三相同位素骨扫描联合术中组织冰冻切片检查诊断THR 术后感染临床意义

2011-12-01 文章作者:shenjie 点击量:883   我要说

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随着全髋关节置换手术大量推广与普及,关节置换失败病例也随之增加,而其中晚期的骨吸收、骨溶解引起的假体无菌性松动,以及晚期血源性继发性假体周围感染成为二个最突出的并发症。虽则假体感染发生率仅仅1%左右,但随着关节置换病例基数增加,感染病例绝对数还是惊人的,成为最具挑战的并发症之一。近年来,越来越多的文献研究发现,许多所谓的无菌性松动实质是由细菌或细菌产物介导的炎性反应的结果。由此可以被认为,实际的感染发生率可能被低估了。
感染而导致的假体松动是关节置换术后灾难性并发症,往往需要经历两期甚至多期清创,翻修,而无菌性假体松动多采取一期翻修重建术.因此临床上如何鉴别这两种预后、治疗模式截然不同的并发症,具有十分重要的临床意义。
一、临床表现

临床症状与体征十分典型的无菌性假体松动,与感染病例,尤其是早期急性感染病例鉴别诊断并不困难,然而临床上典型病例少见。临床上往往以慢性感染或血源性继发感染为主,炎症症状隐匿,而以关节疼痛为主要临床症状,与无菌性假体松动导致不稳定症状极为相似。
THR 早中期手术效果极为理想的,疼痛症状消失或减轻,关节功能明显改善。假体松动往往在手术后经历相当长时间后才逐渐出现,因此当关节置换术后经历一定时间后疼痛症状再现,就应该考虑是否有假体松动。它与感染性疼痛最大区别在于假体松动所引起疼痛与负重,关节活动有密切关系,因此常表现为起立、跨步、行走时的疼痛,或者最初几步行走时的疼痛感觉可以稍缓解,但当继续走下去时疼痛症状复现,并持续加重;也有的表现为改变体位时那一瞬间疼痛。例如卧床睡觉翻身时疼痛,或体检病人仰卧检查台,屈髋、屈膝90°,被动内旋、外旋髋关节时出现疼痛。不少作者都提到单一股骨侧假体松动或单一髋臼假体松动,疼痛部位是不相同的。前者主要表现在大腿外侧,膝内侧或膝前疼痛,而髋臼侧假体松动,疼痛往往局限于腹股沟部、臀部。除了疼痛之外,假体松动病例还可重新出现术前原先畸形、肢体短缩、跛行,关节活动范围减少或伴响声,体检时出现阳性屈氏试验(Trendlenburg test)。另外,应特别指出,不是所有假体松动都可以出现临床症状,也就是说X 线影像学上假体松动不一定有症状。临床报告也都提到,髋臼侧假体确实松动了,但可以没有症状。
假体松动主要临床症状是疼痛,但应当排除假体柄断裂、脱位,或假体周围骨折所引起疼痛,除此之外,更应该与假体术后感染疼痛相鉴别。
假体术后感染最主要临床症状是疼痛,不少作者都指出,人工关节术后出现疼痛,首先要排除感染,而感染诊断基础是详尽病史采集,认真仔细检查,通过病史分析,才能作出比较正确诊断,但这也仅仅是第一步,还要有客观检查依据。
对任何一位THR 术后出现疼痛症状病员,必须详细了解既往手术史,尤其要关注THR 手术后伤口愈合全过程。如术后伤口愈合过程不顺畅,创口持续渗出,术后血肿形成、低热或抗菌素使用时间延长……这些现象使临床怀疑术后感染是引起疼痛的可能性大大增加,或近期有小手术,或齿科拔牙,龋齿修补等等,也都是引起感染性疼痛的重要诱因。病史采集还应该关注患者基础性疾病夹杂症,如果患者是类风关、糖尿病、免疫抑制性疾病、炎性关节病或近期出现明显体重下降,营养不良等情况,必须仔细全面检查以便寻求此类基础性疾病与术后疼痛的相关性。感染性疼痛主要表现为静息痛,即安静情况下髋部疼痛加重。有夜间痛醒史,强烈提示感染性疼痛或恶性肿瘤可能。而与静息痛正相反是负重痛,下肢一旦负重,或关节主动或被动活动,即可引起疼痛,这往往是假体松动所致。除了疼痛症状表现形式不同之外,要关注疼痛发作性质,短暂的或持续的,或进行性加重的;疼痛严重程度、部位、特征、疼痛诱发或缓解因素以及疼痛与肢体活动相互关系,所有这些症状都是为获得正确诊断提供线索,而不能作为诊断唯一依据,单纯依靠临床表现,诊断可靠性有限。
二、实验室辅助检查:
各种常规检测手段,包括血常规、ESR、CRP、X 线影像学、同位素扫描、关节穿刺液涂片细胞计数或组织标本培养……都被广泛应用,但各检测项目都有一定的局限性。目前没有一种常规检测手段,对于假体周围感染诊断具有理想的可靠性,缺乏公认的临床诊断感染“金标准”。
