慢性骨髓炎感染復發(fā)誘因的研究進展

李文波，張超，石杰，賈丁丁，黃強，高秋明*

(1.蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院全軍骨科中心創(chuàng)傷骨科，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅中醫(yī)藥大學臨床學院，甘肅 蘭州 730000)

慢性骨髓炎感染復發(fā)誘因的研究進展

李文波1，2，張超1，2，石杰1，2，賈丁丁1，2，黃強1，高秋明1*

(1.蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院全軍骨科中心創(chuàng)傷骨科，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅中醫(yī)藥大學臨床學院，甘肅 蘭州 730000)

慢性骨髓炎是由能形成生物膜的病原菌引起的骨膜、骨質(zhì)和骨髓的慢性炎癥，根據(jù)其發(fā)病原因主要分為創(chuàng)傷性慢性骨髓炎和血源性慢性骨髓炎。慢性骨髓炎主要以骨組織的壞死、硬化、瘺管和竇道的形成以及長期流膿為特征，常反復發(fā)作。近年來由于抗生素的廣泛應用，血源性骨髓炎的發(fā)生已經(jīng)相對少見，而相應由于外傷以及植入物所引起的創(chuàng)傷后骨髓炎的發(fā)生率則在逐年增加[1]。據(jù)統(tǒng)計，創(chuàng)傷后或術后骨髓炎占骨髓炎發(fā)病率的80%，其中有10%～30%的患者由急性骨髓炎轉為慢性骨髓炎。因此，深入開展慢性骨髓炎的臨床研究，解決慢性骨髓炎診斷和治療中的難點問題尤為重要。盡管在過去的10～20年間，慢性骨髓炎的診斷、治療方面取得了顯著進展，但如何有效控制感染防止復發(fā)仍是困擾臨床醫(yī)生的一大難題。在查閱大量相關文獻后，本文就慢性骨髓炎中感染難以控制及易復發(fā)的誘發(fā)因素作一綜述。

1 創(chuàng)傷后慢性骨髓炎感染難以控制及復發(fā)的原因

1.1 細菌生物膜的形成 細菌生物膜的形成是骨感染難以控制的一個重要原因[2]。細菌生物膜(bacterial biofilm，BBF)是由細菌群體附著于有生命或無生命物體表面，分泌細胞外大分子將自身包裹形成的一層具有特殊生物活性的膜，存在獨特的內(nèi)部生化環(huán)境，能夠影響細菌基因表達[3]。在急性創(chuàng)面細菌生物膜的形成和作用并不明顯，僅僅有6%的創(chuàng)面可以檢測到這種生物膜的存在，但是當創(chuàng)面由急性轉變?yōu)槁詴r，這種生物膜則可以在60%以上的創(chuàng)面檢測到，當細菌數(shù)量達到一定程度的時候，細菌生物膜就可以起到?jīng)Q定性作用[4]。開放性骨折合并細菌污染的感染率為60%～70%[5]。生物膜形成的條件是有壞死組織和壞死骨供細菌定植。細菌首先定植于異物表變，然后深入其內(nèi)部[6]，這種膜結構為細菌提供了屏障保護作用，阻止了機體免疫細胞和抗生素的滲透[7-8]。BBF還會抑制機體自身免疫系統(tǒng)的功能，中性粒細胞難以滲透生物膜，且在此過程中會喪失其吞噬能力。大量補體激活，釋放自由基跟蛋白酶，細胞凋亡，導致局部免疫缺陷。BBF底層的病原菌因為缺氧，生長速率和新陳代謝速率被大幅度抑制，這些新陳代謝不活躍的菌群集落，大多對抗生素不敏感。一旦停用抗生素，這些病原菌生長重新變得活躍，而且對原先的抗生素產(chǎn)生耐藥[9-10]。生物膜的這些特性使病原菌對機體自身免疫系統(tǒng)和抗生素長期處于不敏感的狀態(tài)，目前最有效的辦法就是手術切除有生物膜附著的死骨[11]。為了有效減少創(chuàng)傷后慢性骨髓炎的發(fā)生，學者們正在致力于抗生素涂層內(nèi)固定物和生物膜與不同內(nèi)固定物的親和性的研究[12]。雖然BBF形成的機制尚不明確，但它可以合理解釋感染復發(fā)的原因，且已成為臨床治療的切入點。有研究已經(jīng)證實[13]，美羅培南和萬古霉素能夠破壞或抑制BBF的形成，可見BBF的形成是抗菌藥產(chǎn)生耐藥及慢性骨髓炎感染遷延不愈的關鍵。

