一文掌握创伤后骨感染的基本常识

2022-11-11    点击量:571 我要说

创伤后骨感染在临床上屡见不鲜,近10余年来呈增加的趋势,可能与开放骨折的增多和内置物使用率增加有关。

创伤后和内固定术后骨感染多为外源性感染。感染特定的危险因素常为开放骨折、严重软组织损伤和术后伤口愈合不良。非特定的危险因素包括既往长期吸烟、糖尿病、长期应用激素、肢体血管性疾病等。

目前骨感染处理方式多样化,没有指南可循,很容易走“弯路”,本章主要从流行病学、分类、病原学、发病机制、诊断和治疗方面阐述目前创伤后骨感染处理的基本原则,有助于骨科医师制定治疗策略,以提高骨感染诊治的成功率。

流行病学

过去的数十年,虽然骨感染的治疗技术在不断提高,但对骨科医生而言,骨感染仍是一个棘手的问题。开放性长骨骨折感染率为4%~64%。AO记录的大宗连续性病例报告显示,闭合骨折的感染风险为1.9%,开放骨折为6.2%,GustiloⅢ型开放骨折为10.2%。

最近研究显示,若一侧肢体进行平均3次手术,出现感染几率则为23%。尽管手术技术不断提高,新的抗生素不断出现,目前骨感染复发率仍维持在20%~30%。

开放骨折是创伤后骨感染的主要原因,胫骨开放骨折尤其如此。在不应用抗生素的情况下,开放骨折术后感染的发生率为24%;联合应用抗生素,仍有4.5%的感染率。骨感染的风险程度与软组织损伤程度密切相关,Gustilo-AndersonⅢB型开放骨折继发感染的风险为15%~40%。

分类

有关骨感染的分类系统很多,但目前应用最为广泛的是Cierny-Mader分类,于1985年由Cierny和Mader首次提出。

该分类系统依据患者生理状况(合并症),将宿主分为三种类型(A、B、C型);根据生物膜病灶的解剖特征将炎症类型分为四个阶段(Ⅰ期髓内型、Ⅱ期表浅型、Ⅲ期局灶型和Ⅳ期弥散型)(图1),两者相结合形成12种临床分期。通过解剖类型联合宿主分类,建立精确的临床分期至关重要,它有助于制定诊疗计划、识别疾病进展和评估预后。

宿主分类是决定治疗策略的主要因素。A型宿主为健康患者,无合并症,对手术和感染反应正常;B型宿主为伴有至少1种合并症,影响伤口愈合或治疗的成功,它包括局部因素(如血管疾病、慢性水肿、纤维化或瘢痕化和肥胖)和全身因素(如药物使用、年龄、糖尿病、恶性肿瘤、免疫缺陷和营养不良)。C型宿主为缺乏抵抗力,或仅作为姑息治疗的一种无奈选择(如治疗无生活改善、治疗为过度、预后差、和/或患者缺乏合作)。


图1 Cierny-Mader分类系统四种病理解剖分型,即髓内型(Ⅰ型)、表浅型(Ⅱ型)、局灶型(Ⅲ型)和弥散型(IV型)

Cierny-Mader分类系统中,解剖分型有助于确定清创范围和指导抗生素的应用。四种解剖类型分别为髓内型(Ⅰ型)、表浅型(Ⅱ型)、局灶型(Ⅲ型)和弥散型(Ⅳ型)。

髓内型(Ⅰ型):病灶局限于髓腔内,常位于骨干部位,通常不涉及骨骺,软组织正常。常为血源性骨髓炎或髓内钉固定术后感染。病灶部位常表现为缺血性瘢痕、慢性肉芽组织和游离死骨片充满髓腔。

表浅型(Ⅱ型):病灶累及外层骨皮质、皮下组织和皮肤,不涉及髓腔。感染为一个孤立的区域,通常有骨外露,无软组织保护。病因为开放骨折软组织缺损导致的骨外露或压疮造成的骨外露。

局灶型(Ⅲ型):特点为累及全层骨皮质和邻近的骨髓腔,边界清楚,存在游离骨碎片,可伴有软组织缺损。包含Ⅰ型和Ⅱ型的特性。整个病灶被广泛切除也不会引起整段骨的力学不稳定,这一点使之区别于Ⅳ型骨感染。病因为存在感染的骨折愈合,有游离蝶形骨块,也可见于外固定针道感染和接骨板的钉道感染。

