Pathogenetic aspects of aseptic peri-implant and paraprosthetic complications in traumatology (review)

Abstract

The use of metal implants and joint prosthetics occupy an important place in modern traumatology and orthopedics. With the increasing proportion of surgical methods for treating bone fractures and joint diseases, complications develop more frequently. Along with early and late wound infections, there are various response changes in tissues in the area of the implant of an abacterial nature. The results of clinical and experimental studies in the development of fibro-proliferative, immuno-allergic and granulomatous tissue changes around implants determine the important role of macrophages, fibroblasts, cells of the immune system, the peculiarities of the pathophysiology of which this article is devoted to.

Keywords

paraimplant infection / paraimplant fibrosis / granulomatosis / giant cells of foreign bodies / adjuvants

References

[1] Jacofsky DJ, Hedley AK, editors. Fundamentals of revision knee arthroplasty. Moscow: GEOTAR-Media; 2015. (In Russ).

[2] Ревизионное эндопротезирование коленного сустава / под ред. Д.Дж. Джакофски, Э.К. Хедли. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2015.

[3] Venediktova AA, Kvashnina DV, Blagonravova AS. Periprosthetic infection risk factors according to a systematic review. Meditsinskii al’manakh. 2018;(4):133–137. (In Russ). doi: 10.21145/2499-9954-2018-4-133-137

[4] Венедиктова А.А., Квашнина Д.В., Благонравова А.С. Факторы риска развития парапротезной инфекции по данным систематического обзора // Медицинский альманах. 2018. № 4. С. 133–137. doi: 10.21145/2499-9954-2018-4-133-137

[5] Shimon VM, Kubash VI. Sovremennoe sostoyanie problemy osteomielita (analiticheskii obzor literatury). Travma. 2018;19(4):101–106. (In Russ).

[6] Шимон В.М., Кубаш В.И. Современное состояние проблемы остеомиелита (аналитический обзор литературы) // Травма. 2018. T. 19, № 4. С. 101–106.

[7] Kryuchkov RA, Khunafin SN. Postoperative osteomyelitis. Meditsinskii vestnik Bashkortostana. 2010;5(3):119–123. (In Russ).

[8] Крючков Р.А., Хунафин С.Н. Послеоперационный остеомиелит // Медицинский вестник Башкортостана. 2010. T. 5, № 3. С. 119–123.

[9] Sakovich NV, Andreev AA, Mikulich EV, et al. Sovremennye aspekty etiologii, diagnostiki i lecheniya osteomielita. Vestnik eksperimental’noi i klinicheskoi khirurgii. 2018;11(1):70–79. (In Russ). doi: 10.18499/2070-478X-2018-11-1-70-79

[10] Сакович Н.В., Андреев А.А., Микулич Е.В., и др. Современные аспекты этиологии, диагностики и лечения остеомиелита // Вестник экспериментальной и клинической хирургии. 2018. T. 11, № 1. С. 70–79. doi: 10.18499/2070-478X-2018-11-1-70-79

[11] Mironov SP, Tsiskarashvili AV, Gorbatiuk DS. Chronic post-traumatic osteomyelitis as a problem of contemporary traumatology and orthopedics (literature review). Genij Ortopedii. 2019;25(4):610–621. (In Russ).

[12] Миронов С.П., Цискарашвили А.В., Горбатюк Д.С. Хронический посттравматический остеомиелит как проблема современной травматологии и ортопедии (обзор литературы) // Гений ортопедии. 2019. T. 25, № 4. С. 610–621.

[13] Shevchenko GR. Lechenie khronicheskogo osteomielita. In: Silin AV, Kostyukevich SV, editors. Mechnikovskie chteniya – 2019: conference proceedings. St. Petersburg; 2019. P. 183–184. (In Russ).

[14] Шевченко Г.Р. Лечение хронического остеомиелита. В кн.: Мечниковские чтения – 2019: сборник материалов конференции / под ред. А.В. Силина, С.В. Костюкевича. Санкт-Петербург : Издательство СЗГМУ им. И.И. Мечникова, 2019. С. 183–184.

