人工髋关节置换术后感染因素分析

李铁军,张宏杰,刘宝平,刘 静,赵佃林

(1.中国人民解放军251医院骨二科,河北张家口,075000;2.河北省康保县人民医院,河北康保,076650;3.河北张家口中心血站,河北张家口,075000)

人工髋关节置换术的感染被公认为是人工髋关节置换术最严重的的并发症,其发病率虽然已由过去的11%降至现在的1%甚至更低[1-2],但随着人工髋关节置换术技术的成熟及病例的不断增多,这个问题越来越受到关注。自2007年5月至2011年5月,作者4年中共开展人工髋关节置换术619例,其中发生感染23例,感染发生率为3.7%,21例患者行单纯清创置管冲洗、引流,2例患者行彻底清创、关节假体取出旷置,二期再置换。均取得良好的效果,现就导致人工髋关节置换术的感染的多种因素,分析如下。

1 资料及方法

1.1 一般资料

人工髋关节置换术619例,其中23例于术后发生不同程度的感染,占全部病例总数的3.7%,其中男10例,女 13例,年龄26～75岁,平均年龄54岁。第1次髋关节置换时诊断:股骨颈骨折合并冠心病,糖尿病6例,单纯股骨颈骨折3例,股骨头缺血性坏死合并类风湿性关节炎伴髋关节强直3例,全身严重多发损伤、失血性贫血、肺感染、泌尿系真菌感染伴股骨颈骨折2例,股骨颈陈旧性骨折伴糖尿病4例,单纯股骨头缺血性坏死5例。3例于术后2年发生不同程度的感染,8例于术后3～6月发生感染,12例于术后15d内发生感染。12例急性感染者均有切口破溃,高热,局部红肿、疼痛等临床表现;化验血白细胞计数、中性粒细胞绝对值、血沉、CPR均有不同程度的增高。8例亚急性及3例慢性感染患者其白血细胞计数、血沉、CPR也有不同程度的改变。术前及术中取分泌物及坏死组织细菌培养,22例均培养出细菌。其中金黄色葡萄球菌8例、表皮球菌4例、阴沟肠杆菌4例、大肠杆菌3例、β-溶血性链球菌3例。其中1例未培养出细菌。21例患者均行单纯清创,置管冲洗、引流。术中彻底刮除坏死组织,清除窦通,大量双氧水、碘伏、生理盐水反复冲洗。术中探查见假体均固定牢固,无松动。2例患者于入院诊断明确后行彻底清创、假体取出旷置,二期再置换术。所有患者术后均根据药敏试验给予敏感抗生素静滴。

2 结 果

本组23例感染患者,21例行一期清创置管冲洗,除1例全身损伤伴失血性贫血延迟拆线至术后21 d外,其余14例均于术后14天完全拆除切口缝线切口愈合良好,术后1～3年随访均未发现感染复发迹象,除1例原发损伤严重患髋关节功能不满意外其他患者关节功能均良好。2例行一期假体取出、清创、旷置、冲洗、引流术后复查患髋关节无疼痛,血常规、血沉、CPR各指标均正常;于术后6～9个月二期行人工髋关节再置换术,术后恢复正常。术后随访1～3年,均无感染复发迹象,感染清除率100%,21例患者可独立行走,患髋关节功能良好。2例患者可扶拐下地行走,患髋关节功能受限。

3 讨 论

导致人工髋关节置换术后感染往往是多因素的。术前患者的整体情况及合并症是导致术后感染率增高的基础原因。同其他感染的发生一样,人工髋关节置换术后感染的发生也必须具备3个最基本的条件:即感染源细菌、有利于细菌生繁殖的环境及机体自身的防御反应能力低下。现就以此三个基本条件为主线,分述如下:

