Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2025; 92(4):187-194 | DOI: 10.55095/achot2024/061
The Role of Sonication in Improving the Detection of Periprosthetic Joint Infections: a Prospective AnalysisPůvodní práce
- 1 First Department of Orthopaedic Surgery, St. Anne's University Hospital and Faculty of Medicine, Masaryk University, Brno
- 2 Department of Microbiology, St. Anne's University Hospital and Faculty of Medic ine, Masaryk University, Brno
- 3 Centre for Cardiovascular Surgery and Transplantation, Brno
- 4 International Clinical Research Center, St. Anne's University Hospital, Brno
Purpose of the study: The diagnosis of periprosthetic joint infection (PJI) can be particularly challenging in cases of low-grade chronic infection. The suspicion of infection is typically confirmed through cultures of synovial fluid and periprosthetic tissue. However, these methods may not always detect low-grade infections, which can lead to persistent infection and early failure of the prosthesis. The purpose of this study was to evaluate the effectiveness of sonication in enhancing the detection of PJI using polymerase chain reaction (PCR) analysis.
Material and methods: A prospective cohort of 26 patients, suspected of having mitigated PJI, underwent surgery at the First Department of Orthopaedic Surgery, St. Anne's University Hospital in Brno between 2019 and 2024. The cohort included 16 women and 10 men, aged 56 to 82 years, with infections involving hip (11 cases) or knee prostheses (15 cases). Standard PCR and sonication followed by PCR were used to confirm PJI.
Results: In 20 out of 26 cases, both standard PCR and sonication-assisted PCR detected the infection(p= 0.014). However, in 6 cases, standard PCR failed to identify the pathogen, whereas sonication followed by PCR confirmed the infection. Among these, 4 cases had significantly positive results, and 2 showed weak positivity. The most common pathogens detected were coagulase-negative Staphylococcus (12 cases), followed by Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, and others.
Conclusions: The findings of this study indicate that the integration of sonication with PCR markedly enhances the detection of PJI, especially in instances where standard PCR techniques may be insufficient, such as in low-grade chronic infections.
Klíčová slova: periprosthetic joint infection, polymerase chain reaction, sonification, sonication-assisted PCR, arthroplasty.
Vloženo: 15. říjen 2024; Revidováno: 15. říjen 2024; Přijato: 28. říjen 2024; Zveřejněno: 1. srpen 2025 Zobrazit citaci
ACS | AIP | APA | ASA | Harvard | Chicago | Chicago Notes | IEEE | ISO690 | MLA | NLM | Turabian | Vancouver |
Reference
- Akgün D, Maziak N, Plachel F, Siegert P, Minkus M, Thiele K, Moroder P. The role of implant sonication in the diagnosis of periprosthetic shoulder infection. J Shoulder Elbow Surg. 2020;29(6):e222-e228. doi:10.1016/j.jse.2019.10.011.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Apostolopoulos V, Nachtnebl L, Mahdal M, Pazourek L, Boháč P, Janíček P, Tomáš T. Clinical outcomes and survival comparison between NexGen all-poly and its metal-backed equivalent in total knee arthroplasty. Int Orthop. 2023;47:2207-2213. doi:10.1007/s00264-023-05772-3.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Banke IJ, Stade N, Prodinger PM, Tübel J, Hapfelmeier A, von Eisenhart-Rothe R, van Griensven M, Gollwitzer H, Burgkart R. Antimicrobial peptides in human synovial membrane as (low-grade) periprosthetic joint infection biomarkers. Eur J Med Res. 2020;25:33. doi:10.1186/s40001-020-00434-1.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Emmer J, Tomáš T, Apostolopoulos V, Brančík P, Rapi J, Nachtnebl L. Mechanical complications and infection control comparison of custom-made and prefabricated articular hip spacers in the treatment of periprosthetic infection. Jt Dis Relat Surg. 2023;34:557-564. doi:10.52312/jdrs.2023.1155.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Flurin L, Greenwood-Quaintance KE, Esper RN, Sanchez-Sotelo J, Patel R. Sonication improves microbiologic diagnosis of periprosthetic elbow infection. J Shoulder Elbow Surg. 2021;30:1741-1749. doi:10.1016/j.jse.2021.01.023.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Gallo J, Kamínek M. [Preoperative diagnosis of prosthetic joint infection]. Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2011;78:510-518.
Přejít k původnímu zdroji...
- Gallo J, Sauer P, Dendis M, Lovečková Y, Kolář M, Zapletalová J, Janout V. Molecular diagnostics for the detection of prosthetic joint infection. Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2006;73:85-91. doi:10.55095/achot2006/011.
Přejít k původnímu zdroji...