[15] Soglasitel’naya konferentsiya po problemam periproteznoi infektsii Jul 30 – Aug 08, 2013. Travmatologiya i ortopediya Rossii. 2013;(4):108–110. (In Russ).

[16] Согласительная конференция по проблемам перипротезной инфекции 30.07–01.08.2013 // Травматология и ортопедия России. 2013. № 4. С. 108–110.

[17] Parikh MS, Antony S. A comprehensive review of diagnosis and management of prosthetic joint infections in the absence of positive cultures. J Infect Public Health. 2016;9(5):545–556. doi: 10.1016/j.jiph.2015.12.001

[18] Parikh M.S., Antony S. A comprehensive review of diagnosis and management of prosthetic joint infections in the absence of positive cultures // J Infect Public Health. 2016. Vol. 9, N 5. P. 545–556. doi: 10.1016/j.jiph.2015.12.001

[19] Kliushin NM, Ermakov AM, Naumenko ZS, et al. Etiology of acute periprosthetic joint infection and the results of its surgical treatment. Genij Ortopedii. 2017;23(4):417–422. (In Russ). doi: 10.18019/1028-4427-2017-23-4-417-422

[20] Клюшин Н.М., Ермаков А.М., Науменко З.С., и др. Этиология острой перипротезной инфекции суставов и результаты ее хирургического лечения // Гений ортопедии. 2017. T. 23, № 4. С. 417–422. doi: 10.18019/1028-4427-2017-23-4-417-422

[21] Winkler T, Trampuz A, Renz N, et al. Classification and algorithm for diagnosis and treatment of hip prosthetic joint infection. Travmatologiya i ortopediya Rossii. 2016;22(1):33–45. (In Russ).

[22] Винклер Т., Трампуш А., Ренц Н., и др. Классификация и алгоритм диагностики и лечения перипротезной инфекции тазобедренного сустава // Травматология и ортопедия России. 2016. T. 22, № 1. С. 33–45.

[23] Zimmerli W. Orthopaedic device-associated infection. Clin Microbiol Infect. 2012;18(12):1160–1161. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.04011.x

[24] Zimmerli W. Orthopaedic device-associated infection // Clin Microbiol Infect. 2012. Vol. 18, N 12. С. 1160–1161. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.04011.x

[25] Bozhkova SA, Tikhilov PM, Krasnova MV. Local antimicrobial resistance profile as a basis for the choice of antimicrobial therapy of staphylococcal prosthetic joint infections. Klinicheskaya mikrobiologiya, antimikrobnaya khimioterapiya. 2013;15(2):115–123. (In Russ).

[26] Божкова С.А., Тихилов P.M., Краснова М.В. Профиль резистентности возбудителей как основа выбора эффективного антибиотика при стафилококковых инфекциях протезированных суставов // Клиническая микробиология, антимикробная химио-терапия. 2013. T. 15, № 2. С. 115–123

[27] Kimaikina OV, Batrak Yu, Gol’nik VN, et al. Retrospektivnyi analiz vyyavleniya vozbuditelei periproteznoi infektsii v dooperatsionnykh i intraoperatsionnykh obraztsakh. Laboratornaya sluzhba. 2018;7(3–2):111. (In Russ).

[28] Кимайкина О.В., Батрак Ю., Гольник В.Н., и др. Ретроспективный анализ выявления возбудителей перипротезной инфекции в дооперационных и интраоперационных образцах // Лабораторная служба. 2018. T. 7, № 3–2. C. 111.

[29] Mitrofanov VN, Gordinskaya NA. Phenotype of antibiotic resistance of periprosthetic infections causative agents as the basis for selection of a reasonable antimicrobial treatment. Meditsinskii al’manakh. 2017;(4):72–75. (In Russ).

[30] Митрофанов В.Н., Гординская Н.А. Фенотип антибиотикорезистентности возбудителей перипротезной инфекции как основа выбора рационального антимикробного лечения // Медицинский альманах. 2017. № 4. С. 72–75.

