Skip to main content
Revista Brasileira de Ortopedia logoLink to Revista Brasileira de Ortopedia
. 2020 Jun 10;56(3):320–325. doi: 10.1055/s-0040-1709198

Functional Outcome of Patients Undergoing Knee Arthrodesis after Infected Total Arthroplasty

Thiago Vivacqua 1,, Rui Moraes 1, João Barretto 1, Naasson Cavanelas 1, Rodrigo Albuquerque 1, Alan Mozella 1
PMCID: PMC8249054  PMID: 34239196

Abstract

Objective  Retrospectively assess the functional outcome of patients undergoing arthrodesis after septic failure of total knee arthroplasty.

Methods  Eighteen patients were evaluated, with a mean time of 3.7 years of follow-up. Arthrodesis surgery was performed using a narrow anterior dynamic compression plate, and medial or external fixator in two planes of the joint (Orthofix Bone Growth Therapy, Lewisville, TS, USA), at the surgeon's discretion.

Results  The most frequent pathogen found was Staphylococcus aureus methicillin sensitive (38.9%). The mean lower limb discrepancy was 3.63 cm. The mean knee society score was 68 points. According to the visual analog scale for pain, 44% of the patients had a 0 score at the time of assessment, and 22.2% were very dissatisfied, despite the bone healing achieved. Patients were assessed for the ability to walk with or without assistance.

Conclusion  Knee arthrodesis surgery was effective in controlling the infectious process and decreasing pain complaints, but satisfaction with the procedure was low.

Keywords: arthrodesis; knee; arthroplasty, replacement, knee; infection

Introduction

Infection after total knee arthroplasty (TKA) represents a serious complication with an incidence ranging from 0.5 to 3%. Such complication can have severe functional and psychological consequences for patients. Adequate treatment remains controversial in the literature, even today, representing a huge challenge for the orthopedic surgeon. 1 2

Patients with inflammatory symptoms less than 3 weeks are classified as having acute infection after TKA and are often treated with surgical debridement associated with venous antibiotic therapy. Success rates are variable, and implant retention occurs in between 44 and 84% of cases. 3 4 5 6 Two-stage revision surgery is described as the gold standard for the treatment of patients with chronic infection after TKA. 7 The success rate of the procedure varies between 80 and 90% in most series in short-term follow-up. 2 7 8 Current studies question these results. Mahmud et al 9 found a recurrence of infection of 22% in 10 years of follow-up of patients treated with a two-stage revision. The identification of a methicillin-resistant microbial agent may be associated with reinfection in up to 24% of cases. 10 Despite the good results described with the two-stage revision procedure after septic failure of the TKA, functional changes in the limb, residual pain, and joint stiffness are described. 11

In patients with refractory infection after TKA, the treatment options described are amputation above the knee, resection arthroplasty, suppressive antibiotic therapy, or joint arthrodesis. Suppressive antibiotic therapy is restricted to patients infected with low-virulence bacteria sensitive to oral antibiotic therapy and high surgical risk. 12 13 Patients undergoing knee resection arthroplasty after infected TKA evolve with healing of the infectious process in 92 to 100% of cases, but the maintenance of mild-to-moderate joint pain has been described in 64% of the cases in the largest series described in the literature. 14

Knee arthrodesis surgery or amputation above the knee are the methods most used by the orthopedic surgeon in the context of refractory infection after TKA. Considering the functional limitations, and the low percentage of success in prosthesis and assisted walking in patients undergoing amputation above the knee, arthrodesis surgery should be attempted in patients with permissive surgical risk. 15 Other indications for knee arthrodesis surgery are: massive injury to the knee extensor mechanism, inadequate soft-tissue coverage after TKA failure, and severe ligament instability. 15 16 Young patients with high functional demand with secondary or inflammatory osteoarthritis can be considered suitable for knee arthrodesis. To stabilize arthrodesis, external fixator in one or two planes, circular external fixator, double compression plate, or intramedullary nail can be used. 16 17

The main objective of our study was to retrospectively assess the functional outcome of patients undergoing knee arthrodesis after infected TKA using an external fixator or a double compression plate. As secondary objectives, satisfaction with the procedure, the healing capacity of the infectious process, the presence of residual pain at the end of the follow-up, and the leg length discrepancy (LLD) were evaluated.

Material and Methods

After approval by the teaching and research committee of the National Institute of Traumatology and Orthopedics (CAAE 71750317.8.0000.5273), 23 patients were selected from the hospital database; the patients undergoing knee arthrodesis after septic failure of the TKA in the period from January 2010 to December 2016. Two patients who refused to attend the evaluation visit, and three patients who underwent amputation after arthrodesis failure, were excluded from the study. The patients were operated via anteromedial access to the knee using a narrow anterior and medial dynamic compression plate (DCP) plate (6 cases) or external fixator in two planes of the joint (Orthofix Bone Growth Therapy, Lewisville, TS, USA) at the surgeon's discretion (12 cases).

The visual analog scale for pain was used to assess the presence of residual pain after consolidation of arthrodesis. For functional evaluation, the knee society score (KSS) scores, validated for Portuguese, were used. 18 Patients were asked about their satisfaction with the procedure, ranging from: very satisfied, satisfied, dissatisfied and very dissatisfied, according to the method proposed by Mhomed et al. 19 The ability to walk was evaluated between: community walker with support assistance (crutch or cane), community walker without support assistance, household walker with support assistance (crutch, cane), and non-walker (wheelchair users).

The discrepancy of the lower limbs was assessed by the comfort in the block test method. 20

The germs identified in the bone fragments submitted to culture for aerobic and anaerobic bacteria were recorded as well as the number of surgeries before the knee arthrodesis procedure. Control of the infectious process was defined by the absence of local fistula or joint effusion associated with local inflammatory signs.

