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Low-Grade-Infektionen in der Wirbelsäulenchirurgie – Ein Chamäleon?

Neuste Erkenntnisse und Behandlungsstrategien

Low-grade-infections after spondylodeses—A chameleon?

Current findings and therapeutic strategies

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Der Orthopäde Aims and scope Submit manuscript

An Erratum to this article was published on 19 August 2020

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Zusammenfassung

Hintergrund

Die Low-Grade-Infektionen werden durch die niedrig virulenten Erreger verursacht. Der Verlauf dieser Infektionen ist oft relativ mild, daher werden sie häufig zeitverzögert oder gar nicht erkannt. Es ist bekannt, dass chronisch verlaufende Infektionen zu Osteolysen und zur Implantatlockerung führen können. Aus der Literatur sind die Raten der revisionspflichtigen Komplikationen, wie die Implantatlockerung oder das Materialversagen, bekannt. Die Anzahl der Low-Grade-Infektionen bei Patienten, die sich einer Revisionsoperation an der Wirbelsäule unterziehen müssen, bleibt unklar.

Ziel der Arbeit

Ziel dieser Übersichtsarbeit ist, die neusten Erkenntnisse und die aktuellsten Behandlungsstrategien zur Therapie einer Low-Grade-Infektion vorzustellen. Die diagnostischen und therapeutischen Optionen werden in Form von Algorithmen zusammenfasst. Mit dieser Arbeit soll versucht werden, auf ein mögliches Vorliegen einer Low-Grade-Infektion bei revisionspflichten Wirbelsäulenpatienten zu sensibilisieren.

Material und Methoden

Anhand der aktuellen Publikationen werden die diagnostischen Modalitäten und die therapeutischen Ansätze vorgestellt und diskutiert.

Ergebnisse

Die Erkennung der Low-Grade-Infektionen ist sowohl aus dem klinischen als auch aus dem bildmorphologischen Aspekt schwierig. Bei ungeklärter Lockerung der eingebrachten Implantate oder sogar Materialversagen, trotz fehlender lokaler Entzündungszeichen und oft normaler laborchemischer Entzündungsparameter, muss an eine Low-Grade-Infektion gedacht werden. Die mehrfache Entnahme von mikrobiologischen Proben ist im Rahmen der Revisionsoperation zu fordern. Eine Probengewinnung für die histologische Aufarbeitung ist bei jeder Revisionsoperation und bei Verdacht auf eine Low-Grade-Infektion empfohlen. Die Diagnostik soll idealerweise mittels Sonikation der Implantate mit darauffolgender mikrobiologischer Bebrütung der asservierten Proben vervollständigt werden. Bei Anzeichen für eine Low-Grade-Infektion ist das mit Biofilm benetzte Implantat zu entfernen oder bei bestehender Instabilität zu wechseln. Topische Antibiotika sind als sinnvolles Supportivum einsetzbar, allerdings ist deren Wirksamkeit zur Behandlung der Low-Grade-Infektionen noch nicht hinreichend bewiesen.

Diskussion

Anhand der durchgeführten Literaturrecherche konnte ein diagnostischer und ein therapeutischer Algorithmus erstellt werden, der im klinischen Alltag als eine Entscheidungshilfe dienen soll.

Abstract

Background

Low-grade infections are caused by low-virulence pathogens. The course of these infections is often mild, which is why they are often delayed or not recognized at all. Chronic infections can lead to osteolysis and implant loosening. The rate of complications requiring revision, such as implant loosening or material failure, is known from the literature. However, the rate of low-grade infections in patients requiring spinal revision surgery remains unclear.

Purpose

The aim of this review is to present the latest treatment strategies for low-grade infections. The diagnostic and therapeutic options are summarized in the form of algorithms. The aim of this work is to raise an awareness of the possibility of a low-grade infection in patients undergoing spinal revision surgery.

