关节置换术后假体周围感染的病原菌分布及药敏分析

何家伟，汪 洋，纪保超，杨建华*

(1.新疆医科大学第一附属医院药学部，乌鲁木齐 830054；2.新疆医科大学第一附属医院关节外科，乌鲁木齐 830054)

人工关节假体周围感染(PJI)是人工全膝关节置换术(TKA)后的一种严重并发症，其诊疗复杂，常需多次手术和长期的抗感染药物治疗[1-2]。明确病原菌的种类对PJI的早期诊断及抗感染药物的正确选用具有重要意义[1-2]。但PJI的致病菌培养困难，菌谱复杂，不同地区甚至不同医疗机构的菌种分布也存在差异，耐药菌株的不断增多，增加了PJI抗感染治疗的难度[2-3]。因此，本研究回顾性分析190例膝、髋人工关节置换术后发生PJI患者的临床资料，研究其微生物学及药敏结果，辅助临床更好地治疗PJI。

1 资料与方法

1.1资料 回顾性分析2016年1月～2020年7月新疆医科大学第一附属医院(以下简称我院)关节外科收治的190例膝、髋人工关节置换术后发生PJI的患者的临床资料，其中男性97例，女性93例，汉族117例，维吾尔族55例，哈萨克族11例，回族3例，蒙古族1例，柯尔克孜族1例，壮族1例，锡伯族1例，年龄为19～89岁，平均(63.74±10.38) 岁，体质量指数(BMI)为15～35 kg·m-2，平均(24.98±3.35) kg·m-2。

190例PJI患者中，TKA术后发生PJI的患者有86例，初次TKA时术前诊断的原发疾病有：骨性关节炎74例(86.05%)，类风湿性关节炎4例(4.65%)，创伤性关节炎4例(4.65%)，股骨远端陈旧性骨折1例(1.16%)，股骨远端骨折内固定术后感染1例(1.16%)，膝关节畸形1例(1.16%)，骨巨细胞瘤1例(1.16%)。初次手术为单侧全髋关节置换术(THA)者75例，同期双侧THA者14例。合并糖尿病者20例(10.5%)。见表1。

THA术后发生PJI的患者104例，初次THA时术前诊断的原发疾病有：股骨头缺血性坏死46例(44.23%)，股骨颈骨折23例(22.12%)，骨性关节炎9例(8.65%)，髋关节结核6例(5.77%)，股骨粗隆间骨折6例(5.77%)，发育性髋关节脱位5例(4.81%)，类风湿性关节炎5例(4.81%)，髋臼骨折2例(1.92%)，化脓性关节炎1例(0.96%)，髋关节强直1例(0.96%)。初次手术为单侧THA者100例，同期双侧THA者1例。合并糖尿病者21例(11.1%)。见表1。

表1 人工关节置换术后PJI患者的一般资料

纳入标准：(1)接受TKA、THA术者；(2)PJI诊断明确，符合2011年美国肌肉骨骼感染学会(MSIS)提出的诊断标准。排除标准：未行关节穿刺液或假体周围组织微生物培养者。

感染分型：根据Tsukayama等提出的PJI分型方法，将PJI分为4类：Ⅰ型，术中培养阳性(≥2个标本)；Ⅱ型，术后1个月内发生的早期感染；Ⅲ型，急性血源性感染，功能良好的关节因血源播散而突发感染；Ⅳ型，术后1个月以后发生慢性隐匿性感染[3-4]。

1.2方法

1.2.1临床资料收集 收集纳入研究患者的临床资料，包括姓名、性别、民族、年龄、体质量、身高、手术记录、既往病史、关节穿刺液或假体周围组织标本的微生物培养及药敏试验结果等数据。

1.2.2病原菌及耐药性分析 按照《全国临床检验操作规程》(第4版)对病原菌进行分离鉴定，按照美国临床实验室标准化协会《抗菌药物敏感性试验执行标准》(2010年版)对药敏结果进行判定。

