人工關節置換術后關節周圍假體真菌感染研究進展

石 林， 劉丙根， 龐清江

·綜述·

人工關節置換術后關節周圍假體真菌感染研究進展

石 林1， 劉丙根1， 龐清江2

人工關節置換； 髖關節； 膝關節； 真菌感染

隨著社會發展和生活水平的提高，作為一種減輕病痛和提高生活質量的有效術式，人工關節置換手術已經越來越普及。2006年美國髖膝置換總量約80萬臺，英國約13萬臺［1-2］。但關節周圍假體感染是關節置換術后的災難性并發癥。隨著手術技術和手術條件的改善，關節假體周圍感染發病率正在下降，現在初次髖關節置換中感染發生率為1.7%，在初次膝關節置換中為2.5%，在初次肘關節置換中為9%［3］，然而在置換術總量迅速增加的同時，關節置換術后周圍感染的數量也在迅速增長。雖然關節周圍假體真菌感染較少發生，僅占關節置換術后感染的比例不到1%［4］。但是，一但真菌感染，會給患者帶來災難性的后果。

1 真菌感染的流行病學特征

1.1 真菌感染誘因

人工關節置換術后真菌感染常出現在免疫力降低的人群，多數存在潛在的免疫抑制，如腎功能不全、低蛋白血癥、貧血、慢性阻塞性肺疾病、惡性腫瘤、糖尿病等疾病。一般而言，患者易患關節周圍真菌感染的因素包括以下方面［5-6］；①既往有細菌或真菌感染病史，有抗細菌及抗真菌藥物使用史；②再次手術史；③年齡大于65歲；④免疫缺陷史；⑤糖尿病史；⑥長期類固醇激素使用史。

1.2 真菌感染來源

真菌感染一般通過3種途徑引起假體周圍感染［7］；①手術期間經黏附于人工假體進入人體，進而種植真菌引起感染；②患者患有真菌血癥，真菌經血液循環到達假體；③自鄰近的感染中心蔓延至假體。其中最常見的是在手術或關節穿刺中直接種植真菌而感染［8］。人工關節置換術后真菌感染的病因學是假體周圍生物膜的形成，生物膜可以阻擋抗真菌藥物的滲入，降低局部免疫防御能力，為真菌生長創造條件［5］。而白念珠菌可較其他種類真菌產生更大、更復雜的生物膜，宿主免疫力下降也在真菌感染中起主要的作用［9］。

1.3 感染的真菌種類

人工置換術后最重要真菌感染是念珠菌感染，尤其是白念珠菌，Ueng等［4］研究從2000—2010年中16例被確診真菌感染的患者中，全部是念珠菌感染，其中9例為白念珠菌，6例為近平滑念珠菌，1例熱帶念珠菌；其中7例并發細菌感染，包括5例甲氧西林敏感金黃色葡萄球菌（金葡菌）（MSSA），2例耐甲氧西林金葡菌（MRSA）。而Azzam等［10］研究1999—2006年31例被確診為真菌感染患者中，有20例為白念珠菌感染，4例為近平滑念珠菌，3例為白念珠菌和近平滑念珠菌混合感染，1例光滑念珠菌感染；僅3例為非念珠菌感染，其中1例為曲霉，1例小紅酵母，1例為出芽短梗霉。5例合并細菌感染，包括3例凝固酶陰性葡萄球菌，1例耐萬古霉素腸球菌，1例金葡菌。殷慶豐等［11］報道1例光滑念珠菌感染在膝關節置換術后。因此，對念珠菌感染的治療顯得非常重要。

2 真菌感染的臨床表現

人工關節置換術后假體周圍真菌感染的患者缺乏特異的臨床表現，多數真菌感染患者起病隱匿，缺乏紅腫熱痛等典型的感染表現，疾病發展也較普通細菌感染緩慢，較少伴有發熱寒戰等全身癥狀。少數患者可以表現為關節活動度受限、腫脹等，并無明顯全身癥狀［11］。在Kuiper等［12］報道164例真菌感染患者，主要表現為關節疼痛和腫脹，還有一些其他的癥狀如傷口引流及竇道形成、局部溫度升高等。在Artiaco等［13］報道的病例中，除存在關節外的腫脹表現外，也無明顯全身癥狀。這或許是真菌感染不同于普通細菌感染的特點之一 。有研究者報道真菌好發的部位主要為股骨遠端［10，14］。

