髋关节和膝关节翻修手术前预防性抗生素使用的必要性与策略

陈志 林佳俊 刘文革 周宗科 沈彬 杨静 康鹏德 裴福兴

髋、膝关节置换手术能有效缓解患者疼痛，改善功能，提高生活质量，因此这类手术的数量逐年增长[1]。随之而来，因各种原因行关节翻修手术的患者也不断增多，其中假体周围感染是行膝关节翻修手术的最主要原因[2]，也是行髋关节翻修手术的第三位原因[3]。关节翻修手术后感染发生率较初次关节置换更高，围术期应采取各项措施预防术后感染。目前，对于关节翻修手术前预防性抗生素的使用时机及药物选择尚存争议，尤其对于术前怀疑假体周围感染却未能检出病原菌的患者，术前使用预防性抗生素的必要性存在争议。有学者认为，术前使用预防性抗生素会影响病原菌检出，可能导致假体周围感染的漏诊，应暂缓使用。另一些学者则持反对意见，他们认为，术前使用预防性抗生素是预防手术部位感染最重要的方法，无论是初次关节置换还是关节翻修，不使用预防性抗生素或使用时机不当，都将明显增加术后感染的风险[4]。本文回顾相关文献，对是否需要使用预防性抗生素，抗生素种类的选择及使用时机作一综述。

1 预防性抗生素使用的必要性

骨科医师不断完善围术期各项措施以期降低关节置换术后感染的发生率，这些措施包括：术前鼻腔葡萄球菌去定植，术前使用预防性抗生素，术中灌洗，改良切口缝合方式，更换术后敷料方式等[5-6]。其中，术前使用预防性抗生素被认为是预防术后感染的关键[5]。而关节翻修术后感染发生率是初次关节置换术后的数倍。文献报道，髋、膝关节翻修术后假体周围感染发生率高达5%～10%[4]，高感染率可能与患者全身状态和局部软组织条件欠佳有关[7]。Wouthuyzen-Bakker等[7]研究发现，关节翻修术前不使用预防性抗生素的患者术后感染率(6.4%)明显高于使用预防性抗生素的患者(1.6%)。综上所述，关节翻修手术使用预防性抗生素有必要，且其预防感染的作用确切。

2 预防性抗生素使用对病原菌检出率的影响

尽管目前假体周围感染的诊断方法较以前更多，技术也有所提高，但准确诊断仍较困难，特别是由慢性、低毒力病原菌所致的感染。文献报道，约10%术前考虑为无菌性松动的关节翻修患者，最终在翻修手术时确诊为假体周围感染[8]。此类患者常缺乏典型感染的临床表现与检验指标异常，且术前关节液病原菌培养常为假阴性[9]。因此，对于术前高度怀疑假体周围感染却无病原学证据的患者，在翻修手术时获取可靠的培养标本对明确诊断至关重要。此类患者关节翻修术前使用预防性抗生素是否影响术中标本的病原菌检出是目前争议的热点，也是部分学者对使用预防性抗生素有所顾忌的主要原因。

Tetreault等[10]和Burnett等[11]的研究认为，术前使用预防性抗生素对于降低术后感染的益处大于对培养结果的潜在影响，多数假体周围感染均应使用预防性抗生素。不过，因这些研究的研究对象均为术前穿刺标本培养阳性的患者，其感染为高毒力病原菌所致，关节液中的病原菌载荷较高，使用单剂预防性抗生素并不能完全杀灭，因此病原菌不能检出的可能性较低。而术前怀疑为假体周围感染但关节液病原菌培养阴性者，因病原菌载荷较低，或病原菌藏匿于生物膜内，或由某些培养困难的病原菌(如痤疮丙酸杆菌、棒状杆菌属和凝固酶阴性葡萄球菌等)所致，病原菌不能检出的可能较大。有研究认为，术前怀疑假体周围感染但关节液病原菌培养阴性者对术前使用预防性抗生素的敏感度更高，抗生素的使用可导致关节液或组织标本中的浮游病原菌数量进一步减少，常导致培养结果出现假阴性[12]。

综上所述，长疗程抗生素的使用是导致病原菌培养结果阴性的主要原因，术前使用单剂预防性抗生素对病原菌检出率的影响尚未明确，不应为追求病原菌检出率，而不使用或暂缓使用预防性抗生素，致患者术后感染风险增加，解决的办法是寻找提高病原菌检出率的方法。

3 提高病原菌检出率的措施

造成病原菌培养结果阴性最主要的原因是获取标本前长疗程使用抗生素，其次是感染由罕见菌或培养困难的病原菌引起，再次是培养与诊断工具不恰当[13]。Farrell等[14]研究发现，病原菌培养阴性的假体周围感染中，46%由真菌引起，43%由分支杆菌引起，11%由其他病原菌(如李斯特菌、痤疮丙酸杆菌、葡萄球菌、链球菌、布鲁氏菌等)引起，还有部分病原菌(如金黄色葡萄球菌、凝固酶阴性葡萄球菌、铜绿假单胞菌等)可形成生物膜。这些病原菌引起的假体周围感染，使用常规培养方法常无法检出。

