化脓性脊柱炎的临床特征、鉴别诊断及治疗进展

麦麦提艾力·阿卜杜热西提 买尔旦·买买提

化脓性脊柱炎(pyogenic spondylitis，PS)是一种非特异性的急性或亚急性感染，又称为脊柱化脓性骨髓炎，占所有骨髓炎的4%[1]。PS是一种罕见、严重且有潜在生命危险的疾病，其可能导致患者产生败血症及不可逆转的脊髓损伤、神经功能缺损，死亡率为4%～29%；根据累及脊柱部位的不同分为椎体骨髓炎、椎间盘炎、硬膜外脓肿等，并可并发脊膜炎和脊髓炎[2]。由于PS的非特异性临床发作，诊断往往很困难，易与脊柱结核及布鲁杆菌性脊柱炎、退行性疾病等混淆，误诊漏诊率较高，容易导致患者脊柱畸形、神经功能受损、瘫痪，甚至死亡[3]。因此，早期有效的诊疗方案对疾病的康复具有重要意义。目前，PS的诊治仍存在很多争议，作者总结PS的诊断和治疗方法如下。

一、流行病学、病原学

PS相对少见，据报道每年发病率在0.2/10万～2/10万之间[4]，但随着人口老龄化、免疫缺陷人群增多、MRI的普及和诊断效力提高等原因，近年来PS发病率呈增长趋势[5]。该病好发于老年人和慢性衰弱患者，男∶女=1.6∶1～2.0∶1，男性患者更为常见，其最高患病率在50～70岁之间[6]。PS通常来自血源性感染，其次为外伤和局部蔓延，动脉途径比静脉途径更普遍。在这种感染中，来自远处感染灶的动脉或静脉感染性栓塞可能会阻塞椎体终板的末梢小动脉，导致缺血和感染性骨坏死。由于骨坏死、感染可导致脊柱不稳定和硬膜外脓肿，导致约1/3的患者出现神经功能损伤。通过血源性播散引起的PS最常见于腰椎(58%)，其次为胸椎(30%)和颈椎(12%)[7]。PS的常见相关因素有年龄、性别、糖尿病、肥胖、免疫功能低下(如获得性免疫缺陷综合征)、外伤、局部有创治疗、癌症、泌尿系统感染、心血管与风湿性疾病、传染性疾病及长期服用糖皮质激素等[8]。PS可由多种微生物引起，常见的有金黄色葡萄球菌[9]和大肠埃希菌[5]，其他少见菌有链球菌、肺炎球菌、沙门菌、假单胞菌及念珠菌等[10]。据报道在椎体骨髓炎中有将近1/10为多重感染[11]。

二、临床特点及诊断

(一)临床表现

PS的发病分为3种类型：急性(高热、剧烈疼痛、不适等严重症状)、亚急性(发热、中度疼痛、轻度不适等中度症状)和隐匿性(轻度症状;体温和局部疼痛不影响一般情况)。与由结核分枝杆菌引起的缓慢发展的隐匿性压迫症状相反，PS通常会突然发作。PS最常见的症状是疼痛，大多数表现为剧烈的局部疼痛，往往容易误诊，从而继发神经损伤、败血症等严重后果。Hopkinson和Patel[12]报道腰椎PS中具有持续腰背部疼痛的患者超过91%。一些患者有发热症状，其他症状包括恶心、呕吐、厌食、体质量减轻、嗜睡和神志不清等。总体而言，疼痛是表现的主要特征。因此，在遇见临床表现为背部或颈部疼痛的老年或慢性病患者时，应高度怀疑脊柱感染。由于PS常缺乏典型特征，而且全身症状较少见，故从症状出现到确诊往往需要经过30～90 d，甚至要进行诊断性的治疗而予以确诊[13]。

(二)影像学检查

普通X线摄影作为初期检查可以有效初筛各种可能的疾病，但对PS并不敏感。Butler等[14]的一项研究则显示，PS患者中仅有58%在X线摄影检查时能够发现异常。PS的早期，X线摄影检查显示无骨破坏表现，骨破坏的典型表现一般在发病后2周左右才显现，可能会出现椎间隙变窄，大多数患者X线摄影检查常表现为椎体退行性变化或终板炎改变[4]。过伸过屈位X线摄影检查可以帮助确定脊柱稳定性。

