Microbiological analysis of cement spacers in two-stage revision arthroplasty for periprosthetic shoulder infection

Abstract

Background Two-stage revision arthroplasty using cement spacers is a\xa0well-established treatment strategy for periprosthetic shoulder infection (PSI). As antibiotic-loaded cement spacers lose their efficacy to release local antibiotics over time, they can be colonized, resulting in persisting infection. This study aimed to investigate the prevalence of positive cultures in two-stage revision surgery for PSI and evaluate whether a\xa0longer period of spacer implantation is a\xa0risk factor for persistence of infection. Methods Patients scheduled for two-stage revision surgery for PSI were enrolled in this prospective cohort study. Periprosthetic tissues samples were colected for microbiological and histopathologic analysis. Sonication analysis of the retrieved implants and spacers was performed at the first- and second-stage sugery, as well as multiplex PCR analysis of the sonication fluid of the cement spacers. Results Between December 2017 and December 2019, 16\xa0patients ( n \u202f=\u200911\xa0female, n \u202f=\u20095\xa0male; mean age 68.1\u202f±\u20097.4\xa0years) were included. Mean interval between primary arthroplasty and revision surgery was 41\u202f±\u200921\xa0months. PSI was identified in 12\xa0patients (75%). Coagulase-negative staphylococci were the most common isolated pathogens in 11\xa0patients, followed by Cutibacterium acnes in 5\xa0patients. The mean interval between first-and second-stage surgery was 50\u202f±\u200921 (range 6–77) days. In 5\xa0patients a\xa0more than two-stage procedure was necessary. Microbiological analysis of sonication fluid derived from the retrieved cement spacers was positive in 4\xa0cases (33%) among infected patients, which was independent of the duration of spacer implantation. Conclusion Microorganisms can be found on cement spacers in two- or more-stage revision surgeries for PSI. The interval between revision surgeries in patients with a\xa0positive microbiological result of the retrieved cement spacer was comparable to patients with a\xa0sterile cement spacer. Hintergrund Das zweizeitige Vorgehen mit Verwendung eines temporären Zementspacers ist eine etablierte Behandlungsstrategie bei periprotethischer Schulterinfektion (PSI). Da antibiotikahaltige Zementspacer mit der Zeit ihre Wirksamkeit in Bezug auf die Freigabe lokaler Antibiotika verlieren, können sie mikrobiell besiedelt werden, was zu einer persistierenden Infektion führt. Ziel der vorliegenden Studie war es, die Prävalenz positiver Kulturen beim zweitigen Vorgehen zu analysieren und zu beurteilen, ob eine längere Dauer der Spacerimplantation einen Risikofaktor für das Persistieren einer Infektion darstellt. Methoden Patienten, bei denen eine zweizeitige Revisions-OP wegen PSI vorgesehen war, wurden in die vorliegende prospektive Kohortenstudie eingeschlossen. Mindestens 5\xa0Kulturen aus dem periprothetischen Gewebe und 2\xa0Proben zur histopathologischen Untersuchung wurden entnommen. Es erfolgte eine Sonikation der explantierten Implantate und Zementspacer, sowie eine Multiplex PCR-Analyse der Sonikationsflüssigkeit der Zementspacer. Auch eine Multiplex-Polymerasekettenreaktions(PCR)-Analyse der Sonikationsflüssigkeit wurde durchgeführt. Ergebnisse Zwischen Dezember 2017 und Dezember 2019 wurden 16\xa0Patienten ( n \u202f=\u200911\xa0Frauen, n \u202f=\u20095\xa0Männer; Durchschnittsalter: 68,1\u202f±\u20097,4\xa0Jahre) in die Studie eingeschlossen. Das durchschnittliche Intervall zwischen Primärimplantation und Revisions-OP betrug 41\u202f±\u200921\xa0Monate. Bei 12\xa0Patienten (75%) wurde eine PSI festgestellt. Koagulasenegative Staphylokokken fanden sich bei 11\xa0Patienten und waren damit die häufigsten isolierten Pathogene, als zweithäufigster Keim trat Cutibacterium acnes bei 5\xa0Patienten auf. Die Durchschnittszeitspanne zwischen erster und zweiter OP lag bei 50\u202f±\u200921 (range: 6–77) Tagen. Bei 5\xa0Patienten war ein mehrzeitiges Vorgehen erforderlich. Die mikrobiologische Untersuchung der Sonikationsflüssigkeit von den entnommenen Zementspacern war in 4\xa0Fällen (33%) unter den infizierten Patienten positiv, was sich als unabhängig von der Dauer der Spacerimplantation erwies. Schlussfolgerung Mikroorganismen können sich auf Zementspacern bei zwei- oder mehrzeitigen Revisionsoperationen wegen PSI finden. Das Intervall zwischen den Revisionsoperationen bei Patienten mit einem positiven mikrobiologischen Untersuchungsergebnis des entnommenen Zementspacers war vergleichbar mit dem bei Patienten mit einem sterilen Zementspacer.