感染是人工关节置换术后最严重的并发症之一，不仅给患者带来多次手术打击，也消耗大量医疗资源。过去十年，人工关节置换术后的感染率显著下降，但目前接受人工关节置换术的患者数量增长速度远远超过了感染率的下降速度，因此术后感染问题不容忽视。
一、发病原因
人工关节置换术后感染应被视为由耐药菌引起的医院获得性感染。最常见的致病菌是葡萄球菌，占70%至80%，革兰氏阴性杆菌、厌氧菌和非A组链球菌也较为常见。
二、发病机制
感染分为两类：早期感染和晚期感染（也称迟发性感染）。早期感染是由手术过程中细菌直接进入关节引起的，最常见的致病菌是表皮葡萄球菌。迟发性感染则是由血液传播引起的，最常见的致病菌是金黄色葡萄球菌。接受过手术的关节更容易发生感染。例如，人工关节置换术后翻修手术的感染率约为10%，而因类风湿性关节炎接受关节置换术的患者感染率也更高。
大多数感染发生在术后几个月内，最早可能在术后两周内出现，但也可能在几年后出现。早期主要表现为急性关节肿胀、疼痛和发热，发热症状必须与其他并发症相鉴别，如术后肺炎、尿路感染等。
早期感染时，患者术后三天体温不仅没有恢复正常，反而升高；关节疼痛不仅没有逐渐减轻，反而逐渐加重，静息时也出现搏动性疼痛；切口处有异常渗液或分泌物。应仔细检查这些情况，并排除肺部或泌尿道等其他部位术后感染的可能性。同时，切勿将切口渗液简单地误认为是脂肪液化等常见渗液。此外，还需明确感染部位是位于假体周围浅表组织还是深部组织。
对于感染晚期的患者（其中大多数已出院），关节肿胀、疼痛和发热可能并不严重。半数患者可能没有发热。表皮葡萄球菌可引起无痛感染，仅有10%的患者会出现白细胞计数升高。血沉增高更为常见，但同样不具有特异性。疼痛有时会被误诊为假体松动，后者是指与活动相关的疼痛，休息后应可缓解；而炎症性疼痛则不能通过休息缓解。然而，有研究表明，假体松动的主要原因是迟发性慢性感染。
三、诊断
1.血液学检查：
主要包括白细胞计数及分类、白细胞介素6（IL-6）、C反应蛋白（CRP）和红细胞沉降率（ESR）。血液学检查的优点是操作简便快捷，结果可得；ESR和CRP特异性较低；IL-6在判断术后早期假体周围感染方面具有重要价值。
2.影像学检查：
X光片：对感染的诊断既不敏感也不特异。
膝关节置换感染的X光片
关节造影：在感染诊断中的主要代表性表现是滑液和脓肿的流出。
CT：关节积液、窦道、软组织脓肿、骨侵蚀、假体周围骨吸收的可视化。
MRI：对早期检测关节液和脓肿非常敏感，但尚未广泛用于诊断假体周围感染。
超声波检查：积液。
3.核医学
锝-99骨扫描对关节置换术后假体周围感染的诊断敏感性为33%，特异性为86%；铟-111标记白细胞扫描对假体周围感染的诊断价值更高，敏感性为77%，特异性为86%。当两种扫描联合用于关节置换术后假体周围感染的检查时，可以获得更高的敏感性、特异性和准确性。该检查仍然是核医学中诊断假体周围感染的金标准。氟代脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描（FDG-PET）可检测感染区域内葡萄糖摄取增加的炎症细胞。
4. 分子生物学技术
PCR：灵敏度高，但假阳性率高
基因芯片技术：研究阶段。
5. 关节穿刺术：
关节液细胞学检查、细菌培养和药物敏感性试验。
这种方法简单、快速且准确。
在髋关节感染中，关节液白细胞计数 > 3,000/ml，同时 ESR 和 CRP 升高，是判断是否存在假体周围感染的最佳标准。
6. 术中快速冰冻切片组织病理学
快速术中冰冻切片检查是目前最常用的术中组织病理学检查方法，用于评估假体周围组织病理学改变。Feldman诊断标准，即在至少5个不同的显微镜视野中，每高倍镜（400倍）下中性粒细胞≥5个，常用于冰冻切片的诊断。研究表明，该方法的敏感性和特异性分别超过80%和90%。目前，该方法是术中诊断的金标准。
7. 病理组织的细菌培养
假体周围组织的细菌培养对诊断感染具有较高的特异性，被认为是诊断假体周围感染的金标准，也可用于药物敏感性试验。
四、鉴别诊断s
由表皮葡萄球菌引起的无痛性假体关节感染更难与假体松动鉴别，必须通过X光片和其他检查确诊。
五、治疗