计算机体层摄影(computed tomography，CT)较X线摄影发现病变更敏感，并且可以证明或确认X线摄影检查的结果。CT能为早期诊断PS提供可靠的影像学依据，通常对骨质破坏、椎管形态、钙化及死骨的显示更为清晰[15]。CT的特征性改变为椎体周围出现骨质增生甚至形成骨桥，可出现骨质破坏、硬化、椎间盘密度降低、椎旁软组织肿胀，结合临床其他症状，绝大部分的PS可得到正确诊断[16]。此外，CT用于无法进行磁共振成像(MRI)的患者，在PS的诊断中具有重要地位。对于出现神经损伤的患者，应当尽早完成MRI检查，甚至需要行MR增强扫描。

MRI是PS最敏感的影像学检查手段。美国感染病协会(Infectious Diseases Society of America，IDSA)在2015年发布的《成人椎体骨髓炎诊断和治疗临床实践指南》中推荐使用MRI检查，其敏感度和特异度分别为98%和93%[17]，优于X线摄影及CT检查。MRI能够显示感染的范围、椎体及周围结构受累情况等，从而有助于确定手术入路、减压和固定的范围等[6]。在MR T1WI时，通常水肿、充血呈低信号，而正常骨髓呈高信号，可形成强烈对比；而在MR T2WI 时，病变炎症的充血、水肿则呈高信号，并且信号强度不一，较为混杂[18]。此外，MRI对显示并发的椎管内脓肿、蛛网膜炎甚至脊髓炎也较X线摄影和CT检查有优势[19]。脊髓肿瘤的MRI检查结果和PS相似，但肿瘤常不累及椎间盘而有所区别；MRI对于PS和脊柱结核的区分也有重要意义。但是，MRI缺点在于患者运动时图像清晰度会减弱。对于MRI检查无法明确诊断者，可以考虑行18氟-脱氧葡萄糖正电子发射计算机体层摄影-CT(18F-FDG PET-CT)，此项技术使用较少，可用于鉴别感染性和严重退行性疾病。In-biotin 显像法在诊断PS方面具有更高的准确性，因此目前更多学者主张临床诊断使用In-biotin显像法。

(三)实验室检查

近年来，多数研究显示白细胞及中性粒细胞在PS的诊断中不是一个敏感指标。Yoon等[20]对2011年1月至2013年12月117例PS患者进行回顾性分析指出，PS患者中仅42.6%～81.3%的患者白细胞计数升高。国内甫拉提·买买提等[21]的研究则显示，PS中有58%的患者出现白细胞及中性粒细胞计数升高。

相反，红细胞沉降率(ESR)和C反应蛋白(CRP)敏感度更高，分别为98%和100%，但两者特异度较差，可用于观察疾病的进展及评价疗效情况[22]。Fantoni等[13]发现ESR和CRP在PS患者中明显增高。有研究表明，80%～90%的PS患者CRP会升高，而在未有细菌感染的其他炎症中，CRP往往不升高[23]。Gouliouris等[7]则指出，ESR是一种诊断PS敏感的感染指标，但缺乏特异性，超过90%的患者ESR升高，平均值为43～87 mm/1 h。另外还有研究发现PS患者的CRP明显高于脊柱结核患者，PS和脊柱结核患者CRP检测值的中位数分别为70 mg/L和29 mg/L[24]。

降钙素原(procalcitonin，PCT)作为炎症检测的新兴指标，已被证明在多种感染性疾病中具有一定的诊断价值，但国内外采用PCT对PS进行诊断及其诊断价值的研究很少。国外Yoon等[20]比较了117例PS及60例脊柱结核患者的临床检验结果，显示PS患者血清PCT浓度均数(5.9 ng/L)高于脊柱结核患者(1.1 ng/L)，差异具有统计学意义，因此得出结论认为PCT可以作为鉴别PS及脊柱结核的一项检验指标。

微生物培养技术是PS诊断和治疗的基石，有着重要地位。此外，由于PS主要是血源性感染，血培养具有良好的敏感度。最好在使用抗生素前的发热高峰或寒战时进行细菌培养、菌株鉴定和药物敏感性试验(简称“药敏试验”)，约25%～59%的患者血液培养呈阳性，可以鉴定出病原微生物。血培养在PS中结果呈阳性，可用于诊断，但阳性检出率较低，故需要进行多次采血培养，一般2～3次血培养阳性才有意义[25]。

