
总结髋、膝关节置换术后假体周围感染(PJI)的临床诊断,以及保留假体清创术和翻修手术治疗PJI的研究现状。
在中国知网、万方数据、PubMed等中、英文数据库,以"假体周围感染""诊断""清创""再手术"以及"periprosthetic joint infection""diagnosi""debridement""reoperation"等为关键词,检索2010年1月—2020年11月关于PJI的临床诊断和治疗的相关文献共4 685篇,剔除内容不符、质量较低、证据等级不高、重复研究的文献,最终纳入45篇文献(包括中文文献5篇、英文40篇),从PJI的临床诊断和治疗现状两方面进行总结、分析。
近年来有关PJI的诊断技术不断出新,如新的生物学标志物研究、二代测序技术的应用,但其诊断的有效性仍值得商榷;目前对PJI的诊断仍以肌肉骨骼感染协会(MSIS)的标准为主。应用保留假体清创术和一期翻修术治疗早期PJI的成功率较高,患者术后功能恢复较好;对于晚期感染、微生物培养为阴性和真菌性PJI,二期翻修术效果更佳。
PJI的预防和早期诊断治疗非常重要。在MSIS诊断标准基础上,通过优化现有检测方式、结合多种诊断方法,可提高诊断PJI的准确性。对于早期PJI患者,建议行保留假体清创术和一期翻修术治疗;而对于晚期感染、微生物培养为阴性、真菌性PJI患者,建议行二期翻修术治疗。
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假体周围感染(periprosthetic joint infection, PJI)是全髋关节置换术( total hip arthroplasty, THA)和全膝关节置换术(total hip arthroplasty, TKA)后一种严重的并发症,其发生率分别为0.5%~1.2%[1]和0.5%~1.6%[2]。随着接受关节置换患者的增加,PJI患者呈增多趋势[3]。众所周知,PJI的治疗颇为棘手,需要多次手术翻修和长期的系统的抗生素治疗,患者反复住院、长时间行动不便,严重影响生活质量,医疗费用也比没有PJI的患者高出2~24倍[4,5]。
目前,PJI处理的难点主要为诊断的不确定性和关节反复感染。为此,我们以"假体周围感染""诊断""清创""再手术"等为中文关键词,以"Periprosthetic joint infection""Diagnosis""Debridement""Reoperation"等为英文关键词,在中国知网、万方数据、PubMed等中英文数据库进行检索,重点纳入2010年1月—2020年11月有关PJI的临床诊断和治疗的文献,共检索4 685篇。排除内容不相符、无法获取全文、质量较低、证据等级不高、重复研究的文献后,最终纳入45篇文献,其中中文文献5篇,英文40篇。本文总结了PJI的临床诊断和治疗方面的研究现状,特别关注保留假体清创联合抗菌药物抑制(debridement antibiotics irrigation and implant retention, DAIR)和翻修手术的治疗效果,旨在为关节外科医生提供参考。
PJI的诊断尚无金标准,目前应用最广泛的是2011年美国肌肉骨骼感染协会(Musculoskeletal Infection Society, MSIS)提出的诊断标准[6]。2014年,PJI的诊断进入生物标志物时代[7]。2018年费城PJI国际共识会议上,学者们基于对不同检查结果的权重及评分分析,提出用通过评分综合判定患者感染的系统来替代广泛使用的MSIS标准[8],该系统中提到的许多新的生物标志物,如α-防御素和D-二聚体,引起了广泛的关注;但由于学者们对其诊断PJI的研究结果不尽相同,诊断的有效性仍存在争议[9,10]。
近年来,生物标志物成为诊断PJI的研究热点。C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)和红细胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate,ESR)在PJI的诊断中很有意义。Bingham等[11]对CRP和ESR诊断PJI的效能进行评估,结果显示:当ESR>30 mm/1 h时,诊断PJI的敏感度和特异度分别为72.8%、76.5%;CRP>10 mg/L时,敏感度和特异度分别为85.1%、67.6%;ESR>30 mm/1 h和CRP>10 mg/L联合诊断的敏感度和特异度分别为88.8%、71.7%。此外,关节液CRP与血清CRP有高度的相关性和一致性,且具有更高的效度,当关节液CRP>2.78 mg/L时,诊断PJI的敏感度为100%、特异度为82%[12]。然而,Pérez-Prieto等[13]研究发现,在一些慢性、低毒性PJI中,CRP与ESR可能处于正常范围;因此,还需要依赖其他方法诊断PJI。
