAS - 60%; VAS - 5 points. In the left hip joint punctate - cytosis (3.5 thousand cells per 1 ^l), neutrophilia (95%), lymphocytosis (5%), microscopy revealed cocci. Microbiological examination of the punctate revealed the increase of Enterococcus faecalis. It was decided to repeat the revision surgery (performed in April 2020). The spacer removal and debridement were performed, an articulating respacer (similar to the one installed at the first stage of the revision) and a resterilized Zimmer CPT 1 femoral component coated with silver-doped two-dimensionally ordered linear chain carbon, a Zimtron 32/L head (figure 6) were installed.
The postoperative period was uneventful, the patient was discharged with the prescription of pathogen-specific antibacterial therapy.
With this type of acetabular defect (II B-C according to Paprosky), the use of mass-produced endoprosthesis components would not allow restoring the biomechan-ics and anatomy of the hip joint, and therefore the decision was made to manufacture an individual acetabular component. Considering the patient's history and the number of previous surgical interventions, in order to prevent dislocation of the endoprosthesis head, a combination of an acetabular component with dual mobility and an individual acetabular component was used. To prevent periprosthetic infection, a femoral component coated with silver-doped two-dimensionally ordered linear chain carbon (TDOLCC+Ag) was used. The choice is justified by the proven bacterial activity against antibiotic-resistant strains of microorganisms,
уктоноутекущии
10 15-КИ9 13 SS PH
1
a b
Figure 4. MSCT of the left hip joint with the 3D reconstruction in patient T. 123 months after surgical treatment: a - frontal projection, b - sagittal projection
Рисунок 4. МСКТлевого тазобедренного сустава с построением 3D реконструкции у пациентки Т. через 123 мес. после оперативного лечения:
a -фронтальная проекция, b - сагиттальная проекция
Figure 5. Plain radiograph of the pelvic bones of patient T. after the installation of an articulating spacer at the first stage of revision arthroplasty
Рисунок 5. Обзорная рентгенограмма костей таза пациентки Т. после установки артикулирующего спейсера на первом этапе ревизионного эндопротезирования
the ability to prevent the microbial biofilms formation, high mechanical resistance, and the absence of a cytotoxic effect [12].
Before the second stage of the revision, inflammation markers were not detected in blood tests, in the left hip joint punctate, cytosis was 320 cells per 1 ц1, the punctures were sterile. In August 2020, revision arthroplasty of the left hip joint was performed, the acetabular defect was replaced with an individual 3D component with cementation of a dual mobility system (Smith & Nephew POLARCUP Shell Cemented 47 mm) with bone cement (DePuy CMW 3-20 g with gentamicin) with the addition of vancomycin 1.0 g. Using bone cement (DePuy CMW 3-40 g with gentamicin) and the cement-in-cement technique, a femoral component (Zimmer CPT Cemented stem) was implanted with a TDOLCC+Ag coating, a head (Zimmer Zimtron Femoral Head Medium 28 mm) was installed (figure 7).
After 12 months radiographic features of instability or endoprosthesis components migration were not revealed. Postoperative scar was with no signs of inflammation. Range of motion in the left hip joint at the time of conducting this research: flexion up to 100 extension up to 10 abduction up to 30 adduction up to 15 internal rotation 20 external rotation 30 According to the Harris Hip Score the condition equaled 93 points; to the EQ-5D-5L scale - 1,000; to EQ VAS - 95%; to VAS - 1. Local or systematic toxic effects of silver were not detected. The pressure on the left lower limb is full, the lower limbs are of the same length. The patient returned to work.
Figure 6. Control radiographs of the left hip joint of the patient T. after the installation of the respacer (direct projection) Рисунок 6. Контрольные рентгенограммы левого тазобедренного сустава пациентки Т. после установки респей-сера (прямая проекция)
Discussion
According to a study by the University of California, USA (2002-2008), the incidence of infectious complications after arthroplasty of large joints in HIV-infected patients is 0.6%, which is twice as high as in HIV-negative
Figure 7. Control radiographs of the left hip joint of patient T. after implantation of a permanent endoprosthesis (direct projection)
Рисунок 7. Контрольные рентгенограммы левого тазобедренного сустава пациентки Т. после имплантации постоянного эндопротеза (прямая проекция)
patients [13]. Short-term observations of N. Lubega, et al. did not reveal any specific features in the postoperative period in 14 HIV-positive patients who underwent 18 total arthroplasties [14]. According to other researchers, in the period 2011-2015 the development of complications after hip arthroplasty occurred with approximately similar frequency in both HIV-positive and HIV-negative patients [15].
