全膝关节置换术后发生感染的研究进展

农宁，孟祥奇，程顺达，欧炳金

1.南京中医药大学，江苏南京 210046；2.南京中医药大学附属苏州市中医医院骨伤科，江苏苏州 215009

全膝关节置换术（total knee arthroplasty, TKA）作为国内外现阶段治疗晚期膝骨关节疾病最常选择的术式方案之一[1]，能够有效及时改善患者膝关节长期存在慢性炎症性疼痛和老年性关节功能活动障碍的问题，提高广大老年患者的生活质量。全膝关节置换术从发展及应用推广至今，技术方法随着不断发展取得实质性进步，也变得日益成熟，得到广大临床工作者推广采用和患者认可和接受。随着我国近几年人口结构发生改变及城乡人口老龄化快速的发展，需要进行TKA 治疗的膝关节退行性病变患者数量已变得越来越多。在治疗膝骨关节疾病的疗效取得日益显著的同时，TKA 还可能给患者带来一系列的潜在健康的、安全的问题，如膝关节置换术后膝关节的固定假体出现松动变形或断裂、膝关节不稳、发生感染等。而感染却是引起全膝关节置换术失败的最重要的原因[2]，现本文主要从全膝关节置换术后膝关节发生感染的原因、临床表现、诊断与治疗应用方法等多个方面来进行综述。

1 感染原因

TKA 术后感染原因一般有层流气流环境污染，或血源性病毒感染，直接污染等。术后感染常见的革兰阳性菌有金黄色葡萄球菌、链球菌和表皮葡萄球菌等；其中，金黄色葡萄球菌是导致术后病毒感染最常见的细菌[3]。夏继冬等[4]通过研究检查发现，TKA 术后感染金黄色葡萄球菌在革兰阳性球菌中占有量约1/4。生物膜是假体周围出现感染的核心，细菌在假体上生长繁殖形成生物膜，受到生物膜保护的细菌进一步提升抗耐药能力[5]。因此在这种情况下必须应用手术干预将假体取出，非手术治疗已无法达到清除感染目的。原先接受外科手术出现坏死，及手术用时过长等均会增加术后感染率。在术中随着手术的使用时间进一步增加，使切口暴露在空气越久就增加了术后并发感染的发生率[6]。覃作恒等[7]研究分析发现，TKA 手术用时越长，发生感染率越高，两者呈正比例关系。另外，TKA 术后发生感染率升高与吸烟、糖尿病、类风湿性等密切相关。吸烟造成血管收缩，产生一氧化碳而致切口周围组织缺氧，进而抑制切口的愈合，甚至发生坏死感染可能。糖尿病患者行TKA 术后，由于血糖偏高，容易造成免疫力下降，造成切口延缓愈合。邓亚军等[8]通过24 例行KTA 术后发生感染、120 例行TKA 术后未发生感染的患者进行研究对比发现，吸烟者术后发生感染是未吸烟者术后2.21 倍；患有糖尿病者术后感染是无糖尿病者的4.5 倍；这结果与国外研究基本相同。类风湿性作为关节炎的基础疾病，也是增加术后感染风险原因之一，该类患者在应用糖皮质激素治疗的同时，也使得患者机体免疫力出现下降现象，导致患者抗感染综合能力有所降低[9]。

2 临床表现

TKA 术后感染出现肿痛、局部皮下温度增高、关节功能障碍等表现；逐渐加重时在膝关节髌骨下方手术切口低部位出现脓肿，继而破溃形成窦道，有脓液渗出，病程缠绵不易愈合。若术后1 周切口未完全愈合，仍有血性脓性分泌物，关节疼痛未减反而加重，局部皮肤发热，提示感染的可能[10]。术后发生深部感染则有持续性骨痛症状，在体表外症状不明显[11]。

3 诊断方法

3.1 实验室检查

C 反应蛋白（C-reactive protein, CRP）、红细胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate, ESR）是用于检测骨科手术后感染的炎症指标之一。但TKA 术后5 d 内的CRP 值及其病程还不适合检测早期感染[12]。在一般情况下，CRP 水平应在术后半个月能恢复正常水平，如果术后CRP 水平还高于正常值超过1 个月，可考虑感染。ESR 一般在术后3 个月内可以恢复正常，但如果ESR 出现不降反而增快持续3 个月情况，考虑感染可能[13]。Xiong L 等[14]在一项前瞻性研究中发现CRP 的敏感性为84.61%、特异性为64.81%，ESR 的敏感性为73.08%、特异性为90.47%。 CRP 和ESR 均有较高特异性和敏感性，用于诊断TKA 术后深部感染中具有临床意义。