Statistical Analysis

The data collected from the research instruments were displayed in an electronic spreadsheet of the Microsoft Excel 2013 software (Microsoft Corp., Redmond, WA, USA), thus building the research database. The Microsoft Excel software (Microsoft Corp.) was also used to build some descriptive graphics. Any other statistical analysis of the data was done through the IBM SPSS version 22.0 ( IBM Corp. Armonk, NY, USA) software.

The descriptive analysis of the data aimed to describe the characteristic profiles of the patients, and the distributions of the measures of interest. Descriptive analysis was performed based on the construction of graphs, frequency distributions, and calculation of descriptive statistics (proportions of interest for all variables and calculation of minimum, maximum, mean, median, standard deviation, coefficient of variation (CV) for quantitative variables). The variability in the distribution of a quantitative variable was considered low if CV  < 0.20, moderate if 0.20 ≤ CV < 0.40, and high if CV ≥ 0.40.

The correlation between two quantitative variables was assessed using the Spearman rank-order correlation coefficient. A correlation was considered strong only if its absolute value was greater than 0.7.

Results

Eighteen patients with a mean of 3.7 years of follow-up after knee arthrodesis surgery were evaluated. The frequency distributions of patients' epidemiological variables are shown in Table 1 .

Table 1. Frequency distributions of epidemiological variables.

Variable Frequency
F %
Sex
Female 9 50.0%
Male 9 50.0%
Knee operated side
Left 11 61.1%
Right 7 38.9%
Age (years)
46–53 2 11.1%
53–60 4 22.2%
60–65 6 33.3%
65–72 3 16.7%
74–81 3 16.7%
TKA indication
Primary OA 10 55.6%
Posttraumatic 3 16.7%
RA 3 16.7%
SA sequel 1 5.6%
Posttraumatic OA 1 5.6%
Surgery prior to TKA
None 15 83.3%
One surgery 1 5.6%
Two surgeries 2 11.1%
Comorbidities
SAH 17 94.4%
Obesity 10 55.6%
DM 6 33.3%
RA 3 16.7%
Hypothyroidism 2 11.1%
SLE 1 5.6%
COPD 1 5.6%

Abbreviations: RA rheumatoid arthritis; SA, septic arthritis; COPD, chronic obstructive pulmonary disease; DM, diabetes mellitus; OA, osteoarthritis; SAH, systemic arterial hypertension; SLE, systemic lupus erythematosus; TKA, total knee arthroplasty.

Pathogens identified through periprosthetic tissue culture after the primary TKA procedure are described in Table 2 . The most frequently pathogen found was the Staphylococcus aureus methicillin-sensitive (7 cases, 38.9%), the 2 nd most frequent was the Enterobacter cloacae (3 cases, 16.7%), and Escherichia coli was found in 2 cases (11.1%).

Table 2. Results of culture tests for infections after primary total knee arthroplasty.

Germ isolated Frequency %
Escherichia coli 2 11.1
Enterobacter cloacae 3 16.7
K. pneumoniae 1 5.6
Morganella morgani 1 5.6
Proteus mirabilis 1 5.6
Pseudomonas aeruginosa 1 5.6
S. aureus * 1 5.6
S. aureus ** 7 38.9
Negative culture 1 5.6
Total 1 100.0
*

(methicillin-resistant).

**

**(methicillin-sensitive).

Table 3 brings the LLD frequency distribution with the comfort in the block test. The discrepancy varied from 1.5 to 12 cm, being more frequent in the range of 1.5 to 3.5 cm (55.6%). The average was 3.63 cm. In 33.3% of the patients, a discrepancy between 3.5 and 5.5 cm was identified. The values described represent the limb shortening after the joint fusion procedure.

Table 3. Frequency distribution of the lower limb discrepancy with the block test.

Discrepancy F %
1.5–3.5 cm 10 55.6%
3.5–5.5 cm 6 33.3%
6.5 cm 1 5.6%
12 cm 1 5.6%

Table 4 brings the frequency distribution of the KSS score. The most frequent score range was from 70 to 80 (55.6%), but the KSS scores ranged from 43 to 76, with a mean of 68.

Table 4. Frequency distribution of the knee society score.

KSS F %
40–50 1 5.6%
50–60 1 5.6%
60–70 6 33.3%
70–80 10 55.6%

Abbreviation: KSS, knee society score.

Table 5 brings the frequency distribution of the pain score assessed by the patient using the pain VAS. No patient had a VAS scale greater than 5, considering its variation between score 0 for complete absence of pain and 10 as the maximum score.

Table 5. Frequency distribution of the pain score assessed by the patient using the visual analog scale.

VAS F %
0 8 44.4
1 2 11.1
2 5 27.8
3 1 5.6
4 1 5.6
5 1 5.6

Abbreviation: VAS, visual analog scale.

In all 18 cases evaluated, bone consolidation of arthrodesis occurred. Our group considers as consolidated the absence of mobility in dynamic examination by fluoroscopy and the presence of consolidation in the anterior, posterior, medial, and lateral cortical areas seen on radiograph of the knee. Three patients (16.7%) presented an active fistula at the time of the assessment, characterizing the maintenance of the infectious process despite the consolidation of the arthrodesis focus. Seven patients evaluated underwent some type of microsurgical procedure for the treatment of cutaneous complications in the surgical wound: total free skin graft or pedicled flap of the gastrocnemius muscle. Among these patients, five underwent arthrodesis surgery at the time of removal of primary prosthetic implants in view of the extensive damage to the local skin cover (mentioned above).

Regarding the final walking condition, the following were observed: 10 community walking patients with support assistance (crutch or cane), one community walking patient without support assistance, five home walking patients with support assistance (crutch, cane or walker), two non-walking patients, restricted to bed.

