血清降钙素原在诊断关节置换术后早期感染的临床意义

李满江 王智勇 张志强

（山西医科大学第二临床医学院骨关节科，太原030001）

血清降钙素原在诊断关节置换术后早期感染的临床意义

李满江 王智勇 张志强

（山西医科大学第二临床医学院骨关节科，太原030001）

1 临床现状

随着关节置换手术在临床中不断开展，其治疗效果也越来越获得肯定，但是仍然存在较多可引起关节置换手术失败的因素。感染作为手术失败的灾难性因素之一越来越受到重视。关节置换术后感染的患者常常需要长期抗生素治疗或二期翻修手术等，感染控制不佳时甚至需要进行关节融合或截肢术［1］，在诊治过程中给患者及临床医师带来很大压力。因此，如何尽早发现关节置换术后早期感染具有重要的意义[2]。

2 传统血清学指标的不足

Tsukayama等[3]将关节置换术后的感染分为4个时期：①术中培养为阳性：为引起无菌性松动的首要原因，但仅在术中培养为阳性，其余实验室指标为阴性，在术中发生率极低；②术后的早期感染：于初次关节置换术后4周内发生，分为切口浅表感染和深部的感染；③晚期的慢性感染：此感染期临床症状不典型，往往发生在初次关节置换术后4周以后，是导致反复疼痛及功能受限的最主要原因；④急性的血缘性感染：此期的表现为患肢关节红肿及热痛甚至产生大量的渗液，往往发生在初次关节置换术后的48 h之内。大量的临床研究表明：只要及时有效地采取治疗措施，人工关节置换术后早期阶段的感染的控制率可高达到88%[4]，在一定程度上假体是可以保留的 。而 另一 些研 究认 为感 染的 控制 率仅 有27%[5]。导致这么大的差异原因可能是：一，不同的手术医师具有不同的清创技术；二，在早期感染诊断方面没有一致的标准，这也可能为最主要的原因[6]。由于培养周期长且培养阳性率低，细菌培养并没有被纳入诊断关节置换术后早期感染的一个指标。虽然Kim等[7]提出关节液白细胞计数、C反应蛋白、红细胞沉降率等相关实验室指标对诊断关节置换术后早期感染的阳性率有一定程度的提高，但由于关节置换术后无菌性炎症反应综合征的存在[8]，使得检测感染的血清学指标如C反应蛋白、红细胞沉降率等也常常升高，因此单独依靠这些指标区分早期术后感染和假体松动仍然困难[9]。Glehr等[10]同样提出：虽然红细胞沉降率、关节液白细胞计数及C反应蛋白在诊断关节置换术后早期感染有所帮助，但这些指标易受到肥胖、免疫疾病、胰岛素抵抗、吸烟等因素的影响。甚至早在1988年就存在一部分学者质疑关节液细胞计数、红细胞沉降率和C反应蛋白的诊断率，从他们的研究中发现：因无菌性松动而行的翻修手术中这几项实验室指标水平也有所升高，但并不能表明存在感染[11]，而低度感染中红细胞沉降率和血液白细胞计数有时保持在正常水平[12]，与此同时，Li等[13]的临床研究证实在感染的关节中关节液白细胞计数很难能达到诊断感染指标的临界值。这些传统的指标对于诊断人工关节置换术后早期感染还存在明显不足，单单依靠传统指标可能会导致不必要甚至不合适的手术（如不合时宜的取出假体或取出骨水泥）[14]。因此，寻找更为可靠的实验室指标对诊断关节置换术后早期感染是非常必要和急切的。

