关节假体感染的预防研究进展.doc

关节假体感染的预防研究进展 DOI10.3877cma.j.issn.1674134X.2019.02.013基金项目国家自然科学基金（81472108，81772364）xx33上海交通大学附属六人民医院骨科通信作者沈灏，Emailshenhao7212sina.综述关节假体感染的预防研究进展朱崇尊杨闯沈灏【摘要】针对膝、髋关节严重关节畸形及功能障碍，关节置换是治疗膝、髋关节终末病变的最为有效、安全的治疗措施。 然而这一显著提高患者生活质量的手段还有很多并发症，其中人工关节感染是人工关节置换术后最严重的并发症，一旦发生感染，会给患者带来巨大的身体负担和经济压力。 而预防是应对关节感染最为经济有效的措施。 所以了解人工关节置换术中导致感染的危险因素，及时采取预防措施十分必要。 本文针对这些问题作一综述。 【关键词】人工关节；感染；预防Progress inprevention ofprosthesis joint infection Zhu Chongzun，Yang Chuang，Shen Hao.Department ofOrthopaedic Surgery，Shanghai JiaoTong UniversityAffiliated SixthPeoples Hospital，Shanghaixx33，ChinaCorresponding authorShenHao，Email shenhao7212sina.【Abstract】For knee and hipjoint deformityand dysfunction，joint replacement is the most effectiveandsafe treatmentfor kneeand hipterminal diseases.However thisimprovement oflife qualityof patientmeans there aremany plications，including artificial joint infectionwhich isthe mostserious plicationafterartificial jointreplacement.In caseof infection，it canbring hugebody burdento patientsand economicpressure.Prevention isthemostcosteffective measureof joint infection.Therefore，it isnecessary tounderstandthe risk factors ofinfection inartificialjointreplacement andtake preventivemeasures intime.This articlereviewed theseproblems.【Key words】Joint prosthesis；Infection；Prevention关节置换是对患有退行性关节病变等关节终末病变患者一种有效治疗方法，可以有效减轻患者疼痛、重建关节功能1。 在美国全关节置换患者逐年增多，到2030年全髋关节置换（total hiparthroplasty，THA）有望达到572000例，全膝关节置换（total knee arthroplasty，TKA）有望达到3480000例23。 目前，髋关节置换感染发生率为0.30.6，膝关节置换后感染发生率约为14。 虽然关节置换后感染发生率比较低，然而由于关节置换的总人数的逐年攀升，关节置换后感染发生的总量还是相当大的5。 假体周围感染作为关节置换后最严重的并发症，是导致关节置换失败的重要的原因。 而一旦发生假体周感染常带给患者很大的精神压力以及医疗系统很大的经济负担6。 近些年来由于假体周围感染的病原菌呈现复杂性、耐药菌甚至多重耐药菌比例增多7，给治疗假体周围感染带来越来越大的挑战。 采取有效的预防手段可以减少假体周围感染这种关节置换后最严重并发症的发生。 本文将就假体周围感染的预防作一综述。 