When assessing the patients' satisfaction with the treatment, two very dissatisfied patients were found, three were somewhat dissatisfied, nine were somewhat satisfied, and four were very satisfied, as shown by the distribution of Figure 1 .

Fig. 1.

Fig. 1

Declaration of patient satisfaction with the treatment.

Discussion

Refractory infection after TKA represents the main indication for knee arthrodesis. The most used fixation methods are the use of nail, external fixator, and double plate fixation. Stabilization with intramedullary nail reduces the discrepancy in the length of the lower limb, presents a higher percentage of consolidation, but has a higher rate of recurrence of the infectious process. The use of an external fixator avoids the maintenance of a metallic implant in the infected joint and allows joint stabilization in multiple planes. 21 22

Amputation above the knee represents a treatment option in the event of arthrodesis failure or in patients not candidates for the arthrodesis procedure after refractory infection after TKA—ipsilateral hip or ankle joint disease, extensive bone loss, contralateral lower limb amputation and disease in the other knee joint. 13 Sierra et al 23 identified only 20% of patients able to walk with assistance after amputation above the knee for the treatment of refractory infection after TKA. De Paula et al 24 evaluated the outcome of patients amputated after TKA failure and identified that only 37.5% were able to walk with assistance for a distance greater than a block. Such results make amputation above the knee an option in case of failure of bone consolidation with the knee arthrodesis procedure or in patients with infection refractory to arthrodesis surgery.

Complete joint fusion represents a method of controlling the infectious process as well as the patient's pain complaints. In the group of patients evaluated, despite bone consolidation of arthrodesis, 83.3% had pain between 0 and 2 in the evaluation using the VAS scale. Three patients had an active low-output fistula at the time of assessment. When the patients were asked about their satisfaction at the time of assessment, 27.8% were dissatisfied. Despite this fact, 61.2% of patients reported being able to walk in the community at the time of assessment. There was no correlation between the control of pain symptoms and the degree of satisfaction after consolidation of arthrodesis.

Shortening of the limb represents a common concern for the patient and the surgeon after the arthrodesis procedure, after septic failure of the TKA. However, in the studied group, the LLD assessed by the comfort in the block test was 3.63 cm. Balci et al 25 evaluated the result of knee arthrodesis in the treatment of refractory infection after TKA using an external fixator in 17 patients. The authors obtained a mean discrepancy between the lower limbs of 2.9 cm. Robinson et al 26 evaluated 23 patients who underwent knee arthrodesis after two-stage review after septic failure of the TKA. After bone fusion, the mean lower limb discrepancy (LLD) was 4.85 cm and the KSS obtained was 44 points. Conway et al 27 consider performing femoral bone elongation during the period of bone healing of arthrodesis in cases with lower limb discrepancies greater than 5.0 cm. The authors argue that the time taken to consolidate the regenerated bone is less than the time to consolidate arthrodesis.

Balato et al, 28 in a literature review and meta-analysis, compared the results of knee arthrodesis with an external fixator or intramedullary nail in the treatment of septic failure of TKA. Patients treated with an external fixator had a shortening of the larger limb, but a lower percentage of reinfection (5.4%) than patients treated with an intramedullary nail (10.6%). The analysis of the VAS scale of 49 patients in 3 studies identified an average score of 2.9 in the patients treated with an external fixator, and the discrepancy between the lower limbs presented a mean of 4.04 cm after evaluating seven studies and 108 patients.

Rohner et al 29 retrospectively assessed the functional outcome of patients undergoing arthrodesis with an intramedullary nail covered with antibiotic cement after septic TKA failure. In the evaluated group, reinfection was diagnosed in 50% of the patients. The average KSS score was 40, and 73% of patients described pain above 3 on the VAS scale. The authors do not recommend the use of an intramedullary device to perform knee arthrodesis in the context of septic failure after TKA. In our study group, the average score obtained by the KSS assessment was 68 out of 100 possible points.

In our case series, the most frequently identified germ was the S. aureus sensitive to methicillin, corresponding to 38.9% of cases. The need to perform a skin flap is associated with a higher incidence of reinfection after the two-stage review in the treatment of septic failure after TKA. 30 In our institute, such complications after TKA surgery are associated with worse functional results in patients with infection after primary TKA or revision and prolongation of hospital stay. The choice between using a double plate or external fixator was based on the patient's skin condition, implant availability, and surgeon's expertise.

The limitations of the present study are related to the small number of cases evaluated, the retrospective characteristic of the study and the absence of comparative analysis. The blocks discrepancy test performed represents a subjective method of assessment but used in clinical practice. The follow-up time is considered short considering the biomechanical changes to which the hip and ankle joints were subjected after knee arthrodesis surgery. The distance that patients were able to walk after surgery was not objectively assessed. Finally, the KSS score used has the limitation of having been designed to assess patients with joint mobility; however, there is no description in the literature of a specific score for patients undergoing knee arthrodesis, with no consensus on which would be the ideal method for the functional assessment of these patients.

Conclusion

Knee arthrodesis surgery was effective in controlling the infectious process and reducing pain complaints in the operated limb. Most patients were able to walk at home after the evaluated follow-up, but satisfaction with the procedure is low. Arthrodesis surgery provides a functional limb, being an option in cases of refractory infection after TKA.

Conflito de Interesses Os autores declaram não haver conflito de interesses.

Trabalho desenvolvido no Instituto Nacional de Traumatologia e Ortopedia Jamill Haddad, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

Work developed at the Instituto Nacional de Traumatologia e Ortopedia Jamill Haddad, Rio de Janeiro, RJ, Brazil.