3 降钙素原的意义

降钙素原（PCT）作为降钙素的前体，由116个氨基酸构成，在生理状态下由甲状腺C细胞产生，经过人体新陈代谢后最终产物为成熟的降钙素、氨基降钙素原和钙抑肽。一般情况下，正常人的血清中降钙素原水平很低[15]，当存在细菌感染时，TNF和IL-6的刺激作用使血清降钙素原成倍增加[16]。许多学者已证实通过对血清降钙素原的检测能提高细菌感染和脓毒血症的诊断率，尤其在鉴别细菌性感染还是病毒性感染时更有意义[17-19]。Bouaicha[16]对31例行初次关节置换术的患者（女12例，男19例，平均年龄67岁）进行研究，结果显示PCT在术后24 h内迅速升高 ，一 般 情况 下 ，于 术 后第2天 达到 峰 值0.28 μg/L（95%可信区间：0.12～0.45）；在未发生感染时，从手术结束到检测水平回落到正常，PCT所需平均时间小于5 d。而C反应蛋白所需平均时间小于21 d，红细胞沉降率所需平均时间小于42 d[20]，因此PCT比C反应蛋白和红细胞沉降率能更早期反映关节置换术后感染情况。Bottner等［21］对78例关节置换术后感染患者（男47例，女17例）进行研究证实：初次行人工关节置换术的患者中，当术后早期血清C反应蛋白、红细胞沉降率、IL-6水平都升高情况下，进一步检测血清降钙素原对于诊断关节置换术后早期感染是有帮助作用的。Glehr等[13]通过分析84例行翻修手术的患者血清相关生物学指标证实：当不能确定是否存在关节置换术后感染时，与传统的生物学标记物如血沉、C反应蛋白及白细胞计数相比，血清降钙素原对关节置换术后感染的诊断更有价值。当发生关节置换术后早期感染时，降钙素原波动范围较大，不同临界值时，其 敏 感 性和特异性变化较 大 。 当以0.055 ng/ml作为临界值时，生物标记的敏感性是81%，特异性是54%；当以0.75 ng/ml作为临界值时，生物标记物的敏感性为48%，特异性为100%。Hugle等[22]通过对关节置换术后感染患者进行研究发现，当降钙素原临界值为0.1 ng/ml时，其敏感性为89%，而特异性仅为35%。最终，Hugle等建议0.25 ng/ml为最佳临界值，此时敏感性为90%，特异性为80%。然而对于上述观点存在 不 同的看法，Worthington等[23]研究发现对 于鉴别由局部感染因素还是非感染因素引起的关节置换术后假体松动，检测血清降钙素是没有价值的。有研究同样发现，降钙素原对于诊断诸如关节置换术后的局部感染作用不大，而在诊断全身性及系统性感染或脓毒血症时有重要意义[24,25]。此外，Hunziker等[26]发现，相对于其他微生物学指标，降钙素原更加有助于鉴别矫形外科手术后是感染因素还是非感染性因素引起的发热。另有一些学者证实：与血清C反应蛋白、血沉、白细胞计数相比，血清降钙素原在诊断早期心脏手术后感染、消化道手术后感染具有更高的准确性[27-30]。

4 展望

迄今，还不存在一种单一的能确诊关节置换术后感染的实验室检测指标，但是，如果关节置换术后血清降钙素原持续升高，就应该考虑到关节置换术后感染的可能性，并结合其他化验结果、症状及体征及进行诊断，尽早采取治疗措施。降钙素原的优越性在于：在非感染情况下，术后很短时间内血清中降钙素原水平便回到正常，不受其他免疫因素影响。此外，还可根据血清中降钙素原在一定时间内的浓度变化来评估术后抗菌治疗的效果。因此，血清降钙素原对于关节置换术后早期感染的诊断是一种有效的补充，可以作为指标之一在临床中推广应用。

[1]Galat DD,McGovern SC,Larson DR,et al.Surgical treatment of early wound complications following primary total knee arthroplasty.J bone Joint SurgAm,2009,91(1):48-54.

[2]Costerton JW,Post JC,Ehrlich GD,et al.New methods for the detection of orthopedic and other biofilm infection. FEMS Immunol Med Microbiol,2011,61(2):133-140.

[3]Tsukayama DT,Goldberg VM,Kyle R.Diagnosis and management of infection after total knee arthroplasty.J Bone Joint SurgAm,2003,85-ASuppl 1:S75-S80.

[4]Liu CW,Kuo CL,Chuang SY,et al.Results of infected total knee arthroplasty treated with arthroscopic debridement and continuous antibiotic irrigation system.Indian J Orthop,2013,47(1):93-97.

[5]Aboltins CA,Dowsey MM,Buising KL,et al.Gram-negative prosthetic joint infection treated with debridement, prosthesis retention and antibiotic regimens including a fluoroquinolone.Clin Microbiol Infect,2011,17(6):862-867.

[6]Parvizi J,Zmistowski B,Berbari EF,et al.New definition for periprosthetic joint infection:from the Workgroup of the Musculoskeletal Infection Society.Clin Orthop Relat Res,2011,469(11):2992-2994.

[7]Kim YH,Choi Y,Kim JS.Treatment based on the type of infected TKA improves infection control.Clin Orthop Relat Res,2011,469(4):977-984.

[8]Laffey JG,Boylan JF,Cheng DC.The systemic inflammatory response to cardiac surgery:implications for the anesthesiologist.Anesthesiology,2002,97(1):215-252.