Materials and methods

Review of the literature

Results

The detection of low-grade infections is difficult from both a clinical and a radiological point of view. In the event of unexplained implant loosening or failure despite the lack of local inflammatory signs and often normal laboratory parameters, a low-grade infection must be considered. Multiple microbiological sampling must be requested as part of the revision surgery. A histological examination is recommended for all revision surgery, especially if a low-grade infection is suspected. The diagnosis should ideally be completed by sonicating the implants with subsequent microbiological incubation of the preserved samples. If a low-grade infection is suspected, the biofilm-covered implant should be removed or replaced if instability/no fusion is present. The use of topical antibiotics could be useful, but its effectiveness in treating low-grade infections has not yet been sufficiently demonstrated.

Discussion

An algorithm for clinical decision-making in terms of diagnostic and therapeutic options is suggested.

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  • 19 August 2020

    Sehr geehrte Leserin,

    sehr geehrter Leser,

    in der urspr��nglichen Online First Publikation des Beitrags wurde die Abb.��2 leider fehlerhaft dargestellt.

    Bitte beachten Sie die korrekte Darstellung der Abb.��2.

    Wir entschuldigen uns f��r den ���

Abbreviations

CDC:

Centers for Disease Control and Prevention

CRP :

C‑reaktives Protein

PCR :

Polymerasekettenreaktion

PEEK :

Polyetheretherketon

PET :

Positronenemissionstomographie

SSI :

„Surgical site infections“

Literatur

  1. Pepke W, Wantia C, Almansour H, Bruckner T, Thielen M, Akbar M (2020) Peak timing for complications after spine surgery. Orthopade 49(1):39–58. https://doi.org/10.1007/s00132-019-03770-1

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  2. Mangram AJ, Horan TC, Pearson ML, Silver LC, Jarvis WR (1999) Guideline for Prevention of surgical site infection, 1999. Centers for Disease Control and Prevention (CDC) Hospital Infection Control Practices Advisory Committee. Am J Infect Control 27(2):97–132 (quiz 3–4; discussion 96)

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  3. Savage JW, Anderson PA (2013) An update on modifiable factors to reduce the risk of surgical site infections. Spine J 13(9):1017–1029

    PubMed  Google Scholar 

  4. Deyo RA, Nachemson A, Mirza SK (2004) Spinal-fusion surgery—the case for restraint. N Engl J Med 350(7):722–726

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  5. Jensen AG, Espersen F, Skinhoj P, Rosdahl VT, Frimodt-Moller N (1997) Increasing frequency of vertebral osteomyelitis following Staphylococcus aureus bacteraemia in Denmark 1980–1990. J Infect 34(2):113–118

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  6. Pull ter Gunne AF, Cohen DB (2009) Incidence, prevalence, and analysis of risk factors for surgical site infection following adult spinal surgery. Spine 34(13):1422–1428

    PubMed  Google Scholar 

  7. Kurtz SM, Lau E, Ong KL, Carreon L, Watson H, Albert T et al (2012) Infection risk for primary and revision instrumented lumbar spine fusion in the Medicare population. J Neurosurg Spine 17(4):342–347

    PubMed  Google Scholar 

  8. Kasliwal MK, Tan LA, Traynelis VC (2013) Infection with spinal instrumentation: Review of pathogenesis, diagnosis, prevention, and management. Surg Neurol Int 4(Suppl 5):392–403

    Google Scholar 

  9. Pereira BJ, de Holanda CV, Ribeiro CA, Holanda LF, Cabral CD, Caravalho LL et al (2016) Spinal surgery for degenerative lumbar spine disease: predictors of outcome. Clin Neurol Neurosurg 140:1–5

    PubMed  Google Scholar 

  10. Saeedinia S, Nouri M, Azarhomayoun A, Hanif H, Mortazavi A, Bahramian P et al (2015) The incidence and risk factors for surgical site infection after clean spinal operations: a prospective cohort study and review of the literature. Surg Neurol Int 6:154