3.2 抽液检测

在不能确定TKA 术后早期是否发生感染时，可进行关节穿刺抽液检测。关节液中的白细胞计数和CRP 水平有助于诊断TKA 术后 1 月内发生感染。Kim SG 等[15]通过197 例行膝关节置换术后3 周的患者进行膝关节抽吸滑液检验，结果发现术后早期感染的患者，滑液中的白细胞计数和CRP 敏感性均为100.0%，特异性分别为98.9%、90.3%。Wang C 等[16]通过研究发现，滑液中的CRP 是一种临床上可以诊断感染的良好特异性生物标志物，因为其在病毒中具有高敏感性和特异性。

3.3 影像学检查

术后早期可能发生的化脓性感染，在X 线检查结果显示这种炎症病灶通常是并无其他高度临床特异性或在局部也仅有一些软组织、关节囊表面的急性出血和肿胀之征象所致[17]。当感染病灶进展了到晚期，检查时可以观察到骨与骨水泥界面发生轻微的局部炎症破坏，假体物和骨水泥表面之间出现了间隙，这种表象通常提示着假体物出现松动的可能[18]；但还是需要仔细明确的鉴别诊断是假体的周围软组织感染性或是局部机械性软组织松动。如为假体周围软组织感染性，伴有骨质纤维组织破坏、骨膜的增生以及反应酶阳性增高等[19]；开始松动时可能为单纯软组织局限性，后期病变则逐渐波及至几乎整个植入假体组织的周围。

99mTc-MDP 三相骨扫描、68 柠檬酸钙（positron emission tomography, PET）/ CT 成像、单光子发射计算机断层扫描（single photon emission computed tomography, SPECT）/CT 等放射性核素的在临床上广泛应用，可以及时发现感染病灶。早发现早治疗，及时控制感染的发展，以达到消灭感染的目标，能够减轻TKA 术后感染患者的痛苦。Mandegaran R等[20]研究发现，99mTc-MDP、SPECT/CT 在用于全膝关节置换术患者的假体周围感染的诊断上具有良好的敏感性和特异性。Xu T 等[21]通过实验认为，68柠檬酸钙 PET/ CT 有区分假体周围感染和无菌性松动的潜力，结合99mTc-MDP 可将灵敏度提高到95.7%。

4 治疗

治疗TKA 术后感染要尽快做到彻底清除感染坏死病灶，术后膝关节真正达到舒适无疼痛，无复发感染，恢复正常关节功能活动的康复目标[22]。根据病情感染的严重程度，结合患者具体的情况选择与之相适应的各种诊疗技术。

4.1 应用抗生素

适用于浅表皮组织感染，致病菌毒力稍弱且可对多种抗生素较为敏感，假体在完好或无严重松动问题的特殊情况前提下仍可考虑应用常规抗生素药物进行治疗，同时根据体外细菌培养后的药敏学试验结果选用抗生素。单独的应用某一种广谱抗生素来治疗TKA 术后的感染可能获得的远期疗效仍是比较有限的，Zhang CF 等[23]认为，可以使用万古霉素联合头孢他啶的治疗方案，获得培养物结果。根据药物敏感性试验的结果，将该方案改为病原体特异性抗生素。

4.2 关节灌洗

应用关节灌洗术就是为了清除导致假体周围感染的细菌，适用于深部感染早期，细菌耐药性低，假体无松动，无骨感染的患者。Mian HM 等[24]认为，对TKA 术后感染的关节内进行灌洗所发挥的作用和在治疗感染中的重要性是没有争议的，得到多数人认可。操作时管理好冲洗管头与吸引器，保证吸引器通畅，进行低压灌洗，防止由于进液量过大过快，而造成吸引器吸引不及时导致冲洗液直接由切口或吸引管周围溢出，弄湿物品，导致污染。

4.3 保留假体清创

适用于关节出现炎性脓液，软组织坏死、滑膜有增生、假体周围无侵蚀破坏、假体完好无松动的患者。沿着原手术切口逐层切开暴露关节腔，检查假体是否完好，有无松动。术中彻底地清理关节内炎性脓液，坏死软骨组织、滑膜、取出聚乙烯衬垫等；清理关节腔后方，确保血管神经无损伤；清理关节腔完毕后，换新的无菌橡胶手套，用稀释或适量未稀释的灭菌生理盐水溶液在高频脉冲灭菌压力条件下再进行一次反复无菌消毒彻底冲洗并清洁好关节腔，更换新的聚乙烯衬垫片；放置引流管，逐层缝合切口[25]。进行保留假体清创的基础是有效清理关节腔内的炎性物、坏死组织，并根据病原菌的结果使用抗生素[26]。周浩等[27]通过24 例TKA 术后早期感染的患者进行保留假体清创，联合使用万古霉素局部关节腔注射治疗，能有效控制感染，提高膝关节活动功能，减轻疼痛。Calanna 等[28]应用清创术、抗生素和植入物保留技术治疗TKA 术后急性和早期血源性假体周围关节感染，可以破坏并清除细菌生物膜，同时安全地保留假体，达到清创治疗目的。