当培养阴性时，还可以考虑采用聚合酶链反应(polymerase chain reaction，PCR)进行16S rRNA基因检测，特别是种属特异性引物PCR检测比常规培养更为敏感，但是PCR检测无法提供病原菌对药物敏感性的结果[26]。最新研究表明，组织病理学检查也可以作为感染的诊断依据，当组织病理学和微生物学均为阳性时诊断敏感度、特异度和准确度更高，但无法明确细菌种类和药敏试验结果[27]。

(四)病原学检查

病理组织活检的阳性率高于血培养，因此应与血培养同时考虑行组织活检培养、内窥镜或开放式手术直接活检取材。无论选择哪种活检方法，活检标本的总体诊断率都较高。在确诊PS时，通常需采用CT引导下经皮穿刺活检和手术活检[28]。然而不同文献中所报道的阳性率不尽相同，国外Lazzeri等[29]报道的穿刺活检阳性率达89%；Spira等[30]报道在34例PS患者中行CT引导下经皮穿刺活检阳性率为82.3%。国内相关报道结果类似，刘禹[31]报道18例PS患者行CT引导下经皮穿刺活检的阳性率为80%。郑焕东[32]报道，12例PS患者行CT引导下经椎弓根穿刺活检，阳性率为83.3%；而Sapico[33]的研究发现，行CT引导下穿刺活检约有30%的患者表现为阴性，术中病理检查也有14%的患者表现为阴性。有研究报道，开放性活检较经皮穿刺活检具有更高的阳性率；Marschall等[34]研究显示，PS患者采用开放性活检的培养阳性率为91%，而经皮穿刺活检的培养阳性率仅为53%。目前，内镜引导下活检培养技术同样具有很高的阳性诊断率，Fu等[35]研究指出，内镜引导下穿刺活检培养诊断PS的阳性率为90%，明显高于CT引导下经皮穿刺活检的阳性率(47%)，且内镜还可以直接作为治疗PS的一种手术方式。

三、鉴别诊断

PS和脊柱结核是脊柱感染的常见原因。脊柱结核与PS的鉴别诊断非常重要，对不同类型的脊柱炎进行正确的治疗可以降低患者致残率和功能损伤。脊柱结核占所有结核感染的1%，所有骨与关节感染的25%～60%是由结核引起的[36]。大约10%的结核病患者会出现骨与关节受累，骨与关节受累患者中约50%患有脊柱结核。脊柱结核最常见于胸椎，其次是腰椎和胸腰椎。与PS相比，脊柱结核临床症状持续时间相对较长，发病率较高。脊柱结核患者几乎没有因感染而发热、疼痛或肿胀等临床症状发生，而PS患者容易产生剧烈疼痛和高热。Koo等[37]的研究显示，PS患者的ESR和CRP水平明显高于脊柱结核患者。脊柱结核根据病理类型和感染的进展，X线摄影的表现特征有所不同，早期X线摄影可能显示骨质疏松和终板骨质的不规则。脊柱结核患者中脓肿常累及多个椎体，椎体受损较PS更严重；另一方面，椎间盘在PS中可能出现更频繁的受损。

四、治疗

大量研究表明，目前PS的治疗仍缺乏统一的治疗方案及标准，早期诊断和干预是预防PS引起脊柱失稳和神经损伤的关键。治疗方法为非手术治疗及手术治疗。非手术治疗包括药品治疗、卧床休息、活动时佩戴腰围或支具保护、加强对症及支持疗法，其中采用抗生素治疗是治疗和防止复发的主要方法。手术治疗以药品治疗为基础，目的为清除病灶，解除脊髓、硬膜囊或神经根压迫，维持与重建脊柱的稳定性，减少并发症，促进患者早期康复。

(一)非手术治疗

如果PS患者没有神经功能缺损及严重的不稳定或畸形，无椎旁脓肿，可以考虑行非手术治疗。全身支持治疗，以及抗生素治疗与局部制动等非手术治疗是PS的首选治疗方法。在感染的早期阶段，应继续卧床休息至急性疼痛改善。但是，应注意可能发生由卧床休息引起的并发症，如肺炎、痴呆、褥疮、溃疡、深静脉血栓形成和肺栓塞，尤其是老年患者。然后，可以允许患者佩戴适当的支具进行活动，使得脊柱运动最小化；根据骨质破坏或畸形的程度判断佩戴支具的时间。外固定有助于稳定脊柱、减少疼痛、防止畸形和神经功能恶化[4]。