Suporte Financeiro

Não houve suporte financeiro de fontes públicas, comerciais, ou sem fins lucrativos.

Financial Support

There was no financial support from public, commercial, or non-profit sources.

Referências

  • 1.Wu C H, Gray C F, Lee G C. Arthrodesis should be strongly considered after failed two-stage reimplantation TKA. Clin Orthop Relat Res. 2014;472(11):3295–3304. doi: 10.1007/s11999-014-3482-4. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 2.Kuzyk P R, Dhotar H S, Sternheim A, Gross A E, Safir O, Backstein D. Two-stage revision arthroplasty for management of chronic periprosthetic hip and knee infection: techniques, controversies, and outcomes. J Am Acad Orthop Surg. 2014;22(03):153–164. doi: 10.5435/JAAOS-22-03-153. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 3.de Carvalho Júnior L H, Temponi E F, Badet R. Infection after total knee replacement: diagnosis and treatment. Rev Bras Ortop. 2013;48(05):389–396. doi: 10.1016/j.rboe.2013.01.003. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 4.Peel T N, Buising K L, Dowsey M M. Outcome of debridement and retention in prosthetic joint infections by methicillin-resistant staphylococci, with special reference to rifampin and fusidic acid combination therapy. Antimicrob Agents Chemother. 2013;57(01):350–355. doi: 10.1128/AAC.02061-12. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 5.Holmberg A, Thórhallsdóttir V G, Robertsson O. W-Dahl A, Stefánsdóttir A. 75% success rate after open debridement, exchange of tibial insert, and antibiotics nin knee prosthetic joint infections. Acta Orthop. 2015;86(04):457–462. doi: 10.3109/17453674.2015.1026756. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 6.Ottesen C S, Troelsen A, Sandholdt H, Jacobsen S, Husted H, Gromov K. Acceptable Success Rate in Patients With Periprosthetic Knee Joint Infection Treated With Debridement, Antibiotics, and Implant Retention. J Arthroplasty. 2019;34(02):365–368. doi: 10.1016/j.arth.2018.09.088. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 7.Matar W Y, Jafari S M, Restrepo C, Austin M, Purtill J J, Parvizi J. Preventing infection in total joint arthroplasty. J Bone Joint Surg Am. 2010;92 02:36–46. doi: 10.2106/JBJS.J.01046. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 8.Martín-Hervás C, Rodríguez-Merchán E C. Cham: Springer; 2018. Diagnosis by Imaging of the Infected Total Knee Arthroplasty; pp. 61–70. [Google Scholar]
  • 9.Mahmud T, Lyons M C, Naudie D D, Macdonald S J, McCalden R W. Assessing the gold standard: a review of 253 two-stage revisions for infected TKA. Clin Orthop Relat Res. 2012;470(10):2730–2736. doi: 10.1007/s11999-012-2358-8. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 10.Mittal Y, Fehring T K, Hanssen A, Marculescu C, Odum S M, Osmon D. Two-stage reimplantation for periprosthetic knee infection involving resistant organisms. J Bone Joint Surg Am. 2007;89(06):1227–1231. doi: 10.2106/JBJS.E.01192. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 11.Kim T W, Makani A, Choudhury R, Kamath A F, Lee G C. Patient-reported activity levels after successful treatment of infected total knee arthroplasty. J Arthroplasty. 2012;27(08):81–85. doi: 10.1016/j.arth.2012.03.045. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 12.Parvizi J, Zmistowski B, Adeli B. Periprosthetic joint infection: treatment options. Orthopedics. 2010;33(09):659. doi: 10.3928/01477447-20100722-42. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 13.Jones R E, Russell R D, Huo M H.Alternatives to revision total knee arthroplasty J Bone Joint Surg Br 201294(11 Suppl A):137–140. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 14.Falahee M H, Matthews L S, Kaufer H. Resection arthroplasty as a salvage procedure for a knee with infection after a total arthroplasty. J Bone Joint Surg Am. 1987;69(07):1013–1021. [PubMed] [Google Scholar]
  • 15.Somayaji H S, Tsaggerides P, Ware H E, Dowd G S. Knee arthrodesis--a review. Knee. 2008;15(04):247–254. doi: 10.1016/j.knee.2008.03.005. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 16.Gottfriedsen T B, Schrøder H M, Odgaard A. Knee Arthrodesis After Failure of Knee Arthroplasty: A Nationwide Register-Based Study. J Bone Joint Surg Am. 2016;98(16):1370–1377. doi: 10.2106/JBJS.15.01363. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 17.Van Rensch P J, Van de Pol G J, Goosen J H, Wymenga A B, De Man F H. Arthrodesis of the knee following failed arthroplasty. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2014;22(08):1940–1948. doi: 10.1007/s00167-013-2539-3. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 18.Silva A L, Demange M K, Gobbi R G, da Silva T F, Pécora J R, Croci A T. Translation and Validation of the Knee Society Score - KSS for Brazilian Portuguese. Acta Ortop Bras. 2012;20(01):25–30. doi: 10.1590/S1413-78522012000100005. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 19.Mahomed N, Gandhi R, Daltroy L, Katz J N. The self-administered patient satisfaction scale for primary hip and knee arthroplasty. Arthritis (Egypt) 2011;2011:591253. doi: 10.1155/2011/591253. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 20.Gofton J P. Studies in osteoarthritis of the hip. IV. Biomechanics and clinical considerations. Can Med Assoc J. 1971;104(11):1007–1011. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 21.Spina M, Gualdrini G, Fosco M, Giunti A. Knee arthrodesis with the Ilizarov external fixator as treatment for septic failure of knee arthroplasty. J Orthop Traumatol. 2010;11(02):81–88. doi: 10.1007/s10195-010-0089-8. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 22.Bruno A A, Kirienko A, Peccati A. Knee arthrodesis by the Ilizarov method in the treatment of total knee arthroplasty failure. Knee. 2017;24(01):91–99. doi: 10.1016/j.knee.2016.11.002. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 23.Sierra R J, Trousdale R T, Pagnano M W. Above-the-knee amputation after a total knee replacement: prevalence, etiology, and functional outcome. J Bone Joint Surg Am. 2003;85(06):1000–1004. doi: 10.2106/00004623-200306000-00003. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 24.Mozella A P, Palma I M, Souza A F, Gouget G O, Cobra H A.Amputação após falha ou complicação de artroplastia total de joelho: incidência, etiologia e resultados funcionais Rev Bras Ortop 20134805406–411.31304143 [Google Scholar]
  • 25.Balci H I, Saglam Y, Pehlivanoglu T, Sen C, Eralp L, Kocaoglu M. Knee Arthrodesis in Persistently Infected Total Knee Arthroplasty. J Knee Surg. 2016;29(07):580–588. doi: 10.1055/s-0035-1569479. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 26.Robinson M, Piponov H I, Ormseth A, Helder C W, Schwartz B, Gonzalez M H. Knee Arthrodesis Outcomes After Infected Total Knee Arthroplasty and Failure of Two-stage Revision With an Antibiotic Cement Spacer. J Am Acad Orthop Surg Glob Res Rev. 2018;2(01):e077. doi: 10.5435/JAAOSGlobal-D-17-00077. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 27.Conway J D, Mont M A, Bezwada H P. Arthrodesis of the knee. J Bone Joint Surg Am. 2004;86(04):835–848. doi: 10.2106/00004623-200404000-00027. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 28.Balato G, Rizzo M, Ascione T, Smeraglia F, Mariconda M. Re-infection rates and clinical outcomes following arthrodesis with intramedullary nail and external fixator for infected knee prosthesis: a systematic review and meta-analysis. BMC Musculoskelet Disord. 2018;19(01):361. doi: 10.1186/s12891-018-2283-4. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 29.Röhner E, Windisch C, Nuetzmann K, Rau M, Arnhold M, Matziolis G. Unsatisfactory outcome of arthrodesis performed after septic failure of revision total knee arthroplasty. J Bone Joint Surg Am. 2015;97(04):298–301. doi: 10.2106/JBJS.N.00834. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 30.Vadiee I, Backstein D J. The Effectiveness of Repeat Two-Stage Revision for the Treatment of Recalcitrant Total Knee Arthroplasty Infection. J Arthroplasty. 2019;34(02):369–374. doi: 10.1016/j.arth.2018.10.021. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
Rev Bras Ortop (Sao Paulo). 2020 Jun 10;56(3):320–325. [Article in Portuguese]

