人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后感染的臨床研究進(jìn)展

蔡筑韻,石長貴,鮑哲明,蘇佳燦

(上海市第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院骨科,上海 200433)

感染是膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(total knee arthroplasty,TKA)后一種嚴(yán)重的并發(fā)癥。由于全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)患者的老齡化趨勢(shì)以及假體在體內(nèi)留存時(shí)間增長所帶來的持續(xù)性感染風(fēng)險(xiǎn),未來 TKA術(shù)后感染的發(fā)病率還將有所上升[1]。本文就近年來國際上關(guān)于人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后感染的一些臨床研究進(jìn)展作一綜述。

1 TKA術(shù)后感染的危險(xiǎn)因素

以往病例報(bào)告中引起 TKA術(shù)后感染的危險(xiǎn)因素有很多,如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、皮膚潰瘍、既往膝關(guān)節(jié)手術(shù)史、肥胖、泌尿系統(tǒng)感染、腎功能衰竭、艾滋病、糖尿病、服用激素、營養(yǎng)不良和惡性腫瘤等[2～4]。 Pulido等[2]回顧了 2001～2006年間進(jìn)行關(guān)節(jié)置換的 9245名患者的資料,在進(jìn)行了多變量分析的調(diào)整后得出了以下幾個(gè)假體周圍感染的獨(dú)立危險(xiǎn)因素:體質(zhì)指數(shù)大于 40kg/m2,美國麻醉醫(yī)師協(xié)會(huì)評(píng)分大于 2,雙側(cè)關(guān)節(jié)同時(shí)手術(shù),異體輸血,術(shù)后房顫 ,術(shù)后心肌梗死,術(shù)后尿路感染以及長期住院。其中,術(shù)后房顫和心肌梗死以往并未引起臨床醫(yī)師們的注意。其引起感染可能是由于以下兩個(gè)原因,一是患有嚴(yán)重心臟并發(fā)癥的患者使用了抗凝血藥物,如肝素等,已經(jīng)有研究表明抗凝劑的使用也是術(shù)后感染的一個(gè)危險(xiǎn)因素[5];二是可能由于并發(fā)心臟疾病的患者身體狀態(tài)通常較差,從而延長了傷口愈合的時(shí)間,增加了術(shù)后感染的可能性。長期住院也被提出是危險(xiǎn)因素之一,一些由耐藥性較強(qiáng)的病原體引起的感染可能與此有關(guān)。

近期 ,Malinzak等[3]在回顧了 1991～ 2004年進(jìn)行關(guān)節(jié)置換的 6108名患者的資料后,采用 Logistic回歸分析對(duì)感染患者和未感染患者的前瞻性資料進(jìn)行了比較,得出了以下結(jié)論。體質(zhì)指數(shù)過高仍是一大危險(xiǎn)因素;糖尿病患者術(shù)后感染概率提高 3倍;但雙側(cè)關(guān)節(jié)同時(shí)手術(shù)的患者術(shù)后感染概率卻是單側(cè)手術(shù)患者的 1/3。 Ritter等[6]也發(fā)現(xiàn)雙側(cè)膝關(guān)節(jié)同時(shí)置換后的患者,其膝關(guān)節(jié)評(píng)分要比單側(cè)置換的患者高,但同時(shí)也更易發(fā)生患靜脈炎。肥胖雖然一直被認(rèn)為會(huì)對(duì) TKA術(shù)后產(chǎn)生負(fù)面影響,以往超重患者一般會(huì)被勸阻行 TKA手術(shù)。但 Stickles等[7]應(yīng)用線性回歸分析研究發(fā)現(xiàn),肥胖患者與其他患者一樣術(shù)后可獲得大致相同的功能改善和滿意度,只是體質(zhì)指數(shù)較大的患者術(shù)后 1年上下樓稍困難。宋立明等[8]比較了不同切口 TKA術(shù)后的早期并發(fā)癥,小切口組38例 46膝,常規(guī)切口組 43例 54膝。術(shù)后前者 4例 4膝感染,而后者只有 1例 1膝感染。作者認(rèn)為引起小切口 TKA感染率較高的原因可能包括對(duì)髕骨、脛骨骨面造成損傷引起抵抗力降低、手術(shù)時(shí)間延長、術(shù)后引流量大及切口內(nèi)異物無法徹底沖洗等。