1.2 細菌譜的變化和細菌耐藥性的增加 通過對竇道分泌物的培養(yǎng)可以了解慢性骨髓炎的致病菌情況，從而為抗生素的應用提供依據(jù)。慢性骨髓炎感染致病菌具有復雜的特點，即混合性、多重性、交叉性，需氧菌、厭氧菌同時存在，甚至有真菌感染的存在。隨著抗菌藥物的不斷更新?lián)Q代，慢性骨髓炎病原菌分布及其耐藥性也隨之發(fā)生改變[14]。且由于不同地區(qū)溫度、氣候、衛(wèi)生防疫水平不同，其慢性骨髓炎病原菌分布及耐藥性也不盡相同。近年來的研究顯示，慢性骨髓炎中陽性球菌感染率下降，陰性菌感染率上升。喬林等[15]對330例創(chuàng)傷后慢性骨髓炎患者細菌譜特點進行了回顧性分析，結果表明革蘭陽性球菌檢出率為56.59%，其中檢出率最高的兩種細菌是金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌；格蘭陰性菌檢出率為43.41%，其中檢出率最高的兩種細菌是銅綠假單胞菌和大腸埃希氏菌。呂豪等[16]對80例慢性骨髓炎患者細菌譜分析得出，格蘭陽性菌和格蘭陰性菌分別占檢出菌的51.89%和48.11%，革蘭陰性菌在菌群中占有較大的比例，說明骨髓炎的感染類型已經(jīng)在發(fā)生著變化。近幾年細菌耐藥發(fā)生了較大變化，菌種耐藥率增加，給臨床治療骨髓炎帶來新的難度。有研究表明[17]，慢性感染性創(chuàng)面的病原菌具有多樣性及高耐藥性率，單純盲目或經(jīng)驗性抗感染治療已失去意義。

1.3 細菌L型的存在 革蘭陽性菌細胞壁缺失后，原生質(zhì)僅被一層細胞膜包住，稱為原生質(zhì)體；革蘭陰性菌肽聚糖層受損后尚有外膜保護，稱為原生質(zhì)球。這種細胞壁受損的細菌能夠生長和分裂則稱為細菌細胞壁缺陷型或細菌L型[18]。其生物學特性包括嗜高滲性、返祖性和弱抗原性。嗜高滲性是指細菌L型只有在高滲環(huán)境中才能生長，在普通的培養(yǎng)基上基本不生長，這使得實驗室普通細菌培養(yǎng)很難發(fā)現(xiàn)L菌；返祖性是指當抑制、破壞菌壁的因素去除后，L菌又恢復了完整的細胞壁，變回親本菌株，又具有了親本菌株的特性；弱抗原性是指由于細胞壁的缺失，導致其抗原性大為減弱甚至消失，這也是慢性骨髓炎病程中L菌能夠逃避宿主免疫系統(tǒng)的自衛(wèi)性攻擊，得以長存與宿主體內(nèi)的原因。研究發(fā)現(xiàn)，細菌L型與慢性骨髓炎感染遷延不愈、反復發(fā)作有關。陳曉東等[19]研究發(fā)現(xiàn)，雖然細菌L型的檢出率較高(51.4%)，表明存在于大部分的慢性骨髓炎感染灶內(nèi)存在細菌L型，但其檢出手段主要依賴免疫組織化學方法而非臨床常用的細菌培養(yǎng)。臨床上對慢性骨髓炎患者一般僅行普通細菌培養(yǎng)而忽視了細菌L型，所以必要時應對培養(yǎng)陰性的患者進一步借助免疫組織化學的方法檢測是否有細菌L型的存在。另外，在清創(chuàng)后應用抗生素時應選擇既能作用于細菌蛋白質(zhì)和核酸合成，又能作用于細菌細胞壁的抗生素，以求在殺滅原菌的同時也殺滅其細菌L型，徹底清除感染，阻斷感染遷延。

