人工关节置换术后假体周围真菌感染的研究现状及进展

龚汉普 陆世涛 陈涛 田进翔 辛超飞 史简铭 常英健 许建中

（郑州大学第一附属医院骨科六病区，郑州450052）

人工关节置换术后假体周围感染是关节置换手术的严重并发症[1]。2004年美国在全国范围内的研究表明，全髋关节置换后术后感染的经济负担和全膝关节置换术后感染的经济负担分别为1.23%和1.21%，且近年来以每年2倍的速度增长[2]。人工关节置换术后假体周围真菌感染并不常见，大约占所有假体周围感染的1%[3]。人工关节置换术后假体周围真菌感染的大部分患者缺乏红肿热痛等特殊的临床表现，大部分真菌感染患者起病隐匿、发病缓慢且难以控制[4]。目前世界范围内对关节置换术后假体周围真菌感染的诊疗没有统一的指南，本文系统性回顾了1990～2018年间发表的关于人工关节置换术后假体周围真菌感染的报道，综述了人工关节置换术后假体周围真菌感染的流行病学、临床症状及诊疗，为人工关节置换术后假体周围真菌感染的预防及诊疗提供科学依据及指导。

1 人工关节置换术后真菌感染的流行病学特征

免疫力下降是人工关节置换术后真菌侵袭感染的主要诱发因素。糖尿病、肝硬化、恶性肿瘤、低蛋白血症（白蛋白＜3.0 g/dl）、肾功能不全、先天性免疫缺陷等[5-7]患者本身的原因已被报道是人工关节置换术后真菌感染的高危因素，这些因素不仅增加了真菌感染的风险，同时也影响治疗效果[3]。除此之外，患者既往有细菌及真菌接触史及感染史、抗真菌药物及抗细菌药物使用史[6]、人工关节置换术后再次手术史[8,9]、长期激素使用史以及静脉导管内置[10]等均增加了人工关节置换术后假体周围真菌感染的风险。

Phelan等[11]在1979年报道了第1例假体周围念珠菌感染的病例，目前有超过100,000种真菌被报道，大约有150种真菌是人类或动物的致病菌[12]，但人工关节置换术后最重要的致病菌是念珠菌[9,11]。Hwang等[13]在2012年报道的30例人工关节置换术后假体周围感染被确诊真菌感染的患者中，全部是念珠菌感染。Jakobs等[14]收集了36项研究资料，共报道45例TKA合并真菌性假体周围感染，念珠菌感染约占真菌性假体周围感染的80%（36/45）。此外，Hwang等[13]还研究2005～2009年间28例膝关节置换术后真菌感染患者中有24例被确诊是念珠菌感染，其中12例是白色念珠菌感染。Klatte等[9]研究了2001～2011年间10例被确诊膝关节置换术后真菌感染的患者，其中5例是白色念珠菌感染，3例是近平滑念珠菌感染，1例是光滑念珠菌感染，1例是格鲁特念珠菌感染。

2 人工关节置换术后假体周围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发病比较缓慢，早期无特异临床表现，起病隐匿，感染伴随的全身症状更是少见，后期会出现关节疼痛、肿胀、关节僵硬及关节活动度下降，少数患者会出现关节局部红肿、渗出及窦道形成等。Brooks等[15]报道的22例假体周围念珠菌感染的患者中，主要症状为关节疼痛、肿胀及关节活动度下降。Phelan等[11]报道的10例关节置换术后假体周围真菌感染的患者中，主要症状为关节疼痛及肿胀，少数患者有关节窦道流脓等症状。Kim等[16]收集1950～2014年间共37例全髋关节置换术后念珠菌感染的病例，患者主要表现为腹股沟疼痛，少数表现关节肿胀及局部发热。真菌感染隐匿的临床表现与普通细菌感染的临床表现有很大不同，这也对真菌感染的早期诊断及治疗提出了挑战。

3 人工关节置换术后假体周围真菌感染的诊断

关节置换术后假体周围真菌感染的诊断主要包括实验室检查、血培养、组织培养、G试验、影像学检查、超声降解及聚合酶链式反应（polymerase chain reaction,PCR）等。