2 TKA術(shù)后感染的診斷

TKA術(shù)后感染的診斷目前仍是一個(gè)挑戰(zhàn),特別是存在亞急性和低毒性感染的情況下,尚無普遍認(rèn)可的診斷試驗(yàn)或方法可以做到絕對(duì)準(zhǔn)確[9]。目前針對(duì) TKA術(shù)后感染的診斷方法較多,有關(guān)節(jié)穿刺檢查、血液學(xué)檢查、術(shù)中組織培養(yǎng)、冰凍組織切片檢查及分子生物學(xué)檢測(cè)等。而影像學(xué)檢查方法則有 X線片及放射性核素檢查,但 CT和 M RI較少使用。另外也有文獻(xiàn)報(bào)道使用脫氧葡萄糖—正電子發(fā)射斷層成像技術(shù)(FDG-positron emission tomography,FDG-PET)來診斷TKA術(shù)后感染。

一個(gè)完整的診斷流程對(duì)于確診 TKA術(shù)后感染極為重要,但以往的診斷流程往往包括了膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)。需要注意的是,針對(duì)不同的關(guān)節(jié)其診斷標(biāo)準(zhǔn)也有所不同[10]。 Savarino等[11]針對(duì)膝關(guān)節(jié)給出了一個(gè)較為完整的診斷流程(見圖 1)。

圖1 膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體周圍感染的診斷流程

在所有診斷方法中,術(shù)中組織培養(yǎng)是檢測(cè) TKA術(shù)后假體周圍是否感染的金標(biāo)準(zhǔn)。 Fink等[12]將術(shù)中組織活檢與 C反應(yīng)蛋白以及關(guān)節(jié)穿刺檢查進(jìn)行比較研究,發(fā)現(xiàn)前者的敏感度和特異度均最高。對(duì)于膝關(guān)節(jié),取材應(yīng)包括滑液或關(guān)節(jié)液,滑膜組織以及脛骨側(cè)和股骨側(cè)骨-假體之間的偽膜組織。一般認(rèn)為,手術(shù)前 2周要停止使用抗生素,術(shù)中抗生素要在采集完標(biāo)本以后再使用[13]。但近期 Burnett等[14]對(duì) 25例患者共 26膝進(jìn)行了一項(xiàng)前瞻性試驗(yàn),在術(shù)前穿刺確定了一種病原微生物的情況下繼續(xù)常規(guī)使用抗生素,結(jié)果表明術(shù)前預(yù)防性使用抗生素并不影響術(shù)中組織培養(yǎng)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

放射性核素的方法也逐漸被應(yīng)用到診斷 TKA術(shù)后感染的領(lǐng)域。單獨(dú)锝-99m亞甲基二膦酸鹽(99mTc-MDP)骨閃爍顯像對(duì)于評(píng)價(jià) TKA術(shù)后感染的作用有限,因?yàn)榧袤w周圍放射性核素的攝取可以持續(xù)到假體植入后數(shù)年,因此假體周圍99mTc-MDP攝取強(qiáng)度不能用來區(qū)分假體感染[15]。白細(xì)胞的放射性核素檢查對(duì)于診斷 TKA術(shù)后感染有一定幫助。Nijhof等[16]采用銦-111同位素標(biāo)記白細(xì)胞或免疫球蛋白,比常規(guī)使用锝-99m敏感度更高。最近,Bruggen等[17]針對(duì)正電子發(fā)射斷層成像技術(shù)和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)對(duì)骨與關(guān)節(jié)感染的診斷作用進(jìn)行了一項(xiàng)系統(tǒng)評(píng)價(jià),結(jié)果表明采用錮111標(biāo)記包細(xì)胞的單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)結(jié)合99mTc-M DP或99mTc硫膠體是目前最好的核醫(yī)學(xué)檢查技術(shù)。锝可以首先顯示所有高代謝的區(qū)域,而銦由于標(biāo)記白細(xì)胞,將會(huì)聚集在炎癥區(qū)域,此法可以幫助辨別高代謝非炎癥區(qū)域的感染。但也有學(xué)者認(rèn)為此項(xiàng)檢查步驟繁瑣 ,可能導(dǎo)致誤差[15]。

