Perfil microbiológico das infecções periprotéticas do joelho em um hospital do Sistema Único de Saúde especializado em cirurgias ortopédicas de alta complexidade^[*]

Resumo

Objetivo Identificar o perfil microbiológico das infecções periprotéticas do joelho tratadas em um hospital terciário brasileiro.

Métodos Todos os pacientes submetidos à cirurgia de revisão de artroplastia total do joelho (RATJ), no período compreendido entre novembro de 2019 e dezembro de 2021, e que tiveram o diagnóstico de infecção periprotética confirmado de acordo com critérios do International Consensus Meeting (ICM) 2018, foram incluídos no estudo.

Resultados Sessenta e dois pacientes foram diagnosticados com infecção periprotética (IAP) pelos critérios do International Consensus Meeting 2018. Culturas monomicrobianas foram identificadas em 79% e polimicrobianas em 21% dos casos. A bactéria mais frequentemente identificada nas culturas microbiológicas de tecidos e líquido sinovial foi o Staphylococcus aureus, presente em 26% dos pacientes com infecção periprotética. Infecções periprotéticas com culturas negativas ocorreram em 23% dos pacientes.

Conclusão Nossos resultados evidenciam: i) alta prevalência de bactérias do gênero Staphylococcus como causadores da IAP do joelho; ii) a alta incidência de infecções polimicrobianas nas infecções precoces e iii) IAP com culturas negativas ocorre em, aproximadamente, um quarto dos pacientes.

Palavras-chave

artroplastia do joelho - complicações pós-operatórias - injeções intra-articulares - infecções relacionadas à prótese

Introdução

A infecção articular periprotética (IAP) representa uma complicação grave com incidência variando de 1 a 4% após artroplastias primárias, contudo, podendo alcançar 5 a 15% nos pacientes de alto risco e naqueles submetido à cirurgia de revisão. Assim, a infecção periprotética é, atualmente, em muitas séries, a principal causa de revisão da moderna artroplastia do joelho.[1] [2] [3]

O diagnóstico precoce e a identificação do patógeno são fundamentais para o tratamento adequado e erradicação da infecção. Entretanto, o diagnóstico de IAP, frequentemente, representa um desafio, devido às diferentes formas de apresentação clínica e à inexistência de um único teste clínico capaz de confirmar ou excluir essa complicação. Assim, desde 2011, diversas sociedades propuseram critérios para a padronização do diagnóstico de IAP.[4] [5] [6]

Esses critérios permitem a confirmação diagnóstica de infecção periprotética mesmo em pacientes com cultura microbiológicas negativas. Entretanto, a identificação do patógeno é, ainda hoje, princípio fundamental para o tratamento destas infecções.[5] [7] Dessa forma, o objetivo deste estudo é caracterizar o perfil microbiológico das infecções periprotéticas do joelho tratadas em um hospital terciário brasileiro.

Material e métodos

Participantes do estudo

Todos os pacientes submetidos à cirurgia de revisão de artroplastia total do joelho (RATJ), no período compreendido entre novembro de 2019 e dezembro de 2021, e que tiveram o diagnóstico de infecção periprotética confirmado de acordo com critérios do International Consensus Meeting (ICM) 2018 foram incluídos no estudo. Após aprovação pelo Comitê de Ética em Pesquisa (no 20309419.0.0000.5273), os voluntários confirmaram a sua participação no estudo após assinatura do termo de consentimento livre e esclarecido.

Os critérios de exclusão são demonstrados na [Tabela 1].

Tabela 1

Critérios de exclusão
- Recusa em assinar o TCLE
- Revisão de artroplastia unicompartimental
- Reimplantes em pacientes com espaçadores (2o tempo)
- Impossibilidade de coleta de líquido sinovial
- Informações insuficientes para confirmação ou exclusão diagnóstico infecção
- Utilização de medicações antibióticas no período de 15 dias prévios à cirurgia
- Portadores de outras doenças infecciosas bacteriana ativas
- Portadores de síndrome de imunodeficiência adquirida

Após a aplicação dos critérios de exclusão, permaneceram no estudo 62 pacientes com diagnóstico de infecção periprotética do joelho.

Procedimento cirúrgico e coleta das amostras biológicas

No dia anterior à cirurgia, foi coletada amostra de sangue periférico de todos os pacientes para exames sorológicos da rotina pré-operatório da instituição, a qual incluía velocidade de hemossedimentação (VHS), proteína C reativa (PCR) e D-dímero.

Todos os pacientes foram submetidos à anestesia raquidiana associada a bloqueio de nervo periférico. Todos os procedimentos foram realizados sob isquemia com o manguito pneumático inflado com pressão de 100 mmHg superior à pressão arterial sistólica.