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  11. Sampedro MF, Huddleston PM, Piper KE, Karau MJ, Dekutoski MB, Yaszemski MJ et al (2010) A biofilm approach to detect bacteria on removed spinal implants. Spine 35(12):1218–1224

    PubMed  Google Scholar 

  12. Fang A, Hu SS, Endres N, Bradford DS (2005) Risk factors for infection after spinal surgery. Spine 30(12):1460–1465

    PubMed  Google Scholar 

  13. Massie JB, Heller JG, Abitbol JJ, McPherson D, Garfin SR (1992) Postoperative posterior spinal wound infections. Clin Orthop Relat Res 284:99–108

    Google Scholar 

  14. Olsen MA, Nepple JJ, Riew KD, Lenke LG, Bridwell KH, Mayfield J et al (2008) Risk factors for surgical site infection following orthopaedic spinal operations. J Bone Joint Surg Am 90(1):62–69

    PubMed  Google Scholar 

  15. Ousey KJ, Atkinson RA, Williamson JB, Lui S (2013) Negative pressure wound therapy (NPWT) for spinal wounds: a systematic review. Spine J 13(10):1393–1405

    PubMed  Google Scholar 

  16. Dapunt U, Burkle C, Gunther F, Pepke W, Hemmer S, Akbar M (2017) Surgical site infections following instrumented stabilization of the spine. Ther Clin Risk Manag 13:1239–1245

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  17. Rickert M, Fleege C, Rauschmann M (2017) Behandlungsalgorithmus von Wundinfektionen an der Wirbelsäule mit ersten Ergebnissen einer retrospektiven Studie zur Behandlung von postoperativen Wundinfektionen mit Vakuumsystemen. Wirbelsäule 01(04):265–272

    Google Scholar 

  18. Lazennec JY, Fourniols E, Lenoir T, Aubry A, Pissonnier ML, Issartel B et al (2011) Infections in the operated spine: update on risk management and therapeutic strategies. Orthop Traumatol Surg Res 97(6 Suppl):107–116

    Google Scholar 

  19. Anderson PA, Savage JW, Vaccaro AR, Radcliff K, Arnold PM, Lawrence BD et al (2017) Prevention of surgical site infection in spine surgery. Neurosurgery 80(3S):S114–S123

    PubMed  Google Scholar 

  20. Brown EM, Pople IK, de Louvois J, Hedges A, Bayston R, Eisenstein SM et al (2004) Spine update: prevention of postoperative infection in patients undergoing spinal surgery. Spine 29(8):938–945

    PubMed  Google Scholar 

  21. Richards BR, Emara KM (2001) Delayed infections after posterior TSRH spinal instrumentation for idiopathic scoliosis: revisited. Spine 26(18):1990–1996

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  22. Viola RW, King HA, Adler SM, Wilson CB (1997) Delayed infection after elective spinal instrumentation and fusion. A retrospective analysis of eight cases. Spine 22(20):2444–2450 (discussion 50–1)

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  23. Sendi P, Zumstein MA, Zimmerli W (2011) Periprosthetic joint infections—a review for general practitioners. Praxis 100(13):787–792

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  24. Maderazo EG, Judson S, Pasternak H (1988) Late infections of total joint prostheses. A review and recommendations for prevention. Clin Orthop Relat Res 229:131–142

    Google Scholar 

  25. Leitner L, Malaj I, Sadoghi P, Amerstorfer F, Glehr M, Vander K et al (2018) Pedicle screw loosening is correlated to chronic subclinical deep implant infection: a retrospective database analysis. Eur Spine J 27(10):2529–2535

    PubMed  Google Scholar 

  26. Mazzie JP, Brooks MK, Gnerre J (2014) Imaging and management of postoperative spine infection. Neuroimaging Clin N Am 24(2):365–374