一、术前危险因素和预防措施糖尿病、慢性疾病、营养不良、抑郁、吸烟、静脉注射药物滥用、人类免疫缺陷病毒感染等都是关节置换后发生假体周围感染的危险因素。 通过对这些602中华关节外科杂志（电子版）2019年4月第13卷第2期Chin JJoint Surg（Electronic Edition），April2019，Vol.13，No.2万方数据危险因素进行预防和处理可以减少假体周围感染，除此之外还包括术前皮肤准备、清除定植致病菌等。 （一）营养不良血淋巴细胞总数（total lymphocytecount，TLC）1.5109个L8、白蛋白35gL、血清转铁蛋白水平2gL、低血清前白蛋白，被WHO推荐作为衡量营养不良的指标910。 当这些指标1个或多个达到营养不良标准时，可能导致术后更长的住院时间和更多的术后并发症的发生11。 Green等12回顾性研究了217例原发性全关节置换（total jointarthroplasty，TJA）患者，发现关节置换患者TLC1.5109个L时会增加5倍感染发生的风险而患者同时出现白蛋白水平35gL，患者感染风险增加7倍。 Yi等人13评估了600名患者并报道了有1个或多个指标达到营养不良的患者比正常人感染率高7倍。 很多研究发现衡量营养不良的指标一般都是蛋白方面的，却很少将钙和维生素D方面的缺乏定义为营养不良1415。 Maier等16在对假体感染的患者研究中发现维生素D缺乏的患者发生感染几率比正常患者要高。 这可能提示单纯依靠白蛋白等传统指标定义营养不良可能不全面，因此像维生素D等应该也被要被考虑在内6。 因此术前检查蛋白、维生素D等方面的缺乏，并纠正这些方面的营养不良对于减少术后假体感染有一定意义。 （二）糖尿病及高血糖糖尿病是常见的慢性疾病，关节置换的患者可能同时患有糖尿病，其中有三分之一患者有没有确诊的血糖偏高1718。 Marchant等19研究表明糖尿病血糖未控制患者关节置换术后发生并发症的危险增加。 Dronge等人20研究认为术前空腹血糖2gL和糖化血红蛋白（hemoglobin a1c，HbAc1）7是减小术后并发症发生的重要方法。 然而Jesse等21研究发现HbAc1控制良好的患者（HbAc17）和HbAc1控制不好的患者（HbAc17）相比假体感染并没有减少。 HbAc17是否作为减少术后感染的血糖控制指标尚无定论。 因此对于术前糖尿病以及术前高血糖的无糖尿病患者控制空腹血糖水平2gL很有必要。 （三）病理性肥胖肥胖是骨关节炎发生的危险因素，可以导致关节置时间提前22。 在对36494例全髋置换的患者的研究中发现肥胖患者的假体感染比非肥胖患者假体感染高2.84倍23。 Tayton等24对1999xx年间64566例TKA进行多变量分析，发现病理性肥胖患者身体质量指数（body massindex，BMI）40kgm2感染率是正常患者（BMI35kgm2）感染率的3倍。 肥胖尤其是病理性肥胖会导致关节假体感染增加，因此控制术前患者体重对于减少假体周围感染的发生很有必要，特别是对于病理性肥胖术前减轻体重更有意义。 （四）类风湿与免疫抑制剂类风湿是一种累及多系统的疾病，患有类风湿关节炎的患者常因为关节损坏需要关节置换来治疗同时也需要服用抗类风湿药控制病情，这些药物会导致免疫系统异常，术后假体感染机率增加25。 在对于类风湿是否会增加关节置换后假体感染的研究中，Erik等26与Ravi等人27却得出了截然相反的结论。 Tadam等28对227个患类风湿关节炎并且接受关节置换患者使用多因素logistic分析发现使用抗类风湿的改变病情抗风湿药物（diseasemodifying antirheumatoid drugs，DMARDS）与手术部位感染无关。 美国风湿协会建议术前考虑停用肿瘤坏死因子抑制剂应当使用肿瘤坏死因子抑制剂浓度达到半衰期的35倍，甲氨蝶呤一般使用到术前1周停止使用2930。 （五）抑郁症Setor等人31通过系统回顾和meta分析证明抑郁症与假体感染危险有关。 Bozic等人32证明抑郁症是假体感染的独立危险因素。 对抑郁症导致假体感染增加的原因研究表明，抑郁症可能导致营养不良增加输血机会进而导致假体感染增加33。 