關節置換術后假體周圍感染的病原菌分布及藥敏分析

何家偉，汪 洋，紀保超，楊建華*

(1.新疆醫科大學第一附屬醫院藥學部，烏魯木齊 830054；2.新疆醫科大學第一附屬醫院關節外科，烏魯木齊 830054)

人工關節假體周圍感染(PJI)是人工全膝關節置換術(TKA)后的一種嚴重并發癥，其診療復雜，常需多次手術和長期的抗感染藥物治療[1-2]。明確病原菌的種類對PJI的早期診斷及抗感染藥物的正確選用具有重要意義[1-2]。但PJI的致病菌培養困難，菌譜復雜，不同地區甚至不同醫療機構的菌種分布也存在差異，耐藥菌株的不斷增多，增加了PJI抗感染治療的難度[2-3]。因此，本研究回顧性分析190例膝、髖人工關節置換術后發生PJI患者的臨床資料，研究其微生物學及藥敏結果，輔助臨床更好地治療PJI。

1 資料與方法

1.1資料 回顧性分析2016年1月～2020年7月新疆醫科大學第一附屬醫院(以下簡稱我院)關節外科收治的190例膝、髖人工關節置換術后發生PJI的患者的臨床資料，其中男性97例，女性93例，漢族117例，維吾爾族55例，哈薩克族11例，回族3例，蒙古族1例，柯爾克孜族1例，壯族1例，錫伯族1例，年齡為19～89歲，平均(63.74±10.38) 歲，體質量指數(BMI)為15～35 kg·m-2，平均(24.98±3.35) kg·m-2。

190例PJI患者中，TKA術后發生PJI的患者有86例，初次TKA時術前診斷的原發疾病有：骨性關節炎74例(86.05%)，類風濕性關節炎4例(4.65%)，創傷性關節炎4例(4.65%)，股骨遠端陳舊性骨折1例(1.16%)，股骨遠端骨折內固定術后感染1例(1.16%)，膝關節畸形1例(1.16%)，骨巨細胞瘤1例(1.16%)。初次手術為單側全髖關節置換術(THA)者75例，同期雙側THA者14例。合并糖尿病者20例(10.5%)。見表1。

THA術后發生PJI的患者104例，初次THA時術前診斷的原發疾病有：股骨頭缺血性壞死46例(44.23%)，股骨頸骨折23例(22.12%)，骨性關節炎9例(8.65%)，髖關節結核6例(5.77%)，股骨粗隆間骨折6例(5.77%)，發育性髖關節脫位5例(4.81%)，類風濕性關節炎5例(4.81%)，髖臼骨折2例(1.92%)，化膿性關節炎1例(0.96%)，髖關節強直1例(0.96%)。初次手術為單側THA者100例，同期雙側THA者1例。合并糖尿病者21例(11.1%)。見表1。

表1 人工關節置換術后PJI患者的一般資料

納入標準：(1)接受TKA、THA術者；(2)PJI診斷明確，符合2011年美國肌肉骨骼感染學會(MSIS)提出的診斷標準。排除標準：未行關節穿刺液或假體周圍組織微生物培養者。

感染分型：根據Tsukayama等提出的PJI分型方法，將PJI分為4類：Ⅰ型，術中培養陽性(≥2個標本)；Ⅱ型，術后1個月內發生的早期感染；Ⅲ型，急性血源性感染，功能良好的關節因血源播散而突發感染；Ⅳ型，術后1個月以后發生慢性隱匿性感染[3-4]。

1.2方法

1.2.1臨床資料收集 收集納入研究患者的臨床資料，包括姓名、性別、民族、年齡、體質量、身高、手術記錄、既往病史、關節穿刺液或假體周圍組織標本的微生物培養及藥敏試驗結果等數據。

1.2.2病原菌及耐藥性分析 按照《全國臨床檢驗操作規程》(第4版)對病原菌進行分離鑒定，按照美國臨床實驗室標準化協會《抗菌藥物敏感性試驗執行標準》(2010年版)對藥敏結果進行判定。

