慢性骨髓炎感染复发诱因的研究进展

李文波，张超，石杰，贾丁丁，黄强，高秋明*

(1.兰州军区兰州总医院全军骨科中心创伤骨科，甘肃 兰州 730050；2.甘肃中医药大学临床学院，甘肃 兰州 730000)

慢性骨髓炎感染复发诱因的研究进展

李文波1，2，张超1，2，石杰1，2，贾丁丁1，2，黄强1，高秋明1*

(1.兰州军区兰州总医院全军骨科中心创伤骨科，甘肃 兰州 730050；2.甘肃中医药大学临床学院，甘肃 兰州 730000)

慢性骨髓炎是由能形成生物膜的病原菌引起的骨膜、骨质和骨髓的慢性炎症，根据其发病原因主要分为创伤性慢性骨髓炎和血源性慢性骨髓炎。慢性骨髓炎主要以骨组织的坏死、硬化、瘘管和窦道的形成以及长期流脓为特征，常反复发作。近年来由于抗生素的广泛应用，血源性骨髓炎的发生已经相对少见，而相应由于外伤以及植入物所引起的创伤后骨髓炎的发生率则在逐年增加[1]。据统计，创伤后或术后骨髓炎占骨髓炎发病率的80%，其中有10%～30%的患者由急性骨髓炎转为慢性骨髓炎。因此，深入开展慢性骨髓炎的临床研究，解决慢性骨髓炎诊断和治疗中的难点问题尤为重要。尽管在过去的10～20年间，慢性骨髓炎的诊断、治疗方面取得了显著进展，但如何有效控制感染防止复发仍是困扰临床医生的一大难题。在查阅大量相关文献后，本文就慢性骨髓炎中感染难以控制及易复发的诱发因素作一综述。

1 创伤后慢性骨髓炎感染难以控制及复发的原因

1.1 细菌生物膜的形成 细菌生物膜的形成是骨感染难以控制的一个重要原因[2]。细菌生物膜(bacterial biofilm，BBF)是由细菌群体附着于有生命或无生命物体表面，分泌细胞外大分子将自身包裹形成的一层具有特殊生物活性的膜，存在独特的内部生化环境，能够影响细菌基因表达[3]。在急性创面细菌生物膜的形成和作用并不明显，仅仅有6%的创面可以检测到这种生物膜的存在，但是当创面由急性转变为慢性时，这种生物膜则可以在60%以上的创面检测到，当细菌数量达到一定程度的时候，细菌生物膜就可以起到决定性作用[4]。开放性骨折合并细菌污染的感染率为60%～70%[5]。生物膜形成的条件是有坏死组织和坏死骨供细菌定植。细菌首先定植于异物表变，然后深入其内部[6]，这种膜结构为细菌提供了屏障保护作用，阻止了机体免疫细胞和抗生素的渗透[7-8]。BBF还会抑制机体自身免疫系统的功能，中性粒细胞难以渗透生物膜，且在此过程中会丧失其吞噬能力。大量补体激活，释放自由基跟蛋白酶，细胞凋亡，导致局部免疫缺陷。BBF底层的病原菌因为缺氧，生长速率和新陈代谢速率被大幅度抑制，这些新陈代谢不活跃的菌群集落，大多对抗生素不敏感。一旦停用抗生素，这些病原菌生长重新变得活跃，而且对原先的抗生素产生耐药[9-10]。生物膜的这些特性使病原菌对机体自身免疫系统和抗生素长期处于不敏感的状态，目前最有效的办法就是手术切除有生物膜附着的死骨[11]。为了有效减少创伤后慢性骨髓炎的发生，学者们正在致力于抗生素涂层内固定物和生物膜与不同内固定物的亲和性的研究[12]。虽然BBF形成的机制尚不明确，但它可以合理解释感染复发的原因，且已成为临床治疗的切入点。有研究已经证实[13]，美罗培南和万古霉素能够破坏或抑制BBF的形成，可见BBF的形成是抗菌药产生耐药及慢性骨髓炎感染迁延不愈的关键。