更重要的是抑郁症可以直接影响免疫系统功能，增加患者罹患感染风险11。 对于抑郁症患者术前改善其精神症状可以提高患者体质、增强免疫，从而降低术后感染发生的概率。 （六）吸烟和饮酒Srensen等34系统性回顾研究表明，吸烟可以通过减少组织血供和氧供、影响正常的炎症反应和杀菌机制、影响细胞再生和组织重塑来增长伤口愈合时间增加感染机会。 Teng等35的meta分析发现，吸烟可以导致全髋置换后深部感染率增加。 外科感染协会等认为术前46周戒烟可以减少术后手术部位感染36。 因此关节置换术前戒烟可以减少术后感染的发生，然而术前多久戒烟还需要进一步研究。 为研究过度饮酒和术后感染的关系，Bradly等37研究了9176例非心脏手术患者发现过多饮酒者术后发生感染的机会大于非饮酒者。 Tonnesen702中华关节外科杂志（电子版）2019年4月第13卷第2期Chin JJoint Surg（Electronic Edition），April2019，Vol.13，No.2万方数据等人38的研究证明术前4周禁酒可以明显减少术后假体感染的发生。 具有饮酒史者术前应该进行评估，并且术前4周停止饮酒可以减小发生假体感染的风险39。 （七）皮肤准备1.减少皮肤细菌定植。 皮肤部位的细菌定植可以作为各种术后感染的重要，当由于手术等因素破坏皮肤屏障后这些定植菌就可能导致感染，手术时的皮肤准备一般只是局限在手术部位，而其他部位皮肤的定植菌同样可以引起感染40。 对同一系统两家医院的1项回顾性研究发现术前使用氯已定并淋浴可以减少关节置换术后金葡菌和耐甲氧西林金葡菌感染41。 氯已定是一种十分有效的杀菌剂42，可以很好地减少皮肤细菌的粘附、寄生。 美国疾病预防中心（Centers forDisease ControlandPrevention，CDC）认为全身术前皮肤的清洁比手术局部清洁方法更为有效的减少术后感染43。 Morrison等44对关节置换术前手术部位，使用含有酒精的聚维酮碘单次消毒和双次消毒的1项前瞻、随机、双盲研究发现，在手术部位贴隔离膜前后双次消毒可以明显减少手术部位的感染发生。 因此推荐患者术前全身淋浴和使用洗必泰清洁全身皮肤，同时手术部位在贴隔离膜前使用含有酒精的聚维酮碘两次消毒。 2.毛发剃除。 需要手术的患者常需要手术部位的毛发剃除，然而手术部位毛发剃除并没有文献证明可以减少术后的感染发生45。 Broekman等46认为术前脱毛可以减少毛发脱落刺激切口引起术后切口的感染。 目前对是否要术前脱毛备皮尚缺乏明确定论。 （八）去除鼻腔定植菌鼻腔定植的金葡菌可以引起术后切口感染的增加，在对xxxx年间的284名接受过手术患者研究中发现，鼻腔中金葡菌定植率从xx年的32增加到38、耐甲氧西林金葡菌（methicillinresistant staphylocous aureus，MRSA）定植率从0增加到447。 Bode等48在对6771个患者的1项随机、双盲、安慰剂的研究中证明，对于鼻腔携带有金葡菌的患者进行筛查和去定植可以减少术后切口感染的发生。 Grothe等49对2374名患者进行系统回顾和Meta分析发现1d两次使用匹莫沙星涂鼻可以减少术后切口感染的发生。 去除鼻腔定植可以使用匹莫沙星1d两次涂抹鼻以及氯已定1d洗鼻一次术前5d开始使用，可以减少术后切口感染50。 Torres等51针对鼻腔有耐甲氧西林金葡菌的患者单中心回顾性研究发现，术前使用碘伏涂抹鼻腔清除定植菌和术前5d开始每天两次使用匹莫沙星软膏涂抹鼻腔去除定植菌的方法两者在减少关节置换术后感染方面没有差别。 而使用碘伏的方法更经济。 因此对于鼻腔金葡菌定植的筛选和去除定植对于减少术后假体感染是有意义的，但是选择何种方法更经济有效还需要进一步研究。 （九）免疫疗法和疫苗预防感染性疾病的根本方法是使用疫苗和免疫疗法，假体感染本身就是一种感染性疾病，因此可以使用疫苗来预防关节置换术后假体感染52。 Yang等53使用葡萄球菌蛋白A（staphylocous proteinA，SPA）和纤维蛋白结合蛋白（fibrin bindingproteinA，FnBPA）结构域作为抗原制作双价疫苗（SpADKKAAFnBPA37507，SF），对于金葡菌感染具有良好的保护作用。 