1.4 清創(chuàng)不徹底 徹底清創(chuàng)是慢性骨髓炎治療過程中控制感染的關鍵[20]。一旦發(fā)生慢性骨髓炎，單純使用抗生素無法治愈，常需手術治療。術前可以結合影像學手段定位病灶，清創(chuàng)應當包括炎性肉芽組織、竇道和內(nèi)固定釘?shù)?，切除死骨及無法重建血供的缺血硬化骨，消滅死腔，改善局部血運，為后期移植骨與斷端愈合創(chuàng)造條件[21-23]。如果清創(chuàng)不徹底，細菌會潛伏于壞死骨組織或軟骨組織中，從而避開機體的免疫防御系統(tǒng)和藥物的作用[24]。拆除內(nèi)固定后的釘?shù)篮腿〕鏊鑳?nèi)針后的髓腔要尤其重視，釘?shù)纼?nèi)經(jīng)常黏附有肉芽組織，取出髓內(nèi)針后的髓腔壁內(nèi)層覆蓋有一層松質(zhì)骨，肉芽組織往往黏附其內(nèi)，故清創(chuàng)時須用刮匙清刮釘?shù)阑蛴盟枨粩U大器超擴髓腔以清除隱藏在釘?shù)阑蛩枨粌?nèi)的炎性肉芽組織，盡量達到徹底清創(chuàng)的目的。Hevroni[25]對一名左股骨創(chuàng)傷后慢性骨髓炎的女孩進行影像學檢查發(fā)現(xiàn)：左側股骨嚴重畸形，近端呈溶骨性改變，骨干結構呈破壞性改變，內(nèi)層為新生骨質(zhì)，外層為骨質(zhì)包膜(骨內(nèi)骨)，股四頭肌萎縮，竇道形成。隨著對骨感染局部病理解剖認識的深入，尤其是對“骨內(nèi)骨”現(xiàn)象的理解，學者們逐漸認識到簡單的清創(chuàng)或刮除難以實現(xiàn)徹底清除死骨的目的。有學者將腫瘤外科領域的治療原則應用于病灶清除，即將通過簡單清創(chuàng)或刮除難以實現(xiàn)徹底清創(chuàng)的受累骨做節(jié)段性切除以達到徹底清創(chuàng)的目的[26]。鉸刀沖洗吸引器等新工具的發(fā)展在獲取組織樣本和清除髓內(nèi)感染方面都取得了明顯的效果[27]。雖然不斷有新技術應用于慢性骨髓炎清創(chuàng)術中，但徹底清創(chuàng)仍然是個很棘手的問題，即便是成功徹底清創(chuàng)也僅僅實現(xiàn)了感染傷口向污染傷口的轉變。

1.5 抗生素應用缺乏科學的統(tǒng)一標準 目前，對于慢性骨髓炎的治療仍缺乏相應的指南來指導抗生素的合理使用[28]，國內(nèi)外學者對抗生素的給藥時間和給藥方式并沒有達成一致。慢性骨髓炎的全身給藥途徑有口服、靜脈兩種，臨床常用的給藥方法是先靜脈給藥1～3周，然后改為口服給藥4～6周。Howard-Jones等[29]在進行了一系列系統(tǒng)評價之后認為，兒童慢性骨髓炎的抗感染療程應達到3～6個月。Euba等[30]對分別口服利福平-磺胺甲基異惡唑與靜脈使用氯唑西林治療慢性骨髓炎的患者進行了長期隨訪，發(fā)現(xiàn)兩者的治療結果相當。短期使用抗生素也能取得了一定療效，這使得學者們開始思考長期使用抗生素是否必要。因此，對于慢性骨髓炎的抗感染治療療程和方法，仍需要大量的動物實驗和臨床試驗來驗證。在全身應用抗生素的同時，提倡同時局部給藥。由于口服或靜滴抗生素在損傷局部難以達到有效濃度，因此，局部應用抗生素是殺滅病原菌不可或缺的途徑，目前常用的方法有局部灌洗、高濃度滴注、聯(lián)合了抗菌藥物的骨水泥、脂質(zhì)體緩釋系統(tǒng)等抗感染骨材料的應用等。但有試驗研究表明局部高濃度抗生素具有細胞毒性，主要對成骨細胞和破骨細胞的功能產(chǎn)生影響。且局部高濃度抗生素的應用是否會加速誘導細菌耐藥的產(chǎn)生，引發(fā)更多的不良反應，還需要更多循證醫(yī)學的證據(jù)來解答。

