培養(yǎng)陰性假體周圍感染的臨床特征、診斷及治療

陳志，林佳俊，劉文革*，周宗科，沈彬，楊靜，康鵬德，裴福興

(1.福建醫(yī)科大學附屬協(xié)和醫(yī)院，福建 福州 350000；2.四川大學華西醫(yī)院，四川 成都 610041)

假體周圍感染(prosthetic joint infection，PJI)是關節(jié)置換術的災難性并發(fā)癥，盡管已采取多項措施預防，初次髖、膝關節(jié)置換術后假體周圍感染的發(fā)生率仍分別高達1%～4%和1%～2%[1]。隨著人口老齡化、關節(jié)置換患者數(shù)量的逐年增長、假體生存期的延長及患者預期壽命的提高，假體周圍感染的患者數(shù)量也將不斷增加[2]。假體周圍感染的診斷需結合詳細的病史、體格檢查、血清學、微生物學、組織病理學及影像學等檢查結果[3]，明確引起感染的病原菌對于假體周圍感染的準確診斷與恰當治療具有重要的指導意義，但約有7.0%～42.1%的假體周圍感染患者，在整個治療過程中均無法找到病原學證據(jù)，即培養(yǎng)陰性假體周圍感染(culture-negative prosthetic joint infection，CN PJI)[4]。由于無法明確病原菌，不僅給診斷帶來不確定性，也給患者帶來極大的困惑。臨床醫(yī)師在治療過程中也將面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，常常導致不恰當?shù)闹委?，繼而增加治療失敗率，帶來災難性的后果。為此，本文對培養(yǎng)陰性假體周圍感染的臨床特征、診斷標準及治療策略做一綜述，以期能指導臨床醫(yī)師準確診斷，避免漏診或誤診給患者帶來不良后果，同時分析提高病原菌檢出率的措施、手術方式及抗感染方案的選擇策略，以提高治療成功率。

1 培養(yǎng)陰性假體周圍感染的診斷標準

由于目前尚缺乏準確、統(tǒng)一的診斷方法，培養(yǎng)陰性假體周圍感染的診斷是一項富有挑戰(zhàn)性的工作。辨別是真陰性還是由罕見病原菌(如：真菌分支桿菌、李斯特菌等)引起的假陰性至關重要，因為前者為無菌性松動，而后者才是培養(yǎng)陰性假體周圍感染，兩者的治療方案截然相反，誤診將使患者接受不必要的手術和曠日持久的抗感染治療，診斷延誤或漏診將使患者錯過最佳的治療時機，并且可能因不能得到恰當?shù)闹委煻黾邮〉娘L險，帶來嚴重的后果[5]。培養(yǎng)陰性假體周圍感染患者的術前關節(jié)穿刺液、術中分泌物及組織標本培養(yǎng)均未能檢出病原菌，參照肌肉骨骼感染協(xié)會關于假體周圍感染的診斷指南(musculoskelet al infection society，MSIS)，其診斷可依據(jù)：a)存在與受累關節(jié)相通的竇道或符合以下4個標準的任意3個：(a)紅細胞沉降率(erythrocyte sedimentationrate，ESR)>30 mm/h、C反應蛋白(C-reactionprotein，CRP)>10 mg/L；(b)關節(jié)液白細胞計數(shù)>3 000/μL；(c)關節(jié)液多核中性粒細胞比例>80%；(d)組織病理切片超過5個高倍鏡視野下發(fā)現(xiàn)白細胞計數(shù)>5個[6]。然而，有學者研究發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)陰性假體周圍感染的血清學指標(如ESR、CRP、關節(jié)液細胞分類及計數(shù))往往較培養(yǎng)陽性組明顯降低[7]?？梢?，培養(yǎng)陰性假體周圍感染特有的臨床特征還需進一步闡明，MSIS診斷標準中檢驗指標的臨界值是否需要進行調(diào)整，以適用于這部分未能檢出病原菌的患者，避免誤診與漏診，還需更進一步的研究。

