全膝关节置换感染的诊断和处理

全膝关节置换感染的诊断和处理摘要全膝关节置换（TKA）术后感染是一种难以处理的并发症。初次TKA和翻修TKA术后的感染率分别介于0.5%-2%和2%-4%之间。一些人口研究结果表明TKA术后更容易发生感染，而感染又是导致TKA失败的最常见原因之一。降低感染风险的关键因素仍然在于预防，但目前缺乏足够的循证研究文献来制定最佳的预防措施。每一例出现疼痛的TKA病例都应被怀疑可能是由于感染所导致的，需要进一步检查直至排除这种可能性。对这些病例的处理方案应包括通过标准的实验室筛查来检测是否存在感染。关节滑液穿刺抽吸检查仍然是诊断感染的最好方法。如果关节滑液的白细胞计数大于1,700/μL，同时中性细胞分类大于69%则应高度怀疑感染的可能性。目前在治疗假体周围深部感染时有多种方案可供选择。与手术相关的感染发生和出现症状的时间是决定TKA感染的处置能否成功的关键因素。保留假体的处置方案只能适用于急性感染的病例，但最近的文献结果提示该方案的成功率极低，这使得人们开始怀疑其在处理感染TKA中的作用。而分期翻修更换假体的方案仍然是处理TKA术后感染的金标准。InstrCourseLect2013;62:349-361.感染仍然是TKA术后最难处理的并发症之一。文献报道初次TKA及翻修TKA术后感染的总体发生率分别介于0.5%-2%和2%-4%之间。2005年时，所有翻修TKA中有16.8%的病例是因为术后感染而进行的。据估计到2030年时有65%的翻修TKA会是因为感染进行的，与此相应的感染TKA病例数约为52,000例。而处理这些感染TKA将会带来极大的经济负担。由于住院时间较长且并发症发生率较高等原因，每处理1例感染TKA需要花费大约60,000-100,000美元。感染TKA的治疗是所有骨科手术中对相关资源消耗最多的术式之一。本文将着重讨论感染TKA的诊断及治疗。TKA感染的诊断包括普通X线片、实验室检查、关节穿刺抽吸、先进的影像技术、以及术中检测等相关工具都能协助疑似感染TKA的诊断。但目前对于怀疑假体周围感染病例并无用于其诊断或围手术期处理的相关标准。最近，美国骨科医师学会（AAOS）工作组评估了现有每一种诊断方案的证据，并在此基础上提出了诊断TKA感染的新方案。（图1、2）图1诊断具有较高可能性的髋膝关节假体周围感染的流程图。a，如果存在感染的可能性，而第一次关节腔穿刺抽液培养的结果存在偏差，可进行再次穿刺抽液；b，如果手术时感染的诊断仍无法确立，可进行冰冻切片检查，术中也可进行滑液WBC的分类计数；c，核影像形式：白细胞示踪影像结合骨或骨髓显像，18F-脱氧葡萄糖正电子发射计算机断层扫描（18F-FDG-PET）或白细胞示踪显像等。（重印自DellaValleC,ParviziJ,BauerT,etal:AAOSClinicalPracticeGuidelineSummary:DiagnosisofPreprostheticJointInfectionoftheHipandKnee.JAmAcadOrthopSurg2010;18(12):760-770.）图2诊断具有较低可能性的髋膝关节假体周围感染的流程图。a，如果存在感染的可能性，而第一次关节腔穿刺抽液培养的结果存在偏差，可进行再次穿刺抽液；b，如果手术时感染的诊断仍无法确立，可进行冰冻切片检查，术中也可进行滑液WBC的分类计数；（重印自DellaValleC,ParviziJ,BauerT,etal:AAOSClinicalPracticeGuidelineSummary:DiagnosisofPreprostheticJointInfectionoftheHipandKnee.JAmAcadOrthopSurg2010;18(12):760-770.）诊断感染TKA时最重要的工作首先是详细了解病史并进行仔细的体格检查。一般而言，每一例TKA术后出现疼痛的病例均应被怀疑是感染所致，直至确认不是感染为止。