2 结果

2.1病原菌检出结果及其分布 190例PJI患者的关节穿刺液或假体周围组织标本的微生物培养结果：阴性57例，阳性133例，微生物培养阳性率为70%，其中多种病原菌混合感染者9例。此次共检出临床分离菌144株，其中革兰阳性菌109例(75.7%)，革兰阴性菌25例(17.4%)，真菌10例(6.9%)。见表2。结果提示，革兰阳性菌是PJI最多见的致病菌。革兰阳性菌中最多见的菌属依次为葡萄球菌属、链球菌属、肠球菌属。最多见的2个菌种依次为表皮葡萄球菌(32.6%)和金黄色葡萄球菌(17.4%)，二者合计占所有分离菌株的50.0%。革兰阴性菌种最多见的菌属依次为肠杆菌属、非发酵菌属、布鲁氏菌属。最多见的3个菌种依次为大肠埃希杆菌(6.3%)、肺炎克雷伯杆菌(2.8%)、铜绿假单胞菌(2.8%)。

根据Tsukayama的PJI分型标准，144株临床分离菌的分布情况为(膝68例，髋76例)：Ⅰ型6例(41.7%)，Ⅱ型18例(12.5%)，Ⅲ型1例(0.7%)，Ⅳ型119例(82.6%)。57例培养阴性病例感染病例分布(膝23例/髋34例)情况为：Ⅰ型0例，Ⅱ型9例，Ⅲ型1例，Ⅳ型47例。见表2。由表2可知，我院收治的PJI患者以Ⅳ型感染为主，而大部分病原菌也分布于Ⅳ型感染。

2.2革兰阳性菌对抗菌药物的耐药率和敏感率

2.2.1葡萄球菌属 此次检出耐甲氧西林凝固酶阴性葡萄球菌(MRCNS)共45例(31.3%)：甲氧西林耐药的表皮葡萄球菌(MRSE)38例(26.4%)，其他耐药菌还有溶血葡萄球菌4例(2.8%)、人葡萄球菌2例(1.4%)、头状葡萄球菌1例(0.7%)。见表2。结果显示，约70%的凝固酶阴性葡萄球菌对甲氧西林耐药，约80%的表皮葡萄球菌对甲氧西林耐药，而溶血葡萄球菌100%对甲氧西林耐药。25例金黄色葡萄球菌中甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌(MRSA)6例(4.2%)，MRSA占金黄色葡萄球菌的24%，甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌(MSSA)19例(13.2%)。见表2。

表2 190例PJI患者分离的病原菌在Tsukayama感染分型中的分布 (n=144)

结果显示，葡萄球菌属通常对青霉素的耐药率较高，无对万古霉素、利奈唑胺、替加环素耐药菌株。金黄色葡萄球菌对头孢类、喹诺酮类、四环素的耐药率均<30.0%(20.0%～28.0%)，对利福平、复方新诺明的耐药率均<20.0%(分别为16.0%、9.1%)。表皮葡萄球菌对四环素、利福平的耐药率分别为13.0%、10.9%。见表3。

克林霉素对大部分葡萄球菌属的耐药率较高，溶血葡萄球菌、路邓葡萄球菌和腐生葡萄球菌对克林霉素的耐药率均为100.0%，金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌对克林霉素的耐药率低于50.0%(分别为43.5%、43.9%)，仅头状葡萄球菌、人葡萄球菌对克林霉素的耐药率≤20.0%(分别为20.0%、0.0%)。见表3。

左氧氟沙星作为PJI抗感染治疗中常用的口服药物之一，对大部分葡萄球菌属的耐药率不高：金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、头状葡萄球菌、人葡萄球菌、路邓葡萄球菌和腐生葡萄球菌对左氧氟沙星的耐药率均<35.0%(0%～34.8%)，仅溶血葡萄球菌对左氧氟沙星的耐药率为75.0%。见表3。

表3 葡萄球菌属对抗菌药物的耐药率和敏感率

2.2.2链球菌属和颗粒链球菌属 此次共检出链球菌属9例(6.3%)，分别为缓症链球菌3例(2.1%)、血链球菌2例(1.4%)、草绿色链球菌1例(0.7%)、化脓性链球菌1例(0.7%)、戈登链球菌1例(0.7%)和停乳链球菌1例(0.7%)。链球菌属中均无对青霉素、头孢曲松、万古霉素和利奈唑胺耐药菌株。除缓症链球菌外，其他5种链球菌均无对头孢噻肟、克林霉素、左氧氟沙星耐药菌株，而缓症链球菌对头孢噻肟、克林霉素、左氧氟沙星的耐药率分别为33.3%、50.0%、66.7%。见表4。