1.血常规、血沉、C 反应蛋白:所有TKR 术后伴有疼痛病例,均应完整的常规实验室检测,包括血常规计数与分类、ESR、CRP 等。虽则这些检测不一定能作出感染的明确诊断,对哪些高度怀疑感染病例还应进行更为敏感检测。血白分计数对TKR 术后感染诊断价值不大,Canner 等人发现只有15%病例,TKR 术后感染可显示血百分增加,尤其是那些术后早期急性感染病例。迟发性血源感染血百分几乎都是正常的。完整的血百分计数与分类测定只是作为日后需要手术干预时基数参照。
ESR、CRP 这是两个非特异性炎症指标,可作为高度怀疑炎症的敏感标记,Forster、Crawford 俩发现,TKR 术后如果不伴有任何并发炎症病例,可以延迟到术后6 个月ESR 才缓慢下降回复到正常值20mm/H。即使假体发生无菌性松动,这两个指标也可以完全正常。如果发生感染,ESR 将持续增高平均60mm/H。
CRP 对诊断感染是一个可靠指标。有 作者注意到,如果一个成功THR,CRP 应在术后3 周之内回复到正常。Sanzen .Carlson 曾报告23 例感染病例,仅有1 例为假阴性。Spangehl 认为ESR.CRP两指标均正常可100%排除感染,但并不能说两指标均高就是感染。如果这两个指标中的一个正常,另一异常增高,提示临床医生还应该采用其它更敏感测试手段排除感染。
2.影像学检查:
X 线影像学检查可提供十分重要信息,但光靠单一张X 线片远远不够,要求能提供手术后不同时期连贯的、动态观察的X 线片,可以前后纵向X 线片比较,了解假体松动或术后感染特征性改变。O’Neill/Harris 对骨水泥固定假体松动影像学提出诊断标准,他们认为如果骨水泥固定假体病例出现假体柄移位、下沉,柄断裂或骨水泥中断,或假体周围出现2mm 宽的连贯的X 线透亮区,并且还在不断增加透亮区宽度,那么假体松动诊断是肯定的。Engh 对生物学固定假体松动提出的X 线影像学诊断标准,认为假体柄进行性下沉、移位,假体周围出现硬化骨反应并有超过2mm 透亮区分隔,股骨距或股骨假体柄下端出现典型皮质骨,骨密度增加或增厚,柄尖端区域髓腔封闭骨增生,此外还可看到表面涂层金属颗粒小珠脱落迁移,尤其在追踪X 线片金属颗粒小珠脱落量增加更有意义。
而对于髋臼假体发生移位、倾斜,假体螺钉周边出现骨吸收透亮区,螺钉断裂、髋臼顶部或内上限区域出现骨吸收,呈现骨溶解、骨侵蚀性囊腔变,那么应该考虑假体松动。
假体感染后X 线影像学表现类似假体无菌性松动,如果出现快速进行性局灶性骨溶解,骨内膜侵蚀,股骨髓腔内侧皮质呈扇贝状不规则骨吸收,新的骨膜下成骨或软组织有钙化、骨化,应高度怀疑感染,尤其短期内进行性溶骨性破坏,更支持诊断术后假体感染。CT 或MRI 检查,对诊断感染意义不大。
(1)放射性核素检查:对于THR 术后疼痛病例,目前已有多种同位素技术被应用,包括非特异性同位素示踪剂,同位素鍀99、镓67。同位素鍀99 可以与羟基磷灰石结晶结合,因此在骨转换增加区域出现同位素示踪剂浓集,这个测试很敏感,但非特异性,因此可有多种情况显示同位素浓集,这包括感染、假体松动、异位骨化形成、应力骨折,弹性模量不匹配、肿瘤、代谢性骨病等。另外应注意,假体植入后,第一个24 个月之内,同位素鍀99 吸入量可持续增高,即使病人无任何症状,也可表现为核素持续浓集,因此该技术在术后早期鉴别诊断中有它的局限性。同位素镓67 在感染或炎症病灶区域可以被优先吸入,特别与同位素鍀99 测试相结合,更增加它的特异性,问题是这两种结合技术敏感性较差。采用白细胞同位素锳111 和同位素鍀99 乙烯甲基丙烯胺肟(hexanethylpropylene amine oxime)双重标记技术作为鉴别诊断一种手段,受到很大关注。这个技术克服同位素锳和同位素鍀的局限性,理论上认为只要不发生感染,即使骨转换增加,同位素标记的白血细胞也不会浓集,因此双重追踪标记物技术,阳性率达到88%,特异性95%,这表明该技术远远胜过同位素鍀与同位素镓相结合技术。
