人工全膝关节置换术后假体周围感染的处理

2011-12-01 文章作者:shenjie 点击量:3059   我要说

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全膝关节置换术后感染是一个灾难性的并发症,不仅给患者带来多重的手术打击,而且耗费了巨大的医疗资源。由于膝关节位置表浅,周围缺少大量的肌肉和软组织覆盖,故感染治疗起来非常困难。文献报道用于治疗TKA 术后感染的医院资源消耗是初次TKA 的3~4 倍,也是无菌性松动翻修的2 倍。虽然目前采用很多预防措施,但初次手术感染发生率仍在1%~2%,而随着我国社会人口逐渐老龄化,其绝对数字正逐年增高,因此如何更加合理有效的治疗全膝关节置换术后感染是骨科医师亟待解决的一个难题。
一、假体周围感染的分类
明确诊断膝关节假体周围感染后进一步对其分型非常重要,这有助于选择恰当的治疗策略,提高治愈率,重获无痛、稳定、功能良好的人工关节。
目前最被广泛认可和采用的感染分类方法是由Tsukayama(表1)在1996 年提出的。他将人工关节假体周围深部感染分成四类:Ⅰ型:仅术中标本培养阳性(缺乏其它直接证据);Ⅱ型:术后早期感染(发生于手术以后1 个月以内);Ⅲ型:急性血源性感染(假体功能良好);Ⅳ型:术后晚期慢性感染(手术1 个月以后发病,并呈隐匿发病)。这种感染分类法较好的将发病时间和感染病因进行了综合考虑,临床判断容易并能有效的指导治疗,是一种实用的分类方法。根据这个方法,Tsukayama 制定了相应的治疗策略:术中培养阳性患者术后静脉应用抗生素6 周;术后早期感染行清创治疗;术后晚期感染行二期翻修置换;急性血源性感染行清创治疗。Tsukayama 报道采用这种治疗策略,四种类型的感染分别取得了90%、71%、85%、50%的治疗成功率。

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二、人工全膝关节置换术后感染的治疗原则
人工关节感染的治疗目的是消除感染、解除疼痛、最大限度恢复患肢功能。一旦确定人工关节感染,选择具体治疗方案时必须考虑以下几个方面:①感染是表浅的还是深部的;②感染发生的时间③患者自身条件对感染治疗效果的影响④膝关节周围的软组织条件(尤其是伸膝装置是否完整);⑤假体是否松动⑥感染的致病菌(种类、毒力、对抗生素的敏感性);⑦医生的经验和技术水平;⑧患者的期望值和对关节功能的要求。
根据上述条件的不同,基本治疗手段可分为7种:①单纯抗生素抑制治疗;②清创、滑膜切除,保留关节假体(仅更换衬垫);③二期翻修(首次手术取出所有异物,彻底清创,经过一定间隔时间后,第二次手术再植入新的假体);④一期翻修(同一次手术中取出感染的关节假体并植入新的假体);⑤关节切除的成形手术;⑥关节融合手术;⑦截肢手术。医生必须严格把握指征,根据具体情况选择最为合适的治疗方案十分重要,因为它直接关系到预后,若首次治疗失败后再进行二次治疗时,瘢痕形成、抗生素耐药和持续骨丢失将极大影响治疗效果。
三、人工全膝关节置换术后感染的治疗方法
⒈单纯抗生素治疗
这种治疗方式只能压制细菌发展而无法彻底根除假体周围深部感染,其预后不佳,几项多中心研究标明其治愈率很低,最高仅27%,因此单纯使用抗生素来治疗膝关节置换术后深部感染是不可取的。若患者全身情况可耐受,应当机立断行手术彻底清创,否则保守治疗只会导致感染的恶化。目前此方法仅适用于同时存在以下情况时:①患者自身情况无法耐受手术或拒绝手术治疗的患者;②低毒性细菌感染;③病原菌对抗生素敏感;④长期口服抗生素治疗有良好的耐受性,对人体毒副作用小;⑤假体无松动;⑥体内其他部位无关节假体存在。
⒉清创、滑膜切除,保留关节假体(更换衬垫)
清创保留假体是指术中清创去除血肿、彻底清除感染病变的组织、切除滑膜,更换衬垫,大量脉冲冲洗但保留假体,术后敏感广谱抗生素应用至少3 个月(静脉2-4 周后改为口服)。临床症状出现的的时间是作为采取清创而保留假体或是假体取出术的指导依据。多数临床研究证明清创术要在出现症状后4周内及早进行,一些临床证据表明也许在2 周内进行清创术更好,而Costerton 从微观生物膜角度为此提供了理论依据。他认为细菌生物膜形成是假体周围感染难以治愈的根本原因。