弥散型(Ⅳ型):感染呈节段性,累及骨皮质和髓腔,或合并整个关节感染,存在“三明治”现象,常体现了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型所有特征。本类型既存在内在的不稳定(骨不连接),也存在彻底清创后生物力学不稳定。病因为假体周围感染、慢性化脓性关节炎或感染性骨不连。

病原学

创伤后骨与关节感染的诱因通常为外源性的,可在受伤时、术中污染、术后伤口愈合不良时发生,总是累及创伤和手术部位,以下肢多见。

外源性感染常为多种细菌所致,占总感染病例的30%,其中金黄色葡萄球菌最常见,其次为凝血酶阴性葡萄球菌、链球菌、革兰阴性杆菌、厌氧菌和铜绿假单胞菌。

发病机制

一旦出现感染,骨的血流将遭受损害。若骨坏死之前感染不被清除,一旦形成死骨,将成为细菌形成生物膜的基地。生物膜外层由胞外多糖聚合物组成,其内嵌插细菌,其一旦成熟,能抵抗机体自身免疫力和抗生素对其作用。成熟的生物膜包含25%~30%的细菌和70%~75%的无定型物质。

死骨吸收所需时间较长,松质骨需要数周,而皮质骨吸收时间可达数月。死骨吸收后,附着其上的微生物以浮游形式开始扩散,回到代谢活跃和快速分裂状态。再者,肉芽组织中的炎性细胞也能破坏感染的骨质,形成凹洞,成为浮游的细菌的“避难所”,它们在此聚集、繁殖和形成生物膜。

生物膜的存在是骨感染难以控制的主要原因,使得常规剂量抗生素和机体免疫力难以杀灭细菌。骨髓炎进展过程中,当宿主不能再吸收和驱逐感染的、无活性的组织时,感染即转为慢性。死骨周围因炎性刺激而生成新骨,形成骨内骨现象,即“三明治”夹层现象,此时的治疗需要彻底逆转这病理生理过程。

诊断

骨感染的诊断基于临床症状和体征、影像学、实验室检查和组织培养。急性骨感染可出现多个临床体征,如寒战、夜间盗汗、红斑和剧烈疼痛。慢性骨感染通常情况下,病灶周围有肿胀、皮肤颜色变化和窦道形成,但有时临床症状不明显,仅表现低热和慢性疼痛。

(一)临床表现

骨感染早期临床表现为肢体的红肿、发热、疼痛。晚期的典型特征为窦道形成、内固定物松动、死骨排出、窦道周围皮肤红肿及颜色改变。

长期抗生素的不规范应用可使得窦道愈合和破溃反复交替出现,肢体的红肿和全身的发热时有时无。骨感染的诊断需要详细周密的评估。需要了解感染的范围、骨坏死的程度、死骨的位置、患者的全身状况和受累肢体的功能,必须对合并疾病(营养不良、免疫缺陷、恶病质、糖尿病、骨质疏松症、血管疾病、超高龄、器官衰竭、药物滥用、脆性骨病等)及其他影响因素(如吸烟)进行彻底评估,以便确定宿主的生理状态。

(二)影像学检查

常见的诊断骨感染的影像学检查包括普通X线片、CT、MRI和放射性核素标记扫描。通常需要多个影像学检查辅助诊断和制订术前计划。

常规X线片仍然是骨感染诊断的基础,可提示骨缺损部位、畸形、力线和内置物种类和数量。活动性骨感染过程的X线片标志性表现为死骨形成、骨髓和骨皮质的破坏、反应性硬化、骨膜新骨形成和形成窦道。

CT成像能识别脓肿或死骨,髓内水肿的范围,更重要的是,可体现皮质骨的侵蚀范围,明确骨结构是否完整。但若存在内固定物,可影响成像质量。

MRI是骨感染最敏感和最有特异性的影像学检查,敏感度为82%~100%,特异度为75%~95%。可以提供详细的解剖结构和准确定位骨和软组织感染的范围。典型表现为T1像显示低信号,T2像显示为高信号。

骨扫描在识别感染方面,不仅可诊断和确定骨感染的部位,也可评估治疗的反应和感染消除情况。临床上常见骨扫描有锝99骨扫描和铟111标记白细胞扫描。

锝99(99mTc)的聚集缺乏意味着血供不足或死骨形成。99mTc的三相骨扫描有助于判断大面积的骨坏死。铟111标记白细胞扫描比锝99骨扫描更具特异性。

骨扫描也存在不足之处,无法区别无菌性松动和感染,且分辨率低,仅能提供感染的大体轮廓。MRI和核素扫描结合可确定炎性区域的范围和跳跃性病灶。

(三)实验室检查

用于评估感染的常见实验室指标包括红细胞沉降率、C反应蛋白、炎症标志物、白细胞计数、革兰染色和周围血培养。

在感染的早期,白细胞计数、C反应蛋白和红细胞沉降率等实验室指标可显著升高。而在慢性骨髓炎情况下,白细胞计数可能是正常的,并不能反映感染的真实状态。总之,阳性结果有助于诊断,而阴性结果并不意味着没有感染。