(2)PET-CT 检查:近年来越来越多的学者提出正电子扫描(PET-CT)技术应用于全髋关节置换术后诊断感染的优势,并且在转移性肿瘤的诊断上被证明具有很高的临床价值,但是鉴别感染和假体松动上并不具备足够的诊断灵敏度,且昂贵的费用也限制了该项技术广泛的临床应用。
(3)分子生物学检测:采用多聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction)对细菌进行鉴定,这种方法比传统标准培养方法更有特异性和敏感性,这一技术涉及到细菌核糖核蛋白体RNA165 片段的鉴别和放大。问题是应注意到用临床感染有关的抗体和抗血清对细菌进行直接的免疫检测过程中有污染可能。
4.病理组织学检查
(1)关节穿刺液涂片细胞计数,并进行需氧菌,厌氧菌培养。如果关节穿刺液白细胞总数>1.7×109/L(相当于1700 只细胞/Ul)或多核粒细胞>65%,即可诊断关节假体周围感染,但关节穿刺技术要求高,有一定难度,需要在X 线影像导引下完成,且假阳性率高。Barrack 等报导270 例TKR 翻修病例,感染诊断敏感度60%,阳性预测值仅为15%。要提高诊断阳性率,应注意某些细节处理,包括穿刺前必须停用抗菌素至少2 周,必须严格执行无菌操作,甚至主张在无菌手术室内操作,避免污染。
(2)组织标本细菌培养是确定病原菌最可靠方式,并且为抗生素的合理使用提供依据。为提高检测阳性率,应注意某些细节,包括取材前,应停用抗生素至少2 周;多部位取材送检,尤其股骨髓腔内界膜组织、髋臼窝取材;送检标本应及时。
(3)病理标本冰冻切片检测多形核中性白细胞计数,对诊断假体感染具有优势。Alberto 研究发现同术中取材组织石蜡切片方法相比较,术中冰冻白细胞计数灵敏度由66.7%上升到91%。虽则特异度下降3%,而阳性预测值增加1%,阴性预测值增加13%。由于术中冰冻病理诊断可靠性,而且术中快速诊断,因此作者将它作为翻修手术的病理依据,检验三相同位素诊断术后感染准确性。作者采用Feldman 诊断标准,主要考虑到诊断标准相对严格,虽则减低了阴性预测,但提高了诊断灵敏度。
三、三相同位素骨扫描联合术中组织冷冻切片检查:
近年来作者单位对疑似感染病例或临床诊断假体无菌性松动,需要翻修病例术前进行三相同位素骨扫描,结合术中组织冰冻切片检查,以提高感染诊断阳性率,为疑似病例治疗方案选择提供帮助。作者对疑似患者进行三相同位素骨扫描,放射性示踪剂 (99锝m标记的亚甲基二磷酸盐),放射剂量9.25×108Bq。三相分别为血流灌注相、血池相和延迟相。血流灌注相:测定放射性示踪剂注入后即刻同位素摄取量,反应血流灌注情况;血池相(平衡相):测定注射后2.0~3.0 min血流平衡情况下同位素摄取量,反应周围软组织代谢情况;延迟相(普通骨扫描相) :测定注射后3.0~4.0h,反应骨组织内同位素代谢情况。正常情况下金属假体对放射性核素摄取率低,无菌性松动情况下延迟相假体周围放射性摄取增加,感染情况下三相放射性摄取均增加。
阳性结果:血流灌注相、血池相和延迟相均出现放射性同位素浓聚;将血流灌注相假体周围高信号区换算成时间-放射性核素摄取量梯度曲线与对侧相同区域对比,相同时间条件下曲线明显升高,提示高放射性核素摄取。阳性诊断结果提示人工关节感染。将同位素诊断结果同术中冰冻病理结果对比,术中敏感区域分段、多点取材,取标本表面纤维蛋白组织进行冰冻组织切片。依据Feldman诊断标准,10个高倍视野下,平均每个视野多形核白细胞计数小于5个为阴性;大于5个为阳性。三相同位素骨扫描和冰冻组织切片两者结果均表现为阳性可以明确诊断为感染;二者均为阴性结果提示为假体无菌性松动;二者结果有一个阳性,诊断疑似感染。
四、典型病例介绍
患者1:女性,63岁,右髋人工关节置换术后3年,髋关节持续性疼痛伴夜间静息痛,局部体征伤口周围无明显红肿,发热征象。入院后血清学检查C-反应蛋白43.9 mg/L(正常参考值< 8 mg/L),红细胞沉降率 96 mm/h(正常参考值1~20 mm/h),X射线检查发现股骨和髋臼周围放射性透亮线(图1),提示假体松动。骨扫描显示三相放射性浓聚,时间-放射性核素摄取量梯度曲线明显高于对侧对照组(图2~4),术中冰冻病理切片多形核白细胞满视野(图5),行假体取出加抗菌素骨水泥间隔植入(图6),二期翻修。