表4 链球菌属对抗菌药物的耐药率和敏率率

检出颗粒链球菌属的毗邻颗粒链球菌1例(0.7%)，但该菌株无药敏报告。

2.2.3肠球菌属 此次共检出肠球菌6例(4.2%)，分别为粪肠球菌4例(2.8%)、屎肠球菌2例(1.4%)。肠球菌属中均无对利奈唑胺、万古霉素、替加环素耐药菌株。粪肠球菌中均无对青霉素、氨苄西林、左氧氟沙星和环丙沙星耐药菌株，而对红霉素、四环素的耐药率均≥50.0%(分别为50.0%、75.0%)。屎肠球菌对青霉素、氨苄西林、左氧氟沙星和环丙沙星的耐药率显著高于粪肠球菌，均为50.0%。见表5。

表5 肠球菌属对抗菌药物的耐药率和敏感率

2.2.4革兰阳性杆菌 此次共检出革兰阳性杆菌5例(3.5%)，分别为蜡样芽孢杆菌2例(1.4%)、枯草芽孢杆菌1例(0.7%)、杰氏棒状杆菌1例(0.7%)和结核硬脂酸棒状杆菌1例(0.7%)。上述菌属均无药敏报告。

2.2.5肠杆菌属、非发酵菌属、布鲁氏菌属 此次共检出肠杆菌属18例(12.5%)，分别为大肠埃希杆菌9例(6.3%)、肺炎克雷伯杆菌4例(2.8%)、阴沟肠杆菌3例(2.1%)和奇异变形杆菌2例(1.4%)。大肠埃希杆菌、肺炎克雷伯杆菌中产超广谱β内酰胺酶(ESBLs)的菌株分别为4例(2.8%)和2例(1.4%)。肠杆菌属对阿米卡星、头孢替坦2种β-内酰胺类抗生素/β内酰胺酶抑制剂复方制剂(哌拉西林/他唑巴坦、头孢哌酮/舒巴坦)和2种碳青霉素类抗菌药物(亚胺培南、美罗培南)的耐药率极低(0%～12.5%)。除阴沟肠杆菌对测试的抗菌药物无耐药情况，肠杆菌属对2种青霉素类抗菌药物(氨苄西林、哌拉西林)、4种头孢类抗菌药物(头孢唑啉、头孢呋辛、头孢曲松、氨曲南)、复方新诺明的耐药率均≥50.0%(50.0%～100.0%)，对头孢他啶、头孢吡肟的耐药率≤50.0%(22.2%～50.0%)。大肠埃希杆菌、奇异变形杆菌对2种喹诺酮类抗菌药物(左氧氟沙星、环丙沙星)的耐药率均>50%(55.6～100.0%)，肺炎克雷伯杆菌对2种喹诺酮类抗菌药物的耐药率≤25.0%。见表6。

此次共检出非发酵菌属5例(3.5%)，分别为铜绿假单胞菌4例(2.8%)、洋葱伯克霍尔德菌1例(0.7%)。非发酵菌属对测试的抗菌药物均无耐药菌株。见表6。检出的布鲁氏菌属中马尔他布鲁菌2例，无药敏报告。

表6 肠杆菌属、非发酵菌属对常用抗菌药物的耐药率和敏感率

2.2.6真菌属 此次共检出真菌属10例(6.9%)，包括假丝酵母菌9例(6.3%)、曲霉菌1例(0.7%)。其中近平滑菌1例，无药敏报告。除克柔假丝酵母菌对氟康唑天然耐药外，其余菌种对测试的抗菌药物(氟康唑、伊曲康唑、两性霉素B、伏立康唑)均无耐药情况。

3 讨论

据报道，PJI微生物培养阴性的发生率为0%～42.0%[5]。本研究的PJI微生物培养阴性率为39.6%，符合文献报道。在无微生物培养结果的情况下，由于菌谱的复杂和差异化，使得临床PJI的早期诊断和抗感染药物的正确选用都面临着严峻的挑战。因此，无论是对培养阴性的患者，或者在药敏结果报告前的空窗期，根据当地具体的病原菌谱及耐药率特点来制定抗感染治疗方案十分必要。

