全膝关节置换术后假体感染病因分析及诊疗进展.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：王文博（1998），男，汉族，河南周口人，硕士研究生，住院医师，研究方向为中医药在创伤修复中的应用。-29-全膝关节置换术后假体感染病因分析及诊疗进展 王文博1 辜志昌2 1.福建中医药大学中医学院，福建 福州 350000 2.三明市中西医结合医院骨一科，福建 三明 365000 摘要：摘要：全膝关节置换术（total knee arthroplasty,TKA）是目前国内外现阶段外科治疗重度膝骨关节疾病最常选择的治疗方案之一。随着越来越多的膝骨关节炎患者接受全膝关节置换术治疗，关节假体周围感染(Periprosthetic joint infections，PJI)这一常见问题也逐渐引起广大临床工作者的重视。PJI 由于外在环境与内在条件不同，感染因素也各不相同，且检测方式多样，假体周围培养出细菌或窦道产生是其主要诊断标准。目前临床正逐渐探索更精确的治疗方案。本文将主要从全膝关节置换术后假体感染的原因、诊断、治疗等方面进行综述，以期为临床应用提供参考。关关键词：键词：全膝关节置换；假体周围感染；病因；诊断；治疗 中图分类号：中图分类号：R442.9 Etiological analysis and diagnosis and treatment progress of prosthetic infection after total knee arthroplasty WANG Wenbo1 GU Zhichang2 1.School of Traditional Chinese Medicine,Fujian University of Traditional Chinese Medicine,Fuzhou,Fujian 350000 2.Subject One,Department of Orthopedics,Sanming Hospital)Abstract:Total knee arthroplasty(TKA)is currently one of the most commonly chosen treatment options for severe knee osteoarthritis at home and abroad.As more and more patients with knee osteoarthritis receive total knee arthroplasty treatment,the common problem of periprosthetic joint infections(PJI)has gradually attracted the attention of clinical workers.Due to different external and internal conditions,the infection factors of PJI are also different,and the detection methods are diverse.The main diagnostic criteria for PJI are bacteria cultured around the prosthesis or the production of sinuses.Currently,clinical trials are gradually exploring more precise treatment options.This article will mainly review the causes,diagnosis,and treatment of prosthetic infections after total knee arthroplasty,in order to provide reference for clinical applications.Keywords:Total knee replacement;periprosthetic infection;Pathogen;Diagnosis;treat TKA 是外科临床工作中治疗重度膝骨关节疾病最常选择的术式之一，其能够及时有效改善患者膝关节长期慢性炎症性疼痛和功能活动障碍的问题，提高广大老年患者的生活质量，得到广大患者的认可及临床应用。