3 真菌感染的診斷

3.1 實驗室檢查

人工關節置換術后真菌感染的血沉和C-反應蛋白水平及白細胞數僅輕度升高，診斷意義不大，人工關節置換術后真菌感染患者血沉為54 mm/h （12～104 mm/h），C-反應蛋白（CRP）平均為17.5 mg/L（0.6～73.9 mg/L）［5］。在Azzam等［10］報道11例患者關節液白細胞平均計數為8 761/μL（440 ～26 700/μL），其中中性粒細胞比率平均為0.76 （0.19～0.94）。因此，這3項指標對診斷真菌感染并無價值。

3.2 組織培養

人工關節置換術后真菌感染，可以通過手術中獲取標本或人工關節引流液中培養出真菌，但真菌培養要在沙保弱培養基中，在25℃的條件下培養4周以上；經過多次引流液和多次取標本培養真菌才有意義。因此，在臨床上很難有陽性發現，陽性率較低。有報道可以通過獲取手術分泌物直接染色、顯微鏡下找病原菌及組織快速冷凍涂片來發現真菌。在Lerch等［15］，Bland等［16］，以及Garcia-Oltra等［14］研究骨標本中，通過這些方法可直接證實念珠菌感染。如果能在手術中證實真菌，對關節置換術后真菌感染的治療有很大幫助。

3.3 超聲降解法

目前超聲降解人工假體表面的生物膜，再進行真菌培養的技術已在臨床上得到證實。Trampuz等［17］研究中有14例關節置換術后關節周圍感染患者，組織病理檢查和細胞培養陰性。而經超聲降解人工假體表面的生物膜進行培養，全部為陽性。有2例為假體周圍真菌感染，12例為細菌感染。假體周圍組織培養陰性而超聲降解生物膜培養真菌陽性。超聲降解有更高的靈敏度和特異度。Trampuz等［17］研究用超聲降解人工假體表面的生物膜再進行真菌培養，發現1例為白念珠菌感染。因此，也可以用超聲降解人工假體表面的生物膜進行真菌培養。

3.4 PCR技術

目前人工關節置換術后的真菌感染，都是以標本直接襯墊培養和組織病理檢查等傳統方法分析為主。這些方法檢測時間較長、靈敏度較低，且受主觀因素影響較大。而快速檢測病原菌是治療和改善預后的關鍵。聚合酶鏈反應（PCR）技術具有快速簡便、靈敏度和特異度高等優點，在一定程度上可以彌補傳統方法的不足［18］。然而，PCR技術在診斷關節周圍真菌感染時，可以用患者的關節灌洗液進行檢測。有研究者用 PCR技術來檢測真菌感染，如Morance等［19］分別用PCR和血培養法檢測血液中的念珠菌，結果顯示PCR技術具有更高的靈敏度。用PCR技術的兩種探針診斷的靈敏度均為100%，特異度分別為97%和72%［20］。PCR擴增可以針對真菌rRNA基因操縱子，有助于鑒別臨床相關真菌病原體。如Khot等［21］研究中用PCR擴增技術成功鑒定了多種真菌，包括念珠菌、隱球菌、孢霉和曲霉等，如果以培養和組織病理學方法作為對比，其結果準確率分別為93.6%和64.3%，對臨床適用。但需要進一步改善樣本的收集和處理以及DNA提取方法，加強PCR檢測技術的質量控制。

3.5 其他技術

在真菌的細胞壁中普遍存在（1，3）-β-D-葡聚糖，當其進入血液或深部組織，吞噬細胞吞噬真菌后，能持續釋放該物質，使血液及體液中含量增高（淺部真菌感染無類似現象）。因此，G試驗可以為假體真菌感染提供一定的幫助。真菌的細胞壁還有另外一種物質即半乳甘露聚糖。有學者報道檢測真菌感染患者的半乳甘露聚糖，它的靈敏度和特異度分別為92.1%、97.5%［22］。有學者成功的通過檢測抗甘露聚糖抗體，來確定真菌的種型［23］，因此，檢測血清半乳甘露聚糖和（1，3）-β-D-葡聚糖抗體也能為假體真菌感染提供一定的幫助。有研究者通過檢測真菌釋放的（1，3）-β-D-葡聚糖代謝產物和細胞壁上的特異性抗原檢測出假體周圍真菌感染［24-27］。

