人工关节置换术后关节周围假体真菌感染研究进展

石 林， 刘丙根， 庞清江

·综述·

人工关节置换术后关节周围假体真菌感染研究进展

石 林1， 刘丙根1， 庞清江2

人工关节置换； 髋关节； 膝关节； 真菌感染

随着社会发展和生活水平的提高，作为一种减轻病痛和提高生活质量的有效术式，人工关节置换手术已经越来越普及。2006年美国髋膝置换总量约80万台，英国约13万台［1-2］。但关节周围假体感染是关节置换术后的灾难性并发症。随着手术技术和手术条件的改善，关节假体周围感染发病率正在下降，现在初次髋关节置换中感染发生率为1.7%，在初次膝关节置换中为2.5%，在初次肘关节置换中为9%［3］，然而在置换术总量迅速增加的同时，关节置换术后周围感染的数量也在迅速增长。虽然关节周围假体真菌感染较少发生，仅占关节置换术后感染的比例不到1%［4］。但是，一但真菌感染，会给患者带来灾难性的后果。

1 真菌感染的流行病学特征

1.1 真菌感染诱因

人工关节置换术后真菌感染常出现在免疫力降低的人群，多数存在潜在的免疫抑制，如肾功能不全、低蛋白血症、贫血、慢性阻塞性肺疾病、恶性肿瘤、糖尿病等疾病。一般而言，患者易患关节周围真菌感染的因素包括以下方面［5-6］；①既往有细菌或真菌感染病史，有抗细菌及抗真菌药物使用史；②再次手术史；③年龄大于65岁；④免疫缺陷史；⑤糖尿病史；⑥长期类固醇激素使用史。

1.2 真菌感染来源

真菌感染一般通过3种途径引起假体周围感染［7］；①手术期间经黏附于人工假体进入人体，进而种植真菌引起感染；②患者患有真菌血症，真菌经血液循环到达假体；③自邻近的感染中心蔓延至假体。其中最常见的是在手术或关节穿刺中直接种植真菌而感染［8］。人工关节置换术后真菌感染的病因学是假体周围生物膜的形成，生物膜可以阻挡抗真菌药物的渗入，降低局部免疫防御能力，为真菌生长创造条件［5］。而白念珠菌可较其他种类真菌产生更大、更复杂的生物膜，宿主免疫力下降也在真菌感染中起主要的作用［9］。

1.3 感染的真菌种类

人工置换术后最重要真菌感染是念珠菌感染，尤其是白念珠菌，Ueng等［4］研究从2000—2010年中16例被确诊真菌感染的患者中，全部是念珠菌感染，其中9例为白念珠菌，6例为近平滑念珠菌，1例热带念珠菌；其中7例并发细菌感染，包括5例甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌（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例被确诊为真菌感染患者中，有20例为白念珠菌感染，4例为近平滑念珠菌，3例为白念珠菌和近平滑念珠菌混合感染，1例光滑念珠菌感染；仅3例为非念珠菌感染，其中1例为曲霉，1例小红酵母，1例为出芽短梗霉。5例合并细菌感染，包括3例凝固酶阴性葡萄球菌，1例耐万古霉素肠球菌，1例金葡菌。殷庆丰等［11］报道1例光滑念珠菌感染在膝关节置换术后。因此，对念珠菌感染的治疗显得非常重要。

2 真菌感染的临床表现

人工关节置换术后假体周围真菌感染的患者缺乏特异的临床表现，多数真菌感染患者起病隐匿，缺乏红肿热痛等典型的感染表现，疾病发展也较普通细菌感染缓慢，较少伴有发热寒战等全身症状。少数患者可以表现为关节活动度受限、肿胀等，并无明显全身症状［11］。在Kuiper等［12］报道164例真菌感染患者，主要表现为关节疼痛和肿胀，还有一些其他的症状如伤口引流及窦道形成、局部温度升高等。在Artiaco等［13］报道的病例中，除存在关节外的肿胀表现外，也无明显全身症状。这或许是真菌感染不同于普通细菌感染的特点之一 。有研究者报道真菌好发的部位主要为股骨远端［10，14］。

3 真菌感染的诊断

3.1 实验室检查

人工关节置换术后真菌感染的血沉和C-反应蛋白水平及白细胞数仅轻度升高，诊断意义不大，人工关节置换术后真菌感染患者血沉为54 mm/h （12～104 mm/h），C-反应蛋白（CRP）平均为17.5 mg/L（0.6～73.9 mg/L）［5］。在Azzam等［10］报道11例患者关节液白细胞平均计数为8 761/μL（440 ～26 700/μL），其中中性粒细胞比率平均为0.76 （0.19～0.94）。因此，这3项指标对诊断真菌感染并无价值。