N.S. Fedorova, et al. proved that during dental pros-thetics with clasp prosthesis made of cobalt-chromium alloy coated with TDOLCC+AgSp1, their biocompat-ibility improves, the hardness of the surface layers of the metal frame is 1.48 times higher and pronounced corrosion resistance is noted [16]. D.A. Mallin, when studying long-term present (4-7 years) ultrathin polymer plates coated with TDOLCC Sp1 and used in otolaryngologi-cal practice, showed the bactericidal role of the polymer implants carbon coating used in tympanoplasty [17]. V.V. Trubin in his works studied the reaction of soft tissues of rats to the installation of implants made of various metals without coating and coated with linear chain carbon. It has been noted that a carbine-containing coating improves the biocompatibility of implants made of various materials [18]. V.G. Babaev et al. report that, due to their structural and biological properties, TDOLCCs have high adhesion to the substrate, strength, elasticity, and good biocompatibility. TDOLCC is easily subjected to doping with various chemical elements, allowing one to impart additional physical and chemical properties to different surfaces [19].
In a clinical study by D.V. Tapalsky et al. in vitro, a pronounced surface bactericidal effect of TDOLCC+Ag coatings on microorganisms of several taxonomic groups, independent of their resistance to antibacterial drugs, was revealed. The ability of the coating to completely prevent the microbial biofilms formation by antibiotic-resistant clinical isolates of S. aureus and P. aeruginosa has been established. Mechanical stability of the silver-containing coating while maintaining the level of surface bactericidal activity even after prolonged abrasive treatment has also been revealed. Coatings based on TDOLCC did not cause any cytotoxic effects [20].
However, the experience of using an individual femoral component with an "anti-biofilm" coating as a permanent construction, especially in an HIV-positive patient with a high risk of perioperative infectious complications, was not found in the scientific literature.
N.S. Nikolaev et al. in an in vivo study showed statistically significantly better results in the treatment of periprosthetic infection when using spacers with implants coated with TDOLCC+Ag in comparison with the traditional method of treatment [14], which allowed us to successfully apply this method with the installation of a permanent component in relation to a patient from the increased infectious risk group.
Conclusion
The use of an individual 3D acetabular component in combination with dual mobility and the use of a femoral component coated with two-dimensionally ordered linear chain carbon with bone cement fixation with the addition of an antibiotic made it possible to stop the infectious process, improve limb function and improve the quality of life in an HIV-positive patient.
References/Литература
1. Kavalersky GM, Murylev VYu, Rukin YaA, et al. Customized acetabular components in revision hip arthroplasty. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2016;22(4):114-121. (In Russ.). https://doi.org/10.21823/2311-2905-2016-22-4-114-121
Кавалерский Г.М., Мурылев В.Ю., Рукин Я.А. и др. Применение индивидуальных вертлужных компонентов при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2016;22(4):114-121. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2016-22-4-114-121
2. Tikhilov RM, Shubnyakov II, Kovalenko AN, et al. Data of hip arthroplasty registry of Vreden Institute for the period 2007-2012 years. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2013;(3):167-190. (In Russ.). https://doi.org/10.21823/2311-2905-2013--3-167-190
Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Коваленко А.Н., и др. Данные регистра эндопротезирования тазобедренного сустава РНИИТО им. Р.Р. Вредена за 2007-2012 годы. Травматология и ортопедия России. 2013;(3):167-190. https://doi. org/10.21823/2311-2905-2013--3-167-190
3. Nikolaev NS, Malyuchenko LI, Preobrazhenskaya EV, et al. Use of customized acetabular components for hip joint arthroplasty in posttraumatic coxarthrosis. The genius of orthopedics. 2019;25(2):207-213. (In Russ.). https://doi.org/10.18019/1028-4427-2019-25-2-207-213
Николаев Н.С., Малюченко Л.И., Преображенская Е.В. и др. Применение индивидуальных вертлужных компонентов в эндопротезировании тазобедренного сустава при посттравматическом коксартрозе. Гений ортопедии. 2019;25(2):207-213. https://doi.org/10.18019/1028-4427-2019-25-2-207-213
4. Badarudeen S, Shu AC, Ong KL, et al. Complications after revision total hip arthroplasty in the medicare population. J Arthroplasty. 2017;32(6):1954-1958. PMID: 28236550. https:// doi.org/10.1016/j.arth.2017.01.037