3.1 实验室检查

人工关节置换术后假体周围感染的红细胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate,ESR）、C反应蛋白（C-reactive protein,CRP）水平、白细胞数以及降钙素原[17]仅轻度升高，有时候白细胞水平在正常范围，诊断感染意义不大。Azzam等[3]回顾了1999～2006年间确诊的关节置换术后假体周围真菌感染的31例患者，ESR平均值为54 mm/h（12～104 mm/h），CRP平均值为17.5 mg/L（0.6～73.9 mg/L），11个患者关节液白细胞平均计数为8761/ml（440～26700/ml），其中中性粒细胞的比例平均为76%（19%～94%）。Kuiper等[18]报道了164例人工关节置换术后假体周围真菌感染的患者，91例患者的CRP平均值为44 mg/L（0.9～280 mg/L），101例患者的ESR的平均值为53 mm/h（7～141 mm/h）。因此，对于人工关节置换术后真菌感染的诊断，此3项指标的意义不大。

3.2 血培养

2016年美国感染病学会（IDSA）念珠菌病治疗指南指出，血培养阳性仅出现在大多数活动性念珠菌血症患者的血培养结果中，血液样本的真菌浓度低等情况下血培养的结果一般为阴性，且血培养时间长，通常为4～6 d[19]。

3.3 组织培养

人工关节置换术后真菌感染，可以给予术前关节腔穿刺抽取积液、引流关节腔积液或术中得到关节组织进行真菌培养。培养真菌需要在沙保弱培养基中，在24℃～25℃的无菌条件下培养4周[13]。这些典型的真菌培养在临床上阳性率比较低[20]，因此经过多次关节腔穿刺抽取液体或关节腔引流液或术中取关节组织培养出真菌才有意义。有报道通过术中取分泌物直接染色、组织快速冷冻涂片后显微镜下找病原菌的方法来发现真菌。术前或术中确诊真菌感染将对人工关节置换术后真菌感染的进一步治疗提供方向[21]。

3.4 甘露聚糖抗原抗体检测

甘露聚糖常以糖蛋白的形式存在于多种微生物中，是念珠菌属表面除葡聚糖外的另一重要抗原决定簇，同时甘露聚糖能引起很强的抗体反应，已经研究报道了甘露聚糖抗原抗体检测对真菌感染的诊断价值[22]。国内甘露聚糖抗原抗体检测应用较少，欧洲已经批准其在欧洲使用。我国一项研究分为念珠菌血症组、真菌感染危险因素组和对照组，最终结果表明M抗原在诊断念珠菌血症时有较高的特异度，MIgG抗体有较高的敏感性，两者的联合检测有助于念珠菌血症的诊断，且M抗原检出阳性只出现在白念珠菌血症患者[23]。与血培养相比较，有研究表明75%的念珠菌血症的患者，抗原抗体检测阳性出现时间早于血培养，其中甘露聚糖抗原提前6 d，抗甘露聚糖抗体提前7 d[24]。

3.5 G试验

G试验是一种真菌检测试验，主要是对真菌的细胞壁成分1-3-β-D-葡聚糖进行检测，葡聚糖广泛存在于真菌细胞壁，而其他微生物、动物和人的细胞中不含有此成分，当真菌进入人体深部组织或血液后，经巨噬细胞的吞噬和消化作用后，1-3-β-D葡聚糖可从真菌细胞壁中释放出来，使血液或其他体液（如尿、脑脊液、腹水、胸水等）中1-3-β-D葡聚糖含量增高，因此G试验可以辅助诊断真菌感染。在诊断真菌感染的过程中，G试验存在一定的局限性，使用纤维素膜进行血液透析的患者，标本或患者暴露于纱布或其他含有葡聚糖的材料；患者静脉输注凝血因子、白蛋白、免疫球蛋白；使用多糖类抗癌药物、放化疗造成的黏膜损伤导致食物中的葡聚糖或定植的念珠菌经胃肠道进入血液等也可能造成假阳性；在诊断隐球菌或接合菌（根霉/毛霉）感染时，G试验常出现假阴性结果，可能与厚壁胞膜形成有关。临床上一般建议将G试验和半乳甘露聚糖检测试验（GM试验）结合以此来提高真菌阳性率；2次或2次以上阳性结果可降低假阳性率；高危患者建议每周检测1～2次；并对高危人群进行动态监测。有研究联合G试验和真菌培养检测对132例疑似真菌感染的高危患者进行研究，最终发现G试验在真菌感染早期诊断中具有重要的临床价值，联合其他合适的检测方法对深部真菌感染的诊断更有意义[25]。同时，有研究表明G试验联合念珠菌评分对侵袭性真菌感染的诊断具有重要价值[26]。在人工关节置换术后真菌感染的诊断应用中，由于浅部真菌感染，机体免疫反应可以清除1-3-β-D葡聚糖，G试验阴性，只有当关节置换术后真菌感染进一步发展，出现菌血症时，G试验可以作为诊断的辅助手段。

