人工关节置换术后感染高危因素的研究现状

刘子歌　宋国瑞　张晨　陈德胜

[摘要]人工关节假体感染（PJI）是人工关节置换术后最棘手也是最常见的灾难性并发症之一。随着我国逐渐步入人口老龄化社会，人工关节假体置换术所导致的PJI相应增加。临床上，引起人工关节置换术后感染的主要高危因素分为两大类：糖尿病、术前营养不良、病态肥胖、吸烟饮酒史、术前贫血、药物使用等与患者自身并发症状有关的，称为不可改变因素;术前关节穿刺、鼻腔定植金葡菌、无症状性菌尿、手术时间长等潜在危险因素可在术前进行预先处理和术中控制的，称为可改变因素。因此，尽可能地总结与完善PJI的高危因素并积极采取预防措施，对预防该疾病的发生至关重要。本文就常见的人工关节置换术后高危感染因素进行分类并作一综述，以期为预防和治疗PJI提供理论依据。

[关键词]人工关节置换术;关节假体感染;高危因素;并发症

[中图分类号] R687.4          [文献标识码] A          [文章编号] 1674-4721（2019）11（a）-0017-05

Research status of high-risk factors of infection after artificial joint replacement

LIU Zi-ge1   SONG Guo-rui1   ZHANG Chen1   CHEN De-sheng2

1. School of Clinical Medicine， Ningxia Medical University， Yinchuan   750004， China; 2. Department of Orthopedics， General Hospital of Ningxia Medical University， Yinchuan   750004， China

[Abstract] Artificial prosthesis joint infection （PJI） is one of the most intractable and most common catastrophic complications after artificial joint replacement. As China gradually enters an aging society， the PJI caused by artificial joint prosthesis replacement increases accordingly. Clinically， the main high-risk factors for postoperative infection after artificial joint replacement are divided into two categories： diabetes， preoperative malnutrition， morbid obesity， smoking and drinking history， preoperative anemia， drug use， etc.， which are related to the patients′ own complications， are called non-modifiable factors; preoperative joint puncture， nasal colonization of Staphylococcus aureus， asymptomatic bacteriuria， long operation time and other potential risk factors which can be pre-treated and intraoperatively controlled before surgery， are called modifiable factors. Therefore， it is important to summarize and improve the risk factors of PJI and take preventive measures as much as possible to prevent the occurrence of this disease. This article reviews the common high-risk infection factors after artificial joint replacement， so as to provide a theoretical basis for the prevention and treatment of PJI.

[Key words] Artificial joint replacement; Prosthetic joint infection; High-risk factors; Complications

人工關节假体感染（prosthetic joint infection，PJI），根据美国肌肉骨骼感染协会[1]，满足以下几个条件则可以诊断为PJI。（1）形成了与植入物相通的窦道;（2）来自关节的两种独立的液体或组织的培养物中培养出了一种病原体，或者满足以下6个标准中的至少4个：①血清红细胞沉降率升高（>30 mm/h）或C反应蛋白水平升高（>10 mg/L）;②任何滑膜析出液中白细胞计数升高;③任何滑膜析出液中的中性粒细胞百分比增加;④严重化脓的滑膜析出物;⑤一种液体或者组织培养所产生病原体;⑥在冰冻组织切片中，每高倍视野下至少有五个区域观察到5个以上中性粒细胞。Bozic等[2]的研究指出，尽管人工关节置换术的环境与技术在不断提高，但其术后的综合感染率仍维持在1.5%～2.0%。人工关节置换术后的PJI常会引起关节周围红肿、疼痛、皮肤温度增高和全身炎性反应等。伴随着PJI的进一步发展，最严重会导致假体周围感染性松动，需要进行翻修或二次假体植入手术。较全面地了解术后人工关节假体感染的高危因素并及时预防，可有效将此并发症的危害降到最低，极大地改善患者的预后，提高患者的生活质量[3]。本文分别通过对感染的两大类高危因素进行归纳总结，旨在探讨如何降低术后假体感染风险，并为国内外相关研究和临床治疗提供一定参考。

