全膝关节置换术后感染危险因素的研究进展

胡建彬，张民

(1.山西医科大学，太原030001;2.山西医科大学第二临床医学院，太原030001)

全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)的发展与完善为膝关节恶性疾病患者带来了希望，TKA 能够有效帮助患者缓解疼痛，利于膝关节功能重建，对改善患者预后具有重要意义［1］。但伴随TKA 在临床的普遍开展，术后并发症发生率也随之上升，其中感染是TKA 术后较严重的并发症之一，据报道，国外TKA 术后感染的发生率为0. 8% ～1.9%，而我国TKA 术后感染发生率约为15%［2-3］。TKA 术后感染多为早期浅部感染，若不能够及时预防、控制，可致病原菌大量繁殖，并通过血源性途径侵袭膝关节假体处，诱发新的严重感染病灶，对假体存留及患者术后康复产生严重影响，严重者会对患者置换术后关节功能带来灾难性后果，患者不仅要承担感染带来的巨大痛苦，且术后住院时间延长，导致患者二次住院概率增加，需经历长期的抗生素治疗，还要承担因此造成的高昂费用，同时也增加了骨科医师的治疗难度［4-5］。鉴于此，及时明确诱发TKA 术后感染的高危因素，有效控制术前、围手术期、术后的感染风险，对降低术后感染发生率尤为重要。现就TKA 术后感染危险因素的研究进展予以综述。

1 术前因素

1.1 肥胖 伴随生活水平的不断提高，人们的饮食结构发生了巨大改变，居民的肥胖率随之升高，同时膝关节负重也增加，导致肥胖患者罹患膝关节相关疾病的风险增高［6］。脂肪组织属于内分泌器官，可分泌细胞因子、脂肪因子、趋化因子，参与并调节机体免疫应答［7］。肥胖患者皮下脂肪相对较厚，组织血流灌注不足，造成缺血、缺氧、局部水肿的可能性更高，进而导致局部组织张力增加，局部手术切口易崩开，造成愈合困难，影响免疫系统正常工作，对此，手术时需要延长手术切口，手术时间也因此增加，上述一系列情况均会造成局部感染风险增高［8-9］。

此外，体质指数对围手术期临床医师给予患者预防性使用抗生素的剂量具有指导意义，根据患者体质指数合理预防性使用抗生素对降低患者关节置换术后的感染风险具有重要意义。杜滨等［10］的研究指出，明确体质指数及体重阈值对预防性抗生素剂量具有指导性意义，相较于体质指数＜35 kg/m2与体重＜100 kg 患者相比，体质指数≥35 kg/m2与体重≥100 kg 的患者膝、髋关节置换术后发生感染的概率更高。因此，TKA 术后应嘱咐患者有效控制体重，合理运动，旨在缓解患肢关节负荷，促进关节功能恢复。

1.2 糖尿病 TKA 术后感染概率较高，可能与糖尿病患者机体免疫反应低下、代谢功能紊乱有关:①糖尿病患者因血糖控制不理想，血液处于持续高糖状态，而高血糖状态为诸多病原菌微生物的生长、繁殖提供了理想的生长环境;②糖尿病患者血红蛋白显著升高，导致氧解离曲线向左偏移，氧的释放量因此减少，机体容易发生低氧血症，组织慢性缺氧容易诱发感染，且此种感染控制难度较高;③机体免疫功能下降，患者体内营养物质代谢紊乱，出现蛋白质合成减少、分解增多的负氮平衡，导致体液免疫与细胞免疫缺陷，CD4/CD8 比值降低，感染概率增加;④持续高血糖状态，血浆渗透压随之升高，淋巴细胞裂解缓慢，白细胞活性降低，导致白细胞糖代谢能力下降，同时巨噬细胞吞噬能力降低;免疫细胞吞噬能力低下，将直接导致切口愈合障碍，愈合时间延长，同时局部感染风险也骤增;⑤糖尿病者常合并血管病变，血液循环较慢，造成皮肤软组织血供相对不足，组织氧浓度下降，厌氧菌趁机繁殖;此外，糖尿病

患者病程较长时，周围神经功能发生不良病变，表现为感觉异常，不利于软组织感染的早期发现与治疗［11-13］。赵振等［14］回顾性分析了1 799 例初次行髋关节置换术患者的资料，按照患者是否合并糖尿病进行分组，结果发现，与非糖尿病患者相比，糖尿病及糖耐量异常者置换术后假体周围感染的风险显著增加，特别是行双侧人工关节置换的糖尿病患者。对于合并糖尿病的患者，术前应根据患者情况，有效控制患者血糖，保障其在合理范围内再实施手术，术后也应嘱咐患者合理饮食，有效控制血糖，以降低术后感染发生率。