随着接受 TKA 治疗患者的增多，TKA 治疗术后潜在的一系列健康问题也应当注意。TKA 术后可能出现假体松动变形或断裂、膝关节失稳、感染等多种并发症，其中 PJI 是术后最常见的翻修原因1。PJI 主要以关节中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-30-肿痛、局部皮温增高、关节功能障碍等为主要表现。手术切口出现脓液渗出或伴血性脓性分泌物，关节疼痛加重，局部皮温升高，均提示感染的可能，深部感染还有持续性骨痛症状2，给患者身心带来沉重负担。近年来随着基础研究的不断发展，PJI 诊疗应用方面有了长足的进步。在此对已查阅文献进行综述，以期为临床治疗提供参考。1 感染原因 PJI 一般由术区环境污染或血源性感染等引起。手术室环境污染或由于气流、或污染物直接间接接触术区所致。血源性感染多因患者免疫力低下，各种病菌经血液传播至术区所致。PJI 危险因素包括类风湿性关节炎、激素治疗史、糖尿病、手术时间、术后放置引流、吸烟、术中出血量，各危险因素与 TKA 后发生 PJI的关系均呈正相关3。此外，同一关节或既往感染的多次手术史，伤口愈合延迟也可引起感染发生4。关节区域术前皮肤清洁准备，消毒情况、铺巾顺序等因素也值得重视，建议使用碘酊酒精消毒，或可减少术区感染风险。2 实验室检查 2.1 血清和血浆标志物 C 反应蛋白（C-reactive protein,CRP）、红细胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate,ESR）是较为常用的实验室检查手段。文献中报道的 CRP 敏感性和特异性值范围很广，分别为62%-100%和64%-96%。报道的 ESR 敏感性值 为 33%-95%，特异性值为60%-100%5。尽管 CRP 和 ESR 会受各种全身炎症性疾病（如自身免疫性疾病、活动性癌症、冠心病、急性或慢性肾功能衰竭、肥胖和非关节相关感染）的影响，但它们仍被广泛用作炎症标志物，以帮助疑似出现术后感染的患者进行病情筛查，但这些标志物对 PJI 诊断的特异性较差，在低毒性感染中通常不表现异常6。血小板计数增加和平均血小板体积减少与活动性感染有关。一项研究发现7，血小板计数与平均血小板体积比（PC/mPV）临界值为 31.7%时，PC/mPV 对 PJI诊断的敏感性和特异性分别为 48%和 81%，但仍无法作为诊断依据。细菌感染人群中，中性粒细胞计数相对增加和淋巴细胞计数下降提示血清中性粒细胞-淋巴细胞比值可作为诊断假体感染的生物标志物，但其敏感性、特异性较低，且有较高假阴性率8。降钙素原（PCT）检测全身性细菌感染的效用较高，但在血清降钙素原在关节感染诊断中的效用有限，在 Busch 等人的一项研究中发现其敏感性非常低（13%）9。对于 PJI 患者，D-二聚体作为诊断指标的灵敏度和特异度较高，约为81%、82%10，该值在炎症性高凝状态人群中，其诊断阈值可能更高11。国内最新研究结果推荐将纤维蛋白原作为诊断指标，认为其诊断效能高于 D-二聚体12。在一项系统评价和meta分析中，血清白介素-6（IL-6）在检测假体感染方面的汇总敏感性和特异性范围为0.76-0.88，IL-6 可以作为 PJI 诊断的补充指标。-防御素是一种新型血清学指标，灵敏度与特异度均较高，王微等人13通过 ELISA 法对血清-防御素水平进行了定量检测，证实了术后早期血清-防御素水平对于PJI 具有较高的诊断价值。还有一些血清生物标志物如Presepsin、Toll 样受体-2、可溶性尿激酶型纤溶酶原激活剂受体、趋化因子 Ligand 2 和骨桥蛋白等有助于明确 PJI 诊断14，值得进一步挖掘探索。