抗生素治疗应以准确的微生物诊断[通过获得受感染的组织培养物和(或)血液培养]及微生物学家的建议为指导。除非患者感染或病情严重，否则在进行适当的培养之前，不应开始行抗生素治疗[38]。对于发生严重的败血症患者，应该立即经验性给予广谱抗生素治疗，并且根据感染部位特点合理选择抗生素的种类、剂量、疗程及给药途径等[6]。取得细菌培养结果后，应该立即给予或调整抗生素治疗；抗生素使用不当会导致患者住院时间延长和费用增加，并且如果由此而产生耐药将对患者的预后产生不利影响。

目前，对于抗生素治疗的最佳持续时间尚未明确。IDSA 临床指南认为大多数PS患者只需要行6周抗生素治疗。国内外大多数研究建议静脉滴注抗生素6～8周，后继续口服抗生素6周。Roblot等[39]对比研究了抗感染疗程≤6周与>6周的患者，其感染复发的风险差异无统计学意义。Park等[40]的研究认为，对于存在感染复发的患者，应该延长抗感染治疗疗程(≥8周)；而抗生素治疗少于8周者，在治疗结束后平均随访18 d内的复发率较高(10%)。然而，最好的证据可能来自Grados等[41]进行的文献复习，复习结果认为，抗生素使用总时间达12周的患者可以降低复发的风险。通常依据患者的具体情况使用静脉注射抗生素治疗，直到CRP正常，大约需要2～4周，然后改为口服抗生素，总共需要3个月。Li等[42]的最新研究表明，如果在感染发生后6周内开始治疗，口服抗生素在骨与关节感染的治疗上并不比静脉注射抗生素差。尽管文献中金黄色葡萄球菌是最常见的致病菌，据报道其他微生物也会引起PS，而且这些致病菌可能比金黄色葡萄球菌更具有毒性。关于革兰阴性菌引起的PS的最佳治疗持续时间的数据有限，在使用任何抗生素治疗<8周的患者中，复发率均较高。目前对于革兰阳性菌及革兰阴性菌抗生素使用时间是否相同尚无明确指南，需要进一步做探索研究。

高压氧治疗可能对PS患者有益[43]。高压氧治疗提高了感染部位的绝对氧张力，改善了中性粒细胞的氧化活性，促进了伤口愈合和新生血管形成。

(二)手术治疗

手术治疗的基本目的是清除感染灶，尽可能地减少病变引起的神经压迫，从而缓解症状，重建稳定性和矫正脊柱畸形。行手术治疗的适应证包括：神经功能损伤、保守治疗失败、脊柱失稳、巨大椎旁脓肿或硬膜外脓肿及严重疼痛，其中脊柱失稳包括节段后凸>15°、椎体塌陷>50%，以及移位>5 mm[44]。

目前，临床对于PS患者的手术时机一直存在争议。早期手术有利于改善神经功能和减轻疼痛，但也可能增加感染、败血症甚至死亡的风险[6]。Segreto等[45]回顾性分析了34 500例PS患者的临床资料，发现入院后24 h内进行手术的患者较保守治疗和延迟手术治疗的患者有更好的治疗效果，早期手术干预能够减少并发症、减轻疼痛，以及减少脊柱畸形和功能障碍。Canouï等[46]对比研究了PS急性期行手术治疗和保守治疗的两组患者，两组神经功能的改善程度及感染复发率差异无统计学意义，但手术治疗使患者疼痛症状得到明显改善。

据报道，PS的手术方法有很多种，还没有一项随机对照研究试验能证明一种手术方法的疗效优于另一种方法[25]。而手术入路的选择仍存在争议。前方入路可以使感染部分充分暴露，可以直接清楚地看到病变组织，进而能充分彻底清除坏死及感染组织，同时可以对并发的脓肿进行充分的引流，从而可以防止残留感染灶和细菌。但由于前路的内固定不够坚强及其感染风险较大，容易导致手术失败；故也可经由后路进行清创并获得较为理想的治疗效果，神经根减压、畸形矫正适合采用后路手术的方式。据此观点，前后路联合手术是PS手术方式的最佳选择，但由于创伤大、手术时间长，不经常使用。由于前入路与更高的术后发病率和死亡率有关，因此，最近的文献表明，后路方法能充分解决感染问题[47]。唐恺等[48]对31例PS患者行一期后路病灶清除植骨内固定治疗，术后均获得满意的疗效。