Após exsanguinação do membro e colocação dos campos cirúrgicos, foi realizada a coleta de líquido sinovial (LS) por artrocentese com agulha 20G, isto é, sem acesso cirúrgico e, também, sem bloqueio anestésico local adicional, com objetivo de minimizar a possibilidade de contaminação do líquido sinovial por sangue ou agentes contaminantes ([Fig. 1]). Nos casos em que não foi possível a coleta de LS nesse momento, uma segunda tentativa foi realizada por visualização direta após realização do acesso cirúrgico parapatelar medial.

Fig. 1 Procedimento cirúrgico e coleta de materiais biológicos. (A) Radiografia anterior-posterior do joelho direito evidenciando falha da artroplastia total do joelho; (B) Após a colocação dos campos estéreis foi realizada a artrocentese antes da incisão cirúrgica para evitar contaminação do líquido sinovial por sangue, (C) Coleta de amostras de tecido ósseo periprotético para análise microbiológica, (D) Coleta de membrana periprotética para análise histopatológica.

Alíquotas de 1 a 2 mL de LS foram acondicionadas em tubo de coleta de sangue à vácuo, contendo ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) e enviadas, imediatamente, para o laboratório, para a realização da contagem total de células brancas e identificação do percentual de polimorfonucleares. A citometria global e específica do LS foi realizada por método automatizado em aparelho Abbott Cell Dyn 3700 SL (Abbott Laboratories, Chicago, IL, EUA).

Alíquotas de 3 a 5 mL de LS foram inoculadas em um tubo de hemocultura para aeróbio e, caso possível, 3 a 5 mL do LS foram, também, inoculados em um tubo de hemocultura para anaeróbio. Os tubos de hemocultura foram, imediatamente, enviados para realização de cultura microbiológica. Todas as amostras foram cultivadas por 14 dias.

Após a remoção dos componentes protéticos, foram coletadas as seguintes amostras para análise microbiológica: três amostras de tecido ósseo femoral, três amostras de tecido ósseo tibial e um fragmento de membrana periprotética. Nos casos em que não foi possível a coleta de fragmento de membrana periprotética, foi coletada uma amostra de partes moles peri-implantes. Para a análise histopatológica foi coletada uma amostra de membrana periprotética do fêmur e uma amostra da membrana periprotética da tíbia. Antibioticoterapia somente foi iniciada após a coleta de todas as amostras biológicas.

Os fragmentos ósseos foram acondicionados em tubos estéreis aos quais foi adicionado 1 mL de soro fisiológico a 0,9%. As amostras foram, imediatamente, enviadas ao para realização de cultura microbiológica. Todas as amostras foram cultivadas por 14 dias.

Para o exame histopatológico, um ou dois fragmentos de membrana periprotética foram coletados e armazenados em frasco contendo formol a 10%. As membranas foram classificadas de acordo com os parâmetros propostos por Morawietz et al.[8]

Definição do diagnóstico e formação dos grupos

A confirmação do diagnóstico de IAP foi realizado de acordo com o critério do ICM 2018: i) identificação de crescimento do mesmo patógeno em duas ou mais culturas de tecidos periprotéticos ou ii) presença de fístula, são consideradas critérios maiores e, quando presentes, são suficientes para a confirmação do diagnóstico. Além disso, foram considerados infectados os pacientes que apresentaram nota igual ou maior que 6, quando avaliados pelo algoritmo proposto ([Tabela 2]).

Tabela 2

Critérios maiores (pelo menos um positivo)				Decisão
Duas culturas positivas para o mesmo micro-organismo				Infectado
Fístula
Diagnóstico pré-operatório	Critérios menores		Pontuação	Decisão
	Soro	PCR ou d-dímero elevado	2	≥ 6 infectado
		VHS elevado	1
	Líquido sinovial	Contagem de leucócitos elevada ou esterase leucocitária positiva	3	2–5 possivelmente infectado*
		Alfa defensina positivo	3	0–1 não infectado
		% PMN elevado	2
		PCR elevado	1
Diagnóstico intraoperatório	Critérios pré-operatórios inconclusivos ou ausência de LS		Pontuação	Decisão
	Escore pré-operatório		–	≥ 6 infectado
	Histopatológico positivo		3	4–5 possivelmente infectado
	Presença de purulência		3
	Uma cultura positiva		2	≤ 3 não infectado

Análise estatística

As análises descritivas para os dados quantitativos foram analisadas e apresentadas na forma de médias, acompanhadas dos respectivos desvios padrão (DPs), medianas, valores mínimos e máximos. As variáveis categóricas foram expressas através de suas frequências e porcentagens. As variáveis categóricas foram analisadas com o teste de Qui Quadrado ou Exato de Fisher quando necessário. Todas as análises foram realizadas usando os programas Med Calc e GraphPad Prism (GraphPad Software Inc., La Jolla, CA, EUA). O valor de p foi considerado significativo quando menor que 0,05.