C反应蛋白和红细胞沉降率是炎症的非特异性指标。C反应蛋白由肝脏产生,是反应炎症、感染、损伤和手术的急性期的指标。机体受刺激后4~6小时血清中C反应蛋白水平迅速增长,每8小时翻一倍,36~50小时达到高峰,此后只要组织破坏和炎症反应不再继续,其水平将下降。C反应蛋白的半衰期为2.6天。红细胞沉降率主要反映了血浆中的纤维蛋白原和免疫球蛋白的聚集。机体受到损害后,红细胞沉降率通常增长缓慢,尽管临床症状已经改善,也需要数周才能达到正常。动态评估红细胞沉降率和C反应蛋白,诊断敏感度可接近98%,但仅限于急性期。这些指标不用于慢性厌氧菌和螺旋体的感染诊断。

(四)细菌学和组织病理学检查

为了确保病原体诊断的正确性,标本的取材方法尤为重要。术前从窦道或表浅的分泌物获取的标本不可靠,可能会被其他细菌污染,敏感性低,培养出的细菌可能并非真正导致慢性感染的细菌,易造成对病原体判断的错觉,因此术前标本培养的结果,只能临时辅助于术后抗生素指导的应用。

再者,术前应用抗生素治疗会影响细菌的培养结果,可能会出现假阴性(无细菌生长),应停止应用抗生素2周后再提取组织标本进行培养。标本应在清创时取自深层组织(如脓腔积液、炎性肉芽组织、异物、死骨),进行多个部位取材,至少取3~4处,每处需要2个组织块,每块为5~10mm,一个进行病原体培养和药敏试验,一个进行组织学分析。一般不用棉签拭抹取材。谨记取材之前除了必须用生理盐水冲洗创面外,不可用任何杀菌剂冲洗创面。

目前提倡将骨科置入物、异物和死骨收回,采用声波降解法进行定量培养或采用定量聚合酶链反应焦磷酸测序来鉴定生物的菌群和菌落。Cierny推荐采用聚合酶链反应DNA测序进行微生物检测和分类。通常情况下,病原体培养周期为7天,但最近研究表明由于7天培养期感染的准确率仅为64%,建议延长培养期(达14天)可提高低毒性病原体的敏感性。

冰冻切片可证实炎症存在,证实是否需要真菌或结核分枝杆菌培养,通常可排除疑似感染的病理状态,如肿瘤、假瘤、自体免疫疾病和发育不良

总之,骨感染的诊断需要对临床、实验室、组织病理、微生物学及影像学进行综合评估。

治疗

骨感染的治疗需要综合的方法,包括辨别感染组织、清除所有坏死感染组织、稳定骨折、填充死腔、软组织覆盖、骨缺损重建和规范应用抗生素。

长期单独应用抗生素治疗,失败率较高,尤其是慢性骨感染。彻底清创是成功治疗的关键,目前学者认为,对骨感染要像切除恶性肿瘤一样,扩大清创。清创不彻底可导致较高的复发率。清创后软组织覆盖和死腔处理也很重要,残留死腔有助于感染继续发展。

所有努力的前提是患者机体处于最佳状态,如戒烟,糖尿病患者严格控制血糖。由于没有标准化的治疗方案,每一例骨髓炎都应进行个体化分析,可借助Cierny-Mader临床分期进行评估和治疗。治疗骨感染时应注意以下几个问题。

(一)辨别感染组织和彻底清创

彻底而有效的清创是成功治疗骨感染的基础和关键。清创过程中既要防止损伤扩大,又要像切除“肿瘤”一样完整地切除炎性和坏死组织。

清创并不是简单的操作,而是一项高难度的外科技术。术前应根据宿主类型、病灶波及范围、软组织覆盖程度和骨的稳定性计划清创范围,且需注意“骨内骨”(三明治)和卫星灶等现象。术中应沿窦道和肉芽组织仔细寻找,所有无活力的、缺血硬化的骨和软组织都应切除,直至骨面均匀渗血,即出现“红辣椒征”为止。