- Hoekstra M, Veltman ES, Nurmohamed RFRHA, van Dijk B, Rentenaar RJ, Vogely HC, van der Wal BCH. Sonication leads to clinically relevant changes in treatment of periprosthetic hip or knee joint infection. J Bone Jt Infect. 2020;5:128-132. doi:10.7150/jbji.45006.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Liu H, Zhang Y, Li L, Zou HC. The application of sonication in diagnosis of periprosthetic joint infection. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2017;36:1-9. doi:10.1007/s10096-016-2778-6.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Mannaerts J, Wijnen V, Depypere M, Verhaegen F, Debeer P. The role of sonication in the diagnosis of periprosthetic joint infection in total shoulder arthroplasty. Acta Orthop Belg. 2023;89:201-206. doi:10.52628/89.2.10875.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- McNally M, Sousa R, Wouthuyzen-Bakker M, Chen AF, Soriano A, Vogely HC, Clauss M, Higuera CA, Trebše R. The EBJIS definition of periprosthetic joint infection: a practical guide for clinicians. Bone Joint J. 2021;103-B:18-25. doi:10.1302/0301-620X.103B1.BJJ-2020-1381.R1.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Musil D, Balejová M, Horníková M, Chrdle A, Mallátová N, Nyč O, Chmelík V, Gallo J, Jahoda D, Stehlík J. [Endoprosthesis Infections - guidelines for antibiotic therapy common guidelines of the Czech Society for Orthopaedics and Traumatology and the Society for Infectious Diseases of the Czech Medical Association of J. E. Purkyně]. Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2017;84:219-230.
Přejít k původnímu zdroji...
- Okafor C, Hodgkinson B, Nghiem S, Vertullo C, Byrnes J. Cost of septic and aseptic revision total knee arthroplasty: a systematic review. BMC Musculoskelet Disord. 2021;22:706. doi:10.1186/s12891-021-04597-8.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Peng G, Liu Q, Guan Z, Liu M, Sun X, Zhu X, Chen J, Feng W, Li J, Zeng J, Zhong Z, Zeng Y. Diagnostic accuracy of sonication fluid cultures from prosthetic components in periprosthetic joint infection: an updated diagnostic meta-analysis. J Orthop Surg Res. 2023;18:175. doi:10.1186/s13018-023-03662-3.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Premkumar A, Kolin DA, Farley KX, Wilson JM, McLawhorn AS, Cross MB, Sculco PK. Projected economic burden of periprosthetic joint infection of the hip and knee in the United States. J Arthroplasty. 2021;36:14841489.e3. doi:10.1016/j.arth.2020.12.005.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Puges M, Pereyre S, Bérard X, Accoceberry I, Le Roy C, Stecken L, Pinaquy JB, Desclaux A, Dupon M, Bébéar C, Cazanave C. Comparison of genus specific PCR and culture with or without sonication for microbiological diagnosis of vascular graft infection. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2018;56:562-571. doi:10.1016/j.ejvs.2018.06.064.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Renz N, Cabric S, Morgenstern C, Schuetz MA, Trampuz A. Value of PCR in sonication fluid for the diagnosis of orthopedic hardware-associated infections: has the molecular era arrived? Injury. 2018;49:806-811. doi:10.1016/j.injury.2018.02.018.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Rodriguez-Merchan EC. The function of sonication in the diagnosis of periprosthetic joint infection after total knee arthroplasty. Arch Bone Jt Surg. 2022;10:735-740. doi: 10.22038/abjs.2020.44329.2212.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Rothenberg AC, Wilson AE, Hayes JP, O'Malley MJ, Klatt BA. Sonication of arthroplasty implants improves accuracy of periprosthetic joint infection cultures. Clin Orthop Relat Res. 2017;475:1827-1836. doi:10.1007/s11999-017-5315-8.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Šuster K, Podgornik A, Cör A. Quick bacteriophage-mediated bioluminescence assay for detecting Staphylococcus spp. in sonicate fluid of orthopaedic artificial joints. New Microbiol. 2017;40:190-196.
- Trampuz A, Piper KE, Jacobson MJ, Hanssen AD, Unni KK, Osmon DR, Mandrekar JN, Cockerill FR, Steckelberg JM, Greenleaf JF, Patel R. Sonication of removed hip and knee prostheses for diagnosis of infection. N Engl J Med. 2007;357:654-663. doi:10.1056/NEJMoa061588.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Vaněrková M, Žaloudíková B, Němcová E, Juránková J, Pol J, Černý J, Němec P, Freiberger T. Detection of Cardiobacterium valvarum in a patient with aortic valve infective endocarditis by broad-range PCR. J Med Microbiol. 2010;59(Pt 2):231-234. doi:10.1099/jmm.0.012948-0.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Vavrík P, Landor I, Jahoda D. [Experience in the treatment of infections of the total knee arthroplasty]. Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2000;67:121-127.
- Weinstein EJ, Stephens-Shields AJ, Newcomb CW, Silibovsky R, Nelson CL, O'Donnell JA, Glaser LJ, Hsieh E, Hanberg JS, Tate JP, Akgün KM, King JT Jr, Lo Re V 3rd. Incidence, microbiological studies, and factors associated with prosthetic joint infection after total knee arthroplasty. JAMA Netw Open. 2023;6:e2340457. doi:10.1001/jamanetworkopen.2023.40457.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Yoon HK, Yoo JH, Oh HC, Ha JW, Park SH. The incidence rate, microbiological etiology, and results of treatments of prosthetic joint infection following total knee arthroplasty. J Clin Med. 2023;12:5908. doi:10.3390/jcm12185908.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...
- Zouitni A, van Oldenrijk J, Bos PK, Croughs PD, Yusuf E, Veltman ES. Evaluating the clinical relevance of routine sonication for periprosthetic hip or knee joint infection diagnosis. Antibiotics. 2024;13:366. doi:10.3390/antibiotics13040366.
Přejít k původnímu zdroji...
Přejít na PubMed...