Resultados

População de estudo

Após avaliação dos dados clínicos e exames laboratoriais, 84 pacientes submetidos à cirurgia de RATJ foram avaliados quanto ao diagnóstico de IAP de acordo com os critérios propostos pelo International Consensus Meeting (ICM), em 2018. Dessa forma, 62 pacientes foram diagnosticados com IAP e incluídos no estudo. As características demográficas destes pacientes estão resumidas na [Tabela 3].

Tabela 3

Variável	Infecção
n	62
Sexo, n (%)
Feminino	23 (37%)
Masculino	39 (63%)
Idade (anos), média (±DP)	68,9 (±8,7)
IMC (kg/m2), média (±DP)	27,4 (±9,9)
Diabetes, n (%)	12 (19%)
Doença inflamatória, n (%)	11 (18%)
Implante prévio, n (%)
Prótese primária	38 (61%)
Revisão	18 (29%)
Frequência de eventos característicos de infecção, n (%)
Fístula	16 (25%)
≥ 2 culturas positivas	46 (74%)
Tempo entre a colocação da prótese e revisão, n (%)
≤ 3 meses	23 (37%)
3–12 meses	9 (15%)
> 12 meses	30 (48%)

Os pacientes do grupo infecção foram avaliados segundo a classificação temporal (30 dias), conforme a [Fig. 2].

Fig. 2 Distribuição dos pacientes portadores de IAP aguda e crônica.

Identificação dos patógenos

As culturas microbiológicas apresentaram resultados positivos, que permitiram a identificação dos patógenos, em 77% (48 pacientes) dos casos. Culturas monomicrobianas foram identificadas em 79% e polimicrobianas em 21% dos casos. Infecção articular periprotética com culturas negativas ocorreram em 23% dos pacientes.

Em 24% das culturas foram identificados patógenos gram negativos. Considerando apenas as infecções monomicrobianas, as infecções causadas exclusivamente por germes gram positivos ocorreram em 86% dos pacientes e gram negativos em 14%. A bactéria mais frequentemente identificada nas culturas microbiológicas de tecidos periprotéticos e LS foi a Staphylococcus aureus, presente em 26% dos pacientes com infecção periprotética. As bactérias identificadas nas culturas microbiológicas dos pacientes com IAP e a frequência com que foram identificadas estão descritas na [Fig. 3].

Fig. 3 Distribuição dos patógenos identificados em cultura.

Quando avaliados apenas os pacientes que apresentaram resultados positivo na cultura microbiológica, identificamos que as infecções polimicrobianas foram, significativamente, mais frequentes nos pacientes com infecção precoce, ou seja, aquelas que ocorreram até 3 meses após a cirurgia, em relação aos pacientes que apresentaram infecções intermediárias ou tardia (p = 0,02) ([Fig. 4]). A distribuição de pacientes com IAP com culturas negativas foi similar entre as infecções agudas, intermediária e crônica.

Fig. 4 Frequência de infecções mono ou polimicrobianas em relação ao tempo entre a cirurgia prévia e a revisão da ATJ.

Discussão

Embora o risco de infecção periprotética pós artroplastia de joelho seja baixo, o aumento exponencial no número de ATJs realizadas anualmente torna esta complicação um problema importante e cada vez mais frequente.

Os critérios para o diagnóstico de infecção periprotética de acordo com o International Consensus Meeting de 2018 possibilitam a confirmação diagnóstica mesmo na ausência de culturas positivas; entretanto, a identificação dos patógenos permanece sendo princípio fundamental para o diagnóstico e adequado tratamento das doenças infecciosas bacterianas, assim como para a escolha dos antibióticos mais apropriados. Neste contexto, um dos grandes desafios relacionados aos ensaios microbiológicos é a sensibilidade, uma vez que é reportado que a cultura microbiológica falha em identificar o agente causador da infecção periprotética em 5 a 45% dos casos.[9] [10] [11] As culturas negativas impõem enorme desafio para o tratamento da infecção periprotética, uma vez que a falta de identificação do patógeno conduz ao uso empírico de antimicrobianos com potencial não cobertura do verdadeiro agente infectante e são associados a 4,5 vezes maior risco de reinfecção quando comparados com casos de culturas positivas.[12] [13] [14] Dessa forma, nossos resultados evidenciam o perfil microbiológico nas infecções periprotéticas do joelho tratadas em um hospital terciário brasileiro especializado em cirurgia ortopédica de alta complexidade.

