人工關節置換術后感染高危因素的研究現狀

劉子歌　宋國瑞　張晨　陳德勝

[摘要]人工關節假體感染（PJI）是人工關節置換術后最棘手也是最常見的災難性并發癥之一。隨著我國逐漸步入人口老齡化社會，人工關節假體置換術所導致的PJI相應增加。臨床上，引起人工關節置換術后感染的主要高危因素分為兩大類：糖尿病、術前營養不良、病態肥胖、吸煙飲酒史、術前貧血、藥物使用等與患者自身并發癥狀有關的，稱為不可改變因素;術前關節穿刺、鼻腔定植金葡菌、無癥狀性菌尿、手術時間長等潛在危險因素可在術前進行預先處理和術中控制的，稱為可改變因素。因此，盡可能地總結與完善PJI的高危因素并積極采取預防措施，對預防該疾病的發生至關重要。本文就常見的人工關節置換術后高危感染因素進行分類并作一綜述，以期為預防和治療PJI提供理論依據。

[關鍵詞]人工關節置換術;關節假體感染;高危因素;并發癥

[中圖分類號] R687.4? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1674-4721（2019）11（a）-0017-05

Research status of high-risk factors of infection after artificial joint replacement

LIU Zi-ge1? ?SONG Guo-rui1? ?ZHANG Chen1? ?CHEN De-sheng2

1. School of Clinical Medicine， Ningxia Medical University， Yinchuan? ?750004， China; 2. Department of Orthopedics， General Hospital of Ningxia Medical University， Yinchuan? ?750004， China

[Abstract] Artificial prosthesis joint infection （PJI） is one of the most intractable and most common catastrophic complications after artificial joint replacement. As China gradually enters an aging society， the PJI caused by artificial joint prosthesis replacement increases accordingly. Clinically， the main high-risk factors for postoperative infection after artificial joint replacement are divided into two categories： diabetes， preoperative malnutrition， morbid obesity， smoking and drinking history， preoperative anemia， drug use， etc.， which are related to the patients′ own complications， are called non-modifiable factors; preoperative joint puncture， nasal colonization of Staphylococcus aureus， asymptomatic bacteriuria， long operation time and other potential risk factors which can be pre-treated and intraoperatively controlled before surgery， are called modifiable factors. Therefore， it is important to summarize and improve the risk factors of PJI and take preventive measures as much as possible to prevent the occurrence of this disease. This article reviews the common high-risk infection factors after artificial joint replacement， so as to provide a theoretical basis for the prevention and treatment of PJI.

[Key words] Artificial joint replacement; Prosthetic joint infection; High-risk factors; Complications

人工關節假體感染（prosthetic joint infection，PJI），根據美國肌肉骨骼感染協會[1]，滿足以下幾個條件則可以診斷為PJI。（1）形成了與植入物相通的竇道;（2）來自關節的兩種獨立的液體或組織的培養物中培養出了一種病原體，或者滿足以下6個標準中的至少4個：①血清紅細胞沉降率升高（>30 mm/h）或C反應蛋白水平升高（>10 mg/L）;②任何滑膜析出液中白細胞計數升高;③任何滑膜析出液中的中性粒細胞百分比增加;④嚴重化膿的滑膜析出物;⑤一種液體或者組織培養所產生病原體;⑥在冰凍組織切片中，每高倍視野下至少有五個區域觀察到5個以上中性粒細胞。Bozic等[2]的研究指出，盡管人工關節置換術的環境與技術在不斷提高，但其術后的綜合感染率仍維持在1.5%～2.0%。人工關節置換術后的PJI常會引起關節周圍紅腫、疼痛、皮膚溫度增高和全身炎性反應等。伴隨著PJI的進一步發展，最嚴重會導致假體周圍感染性松動，需要進行翻修或二次假體植入手術。較全面地了解術后人工關節假體感染的高危因素并及時預防，可有效將此并發癥的危害降到最低，極大地改善患者的預后，提高患者的生活質量[3]。本文分別通過對感染的兩大類高危因素進行歸納總結，旨在探討如何降低術后假體感染風險，并為國內外相關研究和臨床治療提供一定參考。

