全膝关节置换术后感染的预防和诊治

全膝关节置换术后感染的预防和诊治215医院骨科梁勇感染是全膝关节置换术(TKA)后具灾难性和昂贵代价的并发症。随着对其认识的深入和TKA技术的完善，其发生率由早期1%-23%降至目前1%-2%。根据累及范围，分TKA后感染为浅层感染(未累及关节囊内)和深部感染(累及关节囊内)；根据起病及病程，分为急性或早期感染(TKA后2周内)和慢性或迟发感染(TKA后2周后)。一．TKA后感染的危险因素及其预防TKA术前因素：既往半月板，滑膜手术或多次翻修术造成的膝周瘢痕形成，挛缩或畸形增加本次TKA难度，延长手术时间；患者高龄，一般情况差，糖尿病，类风湿关节炎用皮质激素治疗，合并慢性尿道感染等多方因素均是TKA后感染的危险因素。1．手术野皮肤细菌学：皮肤表面细菌包括常居共生菌和暂居菌。暂居菌一般不进入健康皮肤深层，消毒后短期内不会再现；常居共生菌消毒后3-4小时内会逐渐再现于手术野皮肤。术前沐浴和预防性运用抗生素可有效减少皮肤细菌数和术后感染；手术区备皮可造成多处擦伤致金葡菌繁殖；黏附性塑料手术衣作用不确定，若浸以碘液可延缓常居共生菌繁殖，减少切口处细菌数。Tanzer发现标准术前预防性抗生素和皮肤清洁技术不能彻底消除手术野皮肤菌群，有4.6%表皮葡萄球菌和44%金葡菌对标准预防性抗生素耐药，术前对手术区皮肤进行培养，筛选合适抗生素和皮肤清洁技术可有效消除耐药菌，减少术后感染。2.术前预防性抗生素：TKA术前预防性抗生素可明显降低术后感染发生率，其选择常依据TKA后感染的细菌学经验和药敏实验，头孢呋辛和头孢孟多最常用，必要时合并使用氨基糖苷类抗生素，静脉给药时间为止血带充气前10分钟，术后8小时，16小时。如同期行双侧TKA，在行第二个TKA止血带充气前10分钟需追加一次剂量。静脉途径氨基糖苷类抗生素不能在膝关节骨和软组织达到有效浓度，而抗生素骨水泥可在局部形成较长时间抑菌浓度，尤以与周围组织接触面浓度最高，常用抗生素有庆大霉素，妥布霉素，其释放量，时程与抗生素种类，浓度，对骨水泥聚合方应稳定性，骨水泥种类，颗粒直径，孔径和表面积大小有关。3．手术环境：超净空气一般指手术室空气中带菌颗粒不超过10cfu/m3。用传统通气系统合并封闭式手术衣可达到标准，但手术结束时，周围细菌数较切口部位高，可能与周围手术人员移动有关；层流系统合并带排气管手术衣可使空气污染小于1cfu/m3，但超净空气价格昂贵，带排气管手术衣行动不便，术者交流困难，而封闭式手术衣方便，合并层流系统亦可达到目的。有报道层流较传统通气感染率上升1.4%-3.9%，可能与术者位于切口上方，干扰层流有关；而Torbjorm报道层流明显降低手术野空气污染。传统棉织手术衣难以抑制身体向外排菌，正常人静息时向外排菌约100000微粒/小时，中等活动时约1000000微粒/小时，全身活动时约2000000微粒/小时，手术室人员数，移动率均可影响空气质量，有报道约90%-95%切口感染来源于空气，封闭式或带排气管手术衣可有效控制和移除身体排出的细菌。4．手术因素：TKA时需抬高患肢，驱血后上止血带，阻断血流，仅有原血流的1%通过髓内血管循环，故显著减少术中出血，但造成的低氧状态降低机体对微生物的抵抗力；驱血同时也去除肢体血中未被组织摄取的预防性抗生素；术中需做外侧副韧带松解者，若采用内侧关节囊切口，部分或全部切除髌下脂肪垫，分离膝上外侧血管等操作引起髌骨及周围软组织血供障碍，使切口易于感染，术中采用髌骨外翻技术，关节囊内分离韧带，吊带保护血管等技术可预防之。5．假体因素：铰链型假体TKA者较全髁或单侧假体感染率高，可达6.2%-9.4%(3,9)；金属背假体产生的磨屑可抑制巨噬细胞对细菌的吞噬能力，致迟发性感染较聚乙烯假体明显升高，有研究表明金葡菌，假单胞菌与金属假体相关性高，表皮葡萄球菌与聚乙烯假体相关性高。细菌易于在大多数生物材料和破坏的胶原纤维表面增殖，与宿主细胞竞争生长。