Em nossa casuística, o patógeno mais frequentemente identificado foi o S. aureus, seguido por Staphylococcus coagulase negativa. Tal resultado é consistente com o reportado em outras séries, nas quais as infecções causadas por estes patógenos podem representar de 50 a 60% dos casos.[15] [16] As infecções polimicrobianas representaram 21% dos casos, sendo mais comuns nas infecções precoces. Cobo et al.[17] encontraram resultado similar, com incidência de 32% de infecções polimicrobianas em indivíduos com IAP precoce. Outros estudos corroboram este achado, e sugerem que essa maior frequência de infecções polimicrobianas em infecções precoces possivelmente reflete a inoculação de múltiplos microrganismos no momento da cirurgia ou disseminação contígua a partir da incisão cirúrgica.[15] [18] [19]

Em um estudo conduzido por Tan et al.,[10] a incidência suspeitada de infecção periprotética com cultura negativa foi de 22%; entretanto, obedecendo os critérios diagnósticos Musculoskeletal Infection Society (MSIS), a incidência de infecções com culturas negativas foi de 6,4%. Pelo ICM 2018, a verdadeira incidência de infecção periprotética com culturas negativa varia entre 7 e 15%.[11] Tais resultados reforçam a importância de diferenciar se as infecções periprotéticas com culturas negativas são realmente negativas ou se são falso negativo, isto é, os testes diagnósticos falharam em identificar o microrganismo, mas existe infecção no implante.[11]

Os principais fatores que contribuem para a cultura negativa são: (1) administração de antibioticoterapia prévia à coleta de amostras para cultura, (2) meio de cultura inadequado para germes atípicos ou aqueles encapsulados em biofilme, (3) inadequado manuseio e transporte das amostras, (4) tempo de incubação inadequado sobretudo para germes raros e indolentes, (5) limitado número de amostras ou inadequada coleta de tecidos, (6) atraso no transporte para o laboratório, (7) infecção com organismo de baixo virulência.[9] [10] [11] É importante ressaltar que, diferentemente do observado em outras áreas do diagnóstico microbiológico, não há padronização dos métodos de cultivo para o diagnóstico da IAP. O ICM 2018 recomenda que durante as cirurgias de revisão sejam coletados no mínimo três e idealmente cinco ou mais amostras de tecido peri-implante para a realização de culturas, além da amostra de LS. Entretanto, não existe consenso quanto ao tipo de tecido sólido mais adequado para ser utilizado na realização de culturas convencionais. Dessa forma, fica evidente a necessidade de estudos que busquem a padronização dos métodos de cultura de forma a otimizar a eficiência deste exame.[18]

Em nossa casuística, aproximadamente um quarto dos pacientes apresentaram resultado negativo na cultura biológica. O diagnóstico de infecção nestes pacientes somente foi possível devido a avaliação de outros exames que compõem o critério diagnóstico proposto pelo ICM. Estudos apontam que os cirurgiões tendem a minimizar a IAP e a realizar avaliações incompletas para confirmar o diagnóstico.[20] Além disso, é sabido que na rotina dos hospitais públicos brasileiro, muitos destes exames não estão disponíveis. Entretanto, diante deste cenário, ressaltamos a importância da adoção de uma rotina criteriosa de avaliação dos pacientes que apresentam ferida secretiva persistente ou uma articulação quente, inchada ou dolorosa, com o objetivo de excluir ou confirmar o diagnóstico de IAP, possibilitando no diagnóstico precoce e maior efetividade no tratamento.

Este estudo apresenta como limitações o fato de não ter sido avaliado o perfil de resistência a antibióticos das bactérias identificadas, e o fato de ter sido realizado no período da pandemia, o que pode ter impactado no perfil dos pacientes atendidos no instituto.

Conclusão

Nossos resultados evidenciam: i) alta prevalência de bactérias do gênero Staphylococcus como causadores da IAP do joelho; ii) a alta incidência de infecções polimicrobianas nas infecções precoces e iii) IAP com culturas negativas ocorre em, aproximadamente, um quarto dos pacientes.

Conflito de Interesses

Os autores declaram não haver conflito de interesses.

^* Trabalho desenvolvido no Instituto Nacional de Traumatologia e Ortopedia (INTO), Rio de Janeiro, Brasil.

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Publication History

Received: 18 April 2022

Accepted: 12 September 2022

Article published online:
29 June 2023