3.6 影像学检测

影像学对人工关节置换术后真菌感染具有一定的诊断意义，以X线片最为常见。关节置换术后真菌感染的X线片征象主要包括：软组织肿胀、骨质破坏、骨膜反应、假体松动、骨质疏松和透亮线。Darouiche等[27]研究中1例患者出现人工关节置换术后真菌感染，X线片可见软组织肿胀，且可见少量气囊。骨质破坏一般表现为骨密度较低，边缘模糊。有多项研究发现关节置换术后真菌感染可导致假体周围骨质破坏，有的患者在骨质破坏的同时伴随着骨色斑的形成以及关节间隙的丢失[28,29]。真菌感染的骨膜反应一般表现为层状，Graw等[30]和Darouiche等[27]报道患者人工关节置换后真菌感染可见明显骨膜反应。假体松动是人工关节置换术后真菌感染最常见的影像学表现，膝关节置换术后，X线片可见骨水泥和股骨金属假体界面透亮区，说明假体松动或者下沉，大量研究报道关节置换术后真菌感染假体松动的X线征象[4,11]。人工关节置换术后真菌感染无假体松动时皮质骨疏松也可在假体周围出现X线可透性和骨密度降低，已有研究报道人工关节置换术后真菌感染的骨质疏松征象[27]。透亮线是指关节置换术后真菌感染X线片上出现超过2 mm的透亮线[16]。除此之外，X线片显示移位[16]、骨缺损[31]、外翻畸形[32]以及X线片正常骨显像显示髌骨周围的示踪剂摄取轻度增加[33]等现象在人工关节置换术后真菌感染影像学表现中均有报道。

3.7 超声降解法

由于典型的真菌培养在临床上阳性率比较低[20]，对临床诊断及治疗造成了一定的困难，现在临床工作中利用超声降解人工假体表面的生物膜然后再进行常规的真菌培养的技术已经得到证实。Trampuz等[34]研究的14例关节置换术后假体周围真菌侵袭感染的患者，常规检验及培养均为阴性，将这14例患者进行超声降解人工假体表面生物膜后，再次行培养则均为阳性。Huang等[35]发现超生降解法处理液培养具有检测多种微生物或真菌感染的优势。所以超声降解法后真菌培养也是一种诊断关节置换术后假体周围真菌感染的好方法。

3.8 PCR技术

术前关节液及术中取组织培养时间长，灵敏度相对较低，且受人为因素影响较大，PCR技术具有快速简便、灵敏度和特异性高等优点。快速检测病原菌是决定治疗和愈后的关键，PCR技术弥补了传统方法的不足。例如Morace等[36]分别用PCR和血培养法来检测血液中的念珠菌，使用PCR技术的两种探针诊断的灵敏度均为100%，特异性分别为97%和72%，结果显示PCR技术具有更高的灵敏度及特异性。但Huang等[35]发现假体周围组织培养和假体周围组织·PCR对停止服用抗生素2周以上患者假体周围感染的诊断更为敏感。与PCR方法相比，超声降解处理液培养法比假体周围组织-PCR培养更敏感。