Resultado funcional dos pacientes submetidos a artrodese de joelho após artroplastia total infectada

Resumo

Objetivo  Avaliar de modo retrospectivo o resultado funcional dos pacientes submetidos a artrodese após falha séptica da artroplastia total de joelho.

Métodos  Foram avaliados 18 pacientes com tempo médio de 3,7 anos de seguimento. A cirurgia de artrodese foi realizada com placa do tipo dynamic compression plate (DCP) estreita, anterior e medial, ou fixador externo em dois planos da articulação (Orthofix Bone Growth Therapy, Lewisville, TS, EUA), a critério do cirurgião.

Resultados  O patógeno mais frequentemente encontrado foi o Staphylococcus aureus sensível a meticilina (38,9%). A discrepância de membros inferiores média foi de 3,63 cm. O da knee society score (KSS) médio foi de 68 pontos. Segundo a escala analógica visual de dor, 44% dos pacientes apresentaram pontuação zero no momento da avaliação, e 22,2% estavam muito insatisfeitos a despeito da consolidação óssea obtida. Os pacientes foram avaliados quanto à capacidade de deambular com ou sem auxílio de apoio.

Conclusão  A cirurgia de artrodese do joelho se mostrou eficiente quanto ao controle do processo infeccioso e diminuição das queixas álgicas, porém a satisfação com o procedimento é baixa.

Palavras-chave: artrodese, joelho, artroplastia do joelho, infecção

Introdução

A infecção após artroplastia total de joelho (ATJ) representa grave complicação, com incidência variando entre 0,5 a 3%. Tal complicação pode acarretar consequências funcionais e psicológicas severas aos pacientes. O tratamento adequado permanece controverso na literatura até os dias atuais, representando um enorme desafio ao cirurgião ortopédico. 1 2

Pacientes com sintomas inflamatórios a menos de três semanas são classificados com o diagnóstico de infecção aguda após ATJ e são tratados frequentemente com desbridamento cirúrgico associado a antibioticoterapia venosa. As taxas de sucesso são variáveis, e a retenção dos implantes ocorre entre 44 e 84% dos casos. 3 4 5 6 A cirurgia de revisão em dois tempos é descrita como o padrão-ouro para o tratamento dos pacientes com infecção crônica após ATJ. 7 A taxa de sucesso do procedimento varia entre 80 e 90% na maioria das séries em seguimentos de curto prazo. 2 7 8 Trabalhos atuais questionam tais resultados. Mahmud et al., 9 durante o seguimento, encontraram uma reincidência de infecção de 22% em 10 dos pacientes tratados com revisão em dois tempos. A identificação do agente microbiano meticilina resistente pode estar associada a reinfecção em até 24% dos casos. 10 A despeito de bons resultados descritos com o procedimento de revisão em dois tempos após falha séptica da ATJ, são descritas alterações funcionais no membro, dor residual, e rigidez articular. 11