对于正常骨的边缘尽可能减少骨膜剥离和保护皮质骨血供。Simpson等前瞻性研究了清创范围和治愈率的关系,结果表明超过病灶范围5mm的广泛切除,治愈率为100%;切除边缘距病灶<5mm,复发率为28%;局部刮除,100%复发。

目前,骨感染彻底清创的方法主要应用Cierny-Mader分类系统进行手术方案的制订和术中确定清创的范围与程度。

(1)髓内型骨感染:

髓内型骨感染的治疗需要特殊对待,扩髓是治疗慢性髓内型感染的首选方法。通常采用直径比原髓内钉大0.5~1.5mm的扩髓器进行扩髓,尽可能接触到骨皮质,彻底清除骨干部位的死骨。

扩髓前最好在骨远端外侧皮质开窗引流,扩髓过程中再用大量生理盐水反复灌洗髓腔,使得髓内坏死组织和骨屑完全排出髓内。扩髓后置入含敏感抗生素的骨水泥链珠,术后10~14天拔出。远端开窗处可置入引流管,术后灌洗引流数天。

对于扩髓同期是否更换髓内钉仍存在争议,Rene K Marti不推荐同期扩髓和更换髓内钉,倾向于采用外固定架临时固定骨折,待感染迹象消失后再进行最终固定。

(2)表浅型骨感染:

表浅型骨感染的处理需要经验丰富的具有熟练皮瓣手术技术的专家进行。将缺血坏死组织和暴露的骨表层完全去掉,用磨钻磨除坏死的皮质骨,直至可观察到“红辣椒征”,尽可能不要侵及髓腔。同时或延迟进行带蒂或游离皮瓣移植覆盖创面。清创后创面也可选择VSD技术临时封闭创面,增加局部血运和氧含量,提高创面活性和清洁度。

(3)局灶型骨感染:

本类型特点是皮质骨和髓腔同时受到侵害。清创通常包括死骨切除、蝶形手术、髓腔减压、瘢痕和坏死组织切除和浅层去皮质术。是否需要外固定重建、软组织覆盖和植骨,主要取决于死腔大小、剩余骨的稳定性和手术部位。

(4)弥散型骨感染:

本类型感染的治疗最具挑战性,因其常需要清创、固定、重建多阶段进行。宿主常为B型,骨缺损为节段性,伤口迁延不愈,术前计划必须精确和详尽,避免进一步增加组织创伤。内固定去除后常选择外固定架稳定骨折。

(二)骨断端固定

彻底清创后,骨断端的稳定是必要的。通常情况下,Cierny-MaderⅠ、Ⅱ、Ⅲ型感染清创后,骨的力学稳定性仍存在,不需要辅助固定。

Ⅳ型感染清创后骨的生物力学稳定性受到破坏,需要固定骨折。骨断端的固定可采取外固定架(单边或环形)或锁定接骨板做外固定,也可用接骨板(包裹含抗生素的骨水泥涂层)、髓内钉(含抗生素的骨水泥涂层)、含抗生素的骨水泥棒等做内固定。

外固定架是骨感染清创后稳定骨折的首选,其操作简单、方便,但存在患者舒适度差、钉道感染率高、固定强度低等弊端。有学者将锁定接固定板代替外固定架固定骨缺损,不仅美观舒适而且生物力学稳定性强,但并没有降低钉道感染的发生率。

近年来,有学者应用含抗生素的骨水泥涂层的接骨板或髓内钉固定骨缺损,取得了良好的疗效。

(三)填塞死腔

清创后,骨缺损处常形成空腔,当皮质骨缺损超过周径的30%时,将造成骨的生物力学不稳定,也可蓄积大量血液,成为细菌良好的培养基。因此,清创术后妥善处理残留死腔,可有效预防炎症复发。

目前,消除死腔常用的方法有肌皮瓣或筋膜蒂皮瓣填塞、含抗生素的骨水泥填塞、含抗生素的可降解人工骨填塞、急性肢体短缩等。肌皮瓣或筋膜蒂皮瓣填塞由于操作技术要求高、创伤大,目前应用逐渐减少。含抗生素的骨水泥填塞物近来受到推崇,不仅可以消灭死腔、保持肢体长度、促进创面闭合,同时也可以缓释抗生素,杀灭清创后残留的浮游细菌。

Wolcott等发现,清创术后细菌生物膜的再次成熟和恢复术前耐药水平仅仅需要72小时。含抗生素的骨水泥可持续释放抗生素并保持局部有效浓度超过6周。骨缺损采用抗生素骨水泥填塞放置6~8周后,为下一步植骨重建提供一个清洁的空腔,空腔常被一层骨诱导膜包绕,即此为Masqulet技术。