4.4 膝关节翻修

临床上TKA 术后感染进行翻修治疗，可以采用一期翻修或二期翻修的方案。一期翻修一般适用于不能长期耐受多次手术患者。从原切口打开关节腔，取出假体，彻底清除骨水泥残余、炎性物、坏死的软组织、骨组织、再予更换1 个适合尺寸大小新的假体，使用长效的抗生素骨水泥进行固定，术后还必须坚持应用抗生素维持治疗，时间应不少于6 个星期。一期翻修治疗可以减少住院时间，减轻患者的痛苦和医疗费用负担，利于膝关节功能的快速康复。吴宇顺等[29]通过28 例患者进行回顾性分析发现，进行人工膝一期翻修术治疗TKA 术后感染是一种较为安全的方案，并且可以有效的重建和修复膝关节功能。二期的翻修性手术方案仍是目前治疗TKA 术后感染或预防复发感染的金标准[30]，但二期翻修治疗住院时间长，期间有增加并发症和再次感染风险；主要适用于慢性感染、能同时耐受多次翻修手术的患者。沿着原有切口打开关节腔，去除假体、骨水泥，提取部分炎性物或周围软组织进行细菌培养，进行彻底清创关节腔使其尽可能接近无菌状态；使用抗生素骨水泥进行旷置，闭合关节腔；可以先应用常规经验性抗生素治疗观察，待细菌培养及检验结果回示后进行适当调整用药，进行抗生素治疗观察4～6 个星期。确定感染清除后，根据患者情况进行置入新的假体。Hoshino T 等[31]认为在丙烯酸骨水泥垫片中应用两种抗生素组合是金标准治疗，在研究中发现，使用2 g 万古霉素加180 mg 妥布霉素混合到40 g 骨水泥中进行二期翻修治疗取得良效，无出现复发感染病例，膝关节功能恢复良好。翻修手术是一项复杂且要求高的手术，术后出现并发症风险较高[32]。为确保翻修手术的成功，不管是应用一期翻修还是二期翻修，都要对关节腔进行彻底清除，接近无菌状态，保证抗生素的充分应用。

4.5 膝关节融合术

膝关节融合术适用于TKA 手术反复出现严重感染、无法翻修、晚期骨质破坏的患者。固定方式有髓内针、外固定支架、钢板固定等。靳国强等[33]应用环形外固定架方式治疗可以提高关节融合率，控制感染率，减少并发症。柯铭锋等[34]应用融合型长髓内针治疗TKA 术后严重感染者，可以有效纠正下肢力线，使患者能早期下地活动，改善行走步态，比传统的髓内针固定融合有明显优势。应用膝关节融合术治疗后，膝关节功能丧失，但可以控制感染，消除疼痛感，并能负重活动，对提高患者生活质量有重要意义。

4.6 患肢截肢

TKA 术后感染应用到该方案,是一种针对由于病人长期连续大量使用多种常用抗生素药物治疗、反复进行清创、翻修等伤口愈合后仍旧会出现伤口反复感染,或反复再次感染者发生严重化脓性败血症甚至是危及生命或健康恶化的情况。该方法实际上仅是作为临时紧急或医疗的补救治疗的应急处理措施。当前，随着诊疗技术的不断提高，使用到该方案的概率相对较低[35]。

综上所述，TKA 术后发生感染，给患者将带来巨大的精神伤害，也增加其家庭经济负担；同时，给临床医生造成各种负面影响和压力，容易引发医患双方矛盾，是双方最不愿看到的结果。TKA术后发生感染，是多方面因素造成的，为给患者取得疗效，有效提高患者生活质量，做好预防是首要工作。在围手术期必须认真做好术前相应准备；在整个术程实施中工作者始终严格坚持无菌操作，医、护、器械室三方做到密切配合，争取有效的缩短手术时间；术后予患者积极护理；严格把控各个环节，提高临床的疗效，降低术后感染的风险，保证预后的质量。