近年來,FDG-PET用于發(fā)現(xiàn)感染及炎性病灶,這是因?yàn)檠仔约?xì)胞糖代謝的增加,其敏感性較高。并且其較傳統(tǒng)的核醫(yī)學(xué)方法有更好的空間分辨率。由于炎性細(xì)胞內(nèi) FDG蓄積迅速,示蹤劑注射后 60min內(nèi)能夠完成 FDG-PET掃描。Zhuang等[18]采用 FDG-PET研究發(fā)現(xiàn)其敏感性、特異性和準(zhǔn)確性分別為 91%、72%及 78%。 Parvizi等[19]以假體柄與骨界面之間的攝取量增高作為感染的診斷標(biāo)準(zhǔn),此方法的陽性預(yù)測(cè)值為 80%,陰性預(yù)測(cè)值為 98.5%。盡管 FDG-PET比白細(xì)胞標(biāo)記的骨掃描有更高的特異性,但仍可能因?yàn)闊o菌性松動(dòng)而帶來假陽性結(jié)果。

3 TKA術(shù)后感染的治療

對(duì)于 TKA術(shù)后感染,應(yīng)早期診斷、早期處理。治療的目的是徹底清除感染、膝關(guān)節(jié)達(dá)到無痛及最大限度地恢復(fù)膝關(guān)節(jié)功能。目前的治療方法主要包括清創(chuàng)配合抗生素治療、一期翻修術(shù)、二期翻修術(shù)以及關(guān)節(jié)切除成形術(shù)等等。為了獲得良好的治療效果,治療過程應(yīng)結(jié)合患者的自身?xiàng)l件和病情進(jìn)展程度采用不同的治療方法。Trampuz等[20]提出了 TKA術(shù)后感染的治療原則(見圖 2)。

圖2 TKA術(shù)后感染的治療原則

二期翻修術(shù)目前被認(rèn)為是治療 TKA術(shù)后感染的標(biāo)準(zhǔn)做法。二期翻修是指首次手術(shù)取出所有異物,徹底清創(chuàng),經(jīng)過一定的時(shí)間間隔(一般 4～ 8周),再次進(jìn)行手術(shù)植入假體。雖然二期翻修的效果受多方面因素的影響,如清創(chuàng)的范圍、臨床發(fā)病的持續(xù)時(shí)間、感染的細(xì)菌種類、抗生素的用量和組合、間隔器的類型、手術(shù)醫(yī)師的技術(shù)以及二期植入的假體選擇等等[21],但此術(shù)式卻可以穩(wěn)定控制感染,對(duì)防止關(guān)節(jié)再感染效果顯著,文獻(xiàn)報(bào)道治愈率達(dá) 90%以上,高于其他手術(shù)方法。所以二期翻修被認(rèn)為是消除感染、恢復(fù)關(guān)節(jié)功能的最佳選擇。

Trampuz等[20]認(rèn)為 ,當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重的感染時(shí),更傾向于采用二期翻修的方法。嚴(yán)重感染包括多種病原體混合感染,革蘭陰性菌感染,毒力較強(qiáng)的耐藥菌的感染,以及病原菌不明的感染,比如難治性的腸球菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌以及耐喹諾酮的綠膿桿菌感染患者。

二期翻修術(shù)包括以下幾個(gè)步驟。a)取出假體和骨水泥,徹底清創(chuàng);b)使用含抗生素的骨水泥間隔器維持關(guān)節(jié)間隙;c)4至 6周經(jīng)非腸道途徑使用敏感抗生素;d)植入新的人工關(guān)節(jié)假體。需要注意的是膝關(guān)節(jié)周圍軟組織少,當(dāng)有缺損時(shí),要考慮行皮瓣移植處理[11]。

假體的取出和再次植入兩次手術(shù)之間的間隔時(shí)間現(xiàn)在仍有爭(zhēng)議,時(shí)間過短可能感染未被完全控制,時(shí)間過長雖然可以降低感染復(fù)發(fā)的危險(xiǎn),但卻使整個(gè)治療周期延長,不但治療費(fèi)用增加而且不利于術(shù)后的康復(fù)治療,尤其是對(duì)老年患者。Nelson等[22]認(rèn)為在二期翻修術(shù)中,第一次清創(chuàng)后植入活動(dòng)型間隔器,使用抗生素 6周,直至傷口炎癥消失,血沉和 C反應(yīng)蛋白穩(wěn)定在正常水平或稍偏高,此時(shí)再進(jìn)行假體置換,成功率可達(dá) 90%。初始的 1～ 2周靜脈給藥,之后口服或者靜脈給藥均可。不同的給藥途徑目的是為了維持藥物在體內(nèi)的有效濃度。對(duì)于免疫力低下且反復(fù)多次感染的患者需要延長1～ 2周的給藥時(shí)間。