    PubMed  Google Scholar 

  27. Kanayama M, Hashimoto T, Shigenobu K, Oha F, Iwata A, Tanaka M (2017) MRI-based decision making of implant removal in deep wound infection after instrumented lumbar fusion. Clin Spine Surg 30(2):E99–e103

    PubMed  Google Scholar 

  28. Lener S, Hartmann S, Barbagallo GMV, Certo F, Thome C, Tschugg A (2018) Management of spinal infection: a review of the literature. Acta Neurochir 160(3):487–496

    PubMed  Google Scholar 

  29. Chahoud J, Kanafani Z, Kanj SS (2014) Surgical site infections following spine surgery: eliminating the controversies in the diagnosis. Front Med 1:7

    Google Scholar 

  30. Inanami H, Oshima Y, Iwahori T, Takano Y, Koga H, Iwai H (2015) Role of 18F-fluoro-D-deoxyglucose PET/CT in diagnosing surgical site infection after spine surgery with instrumentation. Spine 40(2):109–113

    PubMed  Google Scholar 

  31. Palestro CJ, Torres MA (1997) Radionuclide imaging in orthopedic infections. Semin Nucl Med 27(4):334–345

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  32. Palestro CJ (1995) Radionuclide imaging after skeletal interventional procedures. Semin Nucl Med 25(1):3–14

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  33. Atkins BL, Athanasou N, Deeks JJ, Crook DW, Simpson H, Peto TE et al (1998) Prospective evaluation of criteria for microbiological diagnosis of prosthetic-joint infection at revision arthroplasty. The OSIRIS Collaborative Study Group. J Clin Microbiol 36(10):2932–2939

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  34. Oechsner PE et al (2016) Infektionen des Bewegungsapparates. swiss orthopaedics, Grandvaux

    Google Scholar 

  35. Morawietz L, Tiddens O, Mueller M, Tohtz S, Gansukh T, Schroeder JH et al (2009) Twenty-three neutrophil granulocytes in 10 high-power fields is the best histopathological threshold to differentiate between aseptic and septic endoprosthesis loosening. Histopathology 54(7):847–853

    PubMed  Google Scholar 

  36. Morawietz L, Classen RA, Schroder JH, Dynybil C, Perka C, Skwara A et al (2006) Proposal for a histopathological consensus classification of the periprosthetic interface membrane. J Clin Pathol 59(6):591–597

    CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  37. Renz N, Cabric S, Janz V, Trampuz A (2015) Sonication in the diagnosis of periprosthetic infections: significance and practical implementation. Orthopade 44(12):942–945

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  38. Trampuz A, Zimmerli W (2006) Diagnosis and treatment of infections associated with fracture-fixation devices. Injury 37(Suppl 2):S59–66

    PubMed  Google Scholar 

  39. Hoiby N, Bjarnsholt T, Moser C, Bassi GL, Coenye T, Donelli G et al (2015) ESCMID guideline for the diagnosis and treatment of biofilm infections 2014. Clin Microbiol Infect 21(Suppl 1):S1–S25

    PubMed  Google Scholar 

  40. Renz N, Muller M, Perka C, Trampuz A (2016) Implant-associated infections—diagnostics. Chirurg 87(10):813–821

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  41. Feihl S, Trampuz A, Renz N (2017) Diagnostik implantatassoziierter Infektionen und Stellenwert der Sonikation. OP J 33(02):102–106

    Google Scholar 

  42. Dale H, Fenstad AM, Hallan G, Havelin LI, Furnes O, Overgaard S et al (2012) Increasing risk of prosthetic joint infection after total hip arthroplasty. Acta Orthop 83(5):449–458

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  43. Malamo-Lada H, Zarkotou O, Nikolaides N, Kanellopoulou M, Demetriades D (1999) Wound infections following posterior spinal instrumentation for paralytic scoliosis. Clin Microbiol Infect 5(3):135–139