IL-6是由单核细胞和巨噬细胞产生的炎性细胞因子,细胞因子位于急性期炎症级联反应中其他标志物(如CRP)的上游。有学者指出,IL-6可能是检测PJI更快、更灵敏的标志物,由于IL-6在术后能较快恢复正常,使其在鉴别诊断PJI中起到关键作用[14]。研究发现,当IL-6>10.0 pg/mL时,诊断PJI的敏感度和特异度分别为76%、92%[15];当IL-6>9.14 pg/mL时,诊断PJI的敏感度和特异度分别为81%、63%;当IL-6与关节液白细胞联合检测时,其敏感度和特异度可上升至100%、90%,对诊断PJI有极高帮助[16]。
D-二聚体是纤维蛋白溶解的特异性标志物,在纤维蛋白被纤溶酶破坏后释放到血液中,纤维蛋白可以介导并增强炎症反应,意味着D-二聚体升高的患者可伴有感染或脓毒血症的发生[17]。然而,学术界对D-二聚体诊断PJI的意义存在分歧。Xu等[9]以纤维蛋白降解产物(2.95 mg/L)和D-二聚体(1.02 mg/L)联合诊断PJI,其敏感度和特异度分别为60.47%、61.29%,低于CRP(79.07%、84.66%)和ESR(68.99%、81.48%)。苗润青等[10]研究亦显示,D-二聚体诊断慢性PJI的价值较之CPR和ESR并无优势。因此,在临床应用中,可考虑将D-二聚体与CRP、ESR联合检测,以提高诊断PJI的准确性。
关节液α-防御素是一种新型的诊断PJI的生物标志物。与CRP、ESR相比,α-防御素不受血液污染影响,即使合并全身炎症性疾病,α-防御素在诊断PJI中也有较高的准确性。Bonanzinga等[18]一项前瞻性研究报道,关节液α-防御素诊断PJI的敏感度为97%、特异度为97%。国内的研究结果也表明,术后早期的血清α-防御素在诊断PJI中具有较高的价值[19]。但是,在临床工作中,PJI患者在抽取血清或关节液进行α-防御素检测之前基本上都应用过抗生素,会大量杀灭并抑制细菌,而降低检测的阳性率。
关节液白细胞计数和关节液中性粒细胞百分比升高诊断PJI有较高的准确性。De Vecchi等[20]研究显示,当以关节液白细胞计数为1 600/μL为PJI诊断标准时,敏感度、特异度和准确度分别为100%、82.3%、90.9%;当以3 000/μL为诊断标准,敏感度、特异度和准确度分别为93.7%、91.2%和92.4%。Zahar等[21]将风湿性关节疾病患者纳入研究,应用关节液白细胞计数和中性粒细胞百分比诊断PJI,结果显示,当以关节液白细胞2 582/μL作为诊断PJI标准时的敏感度和特异度为80.6%、85.2%,中性粒细胞百分比在66.1%时诊断PJI的敏感度和特异度为80.6%、83.3%。但值得注意的是,当患者合并炎症性疾病、假体周围骨折、脱位以及术后早期,细胞计数常出现假性增高,而影响诊断的准确性。
D乳酸关节液是诊断PJI的新方法,与关节液白细胞计数相比,仅需要少量的关节液(50 μL)就可以完成。一项前瞻性研究发现,当D-乳酸阈值为1.263 mmoL/L时,诊断PJI的敏感度和特异度为86.4%、80.8%;在早期感染的病例中,D乳酸关节液、白细胞计数的敏感度分别为100%、86%;在晚期或延迟感染的病例中,D乳酸关节液、白细胞计数的敏感度分别为83%、78%[22]。但目前D乳酸关节液诊断PJI的报道较少,仍需要大量研究证明其诊断价值。笔者建议,为提高关节液诊断的准确性,在患者病情稳定的前提下,停用抗菌素2周后再进行反复多次关节液培养,穿刺过程中避免使用局部麻醉药,关节液至少培养1~2周。
研究发现,相比于传统假体周围组织培养,超声裂解液培养法诊断PJI的敏感度和特异度更高,分别为77.05%、98.11%和55.74%、94.34%[23]。Osmon等[24]建议,对PJI进行微生物学诊断采样时,要从明显感染的部位采集5个样本。此外,使用组织血培养瓶培养也可进一步提高组织培养的准确性,其培养方式敏感度优于直接培养板、Robertson肉汤培养基、苛养厌氧菌肉汤[25]。
目前,早期或急性PJI的治疗方法主要为关节穿刺抽液注射抗菌药物、保留假体DAIR、一期翻修;晚期PJI的治疗方法主要为二期翻修、关节融合术、关节切除成形术、截肢术。关节融合术、关节切除成形术、截肢术是治疗顽固性PJI的挽救性手段,目前临床已很少使用。所有的治疗手术后都需要静脉应用抗菌药物4~6周。