需要注意疼痛的部位及其特点。必须排除来自于髋关节以及腰椎的牵涉性疼痛。还应确定疼痛发生的准确时间。了解疼痛是从手术过后就持续存在还是术后疼痛曾经消失一段时间后再次出现的？疼痛程度是否随活动程度而变化？膝关节周围是否存在发热或发红现象？初次手术后是否存在伤口愈合困难或渗液等问题？此前是否因怀疑感染使用过抗生素治疗？TKA术后患者是否接受过可能导致菌血症的操作，如：处理牙科病变、结肠镜检查、或经尿路的操作等？X线平片可以在诊断感染时提供有用的信息，比较术后即刻及最近复查时的X片通常很有帮助。如果存在感染，则X线平片上可显示出骨膜分层、软骨下骨吸收、进行性透亮线、或局灶性骨质吸收等现象。但必须注意的是，只有当骨量丢失达达30%-50%时才可能观察到典型的骨质吸收和骨溶解病灶。血液学分析应包括白细胞（WBC）计数、血沉（ESR）、C反应蛋白（CRP）等，最近还增加了检测白细胞介素-6（IL-6）水平。但应该记住的是，没有一项检测对于诊断感染是100%敏感的。上述检测项目对感染来说通常具有很高的敏感性，但同时特异性较低，这使得它们成为感染良好的筛查而非精确预测方法。AAOS工作组建议对疑似感染的所有病例在初次就诊时即应检测ESR和CRP水平。全血WBC计数并非TKA感染的可靠指标。研究结果显示高达70%的感染病例WBC计数正常。而ESR通常在术后5-7天时升高达到峰值，随后缓慢降低并在大约3个月后达到正常水平。CRP水平则于术后6小时内开始升高，通常在术后2-3天达到峰值，随后在3周内降至正常。ESR和CRP对于感染的特异性仅有56%，它们单独或同时异常均不足以诊断感染。但同时使用两者进行判断却能较为精确地排除感染的可能性，其敏感性为96%，阴性预测值为95%。最近开始普遍利用血清IL-6水平来判断是否存在感染。它通常在术后6小时内升高达到峰值，并能在术后72小时内下降至正常。研究结果显示IL-6用于预测感染时的敏感性和特异性分别为100%和95%。但目前并非所有医疗机构都能检测IL-6。关节穿刺抽吸检查仍然是诊断感染最有效的方法之一，但它也会出现假阴性结果。为了尽可能减少细菌培养的假阴性结果，在进行关节穿刺抽吸之前患者需停用抗生素2-3周最近使用过抗生素的患者在必要时仍然可以接受关节穿刺抽吸进行细胞计数和分类检查，但细菌培养将不再可靠。Mason等发现，WBC计数大于2,500个/μL且中性分类比例大于60%时预测感染的敏感性和特异性分别为98%和95%，阳性预测率为91%。Leone和Hanssen报道关节液WBC计数小于2,000个/μL且中性分类小于50%时用于排除感染的阴性预测率为98%。更新的文献提出了不同的WBC计数值和中性分类比例范围来诊断假体周围感染。一般而言，如果关节滑液WBC计数大于1,760个/μL且中性分类比例大于69%，则应高度怀疑存在感染的可能。由于机体对手术刺激的反应，术后早期阶段关节滑液细胞计数和分类比可能有所升高，从而可能无法精确反映是否存在感染。因此在术后早期阶段如果使用传统的细胞计数和分类比例作为标准来诊断感染，需要特别注意这些指标异常可能会导致不必要的手术。最近Bedair进行了一项采用关节滑液检测诊断TKA术后早期感染的研究。他们对146例患者在TKA术后6周内进行了膝关节穿刺抽吸，结果有19例患者诊断为感染。通过受试者工作特性曲线（ROC）确定恰当的截断点后，这些研究者认为，关节滑液WBC计数为27,800个/μL时对感染的阳性和阴性预测率分别为94%和98%，而中性分类比例的最佳截断水平为89%。放射性核素扫描可能是诊断感染的有用手段，尤其是在模棱两可的情况下；但这些检查手段费用较高，对患者来说比较麻烦，而且对于感染缺乏特异性。Tc-99m能检测成骨细胞的活性，尽管在感染的情况下可以得到阳性结果，但包括创伤、关节退行性病变、以及肿瘤等也都可能产生阳性结果。更重要的是，甚至在术后12个月时Tc-99m扫描的结果也可能保持阳性，其敏感性和阳性预测率仅介于30%到38%之间。