无菌性和感染性股骨骨不连患者的临床对照研究

张伟陈华刘浩朱正国张群张立海唐佩福*

（1.中国人民解放军总医院创伤骨科，北京100853；2.中国人民解放军总医院临床药学中心，北京100853）

感染是导致骨折不愈合的重要危险因素[1-3]。临床上导致感染发生的主要有以下两种细菌表型：游走型和生物膜型[4]。游走型细菌所致感染常伴有明显的血清学检验异常，包括：白细胞计数（white blood cell,WBC）、红细胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate,ESR）和C反应蛋白（C-reactive protein,CRP）升高，体格检查可见局部红肿热痛明显，甚至合并窦道形成和脓液流出，临床诊治方案明确[5,6]。而对于生物膜型细菌所致感染，临床表现隐匿，术前诊断较为困难，手术治疗策略存在争议[5,6]，如果忽视该型感染的存在，很可能会导致感染的复发和手术失败。

对于骨折不愈合的患者，术前判断是否存在感染主要依靠血清学检验和体格检查[7-9]。WBC、ESR、CRP升高是预测感染最常用的血清学指标[1]。有学者认为，即使临床结果显示术前血清学阴性，术后细菌培养的阳性结果仍高达20%，且存在这种隐匿性的感染是预后不良的危险因素[7]。目前对于术前检查阴性的患者，临床上普遍对其直接实施一期确定性手术治疗，而忽视生物膜型感染的存在。因此，这种生物膜型细菌所致感染性骨不连患者的预后情况缺乏临床报道。

1 资料与方法

本研究回顾性分析2015年1月至2016年12月术前体格检查和血清学检验阴性的股骨骨不连患者，根据术中细菌培养结果将其分为感染组和无菌组，比较两组患者在骨折愈合率、愈合时间和感染复发等方面的差异并分析其原因。

1.1 纳入排除标准

纳入标准：①股骨骨折不愈合：骨折固定后至少9个月未愈合，且近3个月连续影像学观察骨折愈合无进展；②术前血清学阴性：WBC、ESR、CRP都正常；③术前体格检查阴性：患侧肢体无红肿热痛、窦道、流脓；④术前X线片检查：骨不连断端未见明显的骨折破坏，未见死骨形成，未见伴有明显的骨膜层状增生；⑤排除其他系统潜在感染（如呼吸系统感染、泌尿系感染等）。由于术前检查阴性，所有患者均接受了一期确定性手术治疗，未实施分期手术。排除标准：术前WBC、ESR、CRP任何一项高于正常水平，明确为感染性骨不连者；由于原发性或继发性肿瘤、先天发育性骨病、代谢性骨病和严重血管源性疾病等所致的骨不连者；合并严重系统性器官功能衰竭（如肝衰竭，肾衰竭）者。

1.2 临床资料

根据纳入和排除标准，本研究共纳入26例股骨骨不连患者。按照术中细菌学培养结果分为感染组和无菌组。感染组9例，男7例，女2例；年龄13～67岁，平均43.0岁；初次骨折类型：闭合性4例，开放性5例；既往手术方式：接骨板3例，外固定架1例，髓内钉5例；既往手术次数1～4次，平均（2.1±1.0）次。既往软组织感染4例，骨感染1例。无菌组17例，男8例，女9例；年龄28～64岁，平均42.2岁；初次骨折类型均为闭合性骨折；既往手术方式，接骨板8例，髓内钉9例；既往手术次数1～2次，平均（1.3±0.5）次。既往均无软组织和骨感染病史。感染组患者在开放性骨折、既往手术次数以及既往软组织感染方面多于无菌组，并且有明显的统计学差异（表1）。

表 1 感染组和无菌组的一般资料比较

1.3 手术方式

所有患者中不伴骨缺损的肥大型骨不连予以断端清理+去皮质化，不取自体髂骨植骨；伴骨缺损的骨不连和萎缩型骨不连予以断端清理+去皮质化+取自体髂骨植骨术。

1.4 术中送细菌培养的组织取材

所有患者术中均取深部组织进行细菌培养+药敏试验。所取组织分别来源于骨不连断端周围的肌肉组织、骨不连断端间的骨组织和纤维瘢痕组织。每一部位至少取2块组织。

1.5 术后处理

所有患者术中及术后常规预防性使用抗菌药物（头孢呋辛）48 h。如果术后细菌学培养阳性，根据药敏结果再接受6周静脉抗生素治疗。术后1 d开始在床上无负重功能锻炼，避免关节僵直。之后根据骨折愈合的速度逐渐增加负重。骨折明确愈合后，患者才可以不在助行器保护下完全负重活动。

1.6 随访计划及评价指标

术后1、2、3、6、9、12个月复查X线片明确骨折是否愈合，必要时复查CT三维重建评价骨折愈合情况。骨折愈合的标准：影像学检查骨折断端至少三面皮质骨有桥接的骨痂通过，且局部无叩击痛以及完全负重行走不伴疼痛。翻修手术失败的标准：①感染复发；②术后超过12个月骨折未愈合。随访期间每2周复查血常规、ESR、CPR，检测炎症指标变化趋势，以判断药物治疗效果和感染是否存在复发可能。记录并分析术中细菌学培养结果、敏感抗菌药物选用种类和疗程、术后骨折愈合率、愈合时间和感染复发率。