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图1 女性患者,63 岁,X 线摄片提示松动

 

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图2 人工关节侧血流灌注相浓聚,时间-放射性核素摄取量梯度曲线明显高于对侧对照组(红线)

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图3 血池相假体周围放射性浓聚

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图4 延迟相假体周围放射性浓聚

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图5 冰冻切片多形核中性白细胞大于5 个(×40)

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图6 抗菌素骨水泥间隔植入


患者2 :女性, 53 岁,右侧人工股骨头置换术后30 年,髋关节疼痛4 年,局部体征无明显阳性表现。C-反应蛋白14mg/L(正常参考值<8 mg/L),红细胞沉降率24 mm/h(正常参考值1~20 mm/h),X 射线显示假体松动(图7)。术前三相同位素扫描结果阴性(图8~10),术中假体周围可见咖啡色黏稠渗出液(图11),类似脓液。术中表现高度怀疑感染,但冰冻病理白细胞计数结果阴性(图12),采取一期全髋翻修(图13)。术后随访1 年,未发现感染。

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图7 女性53 岁患者右侧假体松动

[[wysiwyg_imageupload:2011:]]图8 时间-放射性核素摄取量梯度曲线明显低于对侧对照组(红线)

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图9 血池相未见放射性浓聚

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图10 延迟相未见放射性浓聚

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图11 术中见关节腔内咖啡色渗出液

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图12 冰冻切片多形核中性白细胞小于5 个(×40)

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图13 一期行翻修手术


结果与结论:11例临床高度疑似感染患者中2例三相同位素扫描结果阴性,同时术中冰冻病理结果中性白细胞计数< 5个,一期假体翻修;8例患者三相同位素扫描结果阳性,冰冻病理切片白细胞计数> 5个,含抗生素骨水泥间隔植入,两期翻修;1例三相同位素扫描结果阴性但病理结果阳性,两期翻修。结果显示三相同位素骨扫描阳性检出率同假体周围感染的确诊有一定的相关性,结合组织病理学检查对于翻修手术方式的选择有一定的临床价值。
 

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