1.6 機體生理營養(yǎng)狀態(tài)差 慢性骨髓炎的治療目的就是通過治療來提高患者生活質(zhì)量。根治性療法旨在保肢，通常是手術治療與針對性應用抗生素相結合[31]。姑息療法侵襲性較小，最常見的是長期抗生素抑制療法[32]。無論選擇何種治療方案，實施前都需充分評估患者的生理營養(yǎng)狀態(tài)，患者的生理營養(yǎng)狀態(tài)在制定治療方案時具有極其重要的意義，在認識到這一點后，Cierny等[33]對慢性骨髓炎患者進行了分類。肢體重建會引起機體內(nèi)環(huán)境和免疫系統(tǒng)的復雜變化，若患者自身的生理營養(yǎng)狀態(tài)不能承受這些變化，感染則會遷延不愈甚或加重，從而導致治療的失敗，嚴重者可能需要截肢。Marais等[34]對109例不同生理營養(yǎng)狀態(tài)的慢性骨髓炎患者進行分類后制定個體化治療方案，結果表明，治療成功率與機體生理營養(yǎng)狀態(tài)和治療方案的選擇有密切關系，其次才考慮具體的治療和手術本身的效果。

2 結 語

創(chuàng)傷后慢性骨髓炎的診治對于臨床醫(yī)生來說依然存在難點與挑戰(zhàn)，尤其是如何有效控制感染及復發(fā)。清創(chuàng)不徹底、細菌生物膜的形成是本病感染難以控制的重要原因。另外，細菌譜的變化和細菌耐藥性的增加、細菌L型的存在、抗生素應用缺乏科學統(tǒng)一的標準都是慢性骨髓炎遷延不愈的重要因素。評估患者生理營養(yǎng)狀態(tài)以制定個體化治療方案與治療成功與否密切相關。制定慢性骨髓炎治療方案時要有預見性，強調(diào)營養(yǎng)支持為治療基礎，強化敏感抗生素藥物為治療前提，個體化手術為治療根本的原則。慢性骨髓炎術后復發(fā)原因非常復雜，常常是多因素而非單一因素作用的結果，但多因素中一般總有起最主要作用的危險因素，抓住主要因素進行針對性處理是控制感染的關鍵。針對慢性骨髓炎術后復發(fā)再手術患者，應充分重視再手術治療的難度及重要性。創(chuàng)傷骨科醫(yī)生們應該相互協(xié)作，共享臨床資料和研究數(shù)據(jù)，規(guī)范創(chuàng)傷后慢性骨髓炎的診療方案，就如何控制感染、防止復發(fā)爭取達成共識，取得更佳的臨床療效。

[1]Rauschmann MA，Thomann KD，Schwetlick G，et al.From“wet caries” to controllable complication.History of post-traumatic and postoperative osteitis[J].Orthopade，2004，33(4)：389-396.

[2]唐輝，徐永清.細菌生物膜與慢性骨髓炎[J].中國修復重建外科雜志，2010，24(1)：108-111.

[3]Sutherland IW.The biofilm matrix-an immobilized but dynamic microbial environment[J].Trends Microbiol，2001，9(5)：222-227.

[4]曾艷妮，黃金，仇鐵英.細菌生物膜對慢性傷口的影響及防治策略[J].中國組織工程研究，2014，18(24)：3925-3930.

[5]Tsukayama DT，Gustilo RB.Antibiotic management of open fractures[J].Instr Course Lect，1990(39)：487-490.

[6]Cierny G 3rd.Surgical treatment of osteomyelitis[J].Plast Reconstr Surg，2011，127 (suppl 1)：190-204.

[7]Stewart PS，Costerton JW.Antibiotic resistance of bacteria in biofilms[J].Lancet，2001，358(9276)：135-138.

[8]Donlan RM，Costerton JW.Biofilms：survival mechanisms of clinically relevant microorganisms[J].Clin Microbiol Rev，2002，15(2)：167-193.

[9]Anderl JN，Zahller J，Roe F，et al.Role of nutrient limitation and stationary-phase existence in Klebsiella pneumoniae biofilm resistance to ampicillin and ciprofloxacin [J].Antimicrob Agents Chemother，2003，47(4)：1251-1256.

[10]Xu KD，McFeters GA，Stewart PS.Biofilm resistance to antimicrobial agents[J].Microbiology，2000，146(Pt 3)：547-549.

[11]Walter G，Kemmerer M，Kappler C，et al.Treatment algorithms for chronic osteomyelitis[J].Dtsch Arztebl Int，2012，109(14)：257-264.

[12]von Plocki SC，Armbruster D，Klein K，et al.Biodegradable sleeves for metal implants to prevent implant-associated infection：an experimental in vivo study in sheep[J].Vet Surg，2012，41(3)：410-421.

[13]Hassan A，Usman J，Kaleem F，et al.Evaluation of different detection methods of biofilm formation in the clinical isolates[J].Braz J Infect Dis，2011，15(4)：305-311.

[14]Sheehy SH，Atkins BA，Bejon P，et al.The microbiology of chronic osteomyelitis：prevalence of resistance to common empirical antimicrobial regimens[J].J Infect，2010，60(5)：338-343.

