髋关节假体感染的临床和基础研究进展

2015-12-09   文章来源:上海市第六人民医院 张先龙 沈灏    点击量:2593 我要说

作者简介:张先龙,上海交通大学附属第六人民医院骨科主任医师,教授,博士研究生导师。现任上海创伤骨科临床医学中心关节外科主任,骨科党支部书记,骨科行政副主任.

髋假体关节感染( prosthetic joint infection,PJI)是全髋关节置换术后的一个灾难性的并发症,初次置换术后感染率约为1%,而翻修术后感染率增至3%。尽管围手术期抗生素使用和无菌技术在不断改进,但每年关节置换手术需求不断增加,感染的发病率也持续上升,因此针对髋假体感染的基础和临床问题研究已成为关节外科当前的热点方向。

髋假体感染的危险因素包括免疫缺陷,糖尿病,肥胖,皮肤条件不良,其他部位感染等等。针对这些危险因素的研究是感染预防的重要前提。吴传龙等研收集了49例经过全髋/ 膝关节置换术后发生PJI的患者,通过手术时间和手术类型进行匹配,选定252例没有发生PJI的患者为对照组。采用条件性Logistic回归来计算比值比和95%可信区间。

研究发现糖尿病在PJI患者中的发病率比未发生PJI的患者高4倍多。对年龄,性别,BMI等混淆因素进行调节后发现,BMI≥28kg/m2 的糖尿病患者发生PJI的概率更高。提示针对肥胖的糖尿病患者行关节置换需加强感染的预防。

髋感染的诊断目前仍是一个挑战。目前主要的诊断方式包括组织培养,血清标记物,关节内术中表现,组织病理和滑液穿刺分析等。血液白细胞计数和分类只有急性感染、造成全身症状才有意义,对于慢性感染血液白细胞计数和分析没有重要价值。当怀疑PJI时首先检测的指标是CRPESRCRPESR正常在关节置换术后几天内快速上升达到峰值,达到峰值水平的时间CRP要比ESR稍早一些。

在没有关节病或感染的情况下,一般CRP在大约术后3周回到正常。ESR下降比CRP更慢,并显示有一点昼夜变化,并在术后6周仍有轻度升高。术后3个月ESR升高,特别是CRP的升高提示有感染的可能性,但这些值需要同其他的发现一起来解释。

例如,在那些有炎症性疾病而无关节感染的病人两者都升高,同时可被用于监测疾病的变化如炎症性关节病。CRP和ESR另一个重要的意义在于随治疗进程过程中,检测感染是否控制,抗生素是否有效等。CRP和ESR正常也是二期翻修假体是否能够再植入的重要参考指标。

怀疑人工关节假体周围感染,通常需要作关节腔的穿刺检查。这样可以有机会在手术前明确是否有感染和病原菌。但穿刺后关节液检测和关节组织活检的效率一直存在争议。张宁等通过Meta分析系统评价了活检和关节液穿刺对关节置换后感染诊断价值,作者通过Cochrane系统评价方法筛选出5篇符合纳入标准的文献并提取数据分析发现对临床诊断关节置换后感染有指导作用的活检检测总加权灵敏度和特异度分别为85.1%和96.9%; 关节液穿刺检测的总加权灵敏度和特异度分别为77.4%和96.8%,合并数据中活检检查的敏感度和特异度存在异质性。活检在髋膝关节置换术后假体周围感染诊断的灵敏度显著优于关节液穿刺方法。

组织培养一直被认为是金标准,但由于其敏感性低,因此很多研究旨在提高培养阳性率,这方面的进展主要是有三点,包括Neut等提出了广泛的培养方法; Trampuz等提出采用超声裂解假体生物膜组织提高阳性率; Schfer等提出延长培养时间。这些改进使关节假体感染的培养阳性率大大提高。

由于鉴别假体感染和其他原因松动在临床比较困难,因此近期有作者尝试新的诊断方法,特别是在滑液炎症指标的检测方面,包括滑液的IL-6、CRP以及白细胞酯酶的研究。而超声裂解液的16sRNA基因测序分析以及采用聚合酶链式反应-电喷雾质谱法( PCR-ESI/MS) 的病原诊断都处于初探阶段。全髋假体感染治疗的方法包括单纯药物治疗;清创保留关节假体; 一期置换; 二期置换; 为控制感染的关节切除成形术等。