对于高龄、患有糖尿病等影响免疫功能的疾病的患者，使用被动性免疫比疫苗效果更好54。 术前预防性的使用针对金葡菌特定蛋白的中和性抗体可以帮助机体清除金葡菌52。 疫苗和被动免疫疗法尚处于研究阶段，但是为假体感染的预防提供了新的思路具有良好的应用前景。 二、术中预防（一）优化手术室环境1.层流系统层流系统能否减少关节置换术后感染的发生尚有有争议。 James等55研究表明层流系统虽然不像围手术期预防性使用抗生素等那样十分有效减少术后感染的发生，但它的确可以减低关节置换后的感染。 然而Gastmeier等56在对196819例关节置换（75064例全膝置换、121755例全髋置换）的患者进行系统回顾分析发现使用层流的术后感染率比常规通风更高。 Tayton等24对新西兰关节登记数据库里的64566例初次全膝置换术的研究发现，层流系统并不能减少术后感染发生，相反还可能增加术后感染的发生。 层流能否减少关节置换后的假体感染还要进一步研究。 2.控制手术室人员流动和数量Pedram等57对80例初次关节置换和36例关节翻修研究发现，随着手术室人数增加手术室空气会污染加重，因此应该控制手术室人数和手术室人员流动。 Bedard等58对100例关节置换的手术中人员流动情况和术后感染情况研究发现减少人员流动可以减少手术室细菌数量从而有机会减少术后感802中华关节外科杂志（电子版）2019年4月第13卷第2期Chin JJoint Surg（Electronic Edition），April2019，Vol.13，No.2万方数据染的发生。 因为层流手术室可以减少空气包裹有细菌的微粒，因此作者认为层流手术室可以减少术后感染的发生。 （二）双层手套双层手套并不常用，然而骨科手术常遇到锋利的边缘，戴双层手套可以避免因手套破裂导致的穿孔的危险59。 Makama等60的1项随机对照研究证明带双层手套对患者和医生有90以上的保护率。 因此推荐关节置换中戴双层手套。 （三）围手术期预防性抗生素使用关节置换术前适当及时预防性的抗生素的使用可以减少术后假体感染和切口感染发生30。 那么，使用何种抗生素预防？抗生素首选第 1、2代头孢菌素，当患者对头孢过敏或耐甲氧西林一般使用万古霉素作为预防性药物61。 由于没有相关研究证明术前使用万古霉素可以有效预防术后感染，围手术期一般不使用万古霉素预防假体感染，相反万古霉素对革兰阴性细菌并不是很有效并且可以导致术后革兰阴性感染增加62。 Albuhairam等人63的回顾性研究表明使用头孢对大部分骨科相关细菌有效并且可以减少术后感染发生。 单机构回顾性研究也表明使用万古霉素和使用头孢唑啉相比有更高的假体感染机率64。 因此对于大多数关节置患者术前首选头孢唑啉，而对头孢类过敏或病原为耐甲氧西林金葡菌的患者使用万古霉素。 关于抗生素使用时机和使用量，外科手术的抗生素预防的临床指南认为头孢唑啉应该术前3060min开始使用、万古霉素应该术前60120min开始，使用量应该根据体重来使用，头孢唑啉2gkg（体重120kg的3gkg）、万古霉素150mgkg65。 同时应根据抗菌素半衰期选择以及手术时间以及出血量来选择是否要术中追加抗生素使用（头孢唑啉在手术时间超过4h需要再次使用，万古霉素半衰期长达48h不需要术中追加使用）25。 因此使用抗生素来减少术后感染应该注意选择抗生素种类，以及使用方法。 （四）抗生素骨水泥的使用欧洲国家认为无论对初次关节置换还是关节翻修，使用抗生素骨水泥在所有关节置换的患者中都可以减少术后感染的发生66。 Wang等67的meta分析证明，无论在初次膝关节还是髋关节置换使用抗生素骨水泥都可以减少术后深部感染的发生。 然而Wang68在对2293例1年内接受过全膝置换的患者进行的回顾性研究发现，使用抗生素骨水泥和使用普通骨水泥相比并没有减少术后深部感染的机率。 体外实验表明抗生素加入骨水泥并不会影响其机械强度，然而抗生素随时间释放存在不一致性，开始位于骨水泥表面和表面附近暴露的抗生素会大量释放而位于骨水泥空隙、间隙的抗生素会缓慢释放69。 抗生素骨水泥短时间内释放大部分的抗生素70，之后抗生素缓慢释放的浓度处于亚抑菌浓度。 