    PubMed  Google Scholar 

  44. Lewkonia P, DiPaola C, Street J (2016) Incidence and risk of delayed surgical site infection following instrumented lumbar spine fusion. J Clin Neurosci 23:76–80

    PubMed  Google Scholar 

  45. Andres-Cano P, Cervan A, Rodriguez-Solera M, Antonio Ortega J, Rebollo N, Guerado E (2018) Surgical infection after posterolateral lumbar spine arthrodesis: CT analysis of spinal fusion. Orthop Surg 10(2):89–97

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  46. Shillingford JN, Laratta JL, Reddy H, Ha A, Lehman RA Jr., Lenke LG et al (2018) Postoperative surgical site infection after spine surgery: an update from the Scoliosis Research Society (SRS) morbidity and mortality database. Spine Deform 6(6):634–643

    PubMed  Google Scholar 

  47. How NE, Street JT, Dvorak MF, Fisher CG, Kwon BK, Paquette S et al (2019) Pseudarthrosis in adult and pediatric spinal deformity surgery: a systematic review of the literature and meta-analysis of incidence, characteristics, and risk factors. Neurosurg Rev 42(2):319–336

    PubMed  Google Scholar 

  48. Hu X, Lieberman IH (2018) Revision spine surgery in patients without clinical signs of infection: How often are there occult infections in removed hardware? Eur Spine J 27(10):2491–2495

    PubMed  Google Scholar 

  49. Prinz V, Bayerl S, Renz N, Trampuz A, Czabanka M, Woitzik J et al (2019) High frequency of low-virulent microorganisms detected by sonication of pedicle screws: a potential cause for implant failure. J Neurosurg Spine 31(3):424–429

    PubMed  Google Scholar 

  50. Shifflett GD, Bjerke-Kroll BT, Nwachukwu BU, Kueper J, Burket J, Sama AA et al (2016) Microbiologic profile of infections in presumed aseptic revision spine surgery. Eur Spine J 25(12):3902–3907

    PubMed  Google Scholar 

  51. Pumberger M, Burger J, Strube P, Akgun D, Putzier M (2019) Unexpected positive cultures in presumed aseptic revision spine surgery using sonication. Bone Joint J 101-B(5):621–624

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  52. Lehner B, Akbar M, Beckmann NA (2018) Infections after reconstructive spinal interventions: How do I deal with them? Orthopade 47(4):288–295

    PubMed  Google Scholar 

  53. Yin D, Liu B, Chang Y, Gu H, Zheng X (2018) Management of late-onset deep surgical site infection after instrumented spinal surgery. BMC Surg 18(1):121

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  54. Hahn F, Zbinden R, Min K (2005) Late implant infections caused by Propionibacterium acnes in scoliosis surgery. Eur Spine J 14(8):783–788

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  55. Lall RR, Wong AP, Lall RR, Lawton CD, Smith ZA, Dahdaleh NS (2015) Evidence-based management of deep wound infection after spinal instrumentation. J Clin Neurosci 22(2):238–242

    PubMed  Google Scholar 

  56. Trampuz A, Zimmerli W (2005) Prosthetic joint infections: update in diagnosis and treatment. Swiss Med Wkly 135(17/18):243–251

    PubMed  Google Scholar 

  57. Rickert M, Schleicher P, Fleege C, Arabmotlagh M, Rauschmann M, Geiger F et al (2016) Management of postoperative wound infections following spine surgery: first results of a multicenter study. Orthopade 45(9):780–788

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  58. Khoshakhlagh P, Rabiee SM, Kiaee G, Heidari P, Miri AK, Moradi R et al (2017) Development and characterization of a bioglass/chitosan composite as an injectable bone substitute. Carbohydr Polym 157:1261–1271

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  59. Kokubo T, Yamaguchi S (2016) Novel bioactive materials developed by simulated body fluid evaluation: surface-modified Ti metal and its alloys. Acta Biomater 44:16–30