目前普遍认为PJI的致病菌以革兰阳性菌为主，占64.6%～74.3%，其中以凝固酶阴性葡萄球菌和金黄色葡萄球菌的占比最高[2,4,6-8]。本研究结果显示，革兰阳性菌占所有分离菌株的75.7%，其中表皮葡萄球菌(32.6%)和金黄色葡萄球菌(17.4%)为最多见的革兰阳性菌，二者合计占所有分离菌株的50%，而MRSE(26.4%)、MRSA(4.2%)合计占所有分离菌株的30.6%。革兰阳性菌中均无对利奈唑胺、万古霉素、替加环素耐药菌株。

因革兰阳性菌中的1例停乳链球菌、1例毗邻颗粒链球菌和5例革兰阳性杆菌均无药敏报告，对其耐药性进行了文献调研：(1)张晓丽等[9]对457株停乳链球菌的耐药率进行分析，结果显示，该菌对青霉素、氨苄西林、红霉素的耐药率较高，对万古霉素、利奈唑胺均敏感。(2)1株脑脊液分离的毗邻颗粒链球菌的药敏结果显示，该菌对万古霉素、青霉素、阿莫西林、头孢噻肟、左氧氟沙星、复方磺胺甲噁唑和四环素均敏感，对克林霉素、红霉素耐药[10]。(3)枯草芽孢杆菌一般被认为是非致病菌，一旦致病，病情进展快，应引起关注。1株创口分泌物分离的枯草芽孢杆菌的药敏结果显示，枯草芽孢杆菌对万古霉素、亚胺培南、左氧氟沙星和环丙沙星较敏感，通常对青霉素类、头孢类、克林霉素敏感[11]；蜡样芽孢杆菌与多种感染密切相关，THA及骨科创面分离的蜡样芽孢杆菌，大部分对万古霉素、亚胺培南、克林霉素和环丙沙星等抗菌药物的耐药率较低，对青霉素类、头孢类抗菌药物的耐药率较高[12-13]。(5)孙伟等[14]对166株棒状杆菌的药敏结果进行分析，结果显示，棒状杆菌作为条件致病菌，近年来由其引发的感染越来越多，棒状杆菌属对青霉素、头孢噻肟、克林霉素、四环素和环丙沙星的耐药率均>55.0%，未发现对万古霉素、利奈唑胺、利福平耐药。

此次研究发现，革兰阴性菌占所有分离菌株的17.4%，最常见的菌种依次为大肠埃希杆菌、肺炎克雷伯杆菌、铜绿假单胞菌等，其中产ESBLs的肠杆菌占所有分离菌株的4.2%。革兰阴性菌对阿米卡星、头孢替坦、哌拉西林/他唑巴坦、头孢哌酮/舒巴坦、亚胺培南和美罗培南均极敏感，对头孢他啶、头孢吡肟的耐药率≤50.0%(22.2%～50.0%)。革兰阴性菌中2例马尔他布鲁菌无药敏报告，我院关节外科分别给予阿米卡星或亚胺培南/西司他丁钠静脉滴注，联合口服利福平、米诺环素进行抗感染治疗，翻修术后随访2年未见感染复发者。

此次研究发现，真菌占所有分离菌株的6.9%，以敏感假丝酵母菌感染为主。PJI的致病菌谱构成复杂，可由单一菌种或多重病原菌感染引起。在190例PJI患者中，检出多种病原菌混合感染者9例，占全部PJI患者例数的4.7%，稍低于文献报道中混合感染的比例(10.0%～20.0%)[2]。而在4种Tsukayama感染分型中，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅳ型感染主要以革兰阳性菌为主，其中Ⅰ型感染主要为表皮菌；Ⅱ型感染主要为表皮葡萄球菌等凝固酶阴性葡萄球菌、金黄色葡萄球菌及革兰阴性杆菌；Ⅳ型感染患者的例数最多、菌谱也最为复杂，各种革兰阳性菌、革兰阴性杆菌及真菌几乎都有；Ⅲ型感染2例，其中微生物培养阳性者1例为大肠埃希杆菌，考虑来源于泌尿系统感染。

综上所述，我院PJI经验性治疗时需重点考虑革兰阳性菌，重视其耐药性，并警惕革兰阴性杆菌、真菌等其他病原菌的单一或多重混合感染。结合PJI相关临床指南共识[15-20]，建议我院PJI经验性治疗可单用万古霉素或联合头孢他啶或头孢吡肟或哌拉西林/他唑巴坦或头孢哌酮/舒巴坦或亚胺培南或美罗培南，真菌感染的经验性治疗首选氟康唑。