1可改变因素

通常可改变因素的可控性很大程度上取决于手术医生与医院相关人员。完善好术前相关检查，制定周密的手术计划等，可以很大程度上人为降低PJI的发生。

1.1术前关节穿刺

术前穿刺经常用于诊断是否有关节感染和其感染的病原菌。Xu等[4]认为术前关节腔穿刺是导致术后置换PJI的高危因素。其最常见的并发症是穿刺部位的炎症反应（如注射部位的疼痛，表面红肿与发热）[5]。Camp等[6]利用美国的一项医疗保险数据库分析了2005～2012年所有进行肘部关节镜操作的患者，发现接受关节内皮质类固醇激素治疗的患者术后感染率提高了近3倍（OR=2.79）。术前进行关节腔穿刺检查或者向其内注射糖皮质激素均可能引起感染，应该常规进行预防[7]。糖皮质激素经常用于抗炎抗过敏，所以其蓄积有可能导致局部免疫力低下，增高感染发生率，且外源性操作有将外源性细菌带入关节腔的可能，进一步诱发感染。但是临床上关节内注射糖皮质激素和透明质酸被广泛运用于骨性关节炎的保守治疗，而且被证明这的确是一种达成共识且较为有效的方法[8]。提示在临床操作中，特别是对于有糖尿病或者肥胖等其他危险因素患者进行穿刺操作时，需要更加严格地遵守无菌原则。

1.2鼻腔定植菌

PJI中最常见的致病菌是金黄色葡萄球菌和革兰阴性葡萄球菌[3]。Dojode等[9]通过研究发现大多数患者鼻腔内部菌株与其感染伤口培养出来的菌株有相同的分子结构，所以筛查并去除鼻腔定植菌可以在一定程度上降低术后感染率。由于考虑到治疗时间、医疗成本和患者依从性等问题，当前对金黄色葡萄球菌管理尚未形成一致共识。Stambough等[10]认为金黄色葡萄球菌定植已被确定为减少全关节置换术（total joint arthroplasty，TJA）外科手术部位感染（surgical site infection，SSI）的关键可改变风险因素。但2017年的《外科手术部位感染预防指南》却并没有把术前对葡萄球菌的预防要求列入[11]。因此，对于除去鼻腔定植菌的有效性以及如何降低相关医疗成本尚有待研究。

1.3无症状性菌尿（asymptomatic bacteriuria，ASB）

ASB与PJI之间关系的报道，最早见于20世纪70年代[12]。之后的很长一段时间，骨科医生都会对患者进行术前例行的尿路筛查。Sousa等[13]在对调查的2497个病例中进行统计，认为特别是在革兰阴性菌的影响下，ASB是人工PJI的一个独立高危因素。尽管人工关节置换术患者大多为老年人，合并基础疾病且身体状况较其他病例复杂，且ASB通过血源性传播导致术后PJI只是理论上的依据，但由于其后果的严重性，不得不引起骨科医生的担忧。另一方面，虽然普通的尿培养并不昂贵，但是鉴于每年在我国以及世界范围内进行大量关节成形术，术前ASB的常规筛查和治疗也将导致相当大的经济负担[14]。所以如何处理和对待ASB也是一个绝对不可忽略且尤为重要的问题。

1.4手术时间长

PJI还与手术时间的长度有直接的联系，国外有研究者认为应该尽量将手术时间控制在2.5 h以内[15-16]。随着手术时间的延长，其切口的暴露时间、手术所带来的失血都会相应增加，所以发生感染的概率也就越高。田佳宁等[17]认为，术中失血和術后血红蛋白的下降会直接导致手术患者伤口的愈合延迟与感染率的上升。术中合理地使用氨甲环酸，可以一定程度上抑制炎症反应且减少术中伤口出血，从而缩短手术时间，且氨甲环酸全身或局部应用并没有明显差异。Alijanipour等[18]研究认为，如果外科手术持续超过预防性抗生素的半衰期，则应静脉注射第二剂抗生素;如果术中出血量较多，也应考虑再次使用抗生素。综上所述，对手术时间的合理控制，也可以较有效地降低术后人工关节感染的发生率。

2不可改变因素

外科医生对于不可改变因素同样可以进行适当的干预，以达到改善愈后和降低PJI的效果，如控制糖尿病患者的血糖水平或者改善患者的营养状态，敦促患者术前4～6周戒烟[19]，依据患者实际情况重新制定免疫抑制剂类药物的使用策略等。

2.1糖尿病

糖尿病既是普通外科手术也是骨科手术后感染的一个常见危险因素。原因主要为患者机体免疫机制受损，蛋白质合成不足与消耗增加，高血糖浓度有利于细菌增长[20]。一项包含101例感染和1847例非感染患者的研究表明[21]，糖尿病患者的感染率明显高于非感染组（22% vs. 9%，P<0.001）。虽然糖化血红蛋白（HbA1c）被用作血糖控制指标，但其还没有被用来预测感染[22]。因此对糖尿病控制应进行术前识别评估以及采取相对应必要的措施。