Em pacientes com infecção refratária após ATJ, as opções de tratamento descritas são: amputação acima do joelho, artroplastia de ressecção, terapia antibiótica supressiva, ou artrodese da articulação. A terapia supressiva com antibiótico é restrita a pacientes contaminados por bactérias de baixa virulência sensível a antibioticoterapia oral e risco cirúrgico elevado. 12 13 Os pacientes submetidos a artroplastia de ressecção do joelho após ATJ infectada evoluem com cura do processo infeccioso em 92 a 100% dos casos; porém, a manutenção de dor leve a moderada na articulação foi descrita em 64% na maior série de casos descrita na literatura. 14

A cirurgia de artrodese do joelho ou a amputação acima do joelho são os métodos mais utilizados pelo cirurgião ortopédico no contexto de infecção refratária pós-ATJ. Tendo em vista as limitações funcionais e o baixo percentual de sucesso na protetização e deambulação assistida em pacientes submetidos à amputação acima do joelho, a cirurgia de artrodese deve ser tentada nos pacientes com risco cirúrgico permissivo. 15 Outras indicações para a cirurgia de artrodese do joelho são: lesão maciça do mecanismo extensor do joelho, inadequada cobertura de partes moles após falha da ATJ, e instabilidade ligamentar grave. 15 16 Pacientes jovens de alta demanda funcional, com osteoartrite secundária ou inflamatória, podem ser considerados indicados para artrodese do joelho. Para estabilização da artrodese, pode ser utilizado fixador externo em um ou dois planos, fixador externo circular, dupla placa de compressão ou haste intramedular. 16 17

O objetivo principal do nosso estudo foi avaliar de modo retrospectivo o resultado funcional dos pacientes submetidos à artrodese do joelho após ATJ infectada com uso de fixador externo ou dupla placa de compressão. Como objetivos secundários, foram avaliadas a satisfação com o procedimento, a capacidade de cura do processo infeccioso, a presença de dor residual ao final do seguimento, e a discrepância dos membros inferiores (DMI).

Material e métodos

Após aprovação do comitê de ensino e pesquisa do Instituto Nacional de Traumatologia e Ortopedia (CAAE 71750317.8.0000.5273), foram selecionados 23 pacientes a partir do banco de dados do hospital; os pacientes selecionados foram submetidos à artrodese do joelho após falha séptica da ATJ no período de janeiro de 2010 até dezembro de 2016. Foram excluídos da pesquisa dois pacientes que se negaram a comparecer na consulta de avaliação e três pacientes submetidos à amputação após falha da artrodese. Os pacientes foram operados por via de acesso anteromedial no joelho com utilização de placa do tipo dynamic compression plate (DCP) estreita, anterior e medial (6 casos), ou fixador externo em dois planos da articulação (Orthofix Bone Growth Therapy, Lewisville, TS, EUA), a critério do cirurgião (12 casos).

O escore visual de dor foi utilizado visando avaliar a presença de dor residual após consolidação da artrodese. Para avaliação funcional, foi utilizado o knee society score (KSS) validado para a língua portuguesa. 18 Os pacientes foram questionados quanto à satisfação com o procedimento, variando entre: muito satisfeito, satisfeito, insatisfeito, e muito insatisfeito, segundo o método proposto por Mhomed et al. 19 A capacidade de deambulação foi avaliada entre: deambulador comunitário com auxílio de apoio (muleta ou bengala), deambulador comunitário sem auxílio de apoio, deambulador domiciliar com auxílio de apoio (muleta, bengala), e não deambulador (cadeirantes).

A discrepância dos membros inferiores foi avaliada pelo método de conforto dos blocos. 20

O germe identificado nos fragmentos óssea submetidos a cultura para bactérias aeróbicas e anaeróbicas foram registrados, assim como o número de cirurgias antes do procedimento de artrodese do joelho. O controle do processo infecioso foi definido pela ausência de fístula local ou derrame articular associado a sinais inflamatórios locais.

Análise estatística

Os dados coletados a partir dos instrumentos de pesquisa foram dispostos em uma planilha eletrônica do programa Microsoft Excel 2013 (Microsoft Corp., Redmond, WA, EUA), construindo assim o banco de dados da pesquisa. O programa Microsoft Excel (Microsoft Corp.) também foi utilizado para a construção de alguns gráficos descritivos. Qualquer outra análise estatística dos dados foi feita através do programa IBM SPSS versão 22.0 (IBM Corp., Armonk, NY, EUA).

A análise descritiva dos dados teve como objetivo descrever os perfis característicos dos pacientes, e as distribuições das medidas de interesse. A análise descritiva foi feita baseada na construção de gráficos, distribuições de frequências e cálculo de estatística descritiva (proporções de interesse para todas as variáveis e cálculo de mínimo, máximo, média, mediana, desvio padrão, coeficiente de variação (CV) para análises quantitativas). A variabilidade da distribuição de uma variável quantitativa foi considerada baixa se, moderada se e alta se.

A correlação entre duas variáveis quantitativas foi avaliada pelo coeficiente de correlação de ordem de Spearman. Uma correlação foi considerada forte somente se seu valor absoluto fosse maior que 0,7.

Resultados

Foram avaliados 18 pacientes com tempo médio de 3,7 anos de seguimento após a cirurgia de artrodese do joelho. As distribuições de frequências das variáveis epidemiológicas dos pacientes são mostradas na Tabela 1 .

Tabela 1. Distribuições de frequências das variáveis epidemiológicas.