5. Kovalenko AN, Dzhavadov AA, Shubnyakov II, et al. Med-term outcomes of using custom-made implants for revision hip arthroplasty. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2019;25(3):37-46. (In Russ.). https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-3-37-46
Коваленко А.Н., Джавадов А.А., Шубняков И.И. и др. Среднесрочные результаты использования индивидуальных конструкций при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2019;25(3):37-46. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-3-37-46
6. Tikhilov RM, Shubnyakov II, Kovalenko AN, et al. The structure of early revisions after hip replacement. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2014;(2):5-13. (In Russ.). https://doi. org/10.21823/2311 -2905-2014-0-2-5-13
Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Коваленко А.Н. и др. Структура ранних ревизий эндопротезирования
тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2014;(2):5-13. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2014-0-2-5-13
7. Slullitel PA, Onativia JI, Buttaro MA, et al. State-of-the-art diagnosis and surgical treatment of acute peri-prosthetic joint infection following primary total hip arthroplasty. EFORT Open Rev. 2018;3(7):434-441. PMID: 30233819. PMCID: PMC6129958. http://doi.org/10.1302/2058-5241.3.170032
8. Nikolaev NS, Lyubimova LV, Pchelova NN, et al. Treatment of Periprosthetic Infection with Silver-Doped Implants Based on Two-Dimensional Ordered Linear Chain Carbon. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2019;25(4):98-108. (In Russ.). https:// doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-4-98-108
Николаев Н.С., Любимова Л.В., Пчелова Н.Н. и др. Использование имплантатов с покрытием на основе двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода, легированного серебром, для лечения перипротезной инфекции. Травматология и ортопедия России. 2019;25(4):98-108. https:// doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-4-98-108
9. Brennan SA, FhoghM CNi, Devitt BM, et al. Silver nanopar-ticles and their orthopaedic applications. Bone Joint J. 2015;97-B(5):582-589. PMID: 25922449. https://doi.org/10.1302/0301-620X.97B5.33336
10. Tryapichnikov AS, Ermakov AM, Klyushin NM, et al. Treatment outcomes of periprosthetic joint infection in HIVpositive patients. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2019;25(4):117-125. (In Russ.). https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-4-117-125
Тряпичников А.С., Ермаков А.М., Клюшин Н.М. и др. Результаты лечения перипротезной инфекции крупных суставов у ВИЧ-позитивных больных. Травматология и ортопедия России. 2019;25(4):117-125. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-4-117-125
11. Parvizi J, Sullivan TA, Pagnano MW, et al. Total joint ar-throplasty in human immunodeficiency virus-positive patients: an alarming rate of early failure. J Arthroplasty. 2003;18(3):259-264. PMID: 12728415. https://doi.org/10.1054/arth.2003.50094
12. Nikolaev NS, Kochakov VD, Novikov ND. Method of coating application on devices and instruments for osteosynthesis, orthopedic implants from metal. Russian patent no. 2697855. August 21, 2019. (In Russ.).
Николаев Н.С., Кочаков В.Д., Новиков Н.Д. Способ нанесения покрытия на устройства и инструменты для остеосинтеза, ортопедические имплантаты из металла. Патент РФ на изобретение № 2697855 от 21 августа 2019.
13. Lin CA, Kuo AC, Takemoto S. Comorbidities and Perioperative Complications in HIV-Positive Patients Undergoing Primary Total Hip and Knee Arthroplasty. J Bone Joint Surg Am. 2013;95(11):1028-1036. PMID: 23780541. https://doi. org/10.2106/JBJS.L.00269
14. Lubega N, Mkandawire NC, Sibande GC, et al. Joint replacement in Malawi. J Bone Joint Surg. 2009;91-B(3):341-343. PMID: 19258609. https://doi.org/10.1302/0301-620X.91B3.21706
15. Shil'nikov VA, Bayborodov AB, Denisov AO, et al. Results of hip arthroplasty in patients with HIV infection. Modern problems of science and education. 2018;4. (In Russ.).
Шильников В.А., Байбородов А.Б., Денисов А.О. и др. Результаты эндопротезирования тазобедренного сустава у пациентов с ВИЧ-инфекцией. Современные проблемы науки и образования. 2018;4.
16. Fedorova NS, Novikov ND, Karpunina AV. Application of nanostructured carbon in dental implantation. Innovative technologies as a factor in ensuring the competitiveness of regions. All-Russian scientific-practical conference proceedings. Cheboksary; 2009:173-176. (In Russ.).
Федорова Н.С., Новиков Н.Д., Карпунина А.В. Применение наноструктурированного углерода в дентальной имплантации. Инновационные технологии как фактор обеспечения конкурентоспособности регионов. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Чебоксары; 2009:173-176.