2.2术前营养不良

术前营养不良也是导致人工关节置换术后感染的原因之一，包括手术切口愈合不良和其导致的成倍增加的感染率。营养不良通过影响受损的成纤维细胞增殖和胶原蛋白合成从而影响伤口愈合，相应淋巴细胞计数的降低也会提高感染率[23]。如果血清白蛋白<35 g/L（正常范围为34～54 g/L），血清转铁蛋白<200 mg/dl（正常范围为220～400 mg/dl），或者淋巴细胞总数<1500个细胞/μl（正常范围为3900～10 000个细胞/μl），则诊断为营养不良[3，24]。合理地改善患者的营养状态可以减少术后PJI的发生。

2.3肥胖

肥胖经常与各种术后并发症联系在一起。世界卫组织估计10%的世界人口（超过4亿成年人）为肥胖[体重指数（BMI）>30.0 kg/m2][25]。肥胖患者行人工关节置换术后常见的问题是伤口愈合不良、伤口需要长期引流和高感染率。此外，肥胖患者组织抗生素渗透能力下降，也可能低于抗生素的最低抑制阈值，从而导致感染风险增加[26]。肥胖还因为普遍被延长的手术时间，从而导致更高的感染概率（OR=1.211，95%CI：1.169～1.255）[27]。Wu等[28]在一项病例回顾分析中按照肥胖的中国官方指南将患者分为超重组（BMI：18.5～28 kg/m2）和肥胖组（BMI≥28 kg/m2），也显示肥胖患者（BMI≥28 kg/m2）比非肥胖患者具有更高的感染风险（57.8% vs. 37.6%，P<0.001）。

2.4吸烟和饮酒

吸烟和饮酒会导致术后不良反应，Kapadia等[29-30]两项研究表明，在进行TJA后吸烟患者的术后并发症发生率与不吸烟患者有显著的差异，同时吸烟组的感染率也明显高于非吸烟组。尼古丁介导的血管收缩效应已被认为是导致伤口愈合不良的主要原因[31]。不良的血液循环会增加组织缺氧和感染的可能性。尼古丁和其他吸烟副产物使患者围术期的各种并发症、伤口愈合问题、感染和死亡率显著增加[19]。同时，酒精滥用也会导致关节置换术后并发症的增加和PJI发生率的增加[32-33]。Alijanipour等[18]建议患者至少在术前4周进行戒酒。

2.5术前贫血

术前贫血也是一个不可忽略的高危因素。现在对术前贫血会增加TJA后的并发症基本已经达成共识[34-36]。人工关节置换术患者围术期的输血率一直居高不下。老年人由于自身身体状况的复杂性更加倾向于合并术前贫血，而且术前贫血的患者与其他并发症和PJI的高危因素有密切联系。Alamanda等[37]給出的建议是对于确诊有术前贫血的患者[男性血红蛋白（Hb）<13 g/dl，女性Hb<12 g/dl]，外科医生围术期可以加强营养和给予适当的促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）。

2.6药物使用

免疫功能相关的疾病和其相关的药物使用也是一个重要的危险因素。有文献报道艾滋和丙型肝炎感染的患者在进行TJA后有发生感染的高风险[38-39]。免疫抑制药物包括糖皮质激素、细胞抑制剂、干扰素和肿瘤坏死因子抑制剂等，经常对术后结果产生负面影响。另外，原发性免疫功能缺陷的患者虽没有诱发因素，但也极易感染[40]。

3结语

人工关节置换术后的感染是导致假体取出和远期翻修的最主要的原因，也是长久以来关节骨科领域一直待解决的难题。在过去的数十年中，人工PJI的诊断已经有了很大的改善，虽然PJI在近几年来不会完全消除，但是外科医生应该利用现有的循证医学证据和医疗指南，改善患者和自身可控制的风险因素，以尽量减少PJI的风险。

综上所述，人工关节置换术后的感染是多因素交互所致，提示临床实践中不能孤立、片面地去看问题。本文只是对较常见的高危因素进行了罗列与分析，还有诸如膝关节处组织薄弱、血运相对不足、术后伤口愈合慢等也是人工关节置换术后易感染的因素之一。所以PJI的研究还充满着机遇和挑战，更好地了解其发病机制和高危因素，有助于早期攻克这一难题。

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（收稿日期：2019-05-09  本文編辑：任秀兰）