灌洗清创保留假体主要用于急性感染和血源性感染的急性期。适应证包括: 感染症状、体征持续时间在3周以内; 假体稳定性好; 软组织条件尚好,无大量疤痕形成,明确病原体对药物敏感。最近的文献已开始质疑假体保留的有效性。特别是针对确认髋假体发生感染而培养又是阴性的病例,培养阴性很大的可能是生物膜形成而缺乏足够的游离细菌。在这种情况下保留假体需要谨慎,很有可能是不知道病原菌。

一期翻修采用抗生素骨水泥对消除PJI也是有效的选择,适用感染症状、体征持续时间超过3周、软组织条件满意,无严重合并疾患,无难治性病原体的患者; 年龄较大不宜多次手术或长期卧床者; 明确病原菌,对抗生素敏感,并且可以使用抗生素骨水泥固定。

对于慢性和延迟感染,骨科界普遍以二期翻修作为PJI的标准治疗,适应人群为: 感染症状、体征持续时间超过3 个月; 软组织条件不满意,存在窦道、水肿,软组织深部广泛脓肿形成的患者; 严重感染,包括多种病原体混合感染、格兰氏阴性菌感染、致病菌毒力强广泛耐药的感染和病原菌不明确的感染,如感染病原体为难治性的肠球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐奎诺酮的铜绿假单孢菌的患者; 经过抗生素抑制、灌洗、清创,甚至是一期再置换失败的患者;容易感染人群,比如糖尿病、风湿性疾病、全身免疫力减退,和合并有慢性肺部、泌尿系感染的患者。二期翻修目前仍是国内全髋慢性感染主要处理手段。

朱锦宇等采用抗生素骨水泥旷置,二期翻修治疗全髋关节置换术后感染21例,平均随访时间32个月,二期假体再植入,均取得成功,无感染复发。近期PJI病原研究表明耐甲氧西林葡萄球菌通常是治疗失败的因素之一。Parvizi等的研究表明对MRSA造成PJI的治疗如果采用灌洗清创保留假体成功率为33%,而二期翻修为75%。Koyonos等的研究也表明MRSA是灌洗清创保留假体失败的独立预测因素之一。由于近年来MRSA引起的术后急性PJI越来越多,有作者开始在THA前做鼻腔MRSA定植的筛查和治疗。

耐甲氧西林葡萄球菌PJI预防和治疗的困难性使越来越多的作者开始重视对葡萄球菌假体感染机制和抗菌材料涂层的研究。

自1975年Schurman首次采用不锈钢颗粒和金葡注入兔髌上囊研究假体感染以来,许多作者尝试将骨水泥,不锈钢和钴铬合金,钛合金等材料植入兔的髋或膝关节模拟关节假体内植物感染模型。

1996年Belmatoug等将足趾的弹性硅胶假体植入兔膝关节研究MRSA的致病过程、抗生素作用和核素扫描作用。2005 年Craig 等建立一种新的兔膝关节PJI模型,更接近假体感染的真实内环境。

自2010年Bernthal等首次将生物发光金葡用于PJI的体内研究,开始了假体内植物感染体内实时定量研究的新时代。严俊伟等采用硅胶指间关节假体植入兔膝关节建立PJI模型,并观察MRI、18F-FDG 显像变化及血清学、病理学、微生物学变化。建立稳定可靠的关节置换术后感染模型。

关节材料的表面处理是目前假体感染预防的研究热点。目前表面的处理研究集中于各种纳米银颗粒涂层,氧化钛纳米管被覆,抗菌肽的涂层以及抗生素的共价连接等。季铵盐的抗菌特性已被广泛认识,如何将其应用于假体感染预防是转化医学重要的研究方向。彭兆祥等研制了一种抑制细菌黏附和生物膜形成、同时具有良好骨生物活性的材料,用于关节假体表面涂层的甲壳素季铵盐以预防葡萄球菌假体感染。作者通过体内外研究发现该涂层对于干细胞具有良好的生物相容性,能有效防止表皮葡萄球菌引起的骨内感染,具有作为关节假体表面抗感染涂层的应用前景。

PJI是全髋关节置换术后灾难性的并发症,也是骨科具有较高挑战性的难题。为了提高全髋关节置换感染的预防、诊断和治疗水平,需要从临床和基础各方面展开深入的研究,以期取得突破性的进展。


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