体外实验证明亚抑菌浓度的抗生素会引起细菌变异和耐药性的产生7172。 而耐药菌产生毫无疑问会导致难治性的关节假体感染。 患者有高危因素（糖尿病等）的初次关节置换使用抗生素骨水泥比较合适73。 初次关节置换的抗生素骨水泥选择要根据患者情况谨慎选择。 （五）假体因素体外实验证明人工假体磨损产生的聚乙烯颗粒（ultra highmolecular weightpolyethylparticle，UHMWPE）颗粒可以激活巨噬细胞、破骨细胞、以及影响淋巴细胞功能61。 使用非限制性假体比限制性假体更能减少术后感染风险，因为非限制性假体磨损产生更少金属微粒，磨损的金属微粒可以影响免疫细胞的正常吞噬功能74。 细菌在人造植入物表面的定植是引起感染的重要一步，在人造植入物表面覆盖新型抗菌材料既不会影响植入物机械强度同时可以获得抗菌能力75。 Wang等76研究证明，纳米级银颗粒修饰的假体可以很好地减少假体感染常见的金葡菌的定植以及其成膜。 Guo等77研究证明氟化镁纳米涂层可以通过影响中性粒细胞功能发挥抗菌功能。 新型表面抗菌材料虽然尚处于研究阶段，但是对于今后应用于假体感染预防具有良好的前景。 三、术后感染的预防（一）术后伤口的引流Zhu等78针对假体感染危险因素的系统回顾和Meta分析证明，术后的引流是假体感染的危险因素。 由于术后的引流是假体感染的危险因素同时引流管可以作为病原菌入侵的通道引起感染，因此应该术后12d拔除引流管79。 （二）伤口敷料伤口敷料可以将伤口和外界细菌隔离开，并为伤口愈合提供一个稳定、合适的内环境11。 现在仍然不知道哪种伤口敷料用于关节置换术后更为合适80。 Matthew等81的研究发现使用含有银浸润的封闭敷料可以减少关节置换后急性感染的发生。 Grosso等82对1173例接受全关节置换的患者进行902中华关节外科杂志（电子版）2019年4月第13卷第2期Chin JJoint Surg（Electronic Edition），April2019，Vol.13，No.2万方数据回顾性研究发现使用银浸润的封闭敷料的和使用不含银的敷料相比术后假体感染减少了4.6倍。 Brigid等83的1项随机对照试验表明，负压创面敷料可以减少髋关节术后3的切口感染，却会使其他并发症增多。 虽然新型敷料可以减少术后感染，但是使用抗菌材料可以引起耐受菌的产生，同时也会带来患者经济负担加重。 目前含有银离子等抗菌敷料并没有常规使用。 （三）术后抗凝药Mortazavi等84的病例对照研究证实血肿形成作为关节置换术后严重的并发症会增加术后假体感染的危险。 预防血肿形成除了术中有效的止血还包括术后避免使用过于强烈的抗凝药85。 关节置换术后患者需要静卧，同时由于手术引起血液凝固性增强，容易引起下肢深静脉血栓形成。 de Diosm等86的研究表明深静脉血栓也是关节置换后发生感染的危险因素。 最近，很多文献表明使用阿司匹林是一种预防术后血栓、术后假体感染的价效比很高的手段8788。 因此术后使用阿司匹林同时注意检查国际化比率防止抗凝过度是减少术后假体感染的方法。 （四）术后口腔科操作是否预防性使用抗生素一般认为假体感染途径之一是由于血液中的细菌作为“种子”，随血液流动到假体周围繁殖导致的术后假体感染的发生87。 口腔侵入性的操作常会导致细菌入血几率增加88。 美国口腔医师协会建议口腔操作前使用抗生素预防。 然而最新的1项研究并没有发现进行口腔操作前预防性的使用抗生素可以减少假体感染的发生，因此不同组织对此尚没有给出统一答案88。 对于假体植入后口腔操作前是否要预防性使用抗生素预防假体感染还需要进一步研究。 假体感染是关节置换后最严重的并发症，是一种灾难性的事件。 一旦发生常会导致关节置换的失败，同时会带给医疗系统严重的经济负担。 虽然针对假体感染现在有很多处理手段，但是针对感染的最根本、最经济有效的手段还是预防。 采用术前、术中、术后预防措施，可以有效降低术后假体感染发生概率。 目前有些预防方法是否有效尚没有确定，研究这些预防方法对假体感染预防有良好的前景。 参考文献1Bozic KJ，Ward DT，Lau EC，et 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