1可改變因素

通常可改變因素的可控性很大程度上取決于手術醫生與醫院相關人員。完善好術前相關檢查，制定周密的手術計劃等，可以很大程度上人為降低PJI的發生。

1.1術前關節穿刺

術前穿刺經常用于診斷是否有關節感染和其感染的病原菌。Xu等[4]認為術前關節腔穿刺是導致術后置換PJI的高危因素。其最常見的并發癥是穿刺部位的炎癥反應（如注射部位的疼痛，表面紅腫與發熱）[5]。Camp等[6]利用美國的一項醫療保險數據庫分析了2005～2012年所有進行肘部關節鏡操作的患者，發現接受關節內皮質類固醇激素治療的患者術后感染率提高了近3倍（OR=2.79）。術前進行關節腔穿刺檢查或者向其內注射糖皮質激素均可能引起感染，應該常規進行預防[7]。糖皮質激素經常用于抗炎抗過敏，所以其蓄積有可能導致局部免疫力低下，增高感染發生率，且外源性操作有將外源性細菌帶入關節腔的可能，進一步誘發感染。但是臨床上關節內注射糖皮質激素和透明質酸被廣泛運用于骨性關節炎的保守治療，而且被證明這的確是一種達成共識且較為有效的方法[8]。提示在臨床操作中，特別是對于有糖尿病或者肥胖等其他危險因素患者進行穿刺操作時，需要更加嚴格地遵守無菌原則。

1.2鼻腔定植菌

PJI中最常見的致病菌是金黃色葡萄球菌和革蘭陰性葡萄球菌[3]。Dojode等[9]通過研究發現大多數患者鼻腔內部菌株與其感染傷口培養出來的菌株有相同的分子結構，所以篩查并去除鼻腔定植菌可以在一定程度上降低術后感染率。由于考慮到治療時間、醫療成本和患者依從性等問題，當前對金黃色葡萄球菌管理尚未形成一致共識。Stambough等[10]認為金黃色葡萄球菌定植已被確定為減少全關節置換術（total joint arthroplasty，TJA）外科手術部位感染（surgical site infection，SSI）的關鍵可改變風險因素。但2017年的《外科手術部位感染預防指南》卻并沒有把術前對葡萄球菌的預防要求列入[11]。因此，對于除去鼻腔定植菌的有效性以及如何降低相關醫療成本尚有待研究。

1.3無癥狀性菌尿（asymptomatic bacteriuria，ASB）

ASB與PJI之間關系的報道，最早見于20世紀70年代[12]。之后的很長一段時間，骨科醫生都會對患者進行術前例行的尿路篩查。Sousa等[13]在對調查的2497個病例中進行統計，認為特別是在革蘭陰性菌的影響下，ASB是人工PJI的一個獨立高危因素。盡管人工關節置換術患者大多為老年人，合并基礎疾病且身體狀況較其他病例復雜，且ASB通過血源性傳播導致術后PJI只是理論上的依據，但由于其后果的嚴重性，不得不引起骨科醫生的擔憂。另一方面，雖然普通的尿培養并不昂貴，但是鑒于每年在我國以及世界范圍內進行大量關節成形術，術前ASB的常規篩查和治療也將導致相當大的經濟負擔[14]。所以如何處理和對待ASB也是一個絕對不可忽略且尤為重要的問題。

1.4手術時間長

PJI還與手術時間的長度有直接的聯系，國外有研究者認為應該盡量將手術時間控制在2.5 h以內[15-16]。隨著手術時間的延長，其切口的暴露時間、手術所帶來的失血都會相應增加，所以發生感染的概率也就越高。田佳寧等[17]認為，術中失血和術后血紅蛋白的下降會直接導致手術患者傷口的愈合延遲與感染率的上升。術中合理地使用氨甲環酸，可以一定程度上抑制炎癥反應且減少術中傷口出血，從而縮短手術時間，且氨甲環酸全身或局部應用并沒有明顯差異。Alijanipour等[18]研究認為，如果外科手術持續超過預防性抗生素的半衰期，則應靜脈注射第二劑抗生素;如果術中出血量較多，也應考慮再次使用抗生素。綜上所述，對手術時間的合理控制，也可以較有效地降低術后人工關節感染的發生率。

2不可改變因素

外科醫生對于不可改變因素同樣可以進行適當的干預，以達到改善愈后和降低PJI的效果，如控制糖尿病患者的血糖水平或者改善患者的營養狀態，敦促患者術前4～6周戒煙[19]，依據患者實際情況重新制定免疫抑制劑類藥物的使用策略等。

2.1糖尿病

糖尿病既是普通外科手術也是骨科手術后感染的一個常見危險因素。原因主要為患者機體免疫機制受損，蛋白質合成不足與消耗增加，高血糖濃度有利于細菌增長[20]。一項包含101例感染和1847例非感染患者的研究表明[21]，糖尿病患者的感染率明顯高于非感染組（22% vs. 9%，P<0.001）。雖然糖化血紅蛋白（HbA1c）被用作血糖控制指標，但其還沒有被用來預測感染[22]。因此對糖尿病控制應進行術前識別評估以及采取相對應必要的措施。