1.3 类风湿关节炎 类风湿关节炎以关节及周围组织化脓性炎症为主要特点［15-16］。行TKA 类风湿关节炎患者术后感染风险较一般人群高，原因为:①关节炎患者为控制疾病进展，需长时间服用类固醇激素治疗，而长时间服用类固醇激素容易抑制体内免疫系统，导致机体脂肪组织再分布，血管脆性增加，胶原纤维形成受牵连，淋巴细胞的反应能力与组织自愈能力也因此受到牵连而逐渐降低，术后感染风险也大幅度升高;②皮质类固醇使白细胞趋化作用受到抑制，白细胞向感染病灶聚集遭到阻碍，感染无法控制;③机体处于高分解状态，营养紊乱，内环境平衡被打破，免疫功能低下，对新抗原的刺激，敏感性较低，而感染又会加剧机体营养不良状态，如此形成恶性循环;④术中虽有效清理病变滑膜，但无法彻底清除，反而会由于术中剥离较多挛缩软组织，增加关节腔出血量，造成关节腔积血，使感染风险增加［17-19］。彭旭和叶永杰［20］通过回顾性分析类风湿关节炎患者与骨性关节炎患者的临床资料发现，行TKA后，类风湿关节炎患者早期感染率与关节翻修率均较骨性关节炎患者高，因此临床应积极预防并发症，降低类风湿关节炎患者TKA 术后早期感染的风险。

1.4 恶性肿瘤、营养不良 疾病消耗和手术创伤导致诸多恶性肿瘤患者出现营养不良，而营养不良的标志性指标是血清血红蛋白与白蛋白水平，低蛋白血症患者常伴有纤维增生，胶原合成匮乏，愈合时间延长;血浆胶体渗透压低，造成水肿，抗体合成酶减少，免疫力迅速降低，容易诱发感染［21-22］。李涛等［23］通过总结围手术期TKA 患者的营养状态发现，营养不良患者术后感染、假体周围感染等不良并发症发生率显著增加，故围手术期应积极改善患者营养状态，减少术后并发症的发生。

1.5 既往手术史 关节穿刺或关节镜探查等操作史会破坏关节腔本身的封闭状态，导致关节内部组织破坏、出血，其他部位的致病菌移位至膝关节局部并生殖繁衍，若操作不当，还会导致机体外部细菌入侵关节，若再次行关节置换术，潜在的致病菌因此暴发，诱发感染;既往伴手术史的患者，关节周围有大量瘢痕组织，导致软组织血运不理想，组织容易出现坏死、感染［24］。孙永［25］回顾性分析了527 例行人工TKA 患者的临床资料发现，关节手术史、异体输血等均是诱发TKA 术后感染的高危因素。

2 围手术期因素

2.1 抗生素预防性使用 预防性使用抗生素有利于降低人工TKA 后感染的发生率，临床通常在术前30 min 给予患者头孢菌素静脉滴注，目的在于从切皮至术毕缝合时，保障手术区域足够的抗生素浓度，清除手术操作区的细菌［26］。长期大剂量的使用抗生素，有益菌生态平衡被破坏，致菌群失调，同时机体产生耐药性，暴发真菌感染，使患者罹患诸多感染性疾病的风险增高［27-28］。贺葵等［29］研究分析了473 例行股骨头坏死关节置换术患者的资料，发现下呼吸道感染是感染的主要部位，同时对发生感染患者的基线资料进行分析，证实合并3 种及以上基础疾病、滥用抗菌药物、住院时间较长等均是造成术后感染的高危因素。医务人员在围手术期应合理用药，严格掌握抗生素的用药时间、途径及用药指征，避免患者因产生耐药性出现难以控制的感染。

2.2 NNIS(National-Nosocomial-Infection-Surveillance)风险指数 NNIS 风险指数是通过三项指标对手术进行评分:①术前美国麻醉医师协会分级［30］，根据患者身体健康至24 h 内预期死亡风险，赋予1 ～5 分等级制;②切口污染程度，洁净、一般洁净、污染、严重污染;③手术时间，因手术方式不同，手术时间和术后感染发生率也不同，手术时间越长，手术野暴露的时间也越长，感染发生率也随之增加;此外，有效缩短手术时间，利于减少术后总使用止血带时间，避免局部组织低氧状态致微生物防御能力降低而诱发感染［31-32］。