4 治疗方法

4.1 药物治疗

4.1.1 全身用药：人工关节置换术后假体周围真菌感染的治疗和常见细菌感染不同，有研究报道对于人工关节置换术后假体周围常见细菌急性期感染的患者，由于假体周围细菌生物膜尚未形成，给予抗生素全身治疗，同时配合关节腔内给药可治愈，但同时有文献报道人工关节置换术后感染的患者如果仅使用抗生素治疗，感染控制率不超过20%[36,37]。对于人工关节置换术后假体周围真菌感染，指南未提示仅使用抗真菌药物治疗，文献报道仅使用抗真菌药物治疗假体周围真菌感染的案例也很少。既往人工关节假体去除清创术和长时间抗真菌治疗是一个最常用方案，现在依据2016年IDSA念珠菌治疗指南[19]，念珠菌引起的关节假体周围真菌感染推荐棘白菌素类药物为卡泊芬净：首剂量70 mg，之后50 mg/d剂量维持；米卡芬净：100 mg/d；阿尼芬净：首剂量200 mg，之后100 mg/d剂量维持。对于临床上病情稳定，菌株对氟康唑敏感且初始抗真菌治疗后重复多次血培养结果阴性的患者，通常推荐在5～7 d内将棘白菌素类药物转换为氟康唑的降阶梯治疗，但全身抗真菌药物使用时间仍存在争议，早期报道经验性使用抗真菌药物1年方可治愈感染，IDSA指南认为抗真菌药物应该使用6～12个月[19,38]。

4.1.2 局部用药：由于假体周围真菌感染的难治性，不少专家不断探讨各种有益的治疗方法，包括关节置换后或假体翻修后的局部用药。除了探讨关节内注入抗真菌药或灌洗液中加入抗真菌药，有专家采用抗生素骨水泥间隔物，每袋水泥添加400 mg两性霉素B[39]。近来采用可吸收物与抗真菌药混合物置入关节内，不仅增加了关节内的抗真菌药物浓度，也不用取出该混合物。Menon等[40]使用粘菌素与可降解合成高纯硫酸钙微球治疗真菌感染，使局部用药有了新的途径。

4.2 手术治疗

真菌感染大多数由于患者免疫力低下，真菌易于在假体的表面聚集，进而在假体表面形成生物膜，因此，外科手术在治疗过程中变得尤为重要。

4.2.1 清创术：是一种保留假体的手术方式，有研究报道［36,41,42］对于早期关节置换常见细菌感染或者晚期的常见细菌急性期感染，临床症状不超过7 d的可以选择清创术，但是有文献提出，虽然清创术相比于仅用抗生素治疗的感染控制率有一定提高，但是感染控制率总体不会超过60%，且症状出现时间越长，成功率越低[43]。对于人工关节置换术后假体周围真菌感染，单独灌注冲洗以及清创往往难以达到治愈目的，Gao等[44]对确诊为真菌性假体周围关节感染的17例患者（女10例，男7例）的18个关节治疗的临床结果证明，保留假体的清创术并不是治疗假体周围关节感染的理想方案，二期翻修是必要的，强调了6周的胃肠外抗真菌药物应用和6周的口服抗真菌治疗的重要性。Wada等[45]利用清创术联合口服氟康唑钠（400 mg/d）6个月成功治愈1例人工关节置换术后假体周围近平滑念珠菌感染的患者。人工关节置换术后假体周围真菌感染一般是因为宿主免疫功能受损，并且真菌已经在假体表面形成生物膜，这些都会导致清创术失败，所以清创术一般不会治愈真菌感染。一般取出假体，并且按照2016年IDSA念珠菌病治疗指南指出[19]全身使用抗真菌药物。