In-111标记白细胞扫描可以在WBC存在的区域显示出核素浓聚现象。研究显示该检测方法的敏感性和特异性分别为77%和86%。综合两种核素扫描的结果能提高预测感染的特异性，因此一般推荐同时进行两种扫描检查。最近，人们对采用分子遗传学技术来诊断感染的兴趣与日俱增，其中包括对假体超声清洗采样进行多聚酶链反应分析。这些技术中的大多数均可在4-6小时之内获得结果，并且在使用了抗生素的情况下也能进行有效检测。分子遗传学检测感染的缺点是它们不能提供细菌的药敏结果。同时这些技术在操作上较为复杂且费用较高，而且这些检测方法的高度灵敏性还会导致假阳性的结果。术中检测方法包括革兰氏染色和冰冻切片组织学检查。一般来说，以革兰氏染色判断感染是不可靠的，而且其敏感性极低，不应该单独以革兰氏染色结果来排除感染。AAOS工作组推荐反对以革兰氏染色检查来排除假体周围感染。文献报道冰冻切片组织学检查诊断感染的结果各不相同，诊断的准确性具有技术依赖性，往往靠进行观察的病理医师的经验来判断是否存在急性感染。在进行冰冻切片检查时，经常会发生取样误差。不同的检测方法显示每高倍镜视野内存在5-10个WBC即具有足够的敏感性和特异性来诊断感染。AAOS工作组强烈推荐术前未能确认或排除感染的翻修TKA术中取假体周围组织进行冰冻切片组织学检查。但由于现有文献资料所能提供的资料有限，因此AAOS工作组无法确定WBC的最佳标准值（每高倍镜视野内观察到5个或10个WBC）。诊断感染的新方法尽管目前有很多方法可以用于疑似假体周围感染的诊断，但尚无一种得到公认的有效诊断方案。最近，骨肌系统感染协会的一个工作组分析了目前所有可以获得的证据资料，并提出了一个新的假体周围感染的定义。这些标准应该允许临床医师广泛采用相关假体周围感染的定义。基于该工作组提出的标准，如果出现下述情况则认为存在假体周围感染：（1）与关节腔相通的窦道；（2）两次独立从病变关节采集的组织或液体标本培养得到同一种病原菌；（3）符合6条标准中的4条。这6条标准包括：ESR或CRP水平升高、关节滑液白细胞计数升高、关节滑液白细胞比例升高、病变关节内出现脓液、组织或关节液标本中分离出病原微生物、假体周围组织冰冻切片镜检时5个高倍镜（×400）视野中的中性细胞数均大于5个。手术处理感染TKA的处理方式包括抗生素治疗并保留假体、开放清创冲洗并更换聚乙烯衬垫、以及取除假体。取除假体的处理方式又可包括关节切除成形、关节融合、一期翻修置换、二期翻修置换、或截肢。在选择处理方案的时候需要考虑到很多相关因素，包括：感染的深度和出现时间、关节周围软组织情况、假体的固定情况、致病菌种类、宿主抵抗感染的能力、医师所能获得的医疗资源、以及患者的期望等。Tsukayama等将感染TKA分为4型。I型感染的特点是手术时细菌培养结果阳性；II型指术后第1个月内发生的早期感染；III型指TKA术后晚期发生的急性血源性感染，症状持续时间少于4周；IV型感染指术后晚期发生的慢性感染，症状持续时间超过4周。表1详细列出了该分型法的内容，以及与每一种分型相对应的推荐处理方案。表1假体周围感染的分型抗生素治疗不进行手术清理而只予以抗生素治疗的方法仅适用于身体衰弱而无法耐受手术的病例。此外还应满足下列条件：致病菌应该是低毒力细菌、患者病情平稳、假体固定稳定、能得到恰当的口服抗生素。文献报道感染TKA不进行手术清理而只予以抗生素治疗的成功率约为20%。清创冲洗人们通常同意对于急性感染的TKA病例应该进行手术开放清创冲洗。而冲洗清创并保留假体的治疗方案处理慢性TKA感染（症状和体征的持续时间超过4周）的失败率很高，因此不应该考虑采用。关节镜下清创冲洗关节镜下冲洗和清创被认为是开放冲洗清创极具吸引力的良好替代方案。该方法能够经很小的关节镜入口进行操作，因此对软组织的侵扰程度较小。但目前相关文献较少，并且病例样本量也较小。Waldman等对出现症状的时间少于7天的16例急性感染病例进行了关节镜下清创冲洗，结果