1.7 统计学方法

采用SPSS 22.0软件进行统计学分析。计量资料采用均数±标准差表示，组间比较采用t检验；计数资料组间比较采用χ2检验；检验水准α=0.05。

2 结果

26例全部获得随访，随访时间12～24个月，平均（14.7±2.5）个月。24名患者最终获得骨折愈合，骨折愈合率为92.3%，愈合时间为3～9个月，平均（5.8±1.4）个月；双接骨板5例，外侧单接骨板1例，更换髓内钉+附加接骨板6例，单纯增加附加接骨板14例。无菌组17例骨折均愈合，愈合时间为3～8个月，平均（5.6±1.4）个月。感染组9例中7例骨折愈合，2例因为感染复发未愈合，愈合率为77.8%，愈合时间为5～9个月，平均（6.3±1.5）个月。

感染组患者术后细菌培养类型中，表皮葡萄球菌2例，微球菌2例，粪肠球菌1例，假单胞菌2例，奇异变形杆菌1例，阴沟肠杆菌1例。根据术后药敏结果予以合理的抗菌药物静脉治疗6周。2例感染复发的患者，再次手术清创治疗，术中细菌培养结果和之前的相同，经多次手术后至今未能控制感染，骨折仍未愈合。其中1例（细菌培养为铜绿假单胞菌）回家后未遵循医嘱静脉使用抗菌治疗，术后2周自行停药，6周后因伤口红肿热痛伴脓液形成再次就诊治疗；另1例（细菌培养为粪肠球菌），因年龄太小，药物使用过程中出现严重肝功异常，被迫停药观察，3个月后感染复发再次就诊。详见表2，典型病例见图1。

3 讨论

骨折不愈合的治疗对临床医师是一个巨大的挑战。治疗策略上，不仅要提高骨折断端机械力学稳定性和改善其生物学愈合环境，还需要明确和治疗感染。这是因为感染是骨折不愈合的重要危险因素[10,11]，会引起骨折断端粒细胞和巨噬细胞聚集，诱发骨溶解，延迟骨折修复过程，并引起内植物力学稳定性下降[12-15]。

术前判断骨不连是否合并感染非常困难，重要依据是血清学检查和体格检查。临床上常用的血清学指标包括WRC、ESR和CRP。其中ESR和CRP是非特异性的炎症指标，ESR主要反映的是血浆中纤维蛋白原和免疫球蛋白的浓度，而CRP是机体面对炎症、感染、外伤和手术刺激时，肝细胞所合成的急性时相反应蛋白[16]。这两种指标的变化趋势相比绝对值对判断骨感染更有临床意义。对于急性感染，这些指标可将诊断的敏感性提高到98%[8]。而对于缓慢生长的细菌，其诊断意义并不高[17,18]。Stucken等[8]研究分析了93例骨折不愈合患者，术前采用WBC、ESR和CRP预测感染，并以术中细菌学培养作为金标准判断两者之间的相关性，结果发现三者均是阳性的感染预测率为100%，而三者均是阴性的感染预测率只有20%。Olszewski等[7]对术前血清学阴性的453例进行多中心回顾性研究发现，91例术后细菌学培养阳性（占20%）。本研究同样发现，26例股骨骨不连患者中9例最终诊断为感染性骨不连，阳性率为35%，高于之前的文献报道。基于这些临床发现，认为即使术前血清学阴性合并体格检查和影像学阴性，也不能排除感染的存在。术前开放性骨折、先前接受的手术次数以及既往组织感染的病史，可能有助于我们对感染进行临床判断。

目前临床上诊断感染的金标准仍然依靠深部组织的细菌学培养[4]。其存在延迟诊断的缺点，一般术后3～5 d才能得出结果。而对于某些特殊的细菌（如痤疮丙酸杆菌），还需要延迟培养至2周才能发现阳性结果[19]。临床上对于骨不连患者，如果术前血清学阴性，且不伴体格检查和影像学的阳性发现，绝大多数骨科医师会对患者实施确定性手术治疗，即一期完成内植物更换和植骨。有时临床医师会忽视术中深部组织的细菌学培养，这可能会导致术后感染复发率增高，最终致使翻修手术失败。