有學者發現，假體周圍真菌感染的影像學表現與假體周圍細菌感染的表現一樣，主要表現為關節假體周圍出現松動、透明、骨質溶解的變化，而真菌感染在放射性核素骨顯像中的變化主要表現為假體松動等［12，28］。

4 治療方法

在關節置換術后關節周圍真菌感染，過去認為關節假體去除清創術和長時間抗真菌藥物治療關節周圍真菌感染是最常用的方案，而現在根據美國感染性疾病協會（IDSA）“2009年版念珠菌診療指南”及我國“念珠菌病診斷與治療專家共識”，念珠菌引起關節周圍真菌感染推薦兩性霉素B或氟康唑的療程6～12個月［29］，曲霉的感染首選氟康唑，療程為6～12個月。關節二期修復術和長時間抗真菌藥物是治療關節周圍真菌感染最佳的方案，且治愈率較高。

4.1 關節假體取出術

關節置換術后關節周圍真菌感染，主要是由于患者免疫力降低，真菌易于聚集在關節周圍假體的表面，在假體表面形成生物膜，這些條件使得抗真菌藥物很難到達殺滅真菌。而關節取出術包括關節假體全部取出和徹底的清創及手術后長期抗真菌藥物治療。Ueng等［4］用關節假體取出術和長期抗真菌藥物治療7例真菌感染，4例成功去除真菌感染，3例患者最終死于真菌感染，但這3例患者患有嚴重的基礎疾病。而治療成功的患者都長期使用抗真菌藥物，但假體取出術后，都是按照IDSA建議使用抗真菌藥物。而關節取出術有一些并發癥，引起明顯的搖擺步態，外展無力，大腿明顯縮短，關節不穩，關節部位痛疼，還會造成對脊椎和其他關節不同的壓力，所有這些并發癥，說明關節假體取出術不是治療真菌感染最好的措施。

4.2 抗真菌骨水泥

過去認為抗生素骨水泥是治療關節周圍假體感染的金標準，然而，抗真菌骨水泥治療關節周圍真菌感染卻存在爭議［30］。普遍使用抗真菌骨水泥的藥物是兩性霉素B和氟康唑，由于兩性霉素B具有熱穩定性、廣譜及可以無菌的粉末形式存在，所以其可以作為理想的骨水泥混合劑，但其釋藥能力有限，早期研究表明兩性霉素B在體內1周后，未觀察到骨水泥洗脫的現象［31］。Bruce等［32］成功應用氟康唑骨水泥治療2例真菌髖關節感染，2例患者的氟康唑在深淺引流管引流液中總釋放濃度分別是21 mg和13.9 mg。但氟康唑在體外的洗脫性能很不理想［33］。人工關節置換術后真菌感染常出現在細胞免疫降低的人群，多數存在潛在的免疫抑制。因此，關節周圍假體真菌感染一般合并細菌感染，在抗真菌藥物植入骨水泥一般加入抗生素來治療合并的細菌感染。如在骨水泥植入的抗生素大部分是治療耐藥的金葡菌和敏感的金葡菌，包括是氨基糖苷類抗生素（慶大霉素等）和糖肽類抗生素（萬古霉素等）。

4.3 二期修復術

對于在初次關節置換術后到被診斷關節假體周圍真菌感染，用二期關節置換術治療真菌感染是最好的方法。二期修復術包括行假體取出，徹底清創，后間置器放置，給予敏感抗真菌藥物治療，待癥狀體征消失，多次關節液培養陰性，血沉、CRP正常，行二期關節假體植入。而一些研究發現二期置換術治療關節細菌感染有效率可達80%～100%［30，34］有效，而對二期置換術治療真菌感染的成功率卻很不相同。在Ueng等［4］報道14例關節置換術后真菌感染的病例行二期置換術有9例，8例成功治療真菌感染，1例最后死于真菌血癥。在Kuiper等［12］報道164例真菌感染患者中，二期置換術成功率為85%，復發率為2.5%。而有一些報道二期置換術后真菌感染復發率比較高，達11%～53%。Azzam等［10］報道19例二期置換術10例沒有控制感染，復發率為53%。Phelan等［35］報道二期置換術治療念珠菌假體周圍感染，復發率為25%。而復發感染的治療更復雜，處理不妥患者可能最后死于感染。而二期置換術的前提是要長時間使用抗真菌藥物，需根據IDSA及國內念珠菌病診治策略［29］發布的指南，使 用 抗真 菌 藥 物的 療 程 是 6至 12個月（GradeBIII級建議）。而有些學者認為抗真菌用藥的時間為用到癥狀體征消失，微生物培養陰性4周［13］。如果長時間使用抗真菌藥物治療真菌感染，可能會使得患者的免疫力下降，導致真菌很難被清除。但要保證二期置換術成功清除真菌感染，就必須在手術前后都使用抗真菌藥物，并且在手術后須使用的時間至少6周，如果一期置換術要成功去除真菌感染，至少要12周［4］。