DAIR治疗PJI具有费用低、手术操作简单、住院时间短、在清除感染的同时能够保留假体等优点,其前提条件是假体固定牢固、局部软组织条件良好。2018年国际感染共识提出,对感染症状出现时间小于4周的患者可行DAIR[8]。有报道显示,早期PJI应用DAIR的成功率为89.5%(34/38)[30]。Wouthuyzen-Bakker等[31]比较了早期急性PJI患者(感染症状出现时间少于3周且关节置换术后3个月以内)和晚期PJI患者(关节置换术后3个月以上)实施DAIR的成功率,结果显示,早期患者的成功率为76%(100/132),明显高于晚期的46%(72/132),且晚期PJI患者持续感染率或再感染率为55%(72/132)。穆文博等[32]对初次THA、TKA后3个月内出现PJI的患者实施DAIR,成功率为87.8%。初次关节置换术后和翻修术后DAIR的成功率也有所不同:Chung等[33]研究显示,初次关节置换术后PJI成功率为93.8%(45/48),翻修术后PJI成功率为77.1%(27/35);成功治愈感染的患者从出现感染症状到手术平均时间为6.2 d,而感染治疗失败患者为10.7 d。笔者认为,在感染症状出现后越早实施DAIR成功率越高,时间过长假体表面生物膜逐渐成熟,难以去除,会降低DAIR的成功率。
DAIR应用于假体固定牢固的PJI患者,术后患者恢复快,关节功能评分高。Zhang等[34]应用DAIR后感染控制率91.7%;患者膝关节评分(knee society score,KSS)由治疗前的(44.8±12.2)分提高到(81.4±9.2)分,KSS功能评分由(38.1±3.5)分提高到(73.9±23.0)分,髋关节评分(harris hip score,HHS)由(34.4±6.9)分提高到(84.1±15.1)分。应用DAIR治愈的PJI患者其关节功能恢复结果也显示优于二期翻修术治疗的患者[35]。此外,彻底清创是DAIR的首要措施,应对感染或怀疑感染的组织彻底切除。研究发现,更换可移动垫片是DAIR成功的重要因素,相比未更换可移动垫片组60.7%的成功率,更换组的成功率高达73.9%,可能是更换垫片减少了生物膜残留的缘故[36]。因此,感染症状出现后4周内、关节置换术后3个月内的PJI患者实施DAIR,同时更换可移动垫片,能提高治愈PJI的成功率。
一期翻修术是治疗PJI的有效手术治疗方式,具有缩短治疗时间、节约费用、术后关节功能恢复良好的优势。笔者认为,对感染时间较短、致病菌已知且非多重细菌感染、软组织损伤小、无窦道形成、假体覆盖条件良好的患者,可以进行一期置换。研究报道,一期翻修术治愈PJI的成功率为93%(28/30)[37]。Wolff等[38]对26例45岁以下行一期翻修术治疗髋关节PJI的患者进行10年以上的随访研究,末次随访患者假体总生存率为76.9%,感染控制率为96.2%,只有1例患者在13年后感染复发;HHS评分由感染控制前的46.2分提高到了78.9分。
一期翻修术虽然不是晚期PJI的常规治疗手段,但其对肢体损害较少,治疗成本较低,因而受到众多学者的关注。曹力等[39]采用一期翻修术治疗16例TKA后慢性PJI患者,无论假体是否固定牢固均取出假体,术后平均随访25个月,成功率为90.9%,末次随访的KSS功能评分为(85.88±12.85)分。近期,该团队的另一项应用保留部分固定牢固假体的一期翻修治疗髋关节PJI的研究报道,平均随访7年,感染控制率为87.1%(27/31),术后患者的髋关节功能得到明显的改善[40]。目前应用一期翻修术治疗晚期PJI的研究不多,还需要多中心、大样本、长时间随访的研究来证实其有效性。
二期翻修术通过彻底清创,取出假体,并置入含有高浓度抗生素骨水泥间隔器,在局部持续释放并维持高浓度的抗生素来治疗感染,对控制感染有很大优势,是治疗晚期PJI的"金标准",但存在治疗时间长、费用高的缺点。Matar等[41]在一项回顾性研究中纳入29例髋关节PJI患者,平均随访5年,末次随访只有1例患者感染复发,成功率为96.5%。Ibrahim等[42]报道在微生物培养阴性的髋关节PJI中,应用二期翻修术,术后5年再感染率为6%,HHS评分为83分。在膝关节PJI方面,Bongers等[43]报道二期翻修术治疗膝关节PJI的失败率为23%。在一项二期翻修术治疗TKA后感染的研究中,共收集了245例患者,90%为慢性感染,随访显示[44]:再感染累计率第1年为4.1%、第2年为9.5%、第5年为14.2%、第10年为16.4%、第15年为16.9%;KSS平均评分由45分提高76分,KSS功能评分由44分提高到了2年后的56分、5年后的53分和10年后的49分;感染复发的预测因素包括BMI>30 kg/m2、既往翻修手术史和严重免疫受限。
有研究报道了应用不同方法治疗真菌性PJI的1年和5年治疗成功率,其中DAIR为57.1%和28.6%,一期翻修术为33.3%和57.9%,二期翻修术为57.9%和46.3%[45]。二期翻修术应用于微生物培养为阴性或真菌感染的PJI,也可有效控制感染[42,45],是治疗PJI的可靠方法,有较高的感染控制率。
总之,PJI的预防和早期诊断治疗仍是重点。在MSIS诊断标准基础上,通过优化现有检测方式、结合多种诊断方法可提高PJI诊断的准确性;DAIR和一期翻修治疗PJI患者的疗效确定,尤其适用于早期PJI,对于晚期、慢性和真菌性PJI建议进行二期翻修。
所有作者均声明不存在利益冲突





















