载万古霉素骨水泥与人工骨人体局部释放对比分析

毛 璐，张伯松，董 迪，姜 璐，齐文渊

0 引言

创伤后骨感染由于局部血运差，全身使用抗生素在感染局部往往不能达到有效的治疗浓度，治疗过程漫长、并发症多，是困扰骨科医生的难题[1]。目前，骨科感染耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌及表皮葡萄球菌检出率较高，而万古霉素对于上述细菌普遍敏感[2]，治疗骨感染推荐万古霉素血药浓度为15～20 mg/L[3]，长期大剂量静脉使用万古霉素可能出现白细胞减少[4]、肾毒性等很多不良反应。既往研究发现，在彻底清创的前提下局部植入抗感染药物骨水泥链珠可以提高骨感染的治愈率[5]。万古霉素骨水泥治疗骨关节感染取得了满意的疗效[6]。研究发现，不同患者虽植入相同剂量的万古霉素人工骨或骨水泥，但是局部引流液药物浓度差别较大，可达数十倍，局部药物浓度及释放量的影响因素包括：病灶大小及部位、引流量等[7]，因此，我们对同一患者分别植入万古霉素骨水泥和人工骨后的局部药物及全身药物浓度进行检测，可以最大限度地减少患者局部植入部位不同对于药物释放的影响，以客观评价对比2种材料局部缓释万古霉素的差异，为临床选择提供参考。

1 一般资料

1.1 研究对象 选择2017年6月至2018年4月创伤骨科骨感染患者，第1次手术植入万古霉素骨水泥，第2次手术植入万古霉素人工骨，两次手术间隔1周。患者进行第1次手术主要目的在于清创病灶刮除，留取局部组织进行细菌学培养，清创后植入万古霉素骨水泥链珠作为经验用药，之后等待药敏结果及观察患者一次清创后的反应，待药敏结果回报，行二次清创并根据术中情况选择是否植入人工骨，如果患者药敏结果提示为G+菌感染且对万古霉素敏感，植入万古霉素人工骨进行治疗。最终共纳入患者16例，男14例，女2例，患者平均年龄(45.63±15.14)岁，感染部位：股骨干8例，胫腓骨4例，粗隆间1例，髋关节1例，尺桡骨1例，踝关节1例(本试验方案及知情同意书经过我院伦理委员会批准，伦理批件号：积伦科审字第201706-05号)。

1.2 试剂和材料 骨水泥(Palacos R，生产厂家：Heraeus Medical GmbH)，硫酸钙人工骨(OSTEOSET-RBK 8400-0611快干型5 ml)，注射用盐酸万古霉素[VIANEX S.A.(PLANT C)，希腊]，万古霉素检测试剂(酶放大免疫法)。

1.3 仪器 ViVa-E全自动药物浓度分析系统(德国西门子公司)，自动平衡离心机(长沙湘仪离心机仪器有限公司)。

2 方法

2.1 样本采集及处理 所有16例患者第1次手术时植入手工制成的万古霉素骨水泥链珠(万古霉素2 g +骨水泥40 g)，间隔1周后行第2次手术时将万古霉素骨水泥链珠取出，局部彻底冲洗后植入自制硫酸钙人工骨微球(万古霉素2 g+人工骨5 ml)。植入骨水泥或人工骨后局部留置引流管。于术后2 h及术后次日清晨分别留取静脉血及引流液，此后每日清晨量取前一日引流量，混匀后留取其中2 ml做浓度检测，直至临床拔除引流管。静脉血及引流液用离心机4 000 r/min，离心5 min后取上清，每次取样300 μl，使用ViVa-E全自动药物浓度分析系统进行万古霉素浓度测定[6]。

3 结果

3.1 引流液测定结果对比

3.1.1 引流量 术后总体引流量符合正态分布，但每日引流量不符合正态分布。骨水泥组总体引流量为(504.50±306.52)ml，人工骨组为(278.68±136.18)ml，骨水泥组明显多于人工骨组(t=3.21，P<0.01)，进一步对比发现，骨水泥组的第1天引流量明显多于人工骨组(Z=2.90，P<0.01)，但此后两组引流量比较差异无统计学意义。见表1。