3.2 组织培养

人工关节置换术后真菌感染，可以通过手术中获取标本或人工关节引流液中培养出真菌，但真菌培养要在沙保弱培养基中，在25℃的条件下培养4周以上；经过多次引流液和多次取标本培养真菌才有意义。因此，在临床上很难有阳性发现，阳性率较低。有报道可以通过获取手术分泌物直接染色、显微镜下找病原菌及组织快速冷冻涂片来发现真菌。在Lerch等［15］，Bland等［16］，以及Garcia-Oltra等［14］研究骨标本中，通过这些方法可直接证实念珠菌感染。如果能在手术中证实真菌，对关节置换术后真菌感染的治疗有很大帮助。

3.3 超声降解法

目前超声降解人工假体表面的生物膜，再进行真菌培养的技术已在临床上得到证实。Trampuz等［17］研究中有14例关节置换术后关节周围感染患者，组织病理检查和细胞培养阴性。而经超声降解人工假体表面的生物膜进行培养，全部为阳性。有2例为假体周围真菌感染，12例为细菌感染。假体周围组织培养阴性而超声降解生物膜培养真菌阳性。超声降解有更高的灵敏度和特异度。Trampuz等［17］研究用超声降解人工假体表面的生物膜再进行真菌培养，发现1例为白念珠菌感染。因此，也可以用超声降解人工假体表面的生物膜进行真菌培养。

3.4 PCR技术

目前人工关节置换术后的真菌感染，都是以标本直接衬垫培养和组织病理检查等传统方法分析为主。这些方法检测时间较长、灵敏度较低，且受主观因素影响较大。而快速检测病原菌是治疗和改善预后的关键。聚合酶链反应（PCR）技术具有快速简便、灵敏度和特异度高等优点，在一定程度上可以弥补传统方法的不足［18］。然而，PCR技术在诊断关节周围真菌感染时，可以用患者的关节灌洗液进行检测。有研究者用 PCR技术来检测真菌感染，如Morance等［19］分别用PCR和血培养法检测血液中的念珠菌，结果显示PCR技术具有更高的灵敏度。用PCR技术的两种探针诊断的灵敏度均为100%，特异度分别为97%和72%［20］。PCR扩增可以针对真菌rRNA基因操纵子，有助于鉴别临床相关真菌病原体。如Khot等［21］研究中用PCR扩增技术成功鉴定了多种真菌，包括念珠菌、隐球菌、孢霉和曲霉等，如果以培养和组织病理学方法作为对比，其结果准确率分别为93.6%和64.3%，对临床适用。但需要进一步改善样本的收集和处理以及DNA提取方法，加强PCR检测技术的质量控制。

3.5 其他技术

在真菌的细胞壁中普遍存在（1，3）-β-D-葡聚糖，当其进入血液或深部组织，吞噬细胞吞噬真菌后，能持续释放该物质，使血液及体液中含量增高（浅部真菌感染无类似现象）。因此，G试验可以为假体真菌感染提供一定的帮助。真菌的细胞壁还有另外一种物质即半乳甘露聚糖。有学者报道检测真菌感染患者的半乳甘露聚糖，它的灵敏度和特异度分别为92.1%、97.5%［22］。有学者成功的通过检测抗甘露聚糖抗体，来确定真菌的种型［23］，因此，检测血清半乳甘露聚糖和（1，3）-β-D-葡聚糖抗体也能为假体真菌感染提供一定的帮助。有研究者通过检测真菌释放的（1，3）-β-D-葡聚糖代谢产物和细胞壁上的特异性抗原检测出假体周围真菌感染［24-27］。

有学者发现，假体周围真菌感染的影像学表现与假体周围细菌感染的表现一样，主要表现为关节假体周围出现松动、透明、骨质溶解的变化，而真菌感染在放射性核素骨显像中的变化主要表现为假体松动等［12，28］。

4 治疗方法

在关节置换术后关节周围真菌感染，过去认为关节假体去除清创术和长时间抗真菌药物治疗关节周围真菌感染是最常用的方案，而现在根据美国感染性疾病协会（IDSA）“2009年版念珠菌诊疗指南”及我国“念珠菌病诊断与治疗专家共识”，念珠菌引起关节周围真菌感染推荐两性霉素B或氟康唑的疗程6～12个月［29］，曲霉的感染首选氟康唑，疗程为6～12个月。关节二期修复术和长时间抗真菌药物是治疗关节周围真菌感染最佳的方案，且治愈率较高。