［1］ National Hospital Discharge Survey.Survey result and Products.Available at Atlana；Center for disease control and prevention ［EB/OL］.http；//www.cdc.gov/nhds/-product.html，2009.

［2］ UK National Joint Registry Available at［EB/OL］.http；//www.njrcentre.org.uk，2009.

［3］ Spormann C，Achermann Y，Simmen BR，et al.Treatment strategies for periprosthetic infections after primary elbow arthroplasty［J］.J Shoulder Elbow Surg，2012，21（8）；992-1000.

［4］ Ueng SW，Lee CY，Hu CC，et al.What is the success of treatment of hip and knee candidal periprosthetic joint infection？［J］.Clin Orthop Relat Res，2013，471（9）；3002-3009.

［5］ 周琦，吳海山.人工關節置換術后真菌感染--真正的災難［J］.中華關節外科雜志（電子版），2012，6（6）；936-939.

［6］ Kelesidis T，Tsiodras S.Candidaalbicansprothetic hip infection inelderly patients；is fluconazole monotherapy an option？［J］.Scand J Infect Dis，2010，42（1）；12-21.

［7］ Dutronc H，Dauchy FA，Cazanave C，et al.Candidaprosthetic infections；case series and literature review［J］.Scand JInfect Dis，2010，42（11-12）；890-895.

［8］ Chiu W，Chung K，Cheung K，et al.Candida parapsilosistotal hip arthroplasty infection；case report and literature review［J］.Orthop Trauma，2012，6；1-4.

［9］ Zarei Mahmoudabadi A，Zarrin M，Kiasat N.Biofilm formation and susceptibility to amphotericin B and fluconazole inCandida albicans［J］.Jundishapur J Microbiol，2014，7（7）；e17105.

［10］ Azzam K，Parvizi J，Jungkind D，et al.Microbiological clinical and surgical features of fungal prosthetic joint infections；a multi-institutional experience［J］.J Bone Joint Surg Am，2009，91（Suppl 6）；142-149.

［11］ 殷慶豐，王韶進.全膝關節置換術后光滑念珠菌感染一例［J］.中華關節外科雜志（電子版），2013，7（3）；94-95.

［12］ Kuiper JW，van den Bekerom MP，van der Stappen J，et al.2-stage revision recommended for treatment of fungal hip and knee prosthetic joint infections［J］.Acta Orthop，2013，84 （6）；517-523.

［13］ Artiaco S，Ferrero A，Boggio F，et al.Pseudotumor of the hip due to fungal prosthetic joint infection［J］.Case Rep Orthop，2013，2013；502728.

［14］ Garcia-Oltra EI，Garcia-Ramiro S，Martinez JC，et al.Prosthetic joint infection by Candida spp.［J］.Rev Esp Quimioter，2011，24（1）；37-41.

［15］ Lerch K，Kalteis T，Schubert T，et al.Prosthetic joint infection with osteomyelitis due toCandida albicans［J］.Mycoses，2003，46（11-12）；462-466.

［16］ Bland CM，Thomas S.Micafungin plus fluconazole in an infected knee with retained hardware due toCandidaalbicans［J］.Ann Pharmacothe，2009，43（3）；528-531.

［17］ Trampuz A，Piper KE，Jacobson MJ，et al.Sonication of removed hip and knee prostheses for diagnosis of infection ［J］.N Engl J Med，2007，357（7）；654-663.

［18］ Corvec S，Portillo ME，Pasticci BM，et al.Epidemiology and new developments in the diagnosis of prosthetic joint infection ［J］.Int J Artif Organs，2012，35（10）；923-934.

