血清學(xué)指標(biāo)聯(lián)合關(guān)節(jié)液分析在關(guān)節(jié)感染診斷中的應(yīng)用

江琰笛 陶崑 張浩軍 張勇 李情操

隨著人口老齡化的加劇、人們生活水平的提高及交通意外等事故的增多，骨關(guān)節(jié)炎、股骨頭缺血性壞死和創(chuàng)傷性骨折等骨關(guān)節(jié)疾病的發(fā)病率不斷升高，導(dǎo)致人工關(guān)節(jié)置換術(shù)的數(shù)量不斷增加。原生關(guān)節(jié)感染以及人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體關(guān)節(jié)的感染是一個非常嚴(yán)峻的臨床問題，與患者的病死率密切相關(guān)。然而，至今為止沒有單一的測試方法來確診原發(fā)性感染性關(guān)節(jié)炎或假體周圍感染（periprosthetic joint infection,PJI），而關(guān)節(jié)感染的早期診斷對治療方案的選擇至關(guān)重要，特別是PJI。為了避免診斷延誤和預(yù)防關(guān)節(jié)感染可能造成的破壞性并發(fā)癥，探討何種實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)有助于診斷關(guān)節(jié)是否發(fā)生感染具有重要意義，本研究采用ROC曲線評價血清CRP、ESR、D-二聚體和關(guān)節(jié)液CRP及上述指標(biāo)聯(lián)合檢測對關(guān)節(jié)感染的診斷效能，并確定最佳截斷值，為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)，同時選用國內(nèi)常見的白細(xì)胞酯酶試紙（LE）試紙條（HT系列干化學(xué)尿液分析試紙條），采用MULTISTIX 10SG（德國Bayer公司）尿試紙條作為對照，以基于證據(jù)和驗(yàn)證的2018年肌肉與骨骼感染協(xié)會（MSIS）診斷標(biāo)準(zhǔn)更新版本[1]作為判斷關(guān)節(jié)是否感染的金標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步驗(yàn)證LE試紙條在關(guān)節(jié)感染診斷中的作用，現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2018年8月至2020年12月寧波市第六醫(yī)院骨內(nèi)科、關(guān)節(jié)外科就診的關(guān)節(jié)不適患者178例，男 99 例，女 79 例，年齡 11～86（57.0±16.4）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：出現(xiàn)不明原因或者臨床無法解釋的關(guān)節(jié)疼痛、關(guān)節(jié)積液、關(guān)節(jié)置換術(shù)后（包括髖、膝關(guān)節(jié)）關(guān)節(jié)持續(xù)腫脹發(fā)熱、臨床懷疑PJI或化膿性關(guān)節(jié)炎或感染性關(guān)節(jié)炎、持續(xù)出現(xiàn)ESR、CRP升高等，需行關(guān)節(jié)穿刺術(shù)鑒別是否存在感染的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）術(shù)前未完成D-二聚體檢測；（2）合并凝血功能障礙疾病或血液病史；（3）術(shù)前存在任何類型的近期外傷、皮膚潰瘍、血腫、青紫淤斑、近期手術(shù)史（時間＜1個月）等；（4）術(shù)前篩查存在下肢或肺部血栓；（5）嚴(yán)重血性關(guān)節(jié)液或無足夠關(guān)節(jié)液。本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，所有患者均知情同意。

1.2 方法

1.2.1 診斷標(biāo)準(zhǔn) PJI的診斷標(biāo)準(zhǔn)參照2018年MSIS診斷標(biāo)準(zhǔn)更新版本[1]。主要標(biāo)準(zhǔn)：（1）兩個及以上的培養(yǎng)物培養(yǎng)出同一生物體；（2）竇道或與關(guān)節(jié)相通的證據(jù)或關(guān)節(jié)假體的可視性感染；兩個主要標(biāo)準(zhǔn)中符合其中一項(xiàng)即為感染。次要標(biāo)準(zhǔn)包括術(shù)前診斷和術(shù)中診斷。術(shù)前診斷中升高的血清CRP（＞100 mg/L）、D-二聚體（＞860 ng/ml）和 ESR（＞30 mm/h）的分值權(quán)重分別為2、2和 1分；關(guān)節(jié)液 WBC 升高（＞3 000個/μl）、α-防御素陽性、LE（2+）、多形核百分比（＞80%）和關(guān)節(jié)液CRP（＞6.9 mg/L）的分值權(quán)重分別為 3、3、3、2 和 1 分；總分≥6分的患者認(rèn)為是感染，2～5分者需根據(jù)術(shù)中診斷結(jié)果來確認(rèn)或排除診斷。術(shù)中診斷的術(shù)中組織學(xué)陽性、膿性和單個標(biāo)本培養(yǎng)陽性的分值權(quán)重分別為3、3、2分。結(jié)合術(shù)前診斷，總分≥6分為已感染，4～5分為不確定，3分或更少則為未被感染。原發(fā)性感染性關(guān)節(jié)炎的診斷金標(biāo)準(zhǔn)是通過關(guān)節(jié)穿刺液培養(yǎng)陽性來判斷。