[31] Kuznetsova IV, Maiborodin IV, Shevela AI, et al. Peculiarities of tissue reactions during resorption of biodegradable suture materials. Morfologiya. 2013;144(4):53–59. (In Russ).

[32] Кузнецова И.В., Майбородин И.В., Шевела А.И., и др. Особенности тканевых реакций при резорбции лизируемых шовных материалов // Морфология. 2013. T. 144, № 4. С. 53–59.

[33] Kuznetsova IV, Maiborodin IV, Shevela AI, et al. Peculiarities of tissue reactions to implantation of non-degradable surgical materials. Morfologiya. 2014;145(1):53–59. (In Russ).

[34] Кузнецова И.В., Майбородин И.В., Шевела А.И., и др. Особенности перифокальных тканевых реакций после имплантации нелизируемых хирургических материалов // Морфология. 2014. Т. 145, № 1. С. 53–59.

[35] Timofeev AA, Vasadze N. Nakostnye potentsiometricheskie pokazateli pri posttravmaticheskom osteomielite nizhnei chelyusti, razvivshemsya posle metallosteosinteza. Sovremennaya stomatologiya. 2014;(3):76. (In Russ).

[36] Тимофеев A.A., Васадзе Н. Накостные потенциометрические показатели при посттравматическом остеомиелите нижней челюсти, развившемся после металлоостеосинтеза // Современная стоматология. 2014. № 3. С. 76.

[37] Maiborodin IV, Shevela AI, Kolesnikov IS, et al. The granulomatous inflammation after use of fibrin preparations for dental implantation. Vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Biologiya, klinicheskaya meditsina. 2008;6(2):85–89. (In Russ).

[38] Майбородин И.В., Шевела А.И., Колесников И.С., и др. Гранулематозное воспаление после применения фибрина для дентальной имплантации // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Биология, клиническая медицина. 2008. Т. 6, № 2. С. 85–89.

[39] Maiborodin IV, Shevela AI, Kuznetsova IV, et al. Tissue responses to silicone materials in the body. Arkhiv patologii. 2013;75(4):28–33. (In Russ).

[40] Майбородин И.В., Шевела А.И., Кузнецова И.В., и др. Тканевые реакции на силиконовые материалы в организме // Архив патологии. 2013. Т. 75, № 4. С. 28–33.

[41] Eizenakh IA, Bakarev MA, Lapii GA, et al. Study of the tissue reaction of the vaginal wall to implanted polypropylene prostheses. Meditsina v Kuzbasse. 2020;19(2):13–19. (In Russ). doi: 10.24411/2687-0053-2020-10012

[42] Эйзенах И.А., Бакарев М.А., Лапий Г.А., и др. Исследование тканевой реакции стенки влагалища на имплантированные полипропиленовые протезы // Медицина в Кузбассе. 2020. Т. 19, № 2. С. 13–19. doi: 10.24411/2687-0053-2020-10012

[43] Radenska-Lopovok SG, Volkova P. Autoimmune/inflammatory syndrome induced by adjuvants. Arkhiv patologii. 2018;80(5):56–62. (In Russ). doi: 10.17116/patol20188005156

[44] Раденска-Лоповок С.Г., Волкова П. Аутоиммунный / воспалительный синдром, ассоциированный с адъю- вантами // Архив патологии. 2018. Т. 80, № 5. С. 56–62. doi: 10.17116/patol20188005156

[45] Miromanov AM, Mironova OB, Miromanova NA. IL4-589C>T gene polymorphism and expression of Interleukin-4 in patients with developing chronic traumatic osteomyelitis. Medical Immunology (Russia). 2018;20(6):889–894. (In Russ). doi: 10.15789/1563-0625-2018-6-889-894

[46] Мироманов А.М., Миронова О.Б., Мироманова Н.А. Полиморфизм гена интерлейкина-4-589C>T и экспрессия интерлейкина-4 у пациентов с развитием хронического травматического остеомиелита // Медицинская иммунология. 2018. Т. 20, № 6. С. 889–894. doi: 10.15789/1563-0625-2018-6-889-894

[47] Paukov VS, Kogan EA. Immune granulomatous inflammation as the body’s adaptive response. Arkhiv patologii. 2014;76(4):39–44. (In Russ).