2 影響病原菌檢出的因素

現(xiàn)階段關于影響假體周圍感染病原菌檢出的因素還未完全闡明。大部分的研究認為，在獲取患者關節(jié)液或組織標本前使用抗菌藥物是影響病原菌檢出最主要的原因。Berbari等[8]報道，約53%的培養(yǎng)陰性假體周圍感染患者在獲取培養(yǎng)標本前3個月內(nèi)已接受抗感染治療。Trampuz等[9]報道，在獲取標本前2周內(nèi)使用抗菌藥物明顯降低培養(yǎng)陽性率，當高度懷疑為假體周圍感染時，進行翻修手術前預防性應用抗菌藥物是導致培養(yǎng)陰性的重要危險因素，有必要對翻修術前預防性應用抗菌藥物的必要性重新進行評價?？咕幬锏氖褂貌粌H使標本中病原菌的數(shù)量顯著減少，增加了培養(yǎng)的難度，還會影響關節(jié)液白細胞記數(shù)和分類，進而增加診斷的難度，常引起漏診、拖延恰當?shù)闹委焄10]。其次，標本采集與培養(yǎng)方法不恰當也將影響病原菌的檢出，例如：a)于非感染區(qū)獲取標本；b)在獲取關節(jié)液或組織標本前使用抑菌劑(如局麻藥物或生理鹽水)；c)使用電刀(局部高溫)獲取組織標本；d)標本保存不當，運送延遲，長時間暴露于極端環(huán)境中；e)部分罕見菌感染時，未選擇恰當?shù)呐囵B(yǎng)基等(有研究發(fā)現(xiàn)，由于各種原因未能檢出病原菌的假陰性假體周圍感染，其病原菌多為罕見菌，其中：真菌感染占46%，分支桿菌感染占43%，李斯特菌、痤瘡丙酸桿菌、鏈球菌、布魯氏菌等感染占11%)[11]。除此之外，與急性感染相比，慢性感染的病原菌常常分泌形成生物膜，病原菌藏匿于生物膜中，關節(jié)液或組織標本中浮游病原菌數(shù)量極少，傳統(tǒng)的培養(yǎng)方式難以檢出生物膜內(nèi)的病原菌，也是導致培養(yǎng)陰性的原因。臨床醫(yī)師在接診過程中，如犯以上任意一項錯誤，都將降低病原菌的檢出率。

3 提高檢出率的策略

如何提高假體周圍感染診斷的敏感性與特異性，已成為關節(jié)外科醫(yī)師的研究熱點。目前已論證的可提高培養(yǎng)陽性率的措施包括：a)美國骨科醫(yī)師協(xié)會(American academy of orthopaedic surgeons，AAOS)建議，對條件允許的可疑病例，在行關節(jié)穿刺抽液獲取標本前2周即應停止使用抗菌藥物[12]。b)標本的采集部位應選擇假體與骨的界面或髓腔，采用銳性方法(避免使用電刀)至少獲取5個標本，懷疑為低毒力病原菌感染時，至少應獲取10個標本。c)當考慮為特殊病原菌所致的感染時(如：真菌、分支桿菌、李斯特菌、痤瘡丙酸桿菌、貝氏柯克斯體等)，應及時與微生物室溝通，為其選擇特殊培養(yǎng)基及適當延長培養(yǎng)時間提供參考，同時標本應保存得當、及時轉運，以避免標本暴露過久引起干燥[13]。d)對于慢性感染的病例，由于感染時間長，病原菌多形成并藏匿于生物膜中，此時可考慮利用超聲裂解黏附于假體表面的生物膜，增加標本中浮游病原菌的數(shù)量，以此提高檢出率[14]。

對于采取以上措施仍不能檢出病原菌的患者，近來有研究聚焦于采取分子生物學技術協(xié)助診斷，如基因測序、PCR、α-防御素(alpha-defensin)、關節(jié)液白細胞酯酶試驗、白介素(interleukin，IL)家族(IL-6、IL-16、IL-18等)、D-二聚體、血漿纖維蛋白原等。有研究利用基因測序技術，通過檢測標本中病原菌的基因，與微生物基因數(shù)據(jù)庫匹配，來明確感染病原菌[15]。PCR敏感性高，但容易因污染引起誤診，不建議作為唯一的診斷手段。α-防御素是中性粒細胞分泌的抗菌肽，是對抗各種類型微生物的防御因子，其敏感性與特異性高達95%，使用抗菌藥物可降低標本中ESR、CRP水平，但對α-防御素的濃度卻無顯著影響，故可作為假體周圍感染的常規(guī)篩查手段[16]。IL-6、IL-16、IL-18是單核巨噬細胞在炎癥狀態(tài)下分泌的細胞因子，亦被證實具有較高的敏感性與特異性[17-18]。除炎癥因子外，有學者發(fā)現(xiàn)全身或局部感染也將激活纖維蛋白溶解活性。Shahi等[19]發(fā)現(xiàn)假體周圍感染患者的血漿D-二聚體水平較無菌性松動患者明顯升高，以850 ng/mL為界值，其診斷的敏感性與特異性分別達89%和93%，優(yōu)于血沉與CRP。纖維蛋白原是一種急性期蛋白，除參與凝血過程外，也能反映感染狀態(tài)，或許也將成為假體周圍感染診斷的重要指標之一[20]。