1.2.2 測試方法 所有患者于手術(shù)前空腹采集靜脈血10 ml進(jìn)行D-二聚體、ESR和 CRP水平的檢測，無菌穿刺獲取的關(guān)節(jié)液行CRP和病原學(xué)培養(yǎng)檢測。另外留取少量關(guān)節(jié)液（2滴），即刻滴于兩種LE試紙條進(jìn)行檢測。具體方法：在試紙條對應(yīng)Leukocytes或LEU小格上滴加關(guān)節(jié)液1～2滴，等待1～2 min后將試紙與標(biāo)準(zhǔn)色帶進(jìn)行比較，如變?yōu)樽仙?+）或深紫色（3+）（比色卡上后面2格顏色）則判定為陽性，若為無色（-）、淺粉色（±）或淡紫色（+）（比色卡上前面3格顏色）則為陰性。每次試驗(yàn)用2張試紙條，1張用肉眼觀察（肉眼觀察由3位醫(yī)生判讀，結(jié)果按多數(shù)者判定），1張上機(jī)檢測，將得出的結(jié)果進(jìn)行對比。若關(guān)節(jié)液中混有血液影響顏色判讀，則在滴定前經(jīng)低速臺式離心機(jī)（湖南湘儀集團(tuán)）5 000 r/min離心處理2～3 min，取上清液滴定試紙。最后以MSIS診斷標(biāo)準(zhǔn)更新版本作為金標(biāo)準(zhǔn)，與試紙測定結(jié)果進(jìn)行比較。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件。非正態(tài)分布的計量資料以 M（P25，P75）表示，組間比較采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)。等級資料組間比較采用秩和檢驗(yàn)，血清CRP、ESR、D-二聚體和關(guān)節(jié)液CRP對于關(guān)節(jié)感染診斷的效能分析采用ROC曲線，計算 AUC，并采用Z檢驗(yàn)對各指標(biāo)的AUC進(jìn)行比較。根據(jù)Youden指標(biāo)最大時為最佳截斷值，計算靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值。

2 結(jié)果

2.1 關(guān)節(jié)液培養(yǎng)結(jié)果 178例患者獲取187個關(guān)節(jié)穿刺液標(biāo)本，培養(yǎng)出病原菌22例患者（兩個及以上的關(guān)節(jié)液標(biāo)本培養(yǎng)出同一細(xì)菌），其中金黃色葡萄球菌4例，腐生葡萄球菌1例，緩慢葡萄球菌1例，沃氏葡萄球菌1例，表皮葡萄球菌2例，無乳鏈球菌2例，殺鮭氣單胞菌1例，產(chǎn)酸克雷伯桿菌2例，棒狀桿菌2例，光滑念珠菌3例，非典型分枝桿菌1例，其他革蘭陽性球菌2例。

2.2 兩組患者血清 CRP、ESR、D-二聚體和關(guān)節(jié)液CRP水平的比較 感染組ESR、關(guān)節(jié)液CRP、血清CRP水平均高于非感染組（均P＜0.05），感染組D-二聚體與非感染組差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

表1 兩組患者血清CRP、ESR、D-二聚體和關(guān)節(jié)液CRP水平比較

2.3 血清CRP、ESR、D-二聚體、關(guān)節(jié)液CRP及聯(lián)合檢測診斷關(guān)節(jié)感染的效能比較 各指標(biāo)診斷關(guān)節(jié)感染的ROC曲線見圖1，效能比較見表2。關(guān)節(jié)液CRP的最佳截斷值為37.2 mg/L，靈敏度和特異度分別為0.800和0.804，其 AUC大于血清CRP、ESR、D-二聚體的AUC，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），與聯(lián)合檢測比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，見表3。

表2 血清CRP、ESR、D-二聚體和關(guān)節(jié)液CRP及聯(lián)合檢測關(guān)節(jié)感染效能比較

表3 血清CRP、關(guān)節(jié)液CRP、ESR、D-二聚體以及聯(lián)合檢測的AUC比較

圖1 血清CRP、ESR、D-二聚體和關(guān)節(jié)液CRP診斷關(guān)節(jié)感染的ROC曲線

2.4 LE試紙判讀情況 178例患者共抽取187個關(guān)節(jié)穿刺液標(biāo)本，4例由于自動比色讀取器無法讀取而排除，最終納入183個進(jìn)行LE試紙判讀，其中關(guān)節(jié)液混有少量血液52個，經(jīng)離心處理后均可讀數(shù)。經(jīng)過比較，174個（95.08%）關(guān)節(jié)穿刺液標(biāo)本肉眼觀察與自動比色讀取器完全一致，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（Z=-0.030，P＞0.05），見表4。