4.2.2 关节翻修术：一期翻修术就是在同一次手术中取出原有假体彻底清创后重新放入新的假体。人工关节置换术后真菌感染的治疗至今尚无确切的指南或建议。行一期翻修患者手术前都要抽取关节液行细菌培养及药敏试验，根据结果进行抗菌治疗。术中进行彻底清创，防止术后感染复发，植入假体，恢复下肢功能。清创过程中需要在多个位置获取病变的组织行组织学和病理学检查，从而更准确指导术后使用抗菌药物。一期翻修术成功治疗人工关节置换术后假体周围真菌感染的案例非常少[4]，根据Klatte等[9]报道的10例行一期翻修术治疗人工关节置换术后真菌感染的患者，术后根据培养及药敏试验进行口服或者静脉输注抗真菌药物，最终7年随访中只有1例出现复发感染[9]。Kuiper等[18]对164例真菌性髋关节或膝关节感染患者进行了文献复习，尚无证据表明未经手术治疗的一期翻修、清创、抗生素、冲洗和保留或抗真菌治疗能够充分控制真菌假体周围感染。

由于关节置换术后假体周围真菌感染一期翻修成功案例很少，二期翻修术被越来越多的报道，也被越来越多的学者推崇。二期翻修术包括取出所有假体部件，彻底清创，混有万古霉素和二性霉素B的骨水泥旷置，根据培养结果及药敏试验给予敏感抗真菌药物治疗，待患者各项临床症状消失，关节液行真菌培养多次阴性，ESR及CRP正常后给予关节假体植入。骨水泥和假体植入的间隔时间没有统一标准，Kuiper等[18]总结了164例假体周围真菌感染的患者，认为二期翻修应该是真菌性假体周围感染治疗的标准方法。并建议在假体切除后，系统抗真菌治疗至少6周，直到没有感染的临床症状和血液感染证据，化验检查正常。然后可以进行翻修术。Jakobs等[14]收集了36项研究的资料，共报告45例关节置换术后合并真菌性假体周围感染，认为延迟二期手术是治疗的首选方法。Hwang等[13]报道为9.5周；也有报道为4.8个月[18]；许多专家提出要有3个月的间隔期[46]。根据Hwang等[13]报道二期翻修术治疗28例（30膝）人工关节置换术后真菌感染的患者，平均随访4.3年后，28例膝关节未复发，2例膝关节复发感染，再感染率为6.6%。在Kuiper等[18]报道的164个真菌感染患者中，二期翻修术成功率为85%，复发率为2.5%。Anagnostakos等[47]报道了二期翻修术治疗了7例人工关节置换术后真菌感染患者，平均随访了28个月无一例复发。Schoof等[48]报道称，77.3%的真菌感染能通过二期翻修术得到控制。对于假体感染真菌的难治程度，Brown等[49]发现髋关节正常翻修或假体取出的生存率非常低（2年时为44%），而膝关节略好（2年时为70%）。临床预后差，围术期并发症发生率高，促使我们继续探讨更好的治疗方法。

抗生素骨水泥的使用是治疗过程中一个重要的环节，根据培养结果及微生物学家的建议，临床上使用的抗生素骨水泥混合物质量分数最高可达10%[9]。曾被使用的抗真菌药物两性霉素B和氟康唑由于骨水泥洗脱效果不好，一般不推荐使用。对于有细菌感染史的患者，抗生素一般包括庆大霉素、克林霉素和万古霉素，对于无细菌感染史的患者，庆大霉素和克林霉素即可，由于真菌常合并细菌感染[3,47]，一般在骨水泥中加入万古霉素以治愈继发的细菌感染。

5 总结与展望

关节置换术后假体周围真菌感染是人工关节置换术的严重并发症，不仅给社会及个人造成经济负担，同时治疗也是困难重重。免疫力下降是人工关节置换术后假体周围真菌感染的主要诱因，造成感染的主要致病菌是念珠菌。术后真菌感染症状的隐匿性及真菌培养的低阳性率给诊断带来了挑战，真菌培养多次阳性对诊断真菌感染才有意义，并且术前或术中能够确诊真菌将为人工关节置换术后真菌感染的治疗指明方向。目前，世界范围内对人工关节置换术后假体周围真菌感染的治疗尚无一致的意见。本文系统总结了相关文献，但并未做科学研究，更好的治疗人工关节置换术后假体周围真菌感染依然是临床工作者的努力方向。