术前使用单剂抗生素可能仅能降低浮游病原菌载荷，预防病原菌黏附于假体，或仅能消灭浮游病原菌，而不能消灭藏匿于生物膜内的病原菌，如采用其他灵敏度更高的培养技术或检测手段，即使使用单剂预防性抗生素，也能检出病原菌。有学者对如何提高病原菌检出率提出以下建议：①使用最佳培养基进行标本的采集、转运与培养，同时标本培养时间应长达14 d，怀疑为特殊病原菌所致感染时，应使用特殊培养基并适当延长培养时间；②培养组织标本时，应将组织研碎；③采用超声裂解法可破坏黏附于假体表面生物膜内的病原菌，增加浮游病原菌数量，提高检出率[15]。

此外，一些分子生物学技术和生化检测项目也被证实可协助诊断假体周围感染。聚合酶链反应可用于快速检测低载荷的病原菌，其敏感性和特异性分别达76%和93%，使用超声裂解技术后，敏感度与特异度可提高至95%和97%[16]。研究发现，关节液中α防御素不受使用抗生素的影响，肌肉与骨骼感染协会(MSIS)推荐其为关节假体感染诊断的“金标准”，其灵敏度与特异度均可达100%[14]。此外，白细胞介素(IL)-16、IL-18、血浆纤维蛋白原等也可作为假体周围感染诊断的潜在生化指标[17-18]。越来越多的研究发现，在炎症和感染状态下，机体纤溶活性激活和副产物(如D-二聚体、纤维蛋白降解产物等) 的生成不仅能使病原微生物或炎症细胞局限，还能作为感染的诊断指标。Shahi等[19]研究发现，D-二聚体在假体周围感染诊断上的价值优于红细胞沉降率和C反应蛋白，其灵敏度达89.5%，特异度达92.8%。综上所述，D-二聚体测定在假体周围感染诊断和关节翻修手术时机判断方面具有良好的运用前景。

4 预防性抗生素使用时机

在关节翻修手术时获取可靠的培养标本是避免感染漏诊的最后一关。对于术前高度怀疑为假体周围感染的患者，为获取有效的培养标本，通常需要在获取标本前2周停止使用抗生素，以提高病原菌检出率。目前，对于预防性抗生素应在手术的皮肤切开前使用还是等到获取术中标本后再使用也存在争议。何时使用预防性抗生素在膝关节翻修时尤为重要，因术中需使用止血带，如未在止血带充气前使用抗生素，就只能推迟至手术结束，止血带放气时才能使用[20]。部分学者认为，在获取标本后使用预防性抗生素不仅能提高手术标本病原菌的检出率，还能降低术后感染的发生率[7]。但有研究认为，根据不同药物的药代动力学特征，只有在皮肤切开前30～60 min使用预防性抗生素才能使皮肤切开时抗生素在组织内达到最佳浓度，进而有效降低术后感染率。皮肤切开前使用预防性抗生素与手术中获取标本后使用抗生素，其病原菌检出率分别为82.4%和80.6%，差异无统计学意义[10],而皮肤切开后0～60 min使用预防性抗生素将使手术部位感染的风险增加2倍[21]。临床医师在关节翻修术前应根据所选抗菌药物的药代动力学特征，在皮肤切开前的规定时间内使用预防性抗生素，而不应延缓至获取标本后使用。

5 预防性抗生素使用的药物选择

目前，对于初次关节置换手术预防性抗生素的选择已达成共识，一般选择第一代头孢菌素，头孢菌素过敏患者可选择克林霉素或万古霉素，存在耐甲氧西林葡萄球菌定植的患者可选择万古霉素[22]。对于关节翻修手术前预防性抗生素的选择目前尚无统一意见。Bedencˇicˇ等[23]建议仅使用2g头孢唑啉，Burnett等[11]建议使用第一代头孢菌素联合万古霉素，Wouthuyzen-Bakker等[7]建议使用800 mg替考拉宁联合2g头孢他啶。Ghanem等[24]回顾276例关节翻修手术患者术前预防性抗生素使用情况后发现，49%使用万古霉素，29%使用第一代头孢菌素，9%使用环丙沙星。近期研究发现，导致假体周围感染的病原菌耐药谱已发生改变，对多种预防性抗生素产生耐药性。Malhas等[25]研究发现，导致假体周围感染的病原菌中，32%的凝固酶阴性葡萄球菌对预防性抗生素耐药。Peel等[26]研究发现，导致假体周围感染的病原菌对头孢菌素耐药性较高。国内研究发现，导致假体周围感染的病原菌对头孢菌素、克林霉素有较高的耐药率；选择广谱抗生素虽能覆盖可疑病原菌，但有引起全身或局部脏器毒性反应的风险，还可能诱导多重耐药菌产生；如所选抗生素的抗菌谱不能有效覆盖可疑病原菌，将增加术后感染的风险[27]。因此，有必要对预防性抗生素使用方案的有效性重新论证，制定出合理、有效的方案，更好地预防术后感染。

6 结语

髋、膝关节翻修手术后感染发生率较高，使用预防性抗生素的感染预防作用确切，且应在手术的皮肤切开前使用。在术前使用单剂预防性抗生素对术中标本病原菌检出率影响未明确的情况下，不应为提高病原菌检出率，而不使用或暂缓使用预防性抗生素，导致术后感染风险增加。由于目前关节翻修手术前预防性抗生素使用方案还未统一，在病原菌耐药性不断增加的严峻形势下，有必要对方案的有效性进行评价，以制定出最佳的使用方案。