17. Mallin DA. Use of implants with linear chain carbon coating in tympanoplasty. Cand. Sci. (Med.) thesis abstract. Moscow; 2007:27. (In Russ.).
Маллин Д.А. Использование имплантатов с линейно-цепочным углеродным покрытием в тимпанопластике: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Москва; 2007:27.
18. Trubin VV, Kochakov VD, Novikov ND. Linear chain carbon coated implants in maxillofacial surgery. Modern advances in bionanoscopy: Second international conference. Proceedings. Moscow: Lomonosov MSU; 2008:42-43. (In Russ.).
Трубин В.В., Кочаков В.Д., Новиков Н.Д. Имплантаты с покрытием из линейно-цепочечного углерода в челюстно-лицевой хирургии. Современные достижения бионаноскопии: Вторая международная конференция. Сборник тезисов. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова; 2008:42-43.
19. Babaev VG, Novikov ND, Guseva MB, et al. Linear-chain carbon films - ordering ensemble of quantum wire - material for nanoelectronic. Journal Nanotechnology: development and applications —XXI Century. 2010;2(1):53-68. (In Russ.).
Бабаев В.Г., Новиков Н.Д., Гусева М.Б. и др. Пленки линейно-цепочечного углерода - упорядоченные ансамбли квантовых нитей - материал для наноэлектроники. Нанотехнологии: разработка, применение — XXI век. 2010;2(1):53-68.
20. Tapalski DV, Nikolaev NS, Ovsyankin AV, et al. Coatings based on two-dimensionally ordered linear chain carbon for protection of titanium implants from microbial colonization. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2019;25(2):111-120. (In Russ.). https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-2-111-120
Тапальский Д.В., Николаев Н.С., Овсянкин А.В. и др. Покрытия на основе двумерно упорядоченного линейно-цепочечного углерода для защиты титановых имплантатов от микробной колонизации. Травматология и ортопедия России. 2019;25(2):111-120. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-2-111-120
Author credentials
Nikolay S. Nikolaev, Dr. Sci. (Med.), Professor, Chief Physician, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty; Head of Department of Traumatology, Orthopedics and Emergency Medicine, Chuvash State University named after I.N. Ulyanov (Cheboksary, Russian Federation). https://orcid. org/0000-0002- 1560-470X
Leonid I. Malyuchenko, Traumatologist-orthopedist, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty (Cheboksary, Russian Federation). https://orcid.org/0000-0003-4199-7954
Aleksey S. Karpukhin, Head of the Traumatology and Orthopedics Department, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty (Cheboksary, Russian Federation). https://orcid.org/0000-0002-2882-9748
Vadim V. Yakovlev, Head of the Traumatology and Orthopedics Department, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty (Cheboksary, Russian Federation). https://orcid. org/0000-0002-3467-1959
Alexander L. Maksimov, Traumatologist-orthopedist, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty (Cheboksary, Russian Federation). https://orcid.org/0000-0002-7501-9879
Elena V. Grigor'eva, Anesthesiologist-resuscitator, Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty, (Cheboksary, Russian Federation). https://orcid.org/0000-0002-7792-5912
Nikita I. Rozhkov, Postgraduate student, National Ilizarov Medical Research Centre for Traumatology and Orthopedics (Kurgan, Russian Federation). http://orcid.org/0000-0003-1848-9839
Conflict of interest: none declared.
Сведения об авторах
Николаев Николай Станиславович, д. м. н., профессор, главный врач, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования; заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и экстремальной медицины, Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (Чебоксары, Россия). https://orcid.org/0000-0002-1560-470X
Малюченко Леонид Игоревич, врач травматолог-ортопед, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндо-протезирования (Чебоксары, Россия). https://orcid.org/0000-0003-4199-7954
Карпухин Алексей Сергеевич, заведующий травматоло-го-ортопедическим отделением, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования (Чебоксары, Россия). https://orcid.org/0000-0002-2882-9748
Яковлев Вадим Валерьевич, заведующий травматолого-ортопедическим отделением, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования (Чебоксары, Россия). https://orcid.org/0000-0002-3467-1959
Максимов Александр Леонидович, врач травматолог-ортопед, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эн-допротезирования (Чебоксары, Россия). https://orcid.org/0000-0002-7501-9879
Григорьева Елена Валерьевна, врач анестезиолог-реаниматолог, Федеральный центр травматологии, ортопедии и эн-допротезирования (Чебоксары, Россия). https://orcid.org/0000-0002-7792-5912
Рожков Никита Игоревич, аспирант, Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. акад. Г. А. Илизарова (Курган, Россия). http://orcid. org/0000-0003-1848-9839
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