［19］ Morance G，Pagano L，Sanguinetti M，et al.PCR-restriction enzyme analysis for detection of Candida DNA，in blood from febrile patients with hematological malignancies［J］.J Clin Microbiol，1999，37（6）；1871-1875.

［20］ Vollmer T，Stormer M，Kleesiek K，et al.Evaluation of novel broad-ranger real-time PCR as say for rapid datection of human pathogenic fungi in various clinical specimens［J］.J Clin Microbiol，2008，46（6）；1919-1926.

［21］ Khot PD，Ko DL，Fredricks DN.Sequenceing and analysis of fungal rRNA operons for development of broad-range fungal PCR assays［J］.Appl Environ Microbiol，2009，75（6）；1559-1565.

［22］ Pemán J，Zaragoza R.Combined use of nonculture-based lab techniques in the diagnosis and management of critically ill patients with invasive fungal infections［J］.Expert Rev Anti Infect Ther，2012，10（11）；1321-1330.

［23］ Mikulska M，Calandra T，Sanguinetti M，et al.The use of mannan antigen and anti-mannan antibodies in the diagnosis of invasive candidiasis；recommendations from the Third European Conference on Infections in Leukemia［J］.Crit Care，2010，14（6）；R222.

［24］ Villamil-Cajoto I，Van der Eynde-Collado A，Otero L R，et al.Personal autonomy in the management of candidal prosthetic joint infection［J］.Cent Eur J Med，2012，7（4）；539-541.

［25］ Lefort A，Chartier L，Sendid B，et al.Diagnosis，management and outcome ofCandidaendocarditis［J］.Clin Microbiol Infect，2012，18（4）；E99-E109.

［26］ Ba?kováL，Buchta V.Laboratory diagnostics of invasive fungal infections；an overview with emphasis on molecular approach［J］.Folia Microbiol（Praha），2012，57（5）；421-430.

［27］ Osmon DR，Berbari EF，Berendt AR，et al.Diagnosis and management of prosthetic joint infection；clinical practice guidelines by the Infectious Diseases Society of America［J］.Clin Infect Dis，2013，56（1）；e1-e25.

［28］ Anagnostakos K，Kelm J，Schmitt E，et al.Fungal periprosthetic hip and knee joint infections clinical experience with a 2-stage treatment protocol［J］.J Arthroplasty，2012，27（2）；293-298.

［29］ 中華醫學會“念珠菌病診治策略高峰論壇”專家組.念球菌病診斷與治療；專家共識［J］.中國感染與化療雜志，2011，11 （2）；81-95.

［30］ Cui Q，Mihalko WM，Shields JS，et al.Antibiotic impregnated cement spacers for the treatment of infection associated with total hip or knee arthroplasty［J］.J Bone Joint Surg Am，2007，89（4）；871-882.

［31］ Graw B，Woolson S，Huddleston JI.Candidainfection in total knee arthroplasty with successful reimplantation［J］.J Knee Surg，2010，23（3）；169-174.

［32］ Bruce AS，Kerry RM，Normon P，et al.Fluconazole-impregnated beads in the management of fungal infection of prosthetic joints［J］.J Bone Joint Surg Br，2001，83（2）；183-184.

［33］ Silverberg D，Kodail P，Dipersio J，et al.In vitroanalysis of antifungal impregnated polymethylmethacrylate bone cement ［J］.Clin Orthop Relat Res，2002，403；228-231.

［34］ Munro JT，Garbuz DS，Masri BA，et al.Articulating antibiotic impregnated spacers in two-stage revision of infected total knee arthroplasty［J］.J Bone Joint Surg Br，2012，94 （11 Suppl A）；123-135.

［35］ Phelan DM，Osmon DR，Keating MR，et al.Delayed reimplantation arthroplasty for candidal prosthetic joint infection；a report of 4 cases and review of the literature［J］.Clin infect Dis，2002，34（7）；930-938.

Periprosthetic fungal infection after artificial joint replacement；a review of recent research

SHI Lin，LIU Binggen，PANGQingjiang.（Ningbo University School of Medicine，Ningbo Zhejiang 315010，China）

R379

A

1009-7708（2015）02-0184-04

2014-05-06

2014-12-02

寧波市社會發展科研項目（2012C50003）。

1.寧波大學醫學院，浙江寧波 315010；2.寧波市第二醫院。

石林（1985—），男，研究生在讀，主要從事關節置換研究。

龐清江，E-mail；Pqjey?sina.com。