3.1 感染源细菌

人工髋关节置换术后感染的致病菌来源于伤口细菌、手术过程中的污染或是其他部位的感染灶通过血源扩散所致。导致人工髋关节置换术后感染的致病菌是多种多样的,但以革兰阳性菌尤其是葡萄球菌感染最多见。有报道指出人工髋关节置换术后感染病例中,革兰阳性球菌占76%,其中表皮球菌和金黄色葡萄球菌占45%[3]。本组病例中,金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌占细菌培养的42.9%,基本接近文献值。同时,本组出现革兰阴性杆菌,占全部病例的病例的28.6%,革兰阳性链球菌占14.3%,这说明人工髋关节置换术后感染的致病菌呈现多元化,复杂化趋势,这为临床的预防和治疗带来了困难。本组病例中1例术前及术后分泌物培养均未发现细菌生长,可能与细菌生物被膜的存在及抗生素的使用相关。近年来对人工关节周围生物被膜的研究日渐深入,有文献指出,人工关节置换术后感染细菌中高毒力菌株和耐药菌株比例高,细菌可形成大量生物被膜。由于生物被膜的特殊结构及复杂的耐药机制,生物被膜导致的感染是临床亟待解决的难题[4]。由于大多数细菌,特别是血浆凝固酶阳性的葡萄球菌均可分泌细胞外ESS(多聚糖基化合物),细菌通过纤维蛋白连接于关节假体,并大量分泌ESS,ESS通过抑制机体的主要抗感染机制即多形核白细胞(PMN)及淋巴细胞的功能,并同时抑制抗生素对细菌的抑制和杀灭功能而起作用[5]。临床上,虽然简单的清创冲洗即可将ESS从假体表面清除,但在有细菌存在的情况下,可在短时间内重新在人工关节表面形成ESS膜,从而导致髋关节置换术后感染的反复性和难治性。

3.2 有利于细菌生长的环境

细菌的生长繁殖,必须具备4个最基本的条件:充足的营养、适宜的温度、合适的酸碱度和必要的气体环境。

3.2.1 充足的营养。充足的营养是细菌进行新陈代谢的物质基础。包括水分,无机盐类,蛋白质和糖等。人工髋关节置换术后患者机体内可提供大量细菌生长繁殖所需的物质基础,加之术中止血不彻底,引流装置功能不良或术后引流拔除过早,导致术后手术局部积血、积液,均为细菌的生长提供了有利的条件。所以一旦手术区域内有细菌侵入,便可进行大规模的生长繁殖。

3.2.2 适宜的程度。根据细菌的生长环境所需要的温度可将细菌分为嗜冷菌、嗜温菌、嗜热菌。已知的髋关节置换术后感染的致病菌均为嗜温菌,其最适生长温度为20～40℃,人体的正常平均体温37℃恰在其最适生长温度范围内,故各病原菌极易在人体内生长繁殖。

3.2.3 合适的酸碱度。在细菌的新陈代谢过程中,酶的活性必须在一定的pH范围内才能发挥。大多数病原菌其最适pH为7.2-7.6,人体血液的pH正常值为7.35-7.45,是适宜细菌生长繁殖的最佳酸碱度。

3.2.4 必要的气体环境。氧气的存在于否与细菌的生长相关,根据细菌生长过程中对氧气的需求,可分为需氧菌、微需氧菌、厌氧菌、兼性厌氧菌。导致人工髋关节置换术的感染病原菌大多可在有氧及无氧的环境中生长。手术操作又为细菌创造了开放的有氧条件。

3.3 机体自身的防御能力下降

人工髋关节置换术对于机体本身防御系统就是一个打击,手术创伤可使关节局部的抵抗力下降。采用骨水泥固定型人工假体置换的患者,由于骨水泥可降低局部组织的抗感染能力,而且骨水泥不规则的表面和单体释放后的局部作用,可能间接促进感染的发生[7]。如果患者有其他全身性疾病,可因自身抵抗力的低下而极易发生术后感染,本组23例患者,6例股骨颈骨折伴糖尿病均于术后15d～1年发生感染。其原因可能与以下有关:①大多数糖尿病患者均伴有血管病变,尤其是长期血糖控制不佳者,其微小血管的结构和功能异常可直接导致供区局部血循环障碍,组织血液供应减少,影响局部组织对感染的反应。②糖尿病患者长期高糖状态导致机体免疫功能缺陷,对病原菌的反应能力减弱。伴发严重营养不良、低蛋白血症、脱水、酮症酸中毒者,其免疫球蛋白、抗体的生成减少,均可损伤机体的抵御能力,易发感染或感染难以控制。③糖尿病患者机体对糖原的利用能力障碍,导致糖原堆积,长期的高糖状态可使机体各体液中含糖量增加,为细菌的生长繁殖提供了有利的营养条件,这也是导致糖尿病患者髋关节置换术后感染的一个潜在因素。本组23例患者中2例全身严重多发损伤伴失血性贫血、肺部感染伴泌尿系真菌感染伴股骨颈骨折患者,于术后15天发生感染,经细菌培养发现与肺部及泌尿系原发细菌不一致,不考虑远隔感染通过血源扩散导致,应与机体自身抵抗力差,组织修复能力弱相关。3例类风湿性关节炎合并髋关节强直伴同侧股骨头缺血性坏死者于术后4月发生感染,考虑与患者曾长期使用糖皮质激素,从而导致机体的防御功能及免疫功能低下所致。

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