细菌污染后在假体材料表面一般3周左右即定植形成不可逆的生物膜,而抗生素只能杀死浮游细菌,对于黏附在生物膜上的细菌难以奏效,此时除了去除假体,没有其他办法可以消除慢性感染反复发作。因此,及时地采取清创术是成功治疗全膝关节置换术后早期深部感染或急性血源性感染的关键,而另一方面它也说明清创保留假体的方法并不适用于治疗晚期、慢性感染。
虽然目前临床上存在关节镜下清理和切开清创两种方法,但多数医师选择切开清创,其有效性已被文献广泛证实,而关节镜下清理无法做到对聚乙烯衬垫和假体界面之间部分的彻底清创,有研究表明其有效性相比切开清创明显下降,失败率达68%,它仅适用于身体状况不稳定,出血倾向或有明确感染病因并在72 小时内的患者,例如72 小时内有拔牙史。
切开清创保留假体适应证:(1)感染症状、体征持续时间在3 周以内的术后早期深部感染或急性血源性感染;(2)无假体松动或感染的影像学改变;(3)软组织条件尚好,无大量疤痕及窦道形成;(4)病原体对药物敏感。
相对禁忌证:其他关节有人工关节置换手术史,有人工心脏瓣膜置换手术史的患者。为了避免感染累及到这些假体,不建议保留假体。
技术要点:沿着原切口入路进入关节腔,首先去除聚乙烯垫片,彻底清除感染病变的组织,切除滑膜,(作者采用高压消毒后的牙刷刷洗金属假体表面,这有利于去除黏附定植在假体表面形成生物膜的细菌)。粘膜碘浸泡后5min 后使用高频脉冲生理盐水或敏感抗生素溶液冲洗关节腔。冲洗的量应不少于5000 ml。如果发现假体出现松动,周围有大块骨缺损,或软组织活力不够,则应当机立断取出假体,更换新的假体或二期更换假体。术后放置引流管时间尽量不超过48 小时,不建议放置进出水管灌洗,以减少感染的机会。术后采用敏感抗生素静脉2~4 周后改为口服3月,一般口服抗生素是采用利福平(革兰氏阳性球菌敏感)与奎诺酮类(革兰氏阴性杆菌敏感)联用。随访期间,监测患者的X 线片、CRP 和ESR。术后的康复锻炼同初次关节置换。
⒊二期翻修
二期翻修是指首次手术取出所有异物,彻底清创,经过一定间隔时间后,第二次手术植入新的假体。是目前推崇和应用最广泛的方法,被认为是治疗晚期慢性人工全膝关节置换术后感染的金标准。二期翻修治愈率较高,文献随访报道可达到90%。(柱状图)。缺点是需取出关节做关节成形,手术难度加大,治疗时间长,费用上升,若间隔时间较长还会造成软组织挛缩,骨丢失,术后功能恢复欠佳。
适应症:(1)晚期慢性人工全膝关节置换术后感染,周围软组织条件可,伸膝装置未受损;(2)未及时处理的术后早期深部或急性血源性感染(超过4 周);(3)病原体对药物敏感;(4)医疗条件能满足需要;(5)能耐受多次手术。
禁忌证:(1)持续或反复的顽固性膝关节感染;(2)广泛的膝关节周围软组织及伸膝装置受损,膝关节翻修已经不可能恢复功能。
标准的二期翻修手术包括以下步骤:①取出假体、骨水泥,彻底清创;②使用含抗生素骨水泥间隔垫(spacer)③4-6 周非胃肠道使用敏感抗生素④植入新的人工假体。
放置间隔垫是近20 年来二期翻修手术改进的主要特点。上世纪90 年代前二期翻修手术的主要问题是两次手术间隔造成广泛瘢痕形成,软组织挛缩,膝关节疼痛、活动受限和不稳,造成翻修手术时显露及假体植入困难,术后功能差。为克服这些缺点,改善术后关节的功能,1987 年由Borden和Gearen 首次在二期翻修术中使用静态型关节间隔物,由骨水泥做成(Block/Static Spacer),其优点在于维持了肢体的长度和关节周围组织张力,然而使用Block Spacer 仍未完全解决上述问题,而且Block Spacer 容易脱位导致严重骨缺损等问题。于是活动型关节间隔物(Mobile/ArticulatingSpacer)应运而生。目前的设计特点为小金属滑槽和胫骨聚乙烯以防止关节活动时骨水泥相互接触产生磨屑,这种使用含有抗生素的骨水泥假体简称为PROSTALAC (prosthesis of antibiotic-loadedacrylic cement)。活动型关节间隔物在改善术后活动度方面,有明显效果。无论使用何种Spacer技术,都应用含抗生素的骨水泥固定,这能大大提高关节内抗生素浓度,增加感染的根除率。