[48] Пауков В.С., Коган Е.А. Иммунное гранулематозное воспаление как приспособительная реакция организма // Архив патологии. 2014. Т. 76, № 4. С. 39–44.

[49] Arkhipov SA, Shkurupii VA, Il’in DA, et al. Morfofunktsional’nye i fenogeneticheskie aspekty formirovaniya mnogoyadernykh makrofagov. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. 2008;(9):87–88. (In Russ).

[50] Архипов С.А., Шкурупий В.А., Ильин Д.А., и др. Морфофункциональные и феногенетические аспекты формирования многоядерных макрофагов // Успехи современного естествознания. 2008. № 9. С. 87–88.

[51] Dolzhikov AA, Kolpakov AYa, Yarosh AL, et al. Giant foreign body cells and tissue reactions on the surface of implants. Kursk scientific and practical bulletin “Man and His Health”. 2017;(3):86–94. (In Russ). doi: 10.21626/vestnik/2017-3/15

[52] Должиков А.А., Колпаков А.Я., Ярош А.Л., и др. Гигантские клетки инородных тел и тканевые реакции на поверхности имплантатов // Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». 2017. № 3. С. 86–94. doi: 10.21626/vestnik/2017-3/15

[53] Yukhacheva DV, Pershin DE, Uskova NG, et al. Granulomatous inflammation in the manifestation of chronic granulomatous disease: a clinical case report. Pediatric hematology/oncology and immunopathology. 2019;18(4):99–104. (In Russ). doi: 10.24287/1726-1708-2019-18-4-99-104

[54] Юхачева Д.В., Першин Д.Е., Ускова Н.Г., и др. Гранулематозное воспаление в манифестации хронической гранулематозной болезни: клинический случай // Вопросы гематологии/онкологии и иммунопатологии в педиатрии. 2019. Т. 18, № 4. С. 99–104. doi: 10.24287/1726-1708-2019-18-4-99-104

[55] Shkurupii VA, Il’in DA, Arkhipov SA. Polynuclearity phenomenon — macrophage response to M. tuberculosis persistence in macrophages. Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovanii. 2017;11(2):218–222. (In Russ).

[56] Шкурупий В.А., Ильин Д.А., Архипов С.А. Феномен многоядерности – реакция макрофагов на персистенцию в них M. tuberculosis // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017. Т. 11, № 2. С. 218–222.

[57] Tsiskarashvili AV, Rodionova SS, Mironov SP, et al. Metabolic bone tissue disorders in patients with long bone fractures complicated by chronic osteomyelitis. Genij Ortopedii. 2019;25(2):149–155. (In Russ). doi: 10.18019/1028-4427-2019-25-2-149-155

[58] Цискарашвили А.В., Родионова С.С., Миронов С.П., и др. Метаболические нарушения костной ткани у пациентов с переломами длинных костей, осложнённых хроническим остеомиелитом // Гений ортопедии. 2019. Т. 25, № 2. С. 149–155. doi: 10.18019/1028-4427-2019-25-2-149-155

[59] Somova LM, Andryukov BG, Drobot EI, Lyapun IN. Granulomatous inflammation as a factor contributing to the persistence of the pathogen associated with Yersinia pseudotuberculosis infection. Klinicheskaya i eksperimental’naya morfologiya. 2020;9(1):5–10. (In Russ). doi: 10.31088/CEM2020.9.1.5-10

[60] Сомова Л.М., Андрюков Б.Г., Дробот Е.И., Ляпун И.Н. Гранулематозное воспаление как фактор, способствующий персистенции патогена при инфекции, вызванной Yersinia pseudotuberculosis // Клиническая и экспериментальная морфология. 2020. Т. 9, № 1. С. 5–10. doi: 10.31088/CEM2020.9.1.5-10

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector