创伤性下肢骨折患者内固定术后手术部位感染的病原学分析及预测模型的构建

罗小红，朱 洪，叶丽聪

广西防城港市中医医院(广西中医药大学附属防城港医院)骨科,广西 防城港 538021

创伤性下肢骨折(traumatic lower extremity fractures，TLEF)是意外事故或暴力造成的下肢连续性或完整性中断，近年来随着社会经济的高速发展，各类创伤所导致的下肢骨折患者日趋增多[1]。内固定术是TLEF的常用手术方法，通过钢板、金属螺钉、髓内针、骨板、钢丝等物将断骨内或断骨外连接固定，能较好地保持骨折的解剖复位，并对骨折端的剪式或旋转性活动具有很好的预防作用[2-3]。但由于患者病情复杂多变，加之临床医师对患者感染因素认识的不足，导致内固定术后手术部位感染(surgical site infection，SSI)发生率较高，严重影响患者术后康复[4]。早期评估内固定术后SSI的危险因素对促进TLEF患者术后康复具有重要意义。同时随着广谱抗菌药物的广泛使用，SSI的病原菌耐药形势严峻[5]。分析TLEF患者内固定术后SSI的病原学情况有利于指导临床预防。本研究选取2018年1月—2021年12月笔者医院骨科收治的264例TLEF患者临床资料，分析TLEF患者内固定术后SSI的病原学和危险因素，并通过构建预测模型评估其对SSI的预测价值。

临床资料

1 一般资料

纳入标准：(1)年龄≥18岁；(2)经X线片/CT/MRI确诊为TLEF。排除标准：(1)合并其他部位骨折；(2)既往骨折手术史；(3)术前急慢性感染性疾病；(4)合并先天性骨病、代谢性骨病、骨肿瘤等其他骨疾病；(5)对内置物过敏；(6)合并造血/免疫系统损害；(7)合并严重心肝肾功能损害；(8)入院前3个月内接受抗菌治疗。

本组患者264例，其中男性184例，女性80例；年龄36～80岁，平均54.5岁；体质量指数18.8～28.9kg/m2，平均24.03kg/m2；骨折原因：道路交通伤107例，摔伤103例，高处坠落伤54例；骨折类型：开放性骨折129例，闭合性骨折135例。本研究经笔者医院医学伦理委员会批准，患者及家属知情并同意。

2 方法

2.1资料收集 通过医院信息系统收集患者性别、年龄、体质量指数、吸烟、饮酒、骨折原因、骨折类型、糖尿病、高血压、骨折至手术时间、手术时间、术中失血量、卧床时间、预防性使用抗生素、术后引流管留置时间和术后次日白蛋白水平。

2.2病原学分析 采集内固定术后SSI患者感染部位分泌物，采用梅里埃全自动细菌鉴定和药敏分析系统(北京兰伯瑞生物技术有限责任公司，型号：VITEK 2 Compact)鉴定分泌物中感染菌种，并根据配套药敏试验复合板进行药敏试验。

3 内固定术后SSI诊断和分组

参考《中国骨折内固定术后感染诊断与治疗专家共识(2018版)》[4]以组织病理学检查判定内固定术后SSI：取疑似内固定术后SSI患者感染组织旁的组织标本进行快速冰冻病理检查，任意5个高倍镜(×400)视野下观察到中性粒细胞数量≥5个即诊断为内固定术后SSI。根据内固定术后是否SSI将TLEF患者分为感染组和未感染组。

4 统计学分析

应用SPSS 28.0统计软件进行分析。计数资料以n(%)表示，采用χ2检验；多因素Logistic回归分析TLEF患者内固定术后SSI的影响因素；H-L检验预测模型拟合优度，P>0.05为模型拟合效果良好。受试者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲线分析构建的预测模型对TLEF患者内固定术后SSI的预测价值。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1 TLEF患者内固定术后SSI情况和病原学分析

264例TLEF患者内固定术后，47例患者发生SSI，感染率为17.80%(47/264)。47例患者感染样本共检出病原菌51株，其中革兰氏阳性菌16株(31%)，革兰氏阴性菌35株(69%)，未检出真菌。16株革兰氏阳性菌对氨苄西林/舒巴坦、青霉素、红霉素、克林霉素、四环素、左氧氟沙星的耐药率较高，35株革兰氏阴性菌对头孢唑林、米诺环素、磺胺甲恶唑/甲氧苄啶、左氧氟沙星、氨苄西林/舒巴坦、环丙沙星、庆大霉素、头孢曲松的耐药率较高。见表1、2。

表1 47例SSI患者病原菌分布情况

2 TLEF患者内固定术后SSI的单因素分析

感染组年龄≥60岁、吸烟、开放性骨折、糖尿病、骨折至手术时间≥6h、术中失血量≥400mL、卧床时间≥7d、术后引流管留置时间≥3d比例高于未感染组，白蛋白≥35g/L比例低于未感染组(P<0.05)；两组患者性别、体质量指数、饮酒、骨折原因、高血压、手术时间、预防性使用抗生素比例比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表2 51株病原菌耐药性情况

表3 TLEF患者内固定术后SSI的单因素分析[n(%)]

3 TLEF患者内固定术后SSI的多因素Logistic回归分析

以年龄(≥60岁为“1”，<60岁为“0”)、吸烟(是为“1”，否为“0”)、骨折类型(开放性骨折为“1”，闭合性骨折为“0”)、糖尿病(有为“1”，无为“0”)、骨折至手术时间(≥6h为“1”，<6h为“0”)、术中失血量(≥400mL为“1”，<400mL为“0”)、卧床时间(≥7d为“1”，<7d为“0”)、术后引流管留置时间(≥3d为“1”，<3d为“0”)、白蛋白(≥35g/L为“1”，<35g/L为“0”)为自变量，术后手术部位是否感染(是为“1”，否为“0”)为因变量，建立多因素Logistic回归模型。结果显示，年龄≥60岁、吸烟、开放性骨折、糖尿病、卧床时间≥7d、术后引流管留置时间≥3d为TLEF患者内固定术后SSI的危险因素，白蛋白≥35g/L为保护因素(P<0.05)。见表4。

4 TLEF患者内固定术后SSI预测模型的构建&ROC曲线分析

由表4知，年龄等7个变量均为TLEF患者内固定术后SSI的显著影响因素，故据其构建相应的回归预测模型(*)：Log[ P/(1-P)]=-0.154+0.778×年龄+0.825×吸烟+1.167×开放性骨折+0.337×糖尿病+0.761×卧床时间+1.193×术后引流管留置时间-0.947×白蛋白水平，由该模型获得的预测概率作为上述7个变量联合应用虚拟指标，以组段法建立ROC曲线。经H-L检验，P=0.226(>0.05)，提示模型拟合效果良好。ROC分析结果：该模型预测本组患者内固定术后SSI的曲线下面积(AUC)为0.869(95%CI：0.809～0.911)，Youden指数为0.646，灵敏度为91.50%，特异度为73.10%。见图1。

表4 TLEF患者内固定术后SSI的多因素Logistic回归分析

TLEF：创伤性下肢骨折；SSI：手术部位感染

讨 论

TLEF内固定术后SSI是指骨折内固定置入术后因患者自身免疫力低下或致病微生物污染，所导致与内置物接触的伴或不伴周围组织感染的骨组织感染[4]。TLEF内固定术后SSI一旦不能及时有效地控制感染，病原菌极易破坏骨膜、骨质、髓腔等形成慢性骨髓炎，导致感染迁延难愈甚至致残，不仅严重影响患者术后康复，还给其家庭带来沉重的社会、经济负担。数据显示，中国四肢创伤后骨髓炎住院患者的中位住院费用为10 504美元，是非四肢创伤后骨髓炎住院患者的4.8倍[6]。早期准确诊断有利于规范治疗，提高固定术后SSI的治愈率，降低致残率，改善患者生活质量。

1 TLEF患者内固定术后SSI的病原学分析

本研究中264例TLEF患者内固定术后SSI发生率为17.80%，与朱佳等[7]报道的四肢骨折患者术后手术部位感染率17.41%相接近，提示内固定术后SSI发生率较高。现代医疗需求对抗菌药物临床使用越来越广泛，但术后多重耐药菌感染现象也日益突出，是造成内固定术后患者感染的重要原因[8]。本研究病原学结果显示，47例患者感染样本共检出病原菌51株，其中革兰氏阳性菌占比31%、革兰氏阴性菌占比69%，这与近几年我国的细菌耐药监测结果基本一致。临床中分离的耐药菌中，革兰氏阴性菌占比可达71.4%，其中又以大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌耐药率最高，且大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌还对第三代头孢菌素具有较高的耐药率，是造成院内感染和多重耐药的重要原因[5,9]。

2 TLEF患者内固定术后SSI的影响因素分析

(1)年龄：本研究结果显示，≥60岁的TLEF患者内固定术后SSI风险增加，分析是随着年龄的增长，机体免疫力也会逐渐减退，病原菌抵抗力减弱导致感染，同时年龄越大合并糖尿病等基础疾病的概率也就越大，也会增加感染概率。一项关于转子间骨折手术后肺炎的研究报道，高龄会增加转子间骨折手术后肺炎风险(OR=2.54)[10]。(2)吸烟：本研究结果显示，吸烟的TLEF患者内固定术后SSI风险增加，分析与烟草中尼古丁等物质能损害组织氧饱和度影响伤口愈合有关，同时尼古丁等物质还能损害机体免疫反应，导致机体清除微生物能力下降，增加病原菌侵入概率[11]。一项骨折多中心研究报道，吸烟能显著增加开放复位和内固定后感染风险(OR=1.98)[12]。另一项戒烟计划研究报道，戒烟的全关节置换术患者术后感染率较未戒烟患者显著降低(3.7%vs.12.5%)[13]。(3)骨折类型：本研究结果显示，开放性骨折的TLEF患者内固定术后SSI风险增加。开放性骨折即骨折部位或黏膜破裂、骨折端与外界相通，相比闭合性骨折更易接触外界环境，导致SSI[14]。(4)糖尿病：本研究结果显示，合并糖尿病的TLEF患者内固定术后SSI风险增加，分析是糖尿病患者易合并周围神经病变和血管病变，影响局部血流供应，延迟伤口愈合导致感染风险增加。研究表明，糖酵解能为白细胞、中性粒细胞提供充足的能量以杀伤病原菌，但糖尿病持续高血糖会抑制白细胞、中性粒细胞活动和吞噬能力，同时高血糖也有利于细胞繁殖，因此感染风险增加[15]。一项Meta分析也指出，合并糖尿病的骨折患者伤口不愈合风险更高，导致术后感染风险增加[16]。(5)卧床时间：本研究结果显示，卧床时间≥7d的TLEF患者内固定术后SSI风险增加，分析是长期卧床患者病情更严重，抵抗力更差，因此更易合并感染，同时卧床时间越长，静脉血液回流更慢，局部组织受压更严重，影响伤口愈合而增加感染率。研究表明，早期下床活动能促进多系统功能恢复，预防手术等部位感染[17]。(6)术后引流管留置时间：本研究结果显示，术后引流管留置时间≥3d的TLEF患者内固定术后SSI风险增加，引流管虽然能将人体积血、积气、脓血等物引出体外，但放置引流管也会使外界与伤口相通，因此随着术后引流管留置时间的延长，感染风险增加。研究报道，随着引流管放置时间的延长，多重耐药菌感染的风险也会显著增加[18]。(7)白蛋白：本研究结果显示，白蛋白≥35g/L的TLEF患者内固定术后SSI风险降低，分析与白蛋白具有增强免疫力和抗感染作用有关。研究表明，完整的先天性和适应性免疫反应依赖于白蛋白，白蛋白氧化和分解直接影响抗菌防御和修复，低白蛋白血症是病毒、细菌和真菌感染的重要危险因素[19]。同时白蛋白还是反映机体营养的有效指标，低水平白蛋白说明患者机体营养缺乏，会降低免疫力，延长伤口愈合并增加感染风险[20]。

3 构建预测模型的预测能效分析

本研究通过多因素Logistic回归构建TLEF患者内固定术后SSI预测模型发现H-L检验拟合优度良好，说明构建的预测模型与实际内固定术后SSI发生风险的一致性较高。ROC曲线显示，该模型预测本组患者内固定术后SSI的AUC、灵敏度、特异度分别为0.869、91.50%、73.10%，说明该模型对TLEF患者内固定术后SSI具有良好的预测价值，有利于指导临床开展预防措施。但本研究样本量较少，还需多中心大样本研究进一步证实。

综上所述，TLEF患者固定术后SSI的病原菌以革兰氏阴性菌为主，感染病原菌的耐药率较高，SSI的影响因素较多，根据SSI的影响因素构建预测模型对TLEF患者内固定术后SSI具有较好的预测能效。

作者贡献声明：罗小红：提出研究思路，设计研究方案，论文撰写、审核及修改；朱洪：实施研究过程，整理分析资料，分析试验数据；叶丽聪：统计学处理