目前对于手术时机的选择即二期翻修手术时间及抗生素的使用时间还存在争议。两次手术间隔时间过短感染可能未被完全控制,间隔时间过长虽可降低感染复发危险,但却使治疗时间延长,增加患者痛苦和治疗费用,术后功能恢复也不理想。一般认为清创取出假体后静脉应用6 周抗生素后再二期翻修可以获得满意疗效。翻修术前复查CRP 和ESR ,一般CRP 术后3 周就应恢复正常,ESR恢复正常较慢,但一般4-6 周多降至正常,至少应较术前改善。如持续升高,表明感染仍存在,需要继续抗生素治疗而不能植入假体。单纯关节穿刺抽吸细菌培养阴性不能作为判断感染控制的指标,因为应用抗生素治疗后即使感染存在也很少培养阳性。植入新假体时应再次培养,供术后抗生素治疗参考。可在术中进行冰冻切片检查,如果每高倍视野下白细胞超过10 个则提示有感染存在。另外,翻修时应再次彻底清创,这对预防感染复发非常重要。
⒋一期翻修
一期翻修是指在同一次手术中取出感染的关节假体及所有异物,彻底清创,并再次植入新的假体。一期翻修的优点是只需一次手术、住院时间短、治疗费用较低、瘢痕少、术后关节功能恢复较好等优势,但是,与二期翻修不同,一期翻修并不是在感染控制稳定的情况下实施的,所以有不能彻底清除感染的隐患,其治疗效果存在争议,文献报道也结果不一,因此目前并未被广泛应用,仅在欧洲部分医院应用较多。作者自2005年开始采用一期翻修治疗晚期慢性人工全膝关节置换术后感染及部分延迟未及时处理的急性血源性感染,取得了令人满意的治疗结果,治愈率达87.5%。现将经验介绍如下:
适应症与禁忌症:与二期翻修基本相同,但相同条件下如果患者不能耐受多次手术则更适于选择一期翻修,而对于患有自身免疫系统疾病或免疫能力低下的患者应慎重考虑,可视为一期翻修的相对禁忌证,必要时应选择二期翻修。
在翻修术前能准确培养鉴定出病原菌并使用广谱敏感的抗生素对提高一期翻修成功率至关重要。传统的细菌培养方法阳性率较低。目前我们采用的方法是提取培养液和组织前,停抗生素2周,术前抽取关节液和术中获得的关节腔液体、多处组织(3~5处)一并送培养,用不同培养基同时进行需氧和厌氧培养,对3~5天内无菌生长的样本,可延长培养时间至2周。延长培养时间有标本被污染的可能,但一般7-10天内第一个培养出的细菌常就是致病菌。我院采用这种方法使培养阳性率提高,可达95%以上,从而更加有针对性的使用抗生素,这一点对降低感染复发率很重要!如果培养阴性则采用万古霉素加左氧氟沙星。
一期翻修的手术步骤与要点:
⑴清创、去除假体:方法与二期翻修大致相同,但更为激进,要求去除所有人工关节假体、骨水泥、缝线等异物材料,完全清除坏死组织、滑膜、增生的炎性瘢痕组织,直至正常的肌肉、肌腱和前后关节囊,尤其注意对后关节囊的清创;其目的在于:① 最大限度消除污染组织,以免为感染复发埋下“地雷”。② 保证血中和骨水泥中抗生素能到达关节腔内的骨和软组织,以消灭残留的微生物。③切除增生和挛缩的组织,可最大程度恢复关节的功能。
⑵冲洗、 “消毒”: 伤口大量生理盐水脉冲冲洗,再次仔细清除残留坏死组织及异物,粘膜碘伏浸泡5min后再次大量生理盐水冲洗干净,伤口内填塞粘膜碘伏纱布,暂时无菌贴膜覆盖关闭切口。更换手术器械、手套,重新消毒铺单。
(3)植入新假体:除非骨缺损破坏很少,一般均需采用带延长柄髁限制型假体及使用抗生素骨水泥固定,骨缺损尽量用抗生素骨水泥填充而减少异体骨和金属垫块的使用,避免异物过多。采用这些方法的优点是:①延长柄可将关节面的应力分散,传导至骨髓腔使关节面应力降低,以保证假体的稳定。假体与骨之间的稳定对于控制和消灭残留在骨面及髓腔出口处的病原菌起重要作用。②限制型聚乙烯垫片可替代部分侧副韧带功能,保证关节的稳定性。③商用抗生素骨水泥有足够强度,与异体骨和金属填充块一样可起到填充骨缺损,支撑假体的作用,保证延长柄在髓腔内牢固固定,并可释放更多的抗生素,提高感染治愈率,另一方面它也降低了治疗费用。Hanssen等的一项系列研究显示一期翻修使用抗生素骨水泥,成功率为74%,未使用抗生素骨水泥的一期翻修成功率仅为58%。