表1 万古霉素骨水泥及人工骨局部引流量对比[ml，M(P25，P75)]

3.1.2 引流液药物浓度 人工骨组药物浓度明显高于骨水泥组。以手术后次日清晨采集点为例，人工骨组引流液浓度中位数为2 985.00 mg/L，骨水泥组为259.00 mg/L，人工骨组显著高于骨水泥组(Z=-3.41，P<0.01)；对每日引流液浓度进行比较，人工骨组局部浓度均高于骨水泥组。见表2。

表2 万古霉素骨水泥及人工骨的局部引流液浓度对比[mg/L，M(P25，P75)]

3.2 药物动力学参数对比 利用Phoenix WinNonlin 6.4计算万古霉素骨水泥和人工骨的药动学参数，采用非房室模型，并对两组数据及其差值分别进行Shapiro-Wilk检验。

3.2.1 局部释药性能结果比较 骨水泥组、人工骨组的局部最大释放速率出现时间中位数均为10.5 h (Z=1.34，P=0.18)，人工骨组局部释放速率、释放量、累计释放率均大于骨水泥组。见表3。

3.2.2 局部植入后全身药物动力学参数比较 骨水泥组、人工骨组Tmax、MRTlast比较差异无统计学意义，但人工骨组Cmax、AUClast高于骨水泥组。全身药代动力学参数比较见表4。

表3 万古霉素骨水泥及人工骨的局部释药参数比较

表4 万古霉素骨水泥及人工骨植入后全身的药代动力学参数比较

4 讨论

治疗骨感染需要在感染局部达到有效的治疗浓度，而骨组织标本难于获取，因此，既往研究通过测定局部引流液的浓度，反映药物在局部的浓度变化[8]。骨水泥及人工骨局部释放药物的影响包括骨感染病灶的大小及部位，血运丰富的部位药物局部吸收入血的药量多[9]，造成局部药物浓度降低，促进药物释放，因此，整体药物释放量会增加。而感染灶比较狭小，血运欠佳的部位感染则恰好相反，这会造成较大的个体差异[7]。本次研究收集了同一患者分别植入万古霉素骨水泥及人工骨的局部引流液，进行对比分析，以消除不同感染灶大小对于药物释放造成的影响，更客观地反映骨水泥及人工骨2种材料对于药物缓释的差异。

既往研究发现，硫酸钙人工骨降解造成伤口渗液。由于人工骨降解过程中会产生水[10]，而骨水泥由于不可生物降解而无此现象，据此推论，植入人工骨后的局部引流液应多于骨水泥。然而，本次试验显示，骨水泥总体引流量多于人工骨，此差异集中在术后1 d，这可能是因为骨水泥植入手术为大多数患者的第1次清创术，手术创伤较大，因为只有将内置物、死骨、瘢痕、肉芽等可能存在细菌生物膜的病灶全部移除，伤口才能愈合，一旦怀疑髓腔内存在感染，需要通过扩髓进行清创，若感染发生在骨干远端或近端，扩髓腔长度不够，则需要在病灶部位的皮质骨表面直接打开[11]。因此，手术创伤较大，术后局部出血多，引流量多，而人工骨手术是在第1次清创术后进行，无需进一步扩髓，仅需将第1次手术植入的链珠取出，植入抗生素人工骨即可，因此，创伤较第1次手术小，引流量总体小于第1次手术。由于临床治疗限制，无法进行交叉实验，造成同一患者2次手术创伤大小可能存在差异，万古霉素骨水泥治疗手术创伤更大，因此引流量更多。

虽然万古霉素骨水泥手术后的引流量明显多于人工骨植入术，而既往研究显示，引流量更大则药物释放量会更多[7]，但本研究结果显示，人工骨组药物局部浓度、释放率、释放量、最大局部释放速率、药物植入后的全身浓度Cmax、AUClast均显著高于骨水泥，说明除去局部引流量的因素，人工骨在术后1周内的释药性能高于骨水泥。

总之，万古霉素人工骨和骨水泥植入人体后均能获得很高的局部药物治疗浓度，全身药物浓度均很低，安全性较好。人工骨作为药物释放载体，局部药物浓度更高，总体释放量、释放率、释放速度及植入后全身的药物浓度均高于万古霉素骨水泥。