2.2 关节滑液检查 膝关节滑液是由滑膜细胞向关节腔内分泌的一种富含蛋白质的液体，滑液更加直观反映关节的生化状态。滑液白细胞计数（WBC）和多晶型核白细胞百分比（PMN%）是目前国际共识 PJI 定义中的次要标准15，第二届人工关节感染国际共识会议（InternationalConsensusMeeting，ICM）推荐的诊断阈值为：急性PJI 的白细胞计数10000 个/l，PMN%90%；慢性PJI 的白细胞计数3000 个/l，PMN%70%16。白细胞酯酶(leukocyte esterase，LE)是中性粒细胞分泌到滑液中的一种酶，白细胞酯酶的活性通常被认为与白细胞数量成正比，白细胞酯酶试验对 PJI总敏感性为 66%-100%，特异性为 86.7%-100%17。白细胞酯酶易用、快速、低成本，且具有较高的特异性和敏感性，已经成为术中快速诊断 PJI 的指标。需要注意的是，由于血液会影响 LE 试纸的比色分析，所以需要选用术前未混血的关节液，或离心后的关节液。在其他的在炎性指标方面，相较于血清，滑液中如IL-16、IL-18、C-反应蛋白等指标虽然有较好的诊断价值，但仍不可避免地出现假阳性可能，故不能独立当作诊断依据。一项临床研究表明18，滑膜液中 防御素和 C-反应蛋白可用于关节周围感染的辅助诊断，中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-31-但其诊断价值有待进一步评估。与IL-1相似，TNF-是一种多效性促炎细胞因子，滑液 IL-1 在 PJI 的诊断中比 ESR 和 CRP 更有价值，其敏感性为 95%，在 95%置信区间内特异性为 95%19，而滑液 TNF-虽然指标升高，但并不适合作为诊断依据20。2.3 微生物鉴定 TKA 术后感染常见革兰阳性菌，真菌感染比较罕见。革兰阳性菌中以金黄色葡萄球菌、链球菌和表皮葡萄球菌等较为常见。相较细菌感染，真菌感染导致的后果更为严重21，故而术后一定需做培养，培养组织建议 3-5 块炎症区不同位置最好。细菌的生物膜是由细胞外聚合物（如多糖、糖蛋白和 DNA）组成的复杂基质，可以保护细菌免受宿主的免疫反应和抗菌药物的影响，这就让细菌能够在假体表面存活和生长，且可以滞留在生物膜上使得代谢处于静止状态，所以很容易培养不出细菌或培养出耐药菌22。微生物分子诊断常用技术包括聚合酶链反应技术和宏基因组二代测序技术（metagenomicnext-generation sequencing，mNGS）等，其中 mNGS 等分子诊断技术已被 ICM 选用作为常规诊断诊断流程，可用于检测关节液、组织或超声裂解液等样本，有助于提高PJI病原微生物检出阳性率23。另外，相比于传统的 RNA 基因检测的较高假阳性率，DNA 扩增技术的应用也有着广阔的前景。3 影像学检查 PJI 早期，在 X 线影像表现上，炎症病灶通常无明显临床特异性，或局部可见软组织、关节囊表面的急性出血和肿胀征象。X 线、超声、计算机体层成像和磁共振成像等影像学技术虽然不能直接表明感染存在，但可以指导临床分析感染源。当感染病灶进展至晚期，检查时可以观察到骨与骨水泥界面发生轻微的间隙，提示假体周围出现松动的可能24，但仍需鉴别排除局部机械性软组织松动。假体周围软组织感染，多伴有骨质纤维组织破坏、骨膜的增生以及反应酶阳性增高等表现25。随着科技进步，99mTc-MDP 三相骨扫描、68柠檬酸钙（positron emission tomography,PET）/CT成像、单光子发射计算机断层扫描（single photon emission computed tomography,SPECT）/CT 等检查，也可以通过检测核素浓聚程度及分布范围推测出现感染26,27，有助于及时发现感染病灶。4 手术治疗方案选择 PJI 治疗目标是切断清除感染病灶，做到无痛并恢复患肢功能。若检查发现置换假体完好或无严重松动问题，可先考虑应用常规抗生素药物进行治疗，待细菌培养后的药敏学试验结果明确后再进一步选用抗生素，治疗效果不佳时再考虑手术治疗。