ESR、CRP和COX-2对骨科创伤术后感染诊断价值及与SIRS相关性

余青洲,王扬,雷涛,黄翮,邵方源,方超,邓淼

(中国人民武装警察部队重庆市总队医院骨科,重庆 400060)

近年来,随着经济和技术的不断发展,骨科创伤患者逐年增多。手术治疗可准确恢复骨折或脱臼的骨骼和关节,具有疗效直接、确切的特点,得到临床医生的高度认可[1-2]。然而,手术是一种创伤治疗,术后极易发生感染。术后感染不仅严重影响伤口愈合和患者疾病恢复,还会引发其他并发症,导致代谢紊乱或器官衰竭,直接影响患者的生命安全[3]。因此,早期发现和治疗术后感染对该类患者非常重要。由于创伤应激,患者可能会出现全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)、多器官衰竭和其他并发症,若患者伴有术后感染,则会进一步加重应激反应[4]。血清C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)是监测细菌感染常用临床标志物,当机体发生细菌感染和体内炎症反应时,CRP可在一定程度上升高,对手术和创伤后感染具有良好诊断和预测价值[5]。血沉即红细胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate,ESR),是指在一定条件下红细胞沉降速率[6]。近年来,ESR已成为关节置换术后感染诊断指标。环氧合酶-2(cycloxygenase-2,COX-2)正常情况下处于静息状态,在机体受到创伤病理情况下,被炎症介子和细胞因子等刺激及诱导,其表达快速增加可高达50倍以上[7]。虽然对于CRP和ESR研究相对较多,但COX-2相关研究较少,本研究基于CRP、ESR和COX-2诊断价值并探究其与SIRS评分的相关性,旨为骨科创伤患者术后感染的预防诊治提供借鉴,现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入标准:(1)均为骨科开放性损伤患者;(2)均于本院接受相关骨科手术治疗;(3)术前均无感染征象;(4)无严重心脑血管疾病。排除标准:(1)合并严重恶性肿瘤;(2)合并免疫功能障碍;(3)闭合性骨折;(4)精神异常,无法正常沟通交流;(5)处于妊娠期或哺乳期。

选取中国人民武装警察部队重庆市总队医院骨科2019年7月至2022年7月诊治的98例骨科开放性损伤患者,根据患者术后出现感染分为感染组和未感染组。感染组43例,男25例,女18例;年龄21～65岁,平均(56.19±4.33)岁;身体质量指数(body mass index,BMI)19～25 kg/m2,平均(21.53±3.79)kg/m2;致伤原因:交通伤18例,坠落伤4例,机械伤8例,锐器伤5例,跌伤8例;创口感染程度:轻度29例,中度11例,重度3例。未感染组55例,其中男29例,女26例;年龄21～66岁,平均(56.37±4.49)岁;BMI为18～25 kg/m2,平均(21.74±3.82)kg/m2;致伤原因:交通伤20例,坠落伤6例,机械伤11例,锐器伤8例,跌伤10例。本研究经本院医学伦理委员会批准(TJIRB20190602),所有患者均知情并同意。

1.2 研究方法

1.2.1 手术治疗 所有患者均接受负压封闭引流(vacuum sealing drainage,VSD)技术。将患者创面异物和失活组织清除,但该过程中需保留血供的骨膜和软组织,骨折外固定支架,碎骨块可不游离。对于存在污染性较大的游离骨块,完成清洗和碘伏浸泡后方可将其置于原位。测量创面,保证形状和大小与创面一致的VSD敷料