2.3 手术方式、时间 与行单侧人工TKA 的患者相比，行双侧TKA 患者术后感染的发生率更高，因双侧TKA 患者围手术期出血量较单侧多，机体血容量相对减少，抵抗能力下降，致感染风险升高［33］。邓亚军等［34］对110 例TKA 患者的临床资料进行回顾性分析发现，手术方式、手术时间、术后引流、异体输血等均是影响患者术后感染的危险性因素。陈小红等［35］对420 例行全髋关节置换术患者的资料进行分析，对可能导致感染的因素进行回归分析，结果显示，长期服用激素类药物、血清白蛋白较低(≤35 g/L)、手术时间长等均是诱发感染的可能因素，临床应针对感染的高危因素进行及时有效的干预，降低术后感染发生率。

3 术后因素

3.1 输血 TKA 患者年龄一般较大，而TKA 创伤较大，围手术期失血量相对较多，诸多患者对此耐受力较低，常通过输血保障维持组织有效的血流灌注。输血能够有效保障组织灌注，但同时也具有一定的危险性(免疫调节反应、过敏性反应等)，特别是异体输血，能够抑制机体抗感染能力，异体输血患者的血液中易产生白细胞抗原抗体，与异体血液相互抵抗;值得注意的是，多次接受异体输血的患者非溶血性输血反应显著增加，机体内白细胞数量减少，感染概率升高［36-37］。

3.2 术后引流 因手术创伤导致毛细血管与微血管渗血，渗血较多需要利用引流管将其有效引流出来，出血量较多，易导致假体周围血肿，为细菌、病原菌的生长、繁殖创造有利环境，一般情况下，行初次TKA 的患者术后引流可在24 h 内拔除，引流时间越长，越容易增加术后感染的风险［38］。邓亚军等［39］对比TKA 术后发生感染患者与未发生感染患者的基线资料，并通过多因素分析得出，患者伴糖尿病、吸烟、出血量较多、美国麻醉医师协会分级较高、引流时间＞24 h 均是造成患者术后感染的高危因素。

4 其他因素

4.1 感染 患者本身伴随泌尿生殖系统感染、口腔感染等感染性疾病也会增加患者TKA 术后感染的风险，该类患者病原菌主要通过3 种途径引起假体周围的感染:①患者合并菌血症，致病菌随着血液循环到达全身，引发局部假体及周围感染;②手术过程中因一系列的手术操作导致细菌依附在假体进入体内，病原菌在关节腔内种植，引起感染;③假体周围邻近的病灶逐渐蔓延至假体，引起TKA 术后感染暴发［40-41］。手术时间、医师操作技术、手术室环境、假体材料等均是导致患者术后感染的高危因素［42］。

4.2 银屑病与慢性肾病 银屑病与慢性肾病属于自身免疫性疾病，与银屑病相关的炎性关节病即银屑病关节炎，主要以骨质破坏与增生为主要表现，最终导致骨性强直，而进展期银屑病关节炎行关节置换时，发生感染的风险较高，鉴于此，围手术期应加强包括皮肤在内的各项护理［43］。慢性肾衰竭患者肾小球滤过率低，临床以水、电解质紊乱以及酸碱失衡等为主要症候群，因该类患者淋巴细胞及淋巴细胞亚群水平均降低，再加上肾病患者因疾病消耗，导致机体营养不良、葡萄糖代谢紊乱以及粒细胞的运动能力与吞噬能力损害，患者发生感染的风险较普通人群更高［44］。刘玉宝和蒋青［45］研究指出，慢性肾衰竭患者外周血中CD3 T 淋巴细胞水平显著降低，CD4 辅助/诱导T 淋巴细胞也显著降低，而具有细胞毒性功能的CD8 亚群水平显著增加，再加上患者因疾病消耗原因，导致体内的代谢增强，细胞运动年龄及吞噬能力显著下降，因此，慢性肾衰竭患者较正常人群极易发生感染。

4.3 心脏疾病 心脏疾病种类繁多，其中心房颤动与心肌梗死患者在行TKA 时容易诱发感染，原因为:①伴严重心脏疾病的患者，常伴抗凝药物的用药史，抗凝药物的使用容易诱发或加重患者术后感染的程度;②合并心脏疾病的患者，身体素质通常较差，TKA 后，创伤愈合时间相对较长，感染风险因此增高［46］。

5 小 结

TKA 后造成感染的因素众多，如肥胖、营养不良、手术因素、基础疾病手术方式、输血等。鉴于此，临床针对患者行TKA 时，术前应评估患者情况，加强对患者基础疾病的积极治疗，及时纠正患者营养状态，停用激素及免疫制剂等药物的使用，合理使用抗生素，严格执行手术适应证;术中应严格无菌技术，加强医师专业技能;术后严密观察引流性质，执行拔管指征等。通过上述一系列综合措施，联合应用，并采取个性化防治，旨在降低TKA 后感染的概率，早发现、早治疗，提高手术疗效，改善预后。