据最新研究表明，微创技术(minimally invasive surgery，MIS)如经皮内镜下清创术联合经皮椎弓根螺钉固定，为PS的治疗提供了一种替代方法[49]。虽然内固定装置在PS手术中的使用存在争议，但与传统的开放式手术相比，MIS的优点明显，包括减少肌肉创伤、并发症及失血较少、手术时间缩短等。Matsubara等[50]的研究发现，经皮抽吸引流术(percutaneous suction aspiration and drainage，PSAD)能进行病原鉴定、组织病理学诊断，甚至可以进行同步治疗。对于硬膜外脓肿而出现神经功能障碍的患者，因全身情况不佳而不能耐受全麻时，应强烈建议使用PSAD。Omran和Ibrahim[51]对25例腰椎化脓性椎间盘炎采用后路经椎间孔彻底清创、减压、椎间融合术，术后无论是融合率、疼痛和神经功能改善均获得满意的效果。因此，笔者认为MIS是未来需要进一步研究、发展的方向。

彻底清创后常行结构性植骨，包括传统的自体骨植骨和近年来使用的钛网笼。自体骨常选择三面皮质的髂骨及肋骨或腓骨。植骨采用自体骨可避免异体骨的排异及发生传染病、肿瘤等风险，同时具有较高的融合率[6]。以往虽然将同种异体骨引入外科手术领域存在一些争议，但目前一些研究发现自体骨和异体骨植骨具有相似的复发率和临床结局[52]。但是，在感染的情况下椎间融合具有挑战性，建议尽量选择自体骨植骨。

近年来，聚醚醚酮椎体间融合器和钛网笼的面世和设计方面的进步为椎间融合提供了更多的选择。对于彻底清创后出现较大骨缺损的脊柱感染患者，可考虑选择聚醚醚酮椎体间融合器或者钛网笼进行重建。Schomacher等[53]对比了聚醚醚酮椎体间融合器与钛网笼用于PS手术，两者未发现治疗效果上差异有统计学意义。Kuklo等[54]回顾性研究了21例行一期前路融合器植入后路内固定的患者，在长达44个月的随访中，无死亡或者神经系统并发症发生，后凸平均改善了12.3°。Pee等[55]还对比分析了脊柱化脓性感染前路清创后使用钛网笼或髂骨块，随访发现两者差异无统计学意义。Novak等[56]对15例脊柱感染行前柱聚醚醚酮椎体间融合器固定的患者进行了26个月的随访，其中14例患者获得骨性融合。认为聚醚醚酮椎体间融合器可用于代替自体骨或者钛网笼，但前提是术中必须彻底清创和行规范的抗生素治疗。

脊柱感染可能导致严重的骨破坏和畸形，在这种情况下，则可能需要植入内固定装置。细菌在细胞壁外有一层多糖，当细菌遇到无生命的物体时，它会附着在物体表面，繁殖并形成黏多糖，黏多糖作为黏合剂将细菌与植入物结合，使细菌对抗生素药品产生抗药性。所以传统在脊柱感染中使用植入器械一直存在争议。近年来，大量研究发现手术内固定治疗脊柱化脓性感染可获得满意的疗效，并且感染复发率低[6]。目前经前路植入器械仍存在较大争议，有学者认为该种手术方式可导致炎症迁延不愈，反复发作[3]。但是，也有少数患者报告显示前路清创植骨和内固定可取得更好的效果。目前很多研究的样本量都较小，未来仍需要用样本量更大、随访时间更长的研究来进行探索，总结并完善使用植入器械的安全性及有效性。

五、结论

PS是一种罕见且有潜在生命危险的疾病，尽管在早期诊断和治疗方面取得了一些进展，但仍然存在很多挑战。目前暂未见关于PS的标准治疗指南发布，还有待更多的前瞻性和随机对照试验研究进行总结。PS可以由多种微生物引起，最常见的致病菌为金黄色葡萄球菌。随着人口的老龄化、免疫缺陷人群的增多及多种并发症患者的增加，近年来PS发病率呈增长趋势。PS的诊断通常很困难，而CT引导的穿刺活检、细菌培养是明确诊断的有效方法。大多数患者可以通过保守治疗来治愈，例如抗感染治疗和佩戴支具固定等。笔者认为，12周或更长时间的抗生素治疗与最低复发率相关。手术适应证包括神经损伤、脊柱失稳、畸形进展及保守治疗无效，应该在系统、规范抗感染治疗的基础上，依据患者的病情、感染部位、感染范围、脊柱失稳的程度及术者的习惯选择不同的手术治疗方法[6]。