表4 視覺判讀與自動比色讀取器之間的比較（個）

2.5 LE試紙檢測與MSIS標(biāo)準(zhǔn)更新版本檢測結(jié)果的比較 178例中，MSIS標(biāo)準(zhǔn)診斷感染組22例，其中PJI 8例，原發(fā)性感染性關(guān)節(jié)炎14例；非感染組156例，其中假體松動6例，假體磨損1例，假體移位1例，不明原因關(guān)節(jié)置換術(shù)后疼痛10例，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎21例，痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎26例，骨性關(guān)節(jié)炎69例，反應(yīng)性關(guān)節(jié)炎1例，絨毛結(jié)節(jié)性關(guān)節(jié)炎1例，股骨頭無菌性壞死7例，銀屑病性關(guān)節(jié)炎3例，強(qiáng)直性脊柱炎7例，半月板損傷3例。LE試紙診斷PJI，真陽性7例，假陽性0例，真陰性18例，假陰性1例；LE試紙診斷原生關(guān)節(jié)感染，真陽性10例，假陽性28例，真陰性110例，假陰性4例。

2.6 診斷試驗(yàn)的評價依據(jù) LE試紙診斷PJI的靈敏度為 0.875（95%CI：0.474～0.997），特異度為 1.000（95%CI：0.815～1.000），陽性預(yù)測值為100%，陰性預(yù)測值為94.74%（95%CI：74.21%～99.12%）。LE試紙診斷原發(fā)性感染性關(guān)節(jié)炎的靈敏度為 0.714（95%CI：0.419～0.916），特異度為 0.797（95%CI：0.720～0.861），陽性預(yù)測值為 26.32%（95%CI：18.28%～36.32%），陰性預(yù)測值為 96.49%（95%CI：92.29%～98.44%）。

3 討論

及時診斷對于感染性關(guān)節(jié)炎和PJI患者是至關(guān)重要的，以盡量減少原生關(guān)節(jié)和PJI的破壞性影響。有國外報道稱，8%～27%的急性單關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)炎患者可發(fā)展成為膿毒性關(guān)節(jié)炎，且其死亡率可達(dá)11%[2-3]。關(guān)節(jié)感染的早期診斷對治療方案的選擇至關(guān)重要，特別是PJI。有文獻(xiàn)報道，關(guān)節(jié)置換術(shù)后1%～3%的患者發(fā)生PJI[4-5]。對于原發(fā)關(guān)節(jié)感染和PJI的診斷，沒有絕對的金標(biāo)準(zhǔn)。盡管臨床上通過細(xì)菌培養(yǎng)出病原菌來作為原發(fā)關(guān)節(jié)感染的金標(biāo)準(zhǔn)，但是培養(yǎng)的結(jié)果容易受抗生素的影響或者標(biāo)本污染的可能。PJI的診斷是基于臨床癥狀、外周血和關(guān)節(jié)液的實(shí)驗(yàn)室結(jié)果、微生物培養(yǎng)、假體周圍組織的組織學(xué)評估和術(shù)中結(jié)果來綜合診斷的?；谧C據(jù)和驗(yàn)證的2018年MSIS診斷標(biāo)準(zhǔn)更新版本是目前為止臨床公認(rèn)的診斷PJI的金標(biāo)準(zhǔn)，與MSIS（79.3%）和國際共識會議的定義（86.9%）相比，其靈敏度為0.977，特異度為0.995[1]。但是每一條指標(biāo)都有它的局限性，并且在不滿足金標(biāo)準(zhǔn)的情況下，PJI仍然可能存在[6]。LE試紙作為一種準(zhǔn)確、便捷、經(jīng)濟(jì)的檢測手段逐漸應(yīng)用于髖膝關(guān)節(jié)PJI的診斷中。國外學(xué)者也先后證實(shí)了LE試紙在診斷關(guān)節(jié)感染方面良好的靈敏度和特異度[7-8]。