2 結果

2.1病原菌檢出結果及其分布 190例PJI患者的關節穿刺液或假體周圍組織標本的微生物培養結果：陰性57例，陽性133例，微生物培養陽性率為70%，其中多種病原菌混合感染者9例。此次共檢出臨床分離菌144株，其中革蘭陽性菌109例(75.7%)，革蘭陰性菌25例(17.4%)，真菌10例(6.9%)。見表2。結果提示，革蘭陽性菌是PJI最多見的致病菌。革蘭陽性菌中最多見的菌屬依次為葡萄球菌屬、鏈球菌屬、腸球菌屬。最多見的2個菌種依次為表皮葡萄球菌(32.6%)和金黃色葡萄球菌(17.4%)，二者合計占所有分離菌株的50.0%。革蘭陰性菌種最多見的菌屬依次為腸桿菌屬、非發酵菌屬、布魯氏菌屬。最多見的3個菌種依次為大腸埃希桿菌(6.3%)、肺炎克雷伯桿菌(2.8%)、銅綠假單胞菌(2.8%)。

根據Tsukayama的PJI分型標準，144株臨床分離菌的分布情況為(膝68例，髖76例)：Ⅰ型6例(41.7%)，Ⅱ型18例(12.5%)，Ⅲ型1例(0.7%)，Ⅳ型119例(82.6%)。57例培養陰性病例感染病例分布(膝23例/髖34例)情況為：Ⅰ型0例，Ⅱ型9例，Ⅲ型1例，Ⅳ型47例。見表2。由表2可知，我院收治的PJI患者以Ⅳ型感染為主，而大部分病原菌也分布于Ⅳ型感染。

2.2革蘭陽性菌對抗菌藥物的耐藥率和敏感率

2.2.1葡萄球菌屬 此次檢出耐甲氧西林凝固酶陰性葡萄球菌(MRCNS)共45例(31.3%)：甲氧西林耐藥的表皮葡萄球菌(MRSE)38例(26.4%)，其他耐藥菌還有溶血葡萄球菌4例(2.8%)、人葡萄球菌2例(1.4%)、頭狀葡萄球菌1例(0.7%)。見表2。結果顯示，約70%的凝固酶陰性葡萄球菌對甲氧西林耐藥，約80%的表皮葡萄球菌對甲氧西林耐藥，而溶血葡萄球菌100%對甲氧西林耐藥。25例金黃色葡萄球菌中甲氧西林耐藥金黃色葡萄球菌(MRSA)6例(4.2%)，MRSA占金黃色葡萄球菌的24%，甲氧西林敏感金黃色葡萄球菌(MSSA)19例(13.2%)。見表2。

表2 190例PJI患者分離的病原菌在Tsukayama感染分型中的分布 (n=144)

結果顯示，葡萄球菌屬通常對青霉素的耐藥率較高，無對萬古霉素、利奈唑胺、替加環素耐藥菌株。金黃色葡萄球菌對頭孢類、喹諾酮類、四環素的耐藥率均<30.0%(20.0%～28.0%)，對利福平、復方新諾明的耐藥率均<20.0%(分別為16.0%、9.1%)。表皮葡萄球菌對四環素、利福平的耐藥率分別為13.0%、10.9%。見表3。

克林霉素對大部分葡萄球菌屬的耐藥率較高，溶血葡萄球菌、路鄧葡萄球菌和腐生葡萄球菌對克林霉素的耐藥率均為100.0%，金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌對克林霉素的耐藥率低于50.0%(分別為43.5%、43.9%)，僅頭狀葡萄球菌、人葡萄球菌對克林霉素的耐藥率≤20.0%(分別為20.0%、0.0%)。見表3。

左氧氟沙星作為PJI抗感染治療中常用的口服藥物之一，對大部分葡萄球菌屬的耐藥率不高：金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、頭狀葡萄球菌、人葡萄球菌、路鄧葡萄球菌和腐生葡萄球菌對左氧氟沙星的耐藥率均<35.0%(0%～34.8%)，僅溶血葡萄球菌對左氧氟沙星的耐藥率為75.0%。見表3。

表3 葡萄球菌屬對抗菌藥物的耐藥率和敏感率

2.2.2鏈球菌屬和顆粒鏈球菌屬 此次共檢出鏈球菌屬9例(6.3%)，分別為緩癥鏈球菌3例(2.1%)、血鏈球菌2例(1.4%)、草綠色鏈球菌1例(0.7%)、化膿性鏈球菌1例(0.7%)、戈登鏈球菌1例(0.7%)和停乳鏈球菌1例(0.7%)。鏈球菌屬中均無對青霉素、頭孢曲松、萬古霉素和利奈唑胺耐藥菌株。除緩癥鏈球菌外，其他5種鏈球菌均無對頭孢噻肟、克林霉素、左氧氟沙星耐藥菌株，而緩癥鏈球菌對頭孢噻肟、克林霉素、左氧氟沙星的耐藥率分別為33.3%、50.0%、66.7%。見表4。