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  60. Biscevic M, Biscevic S, Ljuca F, Smrke BU, Krupic F, Habul C (2014) Postoperative infections after posterior spondylodesis of thoracic and lumbal spine. Surgical spine infections. Psychiatr Danub 26(Suppl 2):382–386

    PubMed  Google Scholar 

  61. Cheng MT, Chang MC, Wang ST, Yu WK, Liu CL, Chen TH (2005) Efficacy of dilute betadine solution irrigation in the prevention of postoperative infection of spinal surgery. Spine 30(15):1689–1693

    PubMed  Google Scholar 

  62. Kang DG, Holekamp TF, Wagner SC, Lehman RA Jr. (2015) Intrasite vancomycin powder for the prevention of surgical site infection in spine surgery: a systematic literature review. Spine J 15(4):762–770

    PubMed  Google Scholar 

  63. Xie LL, Zhu J, Yang MS, Yang CY, Luo SH, Xie Y et al (2017) Effect of intra-wound vancomycin for spinal surgery: a systematic review and meta-analysis. Orthop Surg 9(4):350–358

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  64. Bakhsheshian J, Dahdaleh NS, Lam SK, Savage JW, Smith ZA (2015) The use of vancomycin powder in modern spine surgery: systematic review and meta-analysis of the clinical evidence. World Neurosurg 83(5):816–823

    PubMed  Google Scholar 

  65. Murphy EP, Curtin M, Shafqat A, Byrne F, Jadaan M, Rahall E (2017) A review of the application of vancomycin powder to posterior spinal fusion wounds with a focus on side effects and infection. A prospective study. Eur J Orthop Surg Traumatol 27(2):187–191

    PubMed  Google Scholar 

  66. Ghobrial GM, Cadotte DW, Williams K Jr., Fehlings MG, Harrop JS (2015) Complications from the use of intrawound vancomycin in lumbar spinal surgery: a systematic review. Neurosurg Focus 39(4):E11

    PubMed  Google Scholar 

  67. Stravinskas M, Horstmann P, Ferguson J, Hettwer W, Nilsson M, Tarasevicius S et al (2016) Pharmacokinetics of gentamicin eluted from a regenerating bone graft substitute: In vitro and clinical release studies. Bone Joint Res 5(9:427–435

    Google Scholar 

  68. Colding-Rasmussen T, Horstmann P, Petersen MM, Hettwer W (2018) Antibiotic elution characteristics and pharmacokinetics of gentamicin and vancomycin from a mineral antibiotic carrier: an in vivo evaluation of 32 clinical cases. J Bone Joint Infect 3(4):234–240

    Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. Clinic für Wirbelsäulenerkrankungen und -Therapien, MEOCLINIC, Berlin, Deutschland

    M. Akbar

  2. Klinik für Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie, Universitätsklinikum Heidelberg, Schlierbacher Landstrasse 200a, 69118, Heidelberg, Deutschland

    B. Lehner &  W. Pepke

  3. Klinik für Neurochirurgie und Zentrum für Wirbelsäulentherapie, Helios Klinikum Berlin-Buch, Berlin, Deutschland

    Y.-M. Ryang

Authors
  1. M. Akbar
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  2. B. Lehner
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  3. Y.-M. Ryang
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  4. W. Pepke
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Corresponding author

Correspondence to W. Pepke.

Ethics declarations

Interessenkonflikt

M. Akbar, B. Lehner, Y.-M. Ryang und W. Pepke geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

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Die Originalversion dieses Artikels wurde korrigiert: in der ursprünglichen Online First Publikation des Beitrags wurde die Abb. 2 leider fehlerhaft dargestellt.

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Akbar, M., Lehner, B., Ryang, YM. et al. Low-Grade-Infektionen in der Wirbelsäulenchirurgie – Ein Chamäleon?. Orthopäde 49, 669–678 (2020). https://doi.org/10.1007/s00132-020-03947-z

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