关节液分析对诊断假体周围感染价值的探讨

邵宏翊 邓旺 李桦 边涛 黄勇 周一新*

（1.北京积水潭医院矫形骨科，北京 100035；2.暨南大学附属第一医院关节与运动医学中心，广州 510630）

人工关节置换术是治疗晚期骨关节病的有效手段之一，近些年得到普及与开展，数量仍在不断提高[1]。然而随着手术量的增加，人工关节置换术后的并发症也成为临床医师关注的重点。假体周围感染（periprosthetic joint infection,PJI）是术后并发症之一，临床处理上非常棘手[2-5]。

对于PJI 的诊断，目前最多的是依据国际骨关节感染协会（musculoskeletal infection society,MSIS）制定的临床诊断标准。该标准采用主要诊断标准和次要诊断标准：主要诊断标准为①存在与关节腔相通的窦道；②两份细菌培养阳性且获得相同致病菌。次要诊断标准为①血清C 反应蛋白（C reactive protein，CRP）和血细胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate，ESR）增高；②关节液白细胞计数增高或者白细胞酯酶阳性；③关节液白细胞分类增高；④病理提示感染；⑤单份细菌培养阳性[6]。当满足任何一条主要诊断标准或者同时满足三条次要诊断标准时，PJI诊断成立。其中CRP 和ESR 是临床工作中常用的PJI 筛查指标。Bingham等[7]的研究提示CRP对于诊断PJI的灵敏度和特 异 度 为85.1% 和67.5%，而ESR 则 为72.8% 和76.5%。这意味着部分患者即使CRP、ESR 增高也并非感染，而CRP、ESR 正常也并不能完全排除感染[8]。在怀疑患者是否存在PJI 的情况下，通常建议进行关节腔穿刺，并进行关节液的细菌培养，同时关节液白细胞计数与白细胞分类也是诊断PJI 的检验方法[9]。但既往研究提示关节液白细胞计数与分类可能因为穿刺过程中混杂有血液导致诊断的准确性下降[10,11]。

可见，诊断PJI 所采用的各种实验室检查都存在相应的局限性，国内尚无相关研究探讨各项检查对于诊断PJI的优劣性。本研究旨在探讨CPR、ESR、关节液白细胞计数和白细胞分类对PJI的诊断效力。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：①接受人工髋、膝关节翻修术的患者；②满足一条MSIS主要诊断标准诊断的PJI患者或术前确诊为非PJI，并且术中细菌培养为阴性的患者；③CRP、ESR、关节液白细胞计数、关节液白细胞分类中获取至少一种检查结果。排除标准：①诊断为PJI，已进行一期清创术，拟行二期翻修术的患者；②诊断为急性PJI（术后4 周之内发生的感染）或者急性血源播散性PJI（术后恢复良好，突发起病4 周之内）的患者；③符合三条MSIS次要诊断标准的患者；④仅单份细菌培养阳性的患者。

回顾性分析2017年1月至2019年12月接受人工髋、膝关节翻修术的250 例患者的临床资料，根据上述纳入与排除标准，本研究共纳入确诊患者230 例，包括确诊PJI患者78例，确诊非PJI患者152例（图1）。

本研究经医院伦理委员会批准通过，所有纳入患者均签署相关知情同意书。

1.2 术前实验室检查

收集患者术前最后一次CPR、ESR、关节液白细胞计数与白细胞分类结果。上述4个指标诊断PJI的阈值参照MSIS 诊断标准：CPR 与ESR 的阈值分别为10 mg/L与30 mm/h，关节液白细胞计数与白细胞分类的阈值分别为3000/μL与80%[12]。

1.3 评价指标

在已知阈值的情况下判断诊断方法的优劣可以采用诊断比值比（diagnostic odds ratio,DOR），该评价指标同时考虑了灵敏度与特异度优势，又称为诊断优势比，且不受患病率的影响。诊断比值比的定义为患病人群中真阳性与假阴性比值和未患病人群中假阳性与真阴性比值的比值[13]。同时比较各个实验室检查对于PJI诊断的灵敏度与特异度。

计算公式：①DOR=（真阳性数/假阴性数）/（假阳性数/真阴性数）；②灵敏度=真阳性数/（真阳性数+假阴性数）×100%；③特异度=真阴性数/（真阴性数+假阳性数）×100%。

1.4 统计学方法

采用MedCalc v19.6.3 软件进行统计学分析，CRP、ESR、白细胞计数和白细胞分类均根据阈值进行二分类处理，均为计数资料，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

本研究纳入的230 例确诊患者收集术前最后一次CRP的有效例数223例，ESR 224例，关节液白细胞计数106例，关节液白细胞分类105例（表1）。

图1 本研究纳入患者的流程图

表1 230例确诊患者的各项实验室检查结果收集情况（n）

2.1 各项实验室检查结果对PJI的诊断效力

关节液白细胞分类诊断PJI 的效力最高，DOR 为88.99；其次为CRP和ESR 均为阳性，DOR 为34.32；其后分别为关节液白细胞计数、CRP、CRP 或ESR 阳性，DOR 分别为22.99、19.28、14.09；诊断比值比最低的是ESR，DOR为12.33（表2）。