[9]Dupont C,Rodenbach J,Flachaire E.The value of C-reactive protein for postoperative monitoring of lower limb arthroplasty.Ann Readapt Med Phys,2008,51(5):348-357. [Article in English,French]

[10]Glehr M,Friesenbichler J,Hofmann G,et al.Novel biomarkers to detect infectionin revision hip and knee arthroplasties.Clin Orthop Relat Res,2013,471(8):2621-2628.

[11]Söderquist B,Jones I,Fredlund H,et al.Bacterial or crystalassociated arthritis?Discriminating ability of serum inflammatory markers.Scand J Infect Dis,1998,30(6):591-596.

[12]Sanzén L,Sundberg M.Periprosthetic low-grade hip infections.Erythrocyte sedimentation rate and C-reactive protein in 23 cases.Acta Orthop Scand,1997,68(5):461-465.

[13]Li SF,Henderson J,Dickman E,et al.Laboratory tests in adults with monoarticular arthritis:Can they rule out a sep-tic joint?Acad Emerg Med,2004,11(3):276-280.

[14]Galbraith JG,Butler JS,Browne TJ,et al.Infection or metal hypersensitivity?The diagnostic challenge of failure in metal-on-metal bearings.Acta Orthop Belg,2011,77(2): 145-151.

[15]Christ-Crain M,Müller B.Procalcitonin in bacterial infections--hype,hope,more or less?Swiss Med Wkly,2005, 135(31-32):451-460.

[16]Bouaicha S,Blatter S,Moor BK,et al.Early serum procalcitonin level after primary total hip replacement.Mediators Inflamm,2013,2013:927636.

[17]Huang WP,Huang C,Wen MY,et al.Procalcitonin change patten in patients with septic shock and its relationship with prognosis.Zhonghua Wei Zhong Bing Ji Liu Yi Xue,2013, 25(8):467-470.

[18]Hunziker S,Hugle T,Schuchardt K,et al.The value of serum procalcitonin level for differentiation of infectious from noninfectious causes of fever after orthopaedic surgery.J Bone Joint SurgAm,2010,92(1):138-148.

[19]Nascimento-Carvalho CM,Cardoso MR,Barral A,et al. Procalcitonin is useful in identifying bacteraemia among children with pneumonia.Scand J Infect Dis,2010,42(9): 644-649.

[20]Larsson S,Thelander U,Friberg S.C-reactive protein (CRP)levels after elective orthopedic surgery.Clin Orthop Relat Res,1992,(275):237-242.

[21]Bottner F,Wegner A,Winkelmann W,et al.Interleukin-6, procalcitonin and TNF-alpha:markers of peri-prosthetic infection following total joint replacement.J Bone Joint Surg Br,2007,89(1):94-99.

[22]Hügle T,Schuetz P,Mueller B,et al.Serum procalcitonin for discrimination between septic and non-septic arthritis. Clin Exp Rheumatol,2008,26(3):453-456.

[23]Worthington T,Dunlop D,Casey A,et al.Serum procalcitonin,interleukin-6,soluble intercellular adhesin molecule-1 and IgG to short-chain exocellular lipoteichoic acid as predictors of infection in total joint prosthesis revision.Br J Biomed Sci,2010,67(2):71-76.

[24]Wang H,Yin F,Shen DX,et al.Predictive value of procalcitonin for excluding bloodstream infection:results of a retrospective study and utility of a rapid,quantitative test for procalcitonin.J Int Med Res,2013,41(5):1671-1681.

[25]Shi Y,DU B,Xu YC,et al.Early changes of procalcitonin predict bacteremia in patients with intensive care unit-acquired new fever.Chin Med J(Engl),2013,126(10):1832-1837.

[26]Hunziker S,Hügle T,Schuchardt K,et al.The value of serum procalcitonin level for differentiation of infectious from noninfectious causes of fever after orthopaedic surgery.J Bone Joint SurgAm,2010,92(1):138-148.

[27]Schiopu A,Hedblad B,Engström G,et al.Plasma procalcitonin and the risk of cardiovascular events and death:a prospective population-based study.J Intern Med,2012,272 (5):484-491.

[28]Jebali MA,Hausfater P,Abbes Z,et al.Assessment of the accuracy of procalcitonin to diagnose postoperative infection after cardiac surgery.Anesthesiology,2007,107(2): 232-238.

[29]Kim BG,Noh MH,Ryu CH,et al.A comparison of the BISAP score and serum procalcitonin for predicting the severity of acute pancreatitis.Korean J Intern Med,2013,28 (3):322-329.

[30]Sinning CR,Sinning JM,Schulz A,et al.Association of serum procalcitonin with cardiovascular prognosis in coronary artery disease.Circ J,2011,75(5):1184-1191

*通信作者：张志强，E-mail：13393430930@163.com