近年来,有学者应用生物可吸收载体代替骨水泥来填塞空腔,生物可吸收载体拥有同样的释放特性和效果。避免了二次取出,同时具有骨传导和骨诱导作用。

(四)软组织覆盖

软组织覆盖骨缺损可防止骨质的坏死和感染的发生,同时可使填塞腔内抗生素达到高浓度,有效消除残留生物膜释放的病原体。但前提是必须彻底清创,否则进行软组织覆盖不仅毫无意义,还会造成二次感染的复发。

若创面较小,骨缺损端未裸露,经常规换药,待肉芽组织覆盖创面后,可行植皮。若骨缺损外露较小,可应用负压封闭引流技术(VSD)或抗生素骨水泥覆盖软组织缺损处,促进肉芽组织生长来覆盖骨缺损。若创面较大,存在神经、肌腱、血管和骨等重要组织外露,需要采用皮瓣技术或肢体短缩技术来闭合创面。

(五)骨缺损的重建

骨感染的彻底清创必然相应地造成不同程度的骨缺损。骨缺损的重建有多种方法,包括闭合性自体或混合部分异体松质骨移植、开放性骨移植(Papineu技术)、游离或带血管蒂腓骨移植、胫腓融合、Ilizarov技术(骨延长、骨搬移和腓骨胫骨化)和骨诱导膜技术(Masqulet技术)等。

对于有足够软组织覆盖的小范围骨缺损(<3cm)或蝶形骨缺损,可采用闭合性自体或异体松质骨移植进行修复;对于软组织无法覆盖的蝶形骨缺损或小于3cm骨缺损,可应用开放性骨移植(Papineu技术)进行修复,也可采用急性肢体短缩加延长技术或开放骨搬移技术进行修复;对于骨缺损长度超过4cm骨缺损,若不伴有软组织缺损,可采用Masqulet技术和骨搬移技术;若伴有软组织缺损,可采用皮瓣加Masqulet技术或开放骨搬移技术;对于大于6cm的大段骨缺损,无论伴或不伴有软组织缺损,笔者建议采用双平面骨搬移技术进行修复。骨缺损的各种重建方法将在各章节详细叙述。

(六)全身抗生素的应用

对于创伤后骨感染,彻底清创后全身应用抗生素是必要的治疗步骤,但不应作为主要治疗方案。目前,全身应用抗生素治疗骨感染的疗程尚未达成共识。

一般认为,全身应用抗生素治疗应持续4~6周。这一观点主要基于动物实验和手术清创后骨的血运重建需要大约4周这一现象而确定的。

近年来,有学者根据Cierny-Mader病理类型选择应用抗生素疗程。髓内型骨感染抗生素使用疗程为6周,如果治疗失败,需要再次清创和联合4周抗生素应用。表浅型骨感染可将抗生素疗程缩短到2周。局灶型和弥散型骨感染,抗生素疗程从最后一次清创起持续4~6周。研究表明骨感染根治率在A型宿主为100%,B型宿主为79%。笔者的经验为,彻底清创后,全身抗生素应用的时间一般为3~4周。

如果清创不彻底,即使局部应用高浓度抗生素和全身长时间应用抗生素治疗,骨感染复发率仍然很高,主要由于生物膜存在的缘故。再者,长时间应用抗生素可明显增加机体副作用,如白细胞计数降低、发热、肝肾功能损害等。

特别注意的是,长时间应用抗生素应检测白细胞计数,防止白细胞过低,造成免疫抑制。治疗期间要检测C反应蛋白、血沉和降钙素原,它们水平恢复正常意味着治疗有效。

通常情况下,术后抗生素种类的选择应基于细菌培养的结果和药敏试验。当病原体不明时,术后细菌培养结果出来之前应选择广谱抗生素。若术前有窦道分泌物的培养结果,可暂时作为参考来选用抗生素。待培养结果出来后及时根据药敏试验更换相应的敏感抗生素治疗。

总之,创伤后骨感染的治疗仍然非常棘手,其治疗没有适用于每例患者的标准流程,但须遵循仔细辨别感染组织、彻底清创、稳定骨折、填塞死腔、覆盖软组织、重建骨缺损和规范应用抗生素的基本原则。

对每个病例都应进行个体化分析,制订详细的治疗计划,充分与患者及其家属进行讨论和沟通,建立保肢信心,降低不必要的医疗纠纷。

(张彦龙 彭阿钦)

来源:《胫骨开放骨折及并发症治疗病例精选》

作者:彭阿钦 吴希瑞

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