2.2 实验室检查结果对PJI的诊断灵敏度与特异度

关节液白细胞计数灵敏度最高，白细胞分类特异度最高。灵敏度从高到低依次为关节液白细胞计数（73.8%），CRP 或ESR 阳性（72.0%），ESR（62.7%），白细胞分类（58.5%），CRP（58.1%），CRP 和ESR 同时阳性（48.6%）。特异度从高到低依次为关节液白细胞分类（98.4%），CRP 和ESR 同时阳性（97.3%），CRP（93.3%），关节液白细胞计数（89.1%），ESR（85.6%），CRP或ESR阳性（84.6%）。详见表2。

3 讨论

3.1 诊断PJI的实验室检查方法

PJI 是关节置换术后最严重的并发症之一，目前对于PJI 的诊断尚无金标准[14]。Parikh 等[15]提到，PJI中有一定比例患者细菌培养呈阴性，因此细菌培养阴性不能除外感染。诊断PJI 的标准中不仅包括患者是否存在窦道，细菌培养是否阳性，也需要考虑其他一些检查[16]，这些检查包括血清CRP，ESR，关节液白细胞计数与白细胞分类。本研究采用DOR、灵敏度和特异度对各个实验室检验方法进行评估，结果显示在诊断比值比、灵敏度和特异度方面，关节液白细胞分析均优于传统CRP和ESR。

3.2 CRP和ESR诊断PJI的优势与局限性

CRP 和ESR 是了解机体对于炎性产生反应的重要指标，美国骨科医师协会推荐这两项检查作为判断PJI 的一线检查，并可以作为相应的筛查指标[17]。Huerfano 等[18]在一项关于CRP 和ESR 对于诊断PJI 的荟萃分析中认为，CRP对于诊断的灵敏度和特异度分别为86.9%和72.3%，而ESR 分别为86%和72.3%。这与本研究中所得到的结果存在一定差异，可能因为所采用的诊断阈值不同。本研究中CRP 和ESR 采用MSIS推荐的诊断阈值，分别为10 mg/L和30 mm/h。作为筛查指标，需要更高的灵敏度以防止漏诊潜在的感染者。Akgun 等[19]的一项研究也显示了当采用10 mg/L 作为阈值时35.8%的感染患者CRP 低于阈值，与本研究结果相似。同时，本研究并未纳入术后急性感染或急性血源播散性感染的患者，这也可能是导致CRP 诊断灵敏度下降的一个重要原因[20]。Bingham 等[7]认为采用MSIS 中关于CRP 和ESR 的阈值作为诊断标准会产生较多的假阴性病例，因此建议将CRP 和ESR 的标准分别定为5 mg/L 和10 mm/h，以利于更好的筛查PJI 患者。本研究也发现，将CRP和ESR 两者之一高于阈值作为标准的诊断灵敏度明显提高，因此建议进行人工髋、膝关节翻修术的患者出现CRP或ESR增高时都应该警惕感染的可能性。

3.3 关节液白细胞分析诊断PJI的意义

通过关节腔穿刺获得关节液并进行白细胞计数和白细胞分类的检测是诊断PJI 的有效方法之一，准确性较高[21]。Zahar 等[22]的研究提示关节液白细胞计数对于诊断PJI 的灵敏度为80.6%，特异度为85.2%；白细胞分类的灵敏度和特异度则分别为80.6%和83.3%。本研究中两者的灵敏度低于其结果，但特异度高于其结果，可能由于本研究采用MSIS 诊断标准中的阈值，与前者存在一定区别。此外本研究未纳入急性感染患者也可能是与既往研究结果不同的原因。关节液分析是局部反应的检查，而CRP 和ESR则为全身炎性反应的检查，因此可以解释关节液白细胞计数与白细胞分类相对于CRP 和ESR 用于诊断PJI 更为准确，但并不是所有患者术前穿刺都可以获得关节液。Zahar 等[22]的研究发现64.3%的患者进行关节腔穿刺后可以得到关节液进行分析，因此术前怀疑感染的患者，可以在透视或超声引导下提高穿刺成功率。

表2 各项实验室检查结果对PJI的诊断效力、灵敏度和特异度

3.4 本研究的局限性

本研究存在一定局限性。首先，本研究病例数相对较少，并且排除了急性PJI 患者，并不能代表所有患者，存在一定的选择性偏倚。其次，本研究以满足一条MSIS主要诊断标准做出PJI诊断，并不能代表实际PJI患者，且本研究观察指标为MSIS次要诊断标准，因此排除了仅依赖次要诊断标准做出诊断的PJI患者，尽管这部分患者数量较少。再次，可能存在术前关节腔穿刺未能获得足够关节液用于分析白细胞计数与白细胞分类，造成相应分析的病例较少所造成偏倚并影响研究结果。最后，本研究并未关注抗生素、窦道、患者是否为类风湿性关节炎等可能潜在影响检验结果的因素。有待前瞻性的相关研究提供更多的信息。

综上，CRP和ESR虽然可以作为筛查人工关节置换术后PJI 的指标，但是部分患者即使CRP 与ESR 均正常，如高度怀疑有感染可能，应进行关节腔穿刺以获得关节液进行白细胞计数与白细胞分类，进一步判断是否为PJI。