1. 简单的抗生素保守治疗
Tsakaysma 和 Se, Gawa 将关节置换术后感染分为四型：I 型为无症状型，患者仅在翻修手术中发现组织培养有细菌生长，且至少两个标本培养出同一种细菌；II 型为早期感染，发生在术后一个月内；III 型为迟发性慢性感染；IV 型为急性血源性感染。抗生素治疗的原则是敏感、足量、及时。术前关节腔穿刺和术中组织培养对于正确选择抗生素至关重要。如果细菌培养结果为 I 型感染，简单应用敏感抗生素治疗 6 周即可取得良好疗效。
2. 假体保留、清创引流、导管冲洗手术
采用创伤性假体保留治疗的前提是假体稳定且为急性感染。感染病原体明确，细菌毒力低，且有敏感抗生素可用，清创过程中可更换衬垫或间隔物。文献报道，仅使用抗生素的治愈率仅为6%，而抗生素联合清创和假体保留的治愈率则为27%。
该方法适用于假体固定良好的早期感染或急性血源性感染；此外，感染源明确为低毒力细菌，对抗菌治疗敏感。治疗方法包括彻底清创、抗菌冲洗和引流（持续6周）以及术后全身静脉注射抗菌药物（持续6周至6个月）。缺点：失败率高（高达45%），治疗周期长。
3. 单阶段修复手术
该方法具有创伤小、住院时间短、医疗费用低、伤口疤痕少、关节僵硬等优点，有利于术后关节功能的恢复。该方法主要适用于早期感染和急性血源性感染的治疗。
单阶段置换术，即一步法，仅适用于低毒性感染、彻底清创、使用抗生素骨水泥以及有敏感抗生素可用的情况。根据术中组织冰冻切片的结果，如果高倍视野下白细胞少于5个，则提示低毒性感染。彻底清创后行单阶段关节置换术，术后未发生感染复发。
彻底清创后，无需开腹手术即可立即更换假体。该方法具有创伤小、治疗周期短、费用低的优点，但术后感染复发率较高，据统计约为23%~73%。一期假体置换术主要适用于老年患者，且不适用于合并以下情况的患者：（1）既往多次关节手术史；（2）窦道形成；（3）严重感染（如脓毒症）、周围组织缺血和瘢痕；（4）创伤清创不彻底，部分骨水泥残留；（5）X线提示骨髓炎；（6）需要植骨的骨缺损；（7）混合感染或高毒力细菌感染（如D群链球菌、革兰氏阴性菌）；（8）需要植骨的骨缺损；（9）需要植骨的骨缺损；以及（10）需要植骨的骨移植。链球菌D、革兰氏阴性菌（尤其是假单胞菌等）或真菌感染、分枝杆菌感染；（8）细菌培养结果不明确。
4. 二期修复手术
在过去的 20 年里，由于其适应症范围广泛（骨量充足、关节周围软组织丰富）以及感染根除率高，因此受到了外科医生的青睐。
间隔物、抗生素载体、抗生素
无论采用何种间隔器技术，都必须使用抗生素进行骨水泥固定，以提高关节内抗生素浓度，从而提高感染治愈率。常用的抗生素包括妥布霉素、庆大霉素和万古霉素。
国际骨科界已公认关节置换术后深部感染最有效的治疗方法。该方法包括彻底清创、取出假体和异物、植入关节间隔器、持续使用静脉注射敏感抗菌药物至少6周，最后，在有效控制感染后，重新植入假体。
优势：
有足够的时间确定细菌种类和敏感的抗菌药物，以便在修复手术前有效使用。
其他系统性感染灶的组合可以及时治疗。
有两次机会进行清创，以更彻底地清除坏死组织和异物，从而显著降低术后感染的复发率。
缺点：
再次麻醉和手术会增加风险。
治疗周期延长，医疗费用更高。
术后功能恢复差且缓慢。
关节置换术：适用于治疗无效的持续性感染或大面积骨缺损；但患者的身体状况限制了再次手术和重建失败的可能性。术后残余疼痛、需要长期佩戴支具辅助活动、关节稳定性差、肢体缩短、功能受损等问题限制了其应用范围。
关节置换术：是治疗术后感染的传统方法，术后稳定性好，疼痛缓解明显。缺点包括肢体缩短、步态异常和关节活动度丧失。
截肢：是治疗术后深部感染的最后手段。适用于：（1）不可修复的严重骨缺损、软组织缺损；（2）细菌毒力强、混合感染，抗菌治疗无效，导致全身毒性，危及生命；（3）慢性感染患者多次翻修手术失败史。
六、预防
1. 术前因素：
术前应优化患者的身体状况，并治愈所有已存在的感染。最常见的血源性感染来自皮肤、泌尿道和呼吸道。在髋关节或膝关节置换术中，下肢皮肤应保持完整。老年患者常见的无症状菌尿无需术前治疗；一旦出现症状，必须立即治疗。扁桃体炎、上呼吸道感染和足癣患者应清除局部感染灶。大型牙科手术是血流感染的潜在来源，虽然应尽量避免，但如果必须进行牙科手术，建议在关节置换术前进行。对于一般状况较差的患者，例如贫血、低蛋白血症、合并糖尿病和慢性泌尿道感染，应积极尽早治疗原发疾病，以改善全身状况。