表4 鏈球菌屬對抗菌藥物的耐藥率和敏率率

檢出顆粒鏈球菌屬的毗鄰顆粒鏈球菌1例(0.7%)，但該菌株無藥敏報告。

2.2.3腸球菌屬 此次共檢出腸球菌6例(4.2%)，分別為糞腸球菌4例(2.8%)、屎腸球菌2例(1.4%)。腸球菌屬中均無對利奈唑胺、萬古霉素、替加環素耐藥菌株。糞腸球菌中均無對青霉素、氨芐西林、左氧氟沙星和環丙沙星耐藥菌株，而對紅霉素、四環素的耐藥率均≥50.0%(分別為50.0%、75.0%)。屎腸球菌對青霉素、氨芐西林、左氧氟沙星和環丙沙星的耐藥率顯著高于糞腸球菌，均為50.0%。見表5。

表5 腸球菌屬對抗菌藥物的耐藥率和敏感率

2.2.4革蘭陽性桿菌 此次共檢出革蘭陽性桿菌5例(3.5%)，分別為蠟樣芽孢桿菌2例(1.4%)、枯草芽孢桿菌1例(0.7%)、杰氏棒狀桿菌1例(0.7%)和結核硬脂酸棒狀桿菌1例(0.7%)。上述菌屬均無藥敏報告。

2.2.5腸桿菌屬、非發酵菌屬、布魯氏菌屬 此次共檢出腸桿菌屬18例(12.5%)，分別為大腸埃希桿菌9例(6.3%)、肺炎克雷伯桿菌4例(2.8%)、陰溝腸桿菌3例(2.1%)和奇異變形桿菌2例(1.4%)。大腸埃希桿菌、肺炎克雷伯桿菌中產超廣譜β內酰胺酶(ESBLs)的菌株分別為4例(2.8%)和2例(1.4%)。腸桿菌屬對阿米卡星、頭孢替坦2種β-內酰胺類抗生素/β內酰胺酶抑制劑復方制劑(哌拉西林/他唑巴坦、頭孢哌酮/舒巴坦)和2種碳青霉素類抗菌藥物(亞胺培南、美羅培南)的耐藥率極低(0%～12.5%)。除陰溝腸桿菌對測試的抗菌藥物無耐藥情況，腸桿菌屬對2種青霉素類抗菌藥物(氨芐西林、哌拉西林)、4種頭孢類抗菌藥物(頭孢唑啉、頭孢呋辛、頭孢曲松、氨曲南)、復方新諾明的耐藥率均≥50.0%(50.0%～100.0%)，對頭孢他啶、頭孢吡肟的耐藥率≤50.0%(22.2%～50.0%)。大腸埃希桿菌、奇異變形桿菌對2種喹諾酮類抗菌藥物(左氧氟沙星、環丙沙星)的耐藥率均>50%(55.6～100.0%)，肺炎克雷伯桿菌對2種喹諾酮類抗菌藥物的耐藥率≤25.0%。見表6。

此次共檢出非發酵菌屬5例(3.5%)，分別為銅綠假單胞菌4例(2.8%)、洋蔥伯克霍爾德菌1例(0.7%)。非發酵菌屬對測試的抗菌藥物均無耐藥菌株。見表6。檢出的布魯氏菌屬中馬爾他布魯菌2例，無藥敏報告。

表6 腸桿菌屬、非發酵菌屬對常用抗菌藥物的耐藥率和敏感率

2.2.6真菌屬 此次共檢出真菌屬10例(6.9%)，包括假絲酵母菌9例(6.3%)、曲霉菌1例(0.7%)。其中近平滑菌1例，無藥敏報告。除克柔假絲酵母菌對氟康唑天然耐藥外，其余菌種對測試的抗菌藥物(氟康唑、伊曲康唑、兩性霉素B、伏立康唑)均無耐藥情況。

3 討論

據報道，PJI微生物培養陰性的發生率為0%～42.0%[5]。本研究的PJI微生物培養陰性率為39.6%，符合文獻報道。在無微生物培養結果的情況下，由于菌譜的復雜和差異化，使得臨床PJI的早期診斷和抗感染藥物的正確選用都面臨著嚴峻的挑戰。因此，無論是對培養陰性的患者，或者在藥敏結果報告前的空窗期，根據當地具體的病原菌譜及耐藥率特點來制定抗感染治療方案十分必要。