間隔器的使用作為二期翻修術(shù)的一部分,對(duì)于感染的清除和關(guān)節(jié)功能的保留都很重要[23]。間隔器分為靜止型和活動(dòng)型。靜止型間隔器雖有良好的控制感染的能力,但存在間隔期內(nèi)關(guān)節(jié)功能較差、間隔器容易移位、關(guān)節(jié)囊和股四頭肌攣縮并有瘢痕形成以及骨丟失的可能性增大等缺點(diǎn),使二期翻修難度加大[24]。因此現(xiàn)在多使用活動(dòng)型間隔器,它能使患者有一定的關(guān)節(jié)活動(dòng)度。目前比較成熟的手術(shù)方法是PROST ALAC法,即使用含抗生素的骨水泥假體對(duì)人工關(guān)節(jié)術(shù)后感染進(jìn)行二期翻修。手術(shù)第一步是取出關(guān)節(jié)內(nèi)所有假體,對(duì)感染的關(guān)節(jié)進(jìn)行一期徹底清創(chuàng),然后將含抗生素的骨水泥植入關(guān)節(jié)間隙,使之成為一種臨時(shí)性的關(guān)節(jié)假體;第二步是等待感染控制后,二期手術(shù)取出臨時(shí),并最終植入正式的全關(guān)節(jié)翻修假體。現(xiàn)在間隔器多使用抗生素骨水泥,放棄了原本用金屬和聚乙烯制成的關(guān)節(jié)面。 Su等[25]采用聚二甲基硅氧烷制成的模具制作簡(jiǎn)易的骨水泥間隔器,治療 15例TKA術(shù)后感染,平均隨訪 47.5個(gè)月,無復(fù)發(fā)病例。 Martí nez等[21]采用的手工自制的間隔器僅使用高速磨鉆和兩個(gè)拉鉤制作而成,骨水泥的比例為 7.5%,治療 30例 TKA術(shù)后感染,平均隨訪 2年,29例無復(fù)發(fā),間隔期內(nèi)關(guān)節(jié)活動(dòng)度平均達(dá)到 80°。Durbhakula等[26]使用真空注射硅樹脂鑄模自制的間隔器,治療 24例感染患者,平均隨訪 33個(gè)月,感染治愈率為92%。MacAvoy等[27]使用部分沖洗球作為模型制作“球窩關(guān)節(jié)”間隔器應(yīng)用于 TKA術(shù)后感染的二期翻修術(shù)中,術(shù)后 13例有 9例感染清除,植入間隔器和正式植入假體后的活動(dòng)度都比較高。

另外,研究表明 Palacos骨水泥比 Simplex骨水泥具有更好的釋放抗生素的能力,而需要注意的是,與真空攪拌技術(shù)相比,手工攪拌的抗生素在骨水泥中不能均勻分布,降低了抗生素的緩釋率[28]。

4 總結(jié)與展望

TKA術(shù)后感染目前仍是個(gè)難題,不僅患者要經(jīng)歷巨大的的痛苦,同時(shí)也要承擔(dān)高昂的醫(yī)療費(fèi)用,對(duì)于骨科醫(yī)師的技術(shù)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。術(shù)后感染不僅會(huì)延長患者住院時(shí)間,增加治療費(fèi)用,二次住院或需多次手術(shù)治療的概率增加,患者往往要經(jīng)歷長期抗生素治療及二期翻修等,感染控制不佳者甚至需要接受關(guān)節(jié)融合或是截肢。 TKA術(shù)后感染是多種因素所致的,對(duì)新的危險(xiǎn)因素的探討,有利于對(duì) TKA術(shù)后感染的早期干預(yù)治療。各個(gè)危險(xiǎn)因素并不是各自獨(dú)立的,有些因素相互影響甚至互為因果的,因而術(shù)后感染是多因素綜合作用的結(jié)果。在診斷上,術(shù)中組織培養(yǎng)仍是一個(gè)金標(biāo)準(zhǔn),所有疑似感染的患者都應(yīng)常規(guī)進(jìn)行術(shù)中組織培養(yǎng)。而新的診斷技術(shù)也正在此領(lǐng)域不斷有所突破。目前,通過徹底清創(chuàng)、選擇有效抗生素及使用活動(dòng)型抗生素間隔器的二期翻修術(shù),能夠有效防止感染復(fù)發(fā),提高感染治愈率。

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