Variável Frequência
F %
Sexo
Feminino 9 50,0%
Masculino 9 50,0%
Lado do joelho operado
Esquerdo 11 61,1%
Direito 7 38,9%
Idade (anos)
46–53 2 11,1%
53–60 4 22,2%
60–65 6 33,3%
65–72 3 16,7%
74–81 3 16,7%
Indicação ATJ
OA primária 10 55,6%
Pós-traumática 3 16,7%
AR 3 16,7%
Sequela de AS 1 5,6%
OA pós-traumática 1 5,6%
Cirurgia prévia a ATJ
Nenhuma 15 83,3%
Uma cirurgia 1 5,6%
Duas cirurgias 2 11,1%
Comorbidades
HAS 17 94,4%
Obesidade 10 55,6%
DM 6 33,3%
AR 3 16,7%
Hipotireoidismo 2 11,1%
LES 1 5,6%
DPOC 1 5,6%

Abbreviations: AR, artrite reumatoide; AS, artrite séptica; DM, diabetes mellitus; ATJ, artroplastia total de joelho; DPOC, doença pulmonar obstrutiva crônica; HAS, hipertensão arterial sistêmica; LES, lúpus eritematoso sistêmico; OA, osteoartrite.

Os patógenos identificados através de cultura de tecido periprotético após o procedimento de ATJ primária são descritos na Tabela 2 . O mais frequentemente encontrado foi o Staphylococcus aureus sensível a meticilina (7 casos, 38,9%); o segundo mais frequente foi o Enterobacter cloacae (3 casos, 16,7%); e a Escherichia coli foi encontrada em 2 casos (11,1%).

Tabela 2. Resultados dos exames de cultura das infecções após artroplastia total de joelho primária.

Germe isolado Frequência %
Escherichia coli 2 11,1
Enterobacter cloacae 3 16,7
K. pneumoniae 1 5,6
Morganella morgani 1 5,6
Proteus mirabilis 1 5,6
Pseudomonas aeruginosa 1 5,6
S. aureus * 1 5,6
S. aureus ** 7 38,9
Cultura negativa 1 5,6
Total 1 100,0
*

(meticilina resistente).

**

(meticilina sensível).

A Tabela 3 traz a distribuição de frequências da DMI com o teste do conforto dos blocos. A discrepância variou de 1,5 a 12 cm, sendo mais frequente na faixa de 1,5 a 3,5 cm (55,6%). A média foi de 3,63 cm. Em 33,3% dos pacientes foi identificada discrepância entre 3,5 e 5,5 cm. Os valores descritos representam o encurtamento do membro após o procedimento de fusão articular.

Tabela 3. Distribuição de frequências da discrepância dos membros inferiores com o teste do conforto dos blocos.

Discrepância F %
1,5–3,5 cm 10 55,6%
3,5–5,5 cm 6 33,3%
6,5 cm 1 5,6%
12 cm 1 5,6%

A Tabela 4 traz a distribuição de frequências do escore KSS. A faixa de escores de 70 a 80 foi a mais frequente (55,6%), mas os escores KSS variaram entre 43 e 76 sendo a média 68.

Tabela 4. Distribuição de frequências do Knee Society Score (KSS) .

KSS F %
40–50 1 5,6%
50–60 1 5,6%
60–70 6 33,3%
70–80 10 55,6%

A Tabela 5 traz a distribuição de frequências do escore de dor avaliada pelo paciente pela EVA de dor. Nenhum paciente apresentou a escala EVA superior a 5, considerando sua variação entre o escore 0 para ausência completa de dor e 10 como a pontuação máxima.

Tabela 5. Distribuição de frequências do escore de dor avaliada pelo paciente pela escala visual analógica da dor.

EVA F %
0 8 44,4
1 2 11,1
2 5 27,8
3 1 5,6
4 1 5,6
5 1 5,6

Em todos os 18 casos avaliados, houve consolidação óssea da artrodese. Nosso grupo considera como consolidação a ausência de mobilidade em exame dinâmico por fluroscopia e a presença de consolidação nas corticais anterior, posterior, medial e lateral vista em radiografia do joelho. Três pacientes (16,7%) se apresentaram com fístula ativa no momento da avaliação, caracterizando manutenção do processo infeccioso a despeito da consolidação do foco de artrodese. Sete pacientes avaliados realizaram algum tipo de procedimento microcirúrgico para o tratamento de complicações cutâneas na ferida operatória: enxerto total de pele livre ou retalho pediculados do músculo gastrocnêmio. Dentre estes pacientes, cinco realizaram a cirurgia de artrodese no ato da retirada dos implantes proteticos primários tendo em vista o extenso dano de cobertura cutanea local (citado acima).

Sobre a condição final de deambulação, foram observados: 10 pacientes deambuladores comunitários com auxílio de apoio (muleta ou bengala), um paciente deambulador comunitário sem auxílio de apoio, cinco pacientes deambuladores domiciliares com auxílio de apoio (muleta, bengala ou andador), dois pacientes – não deambuladores, restritos ao leito.

Ao avaliar a satisfação dos pacientes com o tratamento, foram encontrados dois pacientes muito insatisfeitos, três pouco insatisfeitos, nove pouco satisfeitos e quatro muito satisfeitos, conforme mostra a distribuição da Figura 1 .

Fig. 1.

Fig. 1

Declaração de satisfação dos pacientes com o tratamento.

Discussão

A infecção refratária após ATJ representa a principal indicação para artrodese do joelho. Os métodos de fixação mais utilizados são o uso de haste, fixador externo, e fixação com dupla placa. A estabilização com haste intramedular diminui a discrepância no comprimento do membro inferior, apresenta um percentual maior de consolidação, porem possui maior taxa de recorrência do processo infeccioso. O uso de fixador externo evita a manutenção de implante metálico na articulação infectada e permite estabilização articular em múltiplos planos. 21 22

A amputação acima do joelho representa uma opção de tratamento na falha da artrodese ou em pacientes não candidatos ao procedimento de artrodese após infecção refratária após ATJ – doença nas articulações do quadril ou tornozelo ipsilateral, perda óssea extensa, amputação em membro inferior contralateral e doença na outra articulação do joelho. 13 Sierra et al. 23 identificaram apenas 20% de pacientes capazes de deambular com auxílio após amputação acima do joelho para o tratamento de infecção refratária após ATJ. De Paula et al. 24 avaliaram o resultado dos pacientes amputados após falha da ATJ e identificaram que apenas 37,5% eram capazes de deambular com auxílio por uma distância maior que um quarteirão. Tais resultados tornam a amputação acima do joelho uma opção no caso de falha da consolidação óssea com o procedimento de artrodese do joelho ou em pacientes com infecção refratária a cirurgia de artrodese.