4.1 关节灌洗 关节灌洗术可清除导致假体周围感染的细菌，主要用于深部感染早期，细菌耐药性低，假体无松动，无骨感染的患者。4.2 抗生素保留假体清创 适用于膝关节置换术后出现炎性脓液、软组织坏死、滑膜增生，但假体完好无松动、侵蚀的患者。沿着原手术切口逐层切开暴露关节腔，检查假体情况，彻底清理关节腔内感染坏死组织，高频脉冲彻底冲洗并清洁关节腔，更换新的聚乙烯衬垫片，放置引流管，关节腔内撒入抗生素（如万古霉素等），逐层缝合切口。杜文豪等28应用抗生素保留假体清创在治疗初次全膝关节置换术后3个月内的感染，取得较好的早期疗效，但对于 4-6 个月内的感染，保留假体清创失败率较高(15.2%)。TKA 术后急性和早期血源性假体周围关节感染，可以通过破坏并清除细菌生物膜，安全保留假体，达到清创治疗目的。清创术后仍建议建议静脉使用抗生素 2-6 周，视复查情况选择使用口服抗生素，在药敏结果显示不耐药的情况下，利福平联合氟喹诺酮是目前口服抗生素方案中最有效的组合，并可增加早期PJI 的成功率29。4.3 关节翻修 临床上出现 PJI 可进行翻修治疗，分为一期翻修和二期翻修不同治疗方案。一期翻修适用于不能长期耐受多次手术患者。从原切口打开关节腔，取出关节假体，彻底清除病变组织，选用长效抗生素骨水泥固定新假体，术后应用抗生素维持治疗不少于 6 周。二期翻修手术方案主要适用于慢性感染、能同时耐受多次翻修手术的患者。沿着原有切口打开关节腔，去除假体、骨水泥，取病变组织进行细菌培养，彻底清创关节腔，使用抗生素骨水泥进行旷置，闭合关节腔；进行抗生素治疗观察 4-6 个星期；确定感染清除后，根据患者情况置入新的假体。在一项德国多中心（504个关节置换中心）调查中发现，2020 年在术后 4-10中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-32-周采用保留假体清创术的关节置换中心数量显著降低，采用一期翻修术显著增加（膝 66%）30。4.4 膝关节融合 膝关节融合术适用于 TKA 手术反复出现严重感染、无法翻修、晚期骨质破坏的患者。固定方式有髓内针、外固定支架、钢板固定等。应用膝关节融合术治疗后，膝关节功能丧失，建议慎重选择。4.5 截肢 PJI 应用截肢术主要针对由于长期连续使用多种常用抗生素药物治疗、反复再次感染者发生严重化脓性败血症甚至是危及生命或健康恶化的情况。该方法实际上只是作为临时紧急或医疗的补救治疗的应急处理措施，仅可在必要时考虑该方案。5 中医治疗 目前中医治疗 PJI 患者参考文献较少，PJI 人群症候特点多符合人体正气大虚，毒热内蕴证候表现，机体缓慢失血，内里空虚，气随血脱，邪毒入侵，邪气瘀而化热，伤及阴液，热外在表现为气血阴阳俱虚，或面白，或自汗，或身烦热，或头晕失眠等症。灵枢天年载:“血气虚，脉不通，真邪相攻，乱而相引，故中寿而尽也”，总以“扶正祛邪”为主，治当大补元气，化生气血，濡养五脏六腑，兼以解毒托毒之法，开郁通塞，调达血气阴阳。表皮溃烂难收者，可与太平惠民和剂局方中神效托里散加减31；表里阴阳俱虚者，可予八珍汤合清热解毒之方药，随证加减。综上，PJI 不仅会给患者带来极大的精神伤害，增加其家庭经济负担，也会对临床医生造成各种沉重的压力。PJI 由外在环境和内在因素引起，无菌手术环境是必不可少的一环。此外，排除患者术前感染风险，做好手术区域清洁预防措施，才会提高患者的生活质量，避免对病人造成二次伤害。对于出现 PJI 患者，也应及时完善 D-二聚体及炎症指标，完善微生物培养及影像检查，做到早发现，早治疗，积极选择合适药物或手术方案，减轻患者痛苦。适当结合中医药在治疗 PJI 患者方面相应药物作用机制与治疗方案应用上尚未有明确的专家共识产生，值得进一步挖掘。参考文献 1郑中忍,马辉,杨飞,等.全膝关节置换术后翻修的原因分析J.实用骨科杂志,2022,28(08):746-749.2 张 治 国,牛 东 生.人 工 全 膝 关 节 置 换 术 后 关 节 深 部 感 染 的 处 理 及 预 防 J.中 国 矫 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