[15]喬林，夏志林，劉健，等.多中心創(chuàng)傷后慢性骨髓炎的細菌譜特點及藥敏分析[J].中華創(chuàng)傷骨科雜志，2016，18(9)：769-774.

[16]呂豪，劉書明，楊華山，等.慢性骨髓炎患者感染病原菌分布及藥物敏感 性分析[J].中華醫(yī)院感染學雜志，2016，26(22)：5179-5181.

[17]Smith F，Dryburgh N，Donaldson J，et al.Debridement for surgical wounds[J].Cochrane Database Syst Rev，2011(5)：CD006214.

[18]Allan EJ，Hoischen C，Gumpert J.Bacterial L-forms[J].Adv Appl Microbiol，2009(68)：1-39.

[19]陳曉東，周之德，胡汝麒，等.慢性化膿性骨髓炎與細菌L型感染的關系[J].中國矯形外科雜志，2000，7(2)：134.

[20]Simpson AH，Deakin M，Latham JM.Chronic osteomyelitis.The effect of the exten of surgical resection on infection-free survival[J].J Bone Joint Surg(Br)，2001，83(3)：403-407.

[21]Fang RC，Galiano RD.Adjunctive therapies in the treatment of osteomyelitis[J].Semin Plast Surg，2009，23(2)：141-147.

[22]高秋明，薛云，鄧銀栓，等.Ⅰ期植骨聯(lián)合非接觸鋼板技術治療股骨創(chuàng)傷后感染性骨缺損8例[J].浙江大學學報(醫(yī)學版)，2016，45(6)：631-635.

[23]代元元，章瑩，夏遠軍，等.應用單臂外固定支架治療脛骨慢性復發(fā)性骨髓炎[J].實用骨科雜志，2015，21(10)：939-941.

[24]Patzakis MJ，Zalavras CG.Chronic posttraumatic osteomyelitis and infected nonunion of the tibia：current management concepts[J].J Am Acad Orthop Surg，2005，13(6)：417-427.

[25]Hevroni A，Koplewitz BZ.Images in clinical medicine.Bone within bone-chronic osteomyelitis[J].N Engl J Med，2007，356(8)：e7.

[26]Lazzarini L，Mader JT，Calhoun JH.Osteomyelitis in long bones[J].J Bone Joint Surg(Am)，2004，86(10)：2305-2318.

[27]Kanakaris N，Gudipati S，Tosounidis T，et al.The treatment of intramedullary osteomyelitis of the femur and tibia using the Reamer-Irrigator-Aspirator system and antibiotic cement rods[J].Bone Joint J，2014，96(6)：783-788.

[28]Conterno LO，Turchi MD.Antibiotics for treating chronic osteomyelitis in adult [J].Cochrane Database Syet Rev，2013(9)：CD004439.

[29]Howard-Jones AR，Isaacs D.Systematic review of systemic antibiotic treatment for children with chronic and sub-acute pyogenic osteomyelitis[J].J Paediatr Child Health，2010，46(12)：736-741.

[30]Euba G，Murillo O，F(xiàn)ernández-Sabé N，et al.Long-term follow-up trial of oral rifampin-cotrimoxazole combination versus intravenous cloxacillin in treatment of chronic staphylococcal osteomyelitis[J].Antimicrob Agents Chemother，2009，53(6)：2672-2676.

[31]Chihara S，Segreti J.Osteomyelits[J].Dis Mon，2010，56(1)：5-31.

[32]Calhoun JH，Manring MM.Adult osteomyelitis[J].Infect Dis Clin North Am，2005，19(4)：765-786.

[33]Cierny G 3rd，Mader JT，Penninck JJ.A clinical staging system for adult osteomyelitis[J].Clin Orthop Relat Res，2003 (414)：7-24.

[34]Marais LC，F(xiàn)erreira N，Aldous C，et al.modified staging system for chronic osteomyelitis [J].J Orthop，2015，12(4)：184-192.

1008-5572(2017)12-1099-04

R681.2

A

國家自然科學基金青年科學基金項目(81600700)；甘肅省自然科學基金(1506RJZA298)；*本文通訊作者：高秋明

李文波，張超，石杰，等.慢性骨髓炎感染復發(fā)誘因的研究進展[J].實用骨科雜志，2017，23(12)：1099-1102.

2017-05-04

李文波(1992- )，男，研究生在讀，蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院全軍骨科中心創(chuàng)傷骨科，730050。