术后处理:⑴术后静脉抗生素使用方法:应根据药敏结果选择敏感抗生素静点,如培养阴性则采用万古霉素+左氧氟沙星。抗生素使用时间长短根据CRP、ESR 变化决定,静脉抗生素一般应用为2 周左右,这是因为一般术后2-3 周CRP 多降至正常或接近正常范围,ESR 也明显下降。我们的研究结果也显示没有证据支持静脉抗生素需用到6 周静脉停药后仍需继续口服敏感抗生素或广谱抗生素2~3 个月(常规选用左氧氟沙星+利福平口服)。对于真菌感染,文献报导较难治愈。我们共治疗3例真菌感染(其中一例混合感染),术后尝试应用全身抗生素+局部关节腔注射以提高局部药物浓度,短期随访感染均未复发,然而由于例数太少,其治疗方法和效果有待进一步验证和总结。
⑵术后随访很重要,CRP 和ESR 是判定治疗效果和预后的重要参数.一年内每月定期复查ESR、CRP。每三个月X 线片,一年以后每半年一次。
⒌关节融合手术
关节融合手术是作为全膝关节置换失败后的补救措施,它能有效去除感染、减轻疼痛、并提供稳定的膝关节。传统观念认为关节融合术是治疗全膝感染的金标准,认为它是全膝关节置换术后晚期感染出现严重症状和功能障碍时的首选方法。虽然融合后膝关节活动的丧失,限制了患者坐、洗脚、穿鞋袜等日常活动,但有研究显示,关节融合和二期翻修术从Oxford 评分上来看,效果无显著差异,而且其疼痛的发生率也较低。
膝关节融合术基本指征是不可挽回的的膝关节置换失败:即持续或反复膝关节感染的同时广泛的软组织和骨缺损,膝关节翻修已经不可能解决问题。
膝关节融合术方法包括使用外固定装置加压固定方法及使用髓内钉或钢板内固定方法。困难在于有可能残留感染灶、骨丢失、造成不融合和肢体短缩。①采用外固定固定融合的优点是可避开潜在的感染灶,不残留内植物,但主要缺点是不易达到稳定坚强固定,尤其是有严重骨缺损或骨质疏松的患者易造成不融合;②髓内钉固定优点在于术后稳定性好患者可立即负重,术后康复快,是目前膝关节融合术中最常用的方法,但作者并不提倡使用髓内钉,这是因为关节融合术并不能保证能根除感染。使用髓内钉有可能将潜在的病菌带向远端髓腔,使感染扩散、迁延不愈。作者有一例全膝关节置换感染失败后行关节融合手术使用髓内钉固定的病例,造成胫骨慢性骨髓炎,最终不得不截肢。③钢板内固定的效果优于外固定,目前主张双钢板加压进行膝关节固定融合,钢板置于膝关节的内外侧。多数病例可通过一次彻底清创后进行固定融合,但对于感染较重伴有广泛软组织坏死的患者可在固定前多次清创,完全控制感染后再二期固定,因为感染会降低融合成功率融合术,Knutson 等报导其成功率仅为19%。铰链膝或有髓内柄的假体周围感染常常合并明显的骨缺损,这样的患者融合术后更易出现不愈合,应考虑在融合部位植骨以提高融合成功率和尽可能减少下肢长度的丢失。
⒍关节切除成形术
关节切除成形术能有效根除感染而保存了患者的肢体,而且手术操作简单,创伤小,但其主要缺点是术后膝关节不稳伴疼痛,行走功能受限。因此关节切除成形术适应症是:对关节功能要求不高、多关节受累、无法耐受其它手术的患者,如严重多关节类风湿性关节炎患者、生活无法自理的老年患者。关节切除成形术与关节融合术不同,它不受骨和软组织缺损的影响,但术后必须佩戴支具或管形石膏制动,至少6 周,以减轻疼痛、保护关节。
⒎关节截肢术
截肢术是经过尝试各种外科手段均无法根除感染,或合并威胁生命的败血症患者在不得以的情况下采用的最后的补救措施。大约有不到5%的感染患者最终需要接受截肢术关节截肢术。尽管截肢术治疗最彻底,但对患者心理和生理都是一个严重打击,必须慎重考虑。截肢的平面应该兼顾给与患者最大功能保留的同时能完全根除感染。
四、总结
消除感染、解除疼痛、最大限度恢复患肢功能是治疗人工关节感染的基本目的。根据已有的被证实有效的治疗准则(见下图)选择正确的治疗方法对患者和医师都非常重要,抱有侥幸心理而过于保守将无法根治感染,达不到预期效果甚至导致感染恶化,而过于激进的治疗会产生高额的手术费用,增加手术创伤,也会增加患者经济上和心理上的负担。

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