1.2 细菌谱的变化和细菌耐药性的增加 通过对窦道分泌物的培养可以了解慢性骨髓炎的致病菌情况，从而为抗生素的应用提供依据。慢性骨髓炎感染致病菌具有复杂的特点，即混合性、多重性、交叉性，需氧菌、厌氧菌同时存在，甚至有真菌感染的存在。随着抗菌药物的不断更新换代，慢性骨髓炎病原菌分布及其耐药性也随之发生改变[14]。且由于不同地区温度、气候、卫生防疫水平不同，其慢性骨髓炎病原菌分布及耐药性也不尽相同。近年来的研究显示，慢性骨髓炎中阳性球菌感染率下降，阴性菌感染率上升。乔林等[15]对330例创伤后慢性骨髓炎患者细菌谱特点进行了回顾性分析，结果表明革兰阳性球菌检出率为56.59%，其中检出率最高的两种细菌是金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌；格兰阴性菌检出率为43.41%，其中检出率最高的两种细菌是铜绿假单胞菌和大肠埃希氏菌。吕豪等[16]对80例慢性骨髓炎患者细菌谱分析得出，格兰阳性菌和格兰阴性菌分别占检出菌的51.89%和48.11%，革兰阴性菌在菌群中占有较大的比例，说明骨髓炎的感染类型已经在发生着变化。近几年细菌耐药发生了较大变化，菌种耐药率增加，给临床治疗骨髓炎带来新的难度。有研究表明[17]，慢性感染性创面的病原菌具有多样性及高耐药性率，单纯盲目或经验性抗感染治疗已失去意义。

1.3 细菌L型的存在 革兰阳性菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住，称为原生质体；革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护，称为原生质球。这种细胞壁受损的细菌能够生长和分裂则称为细菌细胞壁缺陷型或细菌L型[18]。其生物学特性包括嗜高渗性、返祖性和弱抗原性。嗜高渗性是指细菌L型只有在高渗环境中才能生长，在普通的培养基上基本不生长，这使得实验室普通细菌培养很难发现L菌；返祖性是指当抑制、破坏菌壁的因素去除后，L菌又恢复了完整的细胞壁，变回亲本菌株，又具有了亲本菌株的特性；弱抗原性是指由于细胞壁的缺失，导致其抗原性大为减弱甚至消失，这也是慢性骨髓炎病程中L菌能够逃避宿主免疫系统的自卫性攻击，得以长存与宿主体内的原因。研究发现，细菌L型与慢性骨髓炎感染迁延不愈、反复发作有关。陈晓东等[19]研究发现，虽然细菌L型的检出率较高(51.4%)，表明存在于大部分的慢性骨髓炎感染灶内存在细菌L型，但其检出手段主要依赖免疫组织化学方法而非临床常用的细菌培养。临床上对慢性骨髓炎患者一般仅行普通细菌培养而忽视了细菌L型，所以必要时应对培养阴性的患者进一步借助免疫组织化学的方法检测是否有细菌L型的存在。另外，在清创后应用抗生素时应选择既能作用于细菌蛋白质和核酸合成，又能作用于细菌细胞壁的抗生素，以求在杀灭原菌的同时也杀灭其细菌L型，彻底清除感染，阻断感染迁延。

1.4 清创不彻底 彻底清创是慢性骨髓炎治疗过程中控制感染的关键[20]。一旦发生慢性骨髓炎，单纯使用抗生素无法治愈，常需手术治疗。术前可以结合影像学手段定位病灶，清创应当包括炎性肉芽组织、窦道和内固定钉道，切除死骨及无法重建血供的缺血硬化骨，消灭死腔，改善局部血运，为后期移植骨与断端愈合创造条件[21-23]。如果清创不彻底，细菌会潜伏于坏死骨组织或软骨组织中，从而避开机体的免疫防御系统和药物的作用[24]。拆除内固定后的钉道和取出髓内针后的髓腔要尤其重视，钉道内经常黏附有肉芽组织，取出髓内针后的髓腔壁内层覆盖有一层松质骨，肉芽组织往往黏附其内，故清创时须用刮匙清刮钉道或用髓腔扩大器超扩髓腔以清除隐藏在钉道或髓腔内的炎性肉芽组织，尽量达到彻底清创的目的。Hevroni[25]对一名左股骨创伤后慢性骨髓炎的女孩进行影像学检查发现：左侧股骨严重畸形，近端呈溶骨性改变，骨干结构呈破坏性改变，内层为新生骨质，外层为骨质包膜(骨内骨)，股四头肌萎缩，窦道形成。随着对骨感染局部病理解剖认识的深入，尤其是对“骨内骨”现象的理解，学者们逐渐认识到简单的清创或刮除难以实现彻底清除死骨的目的。有学者将肿瘤外科领域的治疗原则应用于病灶清除，即将通过简单清创或刮除难以实现彻底清创的受累骨做节段性切除以达到彻底清创的目的[26]。铰刀冲洗吸引器等新工具的发展在获取组织样本和清除髓内感染方面都取得了明显的效果[27]。虽然不断有新技术应用于慢性骨髓炎清创术中，但彻底清创仍然是个很棘手的问题，即便是成功彻底清创也仅仅实现了感染伤口向污染伤口的转变。