若宿主细胞早期覆盖假体，细菌增殖困难，引发感染少；如细菌与假体表面发生时间依赖性结合，分泌糖蛋白形成生物膜保护细菌免受宿主防御机制和抗生素的攻击，一旦宿主抵抗力下降，则感染复发，形成生物膜保护能力最强的细菌包括金葡菌，表皮葡萄球菌，假单胞菌，与临床TKA后感染常见菌一致。骨水泥从多孔表面漏出其单体对宿主细胞包括淋巴细胞产生毒性作用，操作时造成局灶骨坏死，骨水泥聚合热损坏骨等因素造成骨-骨水泥-假体界面成为无血管区，缺乏对细菌的抵抗力；损伤的胶原纤维易被细菌黏附；假体金属离子渗到周围组织可刺激细菌代谢，所有这些因素增加TKA后感染的可能性，用抗生素骨水泥可有效预防。6．膝关节术后引流：术后膝关节引流可改善皮肤，关节腔环境，减少深部感染的发生率。术后因素：髌骨周围皮肤血液主要由膝内，外血管由后向前走行供给，TKA手术切口选择不当可造成血供障碍，切口氧分压低，易引起浅层感染，可向深部侵犯；通过选择合适切口，轻柔牵拉软组织，仔细止血，无张力缝合可有效预防；富含血管的内侧腓肠肌皮瓣可解决术后软组织全层坏死；术后合理运用CPM可增加切口氧含量，降低感染率。术后出现远隔部位皮肤，尿道，胃肠道，口腔粘膜等部位感染，同时合并宿主因素如免疫抑制，糖尿病，类风湿关节炎，运用皮质激素，假体松动等，则会引起血源性假体感染。牙科手术如拔牙，牙周刮除术，牙内手术等可造成长达30分钟的暂时性菌血症，引起假体感染。Barry建议对TKA后具上述宿主因素者行上述牙科手术时需在术前1小时和术后8小时预防性运用一代头孢菌素以预防TKA后感染；但不主张对健康者行常规牙科手术时均预防性运用抗生素。二．TKA后感染的诊断诊断TKA后感染需综合考虑病史，临床症状，体征及辅助检查：(一)病史：具有上述危险因素行TKA者。(二)临床症状，体征：急性或早期感染可表现发热，系统症状，膝关节疼痛，肿胀，僵硬，水肿，切口处流液，破溃等，诊断较容易；慢性或迟发感染已形成窦道者诊断不难；亚急性，低毒力菌或隐匿性感染症状不典型，诊断较难，对TKA后出现膝关节疼痛者应高度怀疑感染直到诊断明确。(三)辅助检查：1.血常规，血沉：TKA后感染者仅有16%出现外周血白细胞升高，Westergren血沉平均88mm/hr，非感染者为40mm/hr，有明显差异，但约66%非感染者亦有血沉上升。2.细菌学检查：包括切口拭子培养，关节抽吸液和术中标本培养或PCR处理。切口拭子培养一般仅用于表浅感染；术前抽吸液检查是诊断TKA后深部感染和指导抗生素选择的最有效手段，操作简单，方便。抽吸液细菌培养需5天，敏感性80%-100%，特异性100%，其敏感性受标本收集方法，培养基类型，培养时间，运用抗生素等因素影响，已用抗生素治疗者需停药2-3周后培养方有意义；PCR技术需时仅24-36小时，敏感性可达100%。3.X线：TKA后感染者X线可表现假体松动，周围性骨炎，局灶溶骨，多发性放射密度降低线等征象，但非感染因素亦可有上述征象，特异性不高。4.放射性核素扫描：常用的有MDP-99mTc，In-WBC，HMPAO-WBC，99mTc-亚锡胶体闪烁法骨扫描等，其中后者可明显提高TKA后感染诊断的准确性。5.术中冰冻切片组织学检查：术中滑膜，骨及其他组织冰冻切片组织学检查有助于亚急性或隐匿性感染的诊断，感染者多表现急性或慢性炎症反应，而非感染者多表现纤维化，异物反应或慢性炎症反应。关节抽吸液细菌培养和PCR处理结果显示：TKA后感染的病原菌以金葡菌，表皮葡萄球菌最常见，大多凝固酶阴性，其次为假单胞菌，类白喉杆菌，梭状芽胞杆菌，链球菌等，沙门氏菌，奈瑟氏菌，克雷伯杆菌，分支杆菌，真菌等亦有报道。三．TKA后感染的治疗治疗TKA后感染的目标是消除感染，膝关节达到无痛，尽可能恢复膝关节功能。TKA后浅层感染仅需制动，静脉予抗生素，伤口清创，二期缝合等措施即可治愈；浅层感染一旦发展为深部感染或起病即为深部感染者，需根据感染的长期性，细菌毒力和宿主因素(年龄，一般健康状况，免疫抑制等)等指标选择合适治疗方法。