2.2術前營養不良

術前營養不良也是導致人工關節置換術后感染的原因之一，包括手術切口愈合不良和其導致的成倍增加的感染率。營養不良通過影響受損的成纖維細胞增殖和膠原蛋白合成從而影響傷口愈合，相應淋巴細胞計數的降低也會提高感染率[23]。如果血清白蛋白<35 g/L（正常范圍為34～54 g/L），血清轉鐵蛋白<200 mg/dl（正常范圍為220～400 mg/dl），或者淋巴細胞總數<1500個細胞/μl（正常范圍為3900～10 000個細胞/μl），則診斷為營養不良[3，24]。合理地改善患者的營養狀態可以減少術后PJI的發生。

2.3肥胖

肥胖經常與各種術后并發癥聯系在一起。世界衛組織估計10%的世界人口（超過4億成年人）為肥胖[體重指數（BMI）>30.0 kg/m2][25]。肥胖患者行人工關節置換術后常見的問題是傷口愈合不良、傷口需要長期引流和高感染率。此外，肥胖患者組織抗生素滲透能力下降，也可能低于抗生素的最低抑制閾值，從而導致感染風險增加[26]。肥胖還因為普遍被延長的手術時間，從而導致更高的感染概率（OR=1.211，95%CI：1.169～1.255）[27]。Wu等[28]在一項病例回顧分析中按照肥胖的中國官方指南將患者分為超重組（BMI：18.5～28 kg/m2）和肥胖組（BMI≥28 kg/m2），也顯示肥胖患者（BMI≥28 kg/m2）比非肥胖患者具有更高的感染風險（57.8% vs. 37.6%，P<0.001）。

2.4吸煙和飲酒

吸煙和飲酒會導致術后不良反應，Kapadia等[29-30]兩項研究表明，在進行TJA后吸煙患者的術后并發癥發生率與不吸煙患者有顯著的差異，同時吸煙組的感染率也明顯高于非吸煙組。尼古丁介導的血管收縮效應已被認為是導致傷口愈合不良的主要原因[31]。不良的血液循環會增加組織缺氧和感染的可能性。尼古丁和其他吸煙副產物使患者圍術期的各種并發癥、傷口愈合問題、感染和死亡率顯著增加[19]。同時，酒精濫用也會導致關節置換術后并發癥的增加和PJI發生率的增加[32-33]。Alijanipour等[18]建議患者至少在術前4周進行戒酒。

2.5術前貧血

術前貧血也是一個不可忽略的高危因素。現在對術前貧血會增加TJA后的并發癥基本已經達成共識[34-36]。人工關節置換術患者圍術期的輸血率一直居高不下。老年人由于自身身體狀況的復雜性更加傾向于合并術前貧血，而且術前貧血的患者與其他并發癥和PJI的高危因素有密切聯系。Alamanda等[37]給出的建議是對于確診有術前貧血的患者[男性血紅蛋白（Hb）<13 g/dl，女性Hb<12 g/dl]，外科醫生圍術期可以加強營養和給予適當的促紅細胞生成素（erythropoietin，EPO）。

2.6藥物使用

免疫功能相關的疾病和其相關的藥物使用也是一個重要的危險因素。有文獻報道艾滋和丙型肝炎感染的患者在進行TJA后有發生感染的高風險[38-39]。免疫抑制藥物包括糖皮質激素、細胞抑制劑、干擾素和腫瘤壞死因子抑制劑等，經常對術后結果產生負面影響。另外，原發性免疫功能缺陷的患者雖沒有誘發因素，但也極易感染[40]。

3結語

人工關節置換術后的感染是導致假體取出和遠期翻修的最主要的原因，也是長久以來關節骨科領域一直待解決的難題。在過去的數十年中，人工PJI的診斷已經有了很大的改善，雖然PJI在近幾年來不會完全消除，但是外科醫生應該利用現有的循證醫學證據和醫療指南，改善患者和自身可控制的風險因素，以盡量減少PJI的風險。

綜上所述，人工關節置換術后的感染是多因素交互所致，提示臨床實踐中不能孤立、片面地去看問題。本文只是對較常見的高危因素進行了羅列與分析，還有諸如膝關節處組織薄弱、血運相對不足、術后傷口愈合慢等也是人工關節置換術后易感染的因素之一。所以PJI的研究還充滿著機遇和挑戰，更好地了解其發病機制和高危因素，有助于早期攻克這一難題。

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（收稿日期：2019-05-09? 本文編輯：任秀蘭）