A completa fusão da articulação representa um método de controle do processo infecioso assim como das queixas álgicas do paciente. No grupo de pacientes avaliados, a despeito da consolidação óssea da artrodese, 83,3% apresentaram dor entre 0 e 2 na avaliação pela escala visual analógica (EVA). Três pacientes tinham presença de fístula ativa de baixo débito no momento da avaliação. Quando questionado ao paciente sobre a satisfação no momento de avaliação, 27,8% estavam insatisfeitos. A despeito deste fato, 61,2% dos pacientes relataram serem capazes de deambular na comunidade no momento da avaliação. Não houve correlação entre o controle dos sintomas álgicos e o grau de satisfação após consolidação da artrodese.

O encurtamento do membro representa uma preocupação comum ao paciente e ao cirurgião após o procedimento de artrodese pós-falha séptica da ATJ. No entanto, no grupo estudado, a DMI avaliada pelo método de conforto dos blocos foi de 3,63 cm. Balci et al. 25 avaliaram a resultado da artrodese no joelho no tratamento da infecção refratária pós-ATJ com uso de fixador externo em 17 pacientes. Os autores obtiveram uma discrepância média entre os membros inferiores de 2,9 cm. Robinson et al. 26 avaliaram 23 pacientes submetidos a artrodese do joelho após revisão em dois tempos após falha séptica da ATJ. Após fusão óssea, a média de discrepância dos membros inferiores (DMI) foi de 4,85 cm e o KSS obtido foi de 44 pontos. Conway et al. 27 consideram a realização de alongamento ósseo femoral durante o período de consolidação óssea da artrodese em casos com discrepância de membros inferiores acima de 5,0 cm. Os autores defendem que o tempo de consolidação do regenerado ósseo é inferior ao da consolidação da artrodese.

Balato et al., 28 em revisão da literatura e metanálise, compararam os resultados da artrodese no joelho com fixador externo ou haste intramedular no tratamento da falha séptica da ATJ. Os pacientes tratados com fixador externo tiveram um encurtamento do membro maior; porém, um percentual de reinfecção menor (5,4%) do que os pacientes tratados com haste intramedular (10,6%). A análise da escala EVA de 49 pacientes em 3 estudos identificou pontuação média de 2,9 nos pacientes tratados com fixador externo e a discrepância entre os membros inferiores foi em média de 4,04 cm após avaliação de 7 estudos e 108 pacientes.

Rohner et al. 29 avaliaram retrospectivamente o resultado funcional dos pacientes submetidos a artrodese com haste intramedular coberta por cimento com antibiótico após falha séptica da ATJ. No grupo avaliado, foi diagnosticada reinfecção em 50% dos pacientes. O escore KSS médio foi de 40, e 73% dos pacientes descreveram dor acima de 3 pela EVA. Os autores não recomendam o uso de dispositivo intramedular para realização da artrodese no joelho no contexto de falha séptica pós ATJ. Em nosso grupo de estudo, o escore médio obtido pela avaliação KSS foi de 68 entre 100 pontos possíveis.

Em nossa série de casos, o germe mais frequentemente identificado foi o S. aureus sensível à meticilina, correspondendo a 38,9% dos casos. A necessidade de realização de flap cutâneo está associada à maior incidência de reinfecção após a revisão em dois tempos no tratamento da falha séptica após ATJ. 30 Em nosso instituto, tais complicações após a cirurgia de ATJ estão associadas a piores resultados funcionais em pacientes com infecção pós ATJ primária ou de revisão e prolongamento do tempo de internação. A escolha entre o uso de dupla placa ou fixador externo foi baseada nas condições de pele do paciente, disponibilidade do implante e expertise do cirurgião.

As limitações do presente estudo estão relacionadas ao pequeno número de casos avaliados, à característica retrospectiva do estudo e ausência de análises comparativas. O teste de discrepância dos blocos realizado representa um método subjetivo de avaliação, porém é usado na prática clínica. O tempo de seguimento é considerado curto, tendo em vista as modificações biomecânicas submetidas nas articulações do quadril e tornozelo após a cirurgia de artrodese do joelho. Não foi avaliada de modo objetivo a distância que os pacientes eram capazes de deambular após a cirurgia. Por fim, o escore KSS utilizado possui a limitação de ter sido elaborado para avaliação dos pacientes com mobilidade na articulação, porém não há descrito na literatura um escore específico para pacientes submetidos a artrodese do joelho. Assim sendo, não há consenso sobre qual seria o método ideal para avaliação funcional destes pacientes.

Conclusão

A cirurgia de artrodese do joelho se mostrou eficiente quanto ao controle do processo infeccioso e diminuição das queixas álgicas no membro operado. A maioria dos pacientes foram capazes de deambular em domicílio após o seguimento avaliado; porém, a satisfação com o procedimento é baixa. A cirurgia de artrodese provê um membro funcional, sendo uma opção em casos de infecção refratária pós ATJ.


Articles from Revista Brasileira de Ortopedia are provided here courtesy of Sociedade Brasileira de Ortopedia e Traumatologia

RESOURCES