4.1 关节假体取出术

关节置换术后关节周围真菌感染，主要是由于患者免疫力降低，真菌易于聚集在关节周围假体的表面，在假体表面形成生物膜，这些条件使得抗真菌药物很难到达杀灭真菌。而关节取出术包括关节假体全部取出和彻底的清创及手术后长期抗真菌药物治疗。Ueng等［4］用关节假体取出术和长期抗真菌药物治疗7例真菌感染，4例成功去除真菌感染，3例患者最终死于真菌感染，但这3例患者患有严重的基础疾病。而治疗成功的患者都长期使用抗真菌药物，但假体取出术后，都是按照IDSA建议使用抗真菌药物。而关节取出术有一些并发症，引起明显的摇摆步态，外展无力，大腿明显缩短，关节不稳，关节部位痛疼，还会造成对脊椎和其他关节不同的压力，所有这些并发症，说明关节假体取出术不是治疗真菌感染最好的措施。

4.2 抗真菌骨水泥

过去认为抗生素骨水泥是治疗关节周围假体感染的金标准，然而，抗真菌骨水泥治疗关节周围真菌感染却存在争议［30］。普遍使用抗真菌骨水泥的药物是两性霉素B和氟康唑，由于两性霉素B具有热稳定性、广谱及可以无菌的粉末形式存在，所以其可以作为理想的骨水泥混合剂，但其释药能力有限，早期研究表明两性霉素B在体内1周后，未观察到骨水泥洗脱的现象［31］。Bruce等［32］成功应用氟康唑骨水泥治疗2例真菌髋关节感染，2例患者的氟康唑在深浅引流管引流液中总释放浓度分别是21 mg和13.9 mg。但氟康唑在体外的洗脱性能很不理想［33］。人工关节置换术后真菌感染常出现在细胞免疫降低的人群，多数存在潜在的免疫抑制。因此，关节周围假体真菌感染一般合并细菌感染，在抗真菌药物植入骨水泥一般加入抗生素来治疗合并的细菌感染。如在骨水泥植入的抗生素大部分是治疗耐药的金葡菌和敏感的金葡菌，包括是氨基糖苷类抗生素（庆大霉素等）和糖肽类抗生素（万古霉素等）。

4.3 二期修复术

对于在初次关节置换术后到被诊断关节假体周围真菌感染，用二期关节置换术治疗真菌感染是最好的方法。二期修复术包括行假体取出，彻底清创，后间置器放置，给予敏感抗真菌药物治疗，待症状体征消失，多次关节液培养阴性，血沉、CRP正常，行二期关节假体植入。而一些研究发现二期置换术治疗关节细菌感染有效率可达80%～100%［30，34］有效，而对二期置换术治疗真菌感染的成功率却很不相同。在Ueng等［4］报道14例关节置换术后真菌感染的病例行二期置换术有9例，8例成功治疗真菌感染，1例最后死于真菌血症。在Kuiper等［12］报道164例真菌感染患者中，二期置换术成功率为85%，复发率为2.5%。而有一些报道二期置换术后真菌感染复发率比较高，达11%～53%。Azzam等［10］报道19例二期置换术10例没有控制感染，复发率为53%。Phelan等［35］报道二期置换术治疗念珠菌假体周围感染，复发率为25%。而复发感染的治疗更复杂，处理不妥患者可能最后死于感染。而二期置换术的前提是要长时间使用抗真菌药物，需根据IDSA及国内念珠菌病诊治策略［29］发布的指南，使 用 抗真 菌 药 物的 疗 程 是 6至 12个月（GradeBIII级建议）。而有些学者认为抗真菌用药的时间为用到症状体征消失，微生物培养阴性4周［13］。如果长时间使用抗真菌药物治疗真菌感染，可能会使得患者的免疫力下降，导致真菌很难被清除。但要保证二期置换术成功清除真菌感染，就必须在手术前后都使用抗真菌药物，并且在手术后须使用的时间至少6周，如果一期置换术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，吴海山.人工关节置换术后真菌感染--真正的灾难［J］.中华关节外科杂志（电子版），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］ 殷庆丰，王韶进.全膝关节置换术后光滑念珠菌感染一例［J］.中华关节外科杂志（电子版），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］ BaškováL，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］ 中华医学会“念珠菌病诊治策略高峰论坛”专家组.念球菌病诊断与治疗；专家共识［J］.中国感染与化疗杂志，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

宁波市社会发展科研项目（2012C50003）。

1.宁波大学医学院，浙江宁波 315010；2.宁波市第二医院。

石林（1985—），男，研究生在读，主要从事关节置换研究。

庞清江，E-mail；Pqjey®sina.com。