2. 术中管理：
（1）在关节置换术的常规治疗方法中，也应采用完全无菌技术和工具。
（2）应尽量缩短术前住院时间，以降低患者皮肤可能定植医院获得性细菌菌株的风险，并在手术当天进行常规治疗。
（3）术前区域应做好皮肤准备。
（4）手术服、口罩、帽子和层流手术室能有效减少手术室内的空气传播细菌。建议佩戴双层手套，以降低外科医生与患者手部接触的风险。
（5）临床已证实，使用限制性更强的假体（尤其是铰链式假体）比非限制性全膝关节置换术感染风险更高，这是因为磨损性金属碎屑会降低吞噬活性，因此在选择假体时应避免使用限制性假体。
（6）提高术者手术技巧，缩短手术时间（尽可能控制在2.5小时以内）。缩短手术时间可以减少暴露于空气的时间，进而减少止血带的使用时间。术中避免粗暴操作，可反复冲洗伤口（脉冲式冲洗枪最佳），对疑似污染的切口可进行碘伏消毒。
3. 术后因素：
（1）手术创伤会诱发胰岛素抵抗，进而导致高血糖。这种现象可在术后持续数周，使患者易发生伤口相关并发症，而且非糖尿病患者也会出现这种情况。因此，术后血糖监测同样重要。
（2）深静脉血栓形成会增加血肿及其引发的伤口相关并发症的风险。一项病例对照研究发现，术后应用低分子肝素预防深静脉血栓形成有助于降低感染的概率。
（3）闭式引流是感染的潜在入口，但其与伤口感染率的关系尚未得到专门研究。初步结果表明，用于术后镇痛的关节内导管也可能容易导致伤口感染。
4. 抗生素预防：
目前，术前术后常规静脉注射预防性抗生素可降低术后感染风险。头孢菌素类抗生素是临床上最常用的抗生素，抗生素使用时间与手术部位感染率呈U型曲线关系，即在最佳抗生素使用时间前后，感染风险均较高。近期一项大型研究发现，切开前30至60分钟内使用抗生素感染率最低。相比之下，另一项关于全髋关节置换术的大型研究表明，切开后30分钟内使用抗生素感染率最低。因此，通常认为给药时间为术前30分钟，在麻醉诱导期间给药效果最佳。术后需再次预防性使用抗生素。在欧美，抗生素通常使用至术后第三天，但据报道，在中国，抗生素通常连续使用1至2周。然而，普遍的共识是，除非有特殊情况，否则应避免长期使用强效广谱抗生素。如果必须长期使用抗生素，建议同时使用抗真菌药物以预防真菌感染。万古霉素已被证明对携带耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的高危患者有效。对于需要长时间进行的手术，包括双侧手术，尤其是在抗生素半衰期较短的情况下，应使用更高剂量的抗生素。
5. 抗生素与骨水泥联合使用：
抗生素骨水泥最初在挪威用于关节置换术。挪威关节置换登记处的一项研究表明，静脉注射抗生素联合骨水泥（联合抗生素假体）比单独使用任何一种方法都能更有效地降低深部感染率。在接下来的16年中，一系列大型研究证实了这一发现。芬兰的一项研究和2009年澳大利亚骨科协会的研究也得出了类似的结论，认为抗生素骨水泥在初次和翻修膝关节置换术中发挥着重要作用。研究还表明，当每40克骨水泥中添加不超过2克的抗生素粉末时，骨水泥的生物力学性能不会受到影响。然而，并非所有抗生素都可以添加到骨水泥中。可添加到骨水泥中的抗生素应具备以下条件：安全性、热稳定性、低致敏性、良好的水溶性、广谱抗菌活性以及粉末状。目前，临床上更常用万古霉素和庆大霉素。人们曾认为，将抗生素注射到骨水泥中会增加过敏反应、耐药菌株出现以及假体无菌性松动的风险，但迄今为止，尚无证据支持这些担忧。
七、总结
通过病史询问、体格检查和辅助检查做出及时准确的诊断是成功治疗关节感染的先决条件。根除感染并恢复无痛、功能良好的人工关节是关节感染治疗的基本原则。虽然抗生素治疗关节感染简便且费用低廉，但根除感染通常需要联合多种手术方法。选择手术治疗的关键在于考虑假体取出问题，这是处理关节感染的核心。目前，抗生素、清创和关节置换术的联合应用已成为大多数复杂关节感染的综合治疗方案。然而，该方案仍需进一步改进和完善。
发布时间：2024年5月6日