目前普遍認為PJI的致病菌以革蘭陽性菌為主，占64.6%～74.3%，其中以凝固酶陰性葡萄球菌和金黃色葡萄球菌的占比最高[2,4,6-8]。本研究結果顯示，革蘭陽性菌占所有分離菌株的75.7%，其中表皮葡萄球菌(32.6%)和金黃色葡萄球菌(17.4%)為最多見的革蘭陽性菌，二者合計占所有分離菌株的50%，而MRSE(26.4%)、MRSA(4.2%)合計占所有分離菌株的30.6%。革蘭陽性菌中均無對利奈唑胺、萬古霉素、替加環素耐藥菌株。

因革蘭陽性菌中的1例停乳鏈球菌、1例毗鄰顆粒鏈球菌和5例革蘭陽性桿菌均無藥敏報告，對其耐藥性進行了文獻調研：(1)張曉麗等[9]對457株停乳鏈球菌的耐藥率進行分析，結果顯示，該菌對青霉素、氨芐西林、紅霉素的耐藥率較高，對萬古霉素、利奈唑胺均敏感。(2)1株腦脊液分離的毗鄰顆粒鏈球菌的藥敏結果顯示，該菌對萬古霉素、青霉素、阿莫西林、頭孢噻肟、左氧氟沙星、復方磺胺甲噁唑和四環素均敏感，對克林霉素、紅霉素耐藥[10]。(3)枯草芽孢桿菌一般被認為是非致病菌，一旦致病，病情進展快，應引起關注。1株創口分泌物分離的枯草芽孢桿菌的藥敏結果顯示，枯草芽孢桿菌對萬古霉素、亞胺培南、左氧氟沙星和環丙沙星較敏感，通常對青霉素類、頭孢類、克林霉素敏感[11]；蠟樣芽孢桿菌與多種感染密切相關，THA及骨科創面分離的蠟樣芽孢桿菌，大部分對萬古霉素、亞胺培南、克林霉素和環丙沙星等抗菌藥物的耐藥率較低，對青霉素類、頭孢類抗菌藥物的耐藥率較高[12-13]。(5)孫偉等[14]對166株棒狀桿菌的藥敏結果進行分析，結果顯示，棒狀桿菌作為條件致病菌，近年來由其引發的感染越來越多，棒狀桿菌屬對青霉素、頭孢噻肟、克林霉素、四環素和環丙沙星的耐藥率均>55.0%，未發現對萬古霉素、利奈唑胺、利福平耐藥。

此次研究發現，革蘭陰性菌占所有分離菌株的17.4%，最常見的菌種依次為大腸埃希桿菌、肺炎克雷伯桿菌、銅綠假單胞菌等，其中產ESBLs的腸桿菌占所有分離菌株的4.2%。革蘭陰性菌對阿米卡星、頭孢替坦、哌拉西林/他唑巴坦、頭孢哌酮/舒巴坦、亞胺培南和美羅培南均極敏感，對頭孢他啶、頭孢吡肟的耐藥率≤50.0%(22.2%～50.0%)。革蘭陰性菌中2例馬爾他布魯菌無藥敏報告，我院關節外科分別給予阿米卡星或亞胺培南/西司他丁鈉靜脈滴注，聯合口服利福平、米諾環素進行抗感染治療，翻修術后隨訪2年未見感染復發者。

此次研究發現，真菌占所有分離菌株的6.9%，以敏感假絲酵母菌感染為主。PJI的致病菌譜構成復雜，可由單一菌種或多重病原菌感染引起。在190例PJI患者中，檢出多種病原菌混合感染者9例，占全部PJI患者例數的4.7%，稍低于文獻報道中混合感染的比例(10.0%～20.0%)[2]。而在4種Tsukayama感染分型中，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅳ型感染主要以革蘭陽性菌為主，其中Ⅰ型感染主要為表皮菌；Ⅱ型感染主要為表皮葡萄球菌等凝固酶陰性葡萄球菌、金黃色葡萄球菌及革蘭陰性桿菌；Ⅳ型感染患者的例數最多、菌譜也最為復雜，各種革蘭陽性菌、革蘭陰性桿菌及真菌幾乎都有；Ⅲ型感染2例，其中微生物培養陽性者1例為大腸埃希桿菌，考慮來源于泌尿系統感染。

綜上所述，我院PJI經驗性治療時需重點考慮革蘭陽性菌，重視其耐藥性，并警惕革蘭陰性桿菌、真菌等其他病原菌的單一或多重混合感染。結合PJI相關臨床指南共識[15-20]，建議我院PJI經驗性治療可單用萬古霉素或聯合頭孢他啶或頭孢吡肟或哌拉西林/他唑巴坦或頭孢哌酮/舒巴坦或亞胺培南或美羅培南，真菌感染的經驗性治療首選氟康唑。