4 手術方式與抗感染方案的選擇

即便在明確病原菌的情況下，假體周圍感染的治療也極具挑戰(zhàn)，對于培養(yǎng)陰性患者的治療就更加棘手。有學者發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)陰性假體周圍感染的感染復發(fā)率明顯高于培養(yǎng)陽性假體周圍感染[21]。Mortazavi等[22]報道，培養(yǎng)陰性假體周圍感染治療失敗率增加4倍。假體周圍感染手術方式的選擇包括：擴創(chuàng)保留假體、一期翻修、二期翻修、關節(jié)融合或截肢術[22]。最佳的手術方式需骨科醫(yī)師與感染科醫(yī)師綜合評估感染類型、并存疾病、局部軟組織條件、全身狀態(tài)、假體穩(wěn)定性及手術風險等因素[23]。清創(chuàng)保留假體的創(chuàng)傷較小、費用相對較低，但其適應證較嚴格：適用于急性血源性感染(出現(xiàn)癥狀的時間應短于3周)、一般情況良好、表現(xiàn)為低毒力病原菌所致的感染[23]。但對于該術式的有效性還存爭議，Gehrke等[24]報道該術式治療早期深部感染和急性血源性感染的成功率僅達62%和25%。大部分文獻不推薦一期翻修作為培養(yǎng)陰性假體周圍感染的首選手術方式，二期翻修的治療成功率要優(yōu)于一期翻修，二期翻修能有效清除耐藥菌、真菌或罕見菌所致的感染，能夠取得較高的成功率，達70%～100%[5]。此外，對部分即便行翻修手術也不能改善關節(jié)活動度和功能的患者，或許可考慮行關節(jié)融合或截肢術。

除手術治療外，抗菌藥物的應用對于有效治療感染也是必須的。臨床醫(yī)師選擇敏感抗菌藥物、制定抗感染方案常需依據(jù)感染病原菌的種類及其對抗菌藥物的敏感性[25]。截至目前，還未形成關于培養(yǎng)陰性假體周圍感染抗感染方案制定標準的共識。大部分文獻報道，為有效覆蓋常見病原菌(金黃色葡萄球菌約占24%～43%，凝固酶陰性葡萄球菌約占12%～26%)，氨基糖肽類抗菌藥物(如萬古霉素)、氨基糖肽類聯(lián)合頭孢菌素或氨基糖肽類聯(lián)合喹諾酮類常常被作為首選抗感染方案[21，26]，有部分文獻報道，單獨使用頭孢菌素、β內(nèi)酰胺類、喹諾酮類或聯(lián)合運用抗菌藥物治療培養(yǎng)陰性假體周圍感染也取得較高治療成功率[5]。還有部分研究認為，目前建議應用于培養(yǎng)陽性假體周圍感染的抗感染方案同樣適用于培養(yǎng)陰性病例，如：革蘭陽性菌所致的感染選擇利福平聯(lián)合萬古霉素或利奈唑胺，革蘭陰性菌所致感染選擇利福平聯(lián)合喹諾酮類抗菌藥物[27]。除抗菌藥物的種類外，抗菌藥物的使用療程也非常關鍵，目前對于使用療程亦未統(tǒng)一。文獻報道，培養(yǎng)陰性假體周圍感染的抗菌藥物使用療程約在4周～6個月，其中，大部分研究建議靜脈使用抗菌藥物的療程應在6周[27]。長期使用廣譜抗菌藥物或聯(lián)合運用多種抗菌藥物盡管能覆蓋常見病原菌，但有引起全身或局部臟器毒性反應、誘導多重耐藥菌產(chǎn)生的風險，并且可能并不能覆蓋真菌或罕見病原菌所致感染[28-30]。Santoso等[31]為避免誘導病原菌產(chǎn)生耐藥性，在治療培養(yǎng)陰性假體周圍感染時，萬古霉素的使用率僅達29.6%。Reisener等[4]建議靜脈運用氨芐西林舒巴坦鈉2周，續(xù)貫口服利福平聯(lián)合左氧氟沙星。如何制定出一種抗感染方案，既能夠有效作用于未知的病原菌，還能避免因使用廣譜抗菌藥物或聯(lián)合應用抗菌藥物所致的全身及臟器毒性，避免誘導病原菌產(chǎn)生耐藥性，還需進一步探討與論證。

培養(yǎng)陰性假體周圍感染在臨床并不少見，由于病原菌的不確定性，給臨床醫(yī)師在明確診斷和制定恰當治療方案時帶來嚴峻的挑戰(zhàn)，并且有較高的治療失敗率。影響病原菌檢出的主要因素為：獲取標本前使用抗菌藥物、不恰當?shù)臉吮静杉c培養(yǎng)方法、病原菌分泌并藏匿于生物膜中。因此，為提高病原菌檢出率，對可疑病例在獲取培養(yǎng)標本前應暫緩使用抗菌藥物、同時改良標本的采集及培養(yǎng)方式，必要時可采用分子生物學檢測手段(基因測序、PCR、α-防御素等)。手術方式的選擇多傾向于二期翻修，抗菌藥物種類的選擇與使用療程還未達成共識，關于培養(yǎng)陽性假體周圍感染的抗感染方案是否也適用于培養(yǎng)陰性病例，還是需要運用長療程、廣譜的抗感染方案，均需進一步的探究。