以下简介TKA后深部感染的治疗方法：(一)抗生素：早期单独运用抗生素治疗TKA后感染的效果差，感染清除率最高仅达27%，大多仅能控制症状，减少切口引流液，却可致骨丢失，持续疼痛和功能障碍，故单独使用仅限于不能耐受手术或寿命有限者。目前抗生素通常以静脉给药全身作用和抗生素骨水泥局部作用与手术治疗配合使用。(二)清创，保留假体：仅行滑膜切除术，对骨和软组织清创，不去除假体和骨水泥。早期总有效率仅29%。对出现感染症状30天内或TKA后30天内出现的感染，无骨炎和假体松动者，早期感染控制率60%-100%，迟发血源性感染控制率71%。Mclaren对长柄假体固定坚实，骨-骨水泥-假体界面无可供细菌侵入的沟隙，去除假体可能引起明显骨丢失者行保留假体的清创术，短期感染清除率100%。故在上述的特殊情况下可选择此术。(三)一期假体再植术：去除假体和全部骨水泥，对骨和软组织彻底清创，切除窦道，滑膜，坏死或缺血组织，更换新假体，以抗生素骨水泥固定，骨丢失可用抗生素自体或同种骨块或片状骨移植。术后需制动2-3周，静脉予抗生素至少4-6周。其优点有缩短住院日，费用低，减少手术次数，保留运动功能和软组织健康；但其感染清除率仅为77%。(四)二期假体再植术：手术包括三阶段，(1)去除假体和骨水泥，对骨和软组织彻底清创，置抗生素骨水泥珠或垫圈于关节腔，关闭切口。(2)间隔期以肠外途径予敏感抗生素治疗。(3)感染消除后，软组织，骨质，伸膝装置条件好，即可植入新假体，以抗生素骨水泥或抗生素自体或同种骨固定。间隔期小于2周者称早期再植，其感染清除率仅为35%-48%，现以少用；间隔期在4-6周以上者称延迟再植，其感染清除率高，不用抗生素骨水泥者81%-100%，用骨水泥者90%-96%，再植假体生存率77.4%-80%。功能恢复不如非感染性翻修，一系列报道示二期假体再植术后KSS评分平均80-90分，HSS评分平均78-87分，功能评分平均70-86.5分，ROM2-109度。影响二期假体延迟再植术效果的因素有：(1)细菌毒力：Hirakawa报道低毒性凝固酶阴性的葡萄球菌，链球菌的清除率为80%，混合感染清除率71.4%，耐甲氧西林金葡菌清除率66.7%。亦有报道二期延迟再植效果与致病菌种类和感染时间无关。(2)既往手术史：首次TKA后感染治疗成功率达92%，而多次手术(关节镜，骨切除术，TKA翻修)者感染清除率仅为41%。(3)抗生素骨水泥珠，垫圈，联结垫圈，内侧腓肠肌旋转皮瓣：早期报道认为二期延迟再植术在新假体植入前有至少4-6周处于切除置换术状态，膝周软组织形成瘢痕，挛缩，关节僵硬，骨质差，再植新假体时为获得良好暴露，常需行股四头肌置换术，可引起膝前血供障碍，感染易复发。随着抗生素骨水泥垫圈，联结垫圈及皮瓣的运用，上述难题得到解决。抗生素骨水泥垫圈可保证二期手术间隔期膝关节的机械稳定性，防止膝周软组织挛缩，有利于再植假体时手术野的显露，抗生素在局部形成高浓度治疗感染；抗生素联结垫圈还具有提高术后膝关节运动范围和软组织健康的优点；内侧腓肠肌旋转皮瓣有效覆盖膝周，解决膝周软组织挛缩和切口并发症，达到无张力缝合，移植的肌肉改善局部血供及生物学环境，提高宿主防御机制，有助于抗生素的输送和组织愈合，但手术时间延长，暴露面积大，如感染未控制时移植，失败率可达45%-71%，故应严格掌握手术指征及时机。此外，一期清创后用硅化橡胶贮器扩张皮肤亦可使伤口易于关闭和术后顺利康复，避免不必要的组织瓣移植。(4)再植新假体的固定：Hanssen报道抗生素骨水泥固定假体者感染复发率4.7%，未用抗生素骨水泥固定者感染复发率28%；Whiteside用抗生素浸泡的自体和异体骨移植固定假体，仅有3%复发感染，术后植入物固定稳定，关节功能恢复满意。(五)关节固定术：可成功消除感染，膝关节达到无痛状态，但丧失功能。仅适用于伸膝装置功能丧失，有严重骨，软组织丢失引起重建困难者。分为一期融合和二期融合，一期融合是指用单平面外固定器如Charley加压夹，在去