表 2 感染组患者的细菌类型、治疗方案及预后

图1 典型病例

即使对所有血清学阴性骨不连患者进行细菌学培养，该结果总是会出现在完成确定性手术之后，阳性的培养结果是否会影响最终预后仍不明确，临床报道很少。Topolski等[20]回顾性分析389例接受肩关节置换翻修术的患者，其中75例术中细菌学培养阳性，而大部分的术前血清学阴性，因此术前预测不合并感染存在，术者直接一期实施了确定性翻修手术，最终有10例由于感染复发再次行翻修手术治疗。Amorosa等[9]回顾性分析87例术前预测为无菌性骨不连的患者，其伤口愈合良好且没有感染病史，术后细菌学培养阳性的25例中7例（28.0%）翻修手术失败，而术后阴性组的手术失败率仅为6.6%。Dana等[7]研究发现阳性组91例中有20例（22.0%）翻修手术失败，其中15例（16.5%）由于感染复发导致失败，而阴性组的手术成功率高达95.8%，两组相比存在明显的统计学差异。本研究结果显示，两组之间在骨折愈合率、愈合时间和感染复发率方面无统计学差异，可能得益于大多数阳性组患者良好的依从性和术后长期规律的抗感染治疗，但值得注意的是，阳性组中有2例因感染复发至今未能愈合，感染复发率和手术失败率高达22.2%。

对于这类隐匿性感染的患者，手术失败率并不高，这主要归咎于细菌的种类、毒力、抗菌药物敏感性和疗程。一般所培养出的多数细菌的本身活力、毒力和致病性并不强。Olszewski等[7]临床结果所培养的细菌属中，只有16例金黄色葡萄球菌和7例假单胞菌属于致病性较强的细菌，而培养最多的是低致病性的凝固酶阴性葡萄球菌，但作者并未按照细菌种类报道相应的预后。Topolski等[20]所报道的阳性患者中，毒力较弱的痤疮丙酸杆菌（60%）和表皮葡萄球菌（13%）占到73%。Amorosa等[9]的研究中阳性组25例最常见的细菌也是凝固酶阴性葡萄球菌（18例）和痤疮丙酸杆菌（6例）。本研究由于样本量小且未行细菌延长培养，并未发现凝固酶阴性葡萄球菌和痤疮丙酸杆菌，但是整体细菌种类和文献报道相似，且以球菌为主；毒力较强的只有1例铜绿假单胞菌感染，且患者未遵医嘱积极静脉抗感染治疗，最终感染复发致手术失败。其余8例患者的细菌毒力较弱，除1例因无法耐受药物治疗失败外，其余均最终获得骨折愈合。

也有学者认为，这些阳性结果和后期感染复发之间无显著性关联，并认为其阳性结果为污染的可能性大[21]。Kelly等[22]报道28例行肩关节翻修术的患者，术前预测均为非感染性肩关节。术后的细菌培养显示8例呈阳性（28.6%），但未延长规律抗感染治疗，结果只有2例（7.1%）感染复发。Brady等[23]对300例髋关节置换术患者进行细菌培养，术后33例结果阳性，且其中只有3例最后发生感染。当然，也有临床研究结果持不同意见。Olszewski等[7]将术后培养阳性的患者分为感染治疗组（83例）和污染保守组（8例），结果显示感染治疗组术后感染复发率为16%，是培养阴性组的4倍，而污染保守组有3例最终进展为持续难治性感染，后期的再次细菌学培养显示与之前培养结果相同，其中1例因此而截肢。总结认为：①不能轻易的将培养阳性的患者定义为污染；②术中深部组织的取材量和部位是决定术后结果的重要依据。本研究的随访结果也发现，对所有阳性组患者予以敏感抗菌药物治疗可提高手术成功率，缩小两组患者间的预后差异。凡是接受规律治疗的阳性组患者感染均未复发，且骨折获得愈合。

对于这种生物膜型细菌所致的感染，如何规划合理的手术方案是临床亟待解决的问题。快速有效的术中细菌检测手段可能是解决这一问题的关键。在微生物学领域，基因学的检测技术由于其更高的敏感性、特异性和及时性引起了临床医师的关注。IBIS T5000是其中的杰出代表，它能够检测目前所有已知细菌种类，6 h内可快速分辨和确定导致感染的细菌[24]。此外，美国FDA批准了一项分子诊断系统用于血液、呼吸道和消化道感染，只要1 h就可以得出结果[25]。这些基因学诊断方法都将为实现术中细菌快速诊断提供帮助，使得骨科医师在术中根据其结果在术中做出更准确的临床判断，并制定相应的治疗方案。本研究为回顾性小样本研究，且仅局限于干性骨不连，对于术前检查阴性的患者，术中细菌学培养阳性对一期确定性手术和预后的影响尚需要大样本研究进一步证实。此外，术中阳性结果对于累及关节和未累及关节的干性骨不连患者影响是否存在差异，也值得进一步探讨。

综上，术前体格检查和血清学检验对于诊断感染性骨不连具有重要的临床意义。开放性骨折、既往局部组织感染病史以及先前接受的手术次数也可能有利于对感染是否存在做出预判。应该对所有的骨不连患者进行术中细菌学培养，以最终准确地判断感染是否存在，并指导后续的临床治疗。术后根据药敏结果选用敏感抗菌药物对于改善生物膜型细菌感染患者的预后有着积极作用，可提高感染组患者的骨折愈合率，降低其术后感染复发的风险。随着术中诊断技术的提高，尤其细菌基因检测的应用，将为临床医师在术中做出正确的临床决策提供更科学的依据。

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