1.5 抗生素应用缺乏科学的统一标准 目前，对于慢性骨髓炎的治疗仍缺乏相应的指南来指导抗生素的合理使用[28]，国内外学者对抗生素的给药时间和给药方式并没有达成一致。慢性骨髓炎的全身给药途径有口服、静脉两种，临床常用的给药方法是先静脉给药1～3周，然后改为口服给药4～6周。Howard-Jones等[29]在进行了一系列系统评价之后认为，儿童慢性骨髓炎的抗感染疗程应达到3～6个月。Euba等[30]对分别口服利福平-磺胺甲基异恶唑与静脉使用氯唑西林治疗慢性骨髓炎的患者进行了长期随访，发现两者的治疗结果相当。短期使用抗生素也能取得了一定疗效，这使得学者们开始思考长期使用抗生素是否必要。因此，对于慢性骨髓炎的抗感染治疗疗程和方法，仍需要大量的动物实验和临床试验来验证。在全身应用抗生素的同时，提倡同时局部给药。由于口服或静滴抗生素在损伤局部难以达到有效浓度，因此，局部应用抗生素是杀灭病原菌不可或缺的途径，目前常用的方法有局部灌洗、高浓度滴注、联合了抗菌药物的骨水泥、脂质体缓释系统等抗感染骨材料的应用等。但有试验研究表明局部高浓度抗生素具有细胞毒性，主要对成骨细胞和破骨细胞的功能产生影响。且局部高浓度抗生素的应用是否会加速诱导细菌耐药的产生，引发更多的不良反应，还需要更多循证医学的证据来解答。

1.6 机体生理营养状态差 慢性骨髓炎的治疗目的就是通过治疗来提高患者生活质量。根治性疗法旨在保肢，通常是手术治疗与针对性应用抗生素相结合[31]。姑息疗法侵袭性较小，最常见的是长期抗生素抑制疗法[32]。无论选择何种治疗方案，实施前都需充分评估患者的生理营养状态，患者的生理营养状态在制定治疗方案时具有极其重要的意义，在认识到这一点后，Cierny等[33]对慢性骨髓炎患者进行了分类。肢体重建会引起机体内环境和免疫系统的复杂变化，若患者自身的生理营养状态不能承受这些变化，感染则会迁延不愈甚或加重，从而导致治疗的失败，严重者可能需要截肢。Marais等[34]对109例不同生理营养状态的慢性骨髓炎患者进行分类后制定个体化治疗方案，结果表明，治疗成功率与机体生理营养状态和治疗方案的选择有密切关系，其次才考虑具体的治疗和手术本身的效果。

2 结 语

创伤后慢性骨髓炎的诊治对于临床医生来说依然存在难点与挑战，尤其是如何有效控制感染及复发。清创不彻底、细菌生物膜的形成是本病感染难以控制的重要原因。另外，细菌谱的变化和细菌耐药性的增加、细菌L型的存在、抗生素应用缺乏科学统一的标准都是慢性骨髓炎迁延不愈的重要因素。评估患者生理营养状态以制定个体化治疗方案与治疗成功与否密切相关。制定慢性骨髓炎治疗方案时要有预见性，强调营养支持为治疗基础，强化敏感抗生素药物为治疗前提，个体化手术为治疗根本的原则。慢性骨髓炎术后复发原因非常复杂，常常是多因素而非单一因素作用的结果，但多因素中一般总有起最主要作用的危险因素，抓住主要因素进行针对性处理是控制感染的关键。针对慢性骨髓炎术后复发再手术患者，应充分重视再手术治疗的难度及重要性。创伤骨科医生们应该相互协作，共享临床资料和研究数据，规范创伤后慢性骨髓炎的诊疗方案，就如何控制感染、防止复发争取达成共识，取得更佳的临床疗效。

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1008-5572(2017)12-1099-04

R681.2

A

国家自然科学基金青年科学基金项目(81600700)；甘肃省自然科学基金(1506RJZA298)；*本文通讯作者：高秋明

李文波，张超，石杰，等.慢性骨髓炎感染复发诱因的研究进展[J].实用骨科杂志，2017，23(12)：1099-1102.

2017-05-04

李文波(1992- )，男，研究生在读，兰州军区兰州总医院全军骨科中心创伤骨科，730050。