本研究顯示關(guān)節(jié)感染的主要病原菌為革蘭陽性球菌，這與多篇研究一致[9-10]。本研究中關(guān)節(jié)液CRP的最佳截斷值為37.2 mg/L，靈敏度和特異度分別為0.800和0.804，其AUC值大于血清CRP、ESR、D-二聚體的AUC值，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），與聯(lián)合檢測比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。在關(guān)節(jié)置換中，關(guān)節(jié)液CRP水平升高與PJI有關(guān)。有研究先后評估了關(guān)節(jié)液CRP在診斷PJI中的作用，顯示了關(guān)節(jié)液CRP的診斷準(zhǔn)確性優(yōu)于血清CRP[11-12]。另外，還對關(guān)節(jié)液CRP的不同測定方法進(jìn)行了評價。在本研究中，關(guān)節(jié)液CRP的AUC超過了其他參數(shù)，閾值遠(yuǎn)高于其他的研究，可能是因?yàn)楸狙芯坎粌H包括慢性感染，還包括急性感染。血清D-二聚體是纖溶的分解產(chǎn)物，由于凝血異常作為宿主的炎癥反應(yīng)感染，與已建立的炎癥標(biāo)志物CRP和ESR相似，血清D-二聚體被證明是系統(tǒng)性膿毒癥預(yù)后的主要決定因素[13]。本研究中感染組D-二聚體與非感染組差異無統(tǒng)計學(xué)意義，可能是因?yàn)閮山M患者制動導(dǎo)致血液的高凝或者炎癥的影響。在本研究中D-二聚體的診斷準(zhǔn)確性不高，由于陽性標(biāo)本不多，還需要多中心研究和更多的數(shù)據(jù)來證明血清D-二聚體的價值。

本研究中LE試紙診斷PJI的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為0.875、1.000、100%、94.74%，診斷原發(fā)性感染性關(guān)節(jié)炎的分別為0.714、0.797、26.32%、96.49%。無論診斷PJI還是原發(fā)性感染性關(guān)節(jié)炎，其較高的陰性預(yù)測值顯示了排除感染的極高可靠性。研究中發(fā)現(xiàn)，LE試驗(yàn)最大的不足是當(dāng)關(guān)節(jié)液標(biāo)本混有血液時無法準(zhǔn)確讀取試驗(yàn)結(jié)果。由于試驗(yàn)是比色法，深色標(biāo)本會干擾試紙上的顏色變化，導(dǎo)致假陽性。另外當(dāng)試紙上的顏色進(jìn)行肉眼判讀時會涉及一定的主觀性，雖然判定結(jié)果以多數(shù)意見為準(zhǔn)的辦法，但是多個不同的醫(yī)生分析結(jié)果可能導(dǎo)致一些可變性和偏移。所以，本研究采用2張試紙，1張上機(jī)檢測，與1張肉眼得出的結(jié)果進(jìn)行對比。另外，試紙的顏色會隨著時間的變化而加深，導(dǎo)致判讀結(jié)果的改變。本研究判讀試紙的時間是120 s，有部分文獻(xiàn)判讀試紙的時間是60～90 s[14]，可能跟關(guān)節(jié)液的黏稠程度及不同廠家試紙的滲透程度有關(guān)。具體合適的試紙判讀時間還需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探討。此外，本研究將比色卡最后一格歸為PJI陽性結(jié)果，最后兩格歸為感染性關(guān)節(jié)炎的判定標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止，具體哪一格作為陽性結(jié)果仍有一定爭論。由于本研究中PJI患者和感染性關(guān)節(jié)炎的病例數(shù)不多，限制了這些結(jié)果的效用。然而，極佳的陰性預(yù)測值表明，LE試紙在排除原發(fā)性感染性關(guān)節(jié)炎中的應(yīng)用是有價值的。這是一種價格低廉、可重復(fù)的測試，并可在床旁進(jìn)行，對資源有限和經(jīng)驗(yàn)豐富的地區(qū)醫(yī)院來說尤為合適。

關(guān)節(jié)液WBC計數(shù)在鑒別和確定關(guān)節(jié)感染方面有重要價值，但是其診斷感染的閾值還沒有很好的確定[14]。α-防御素作為一種新的關(guān)節(jié)感染的診斷試驗(yàn)，具有100%的靈敏度和特異度，但在急性化膿性關(guān)節(jié)炎的評估中缺乏必要的即時性，價格昂貴且需送到第三方檢測[16]。

綜上所述，關(guān)節(jié)液CRP對關(guān)節(jié)感染有很好的診斷價值，其診斷價值優(yōu)于血清CRP、ESR、D-二聚體。LE試驗(yàn)是一種快速且廉價的感染檢測方法，在評估疑似感染性關(guān)節(jié)炎或PJI的患者時可以提供重要的附加信息。任何試驗(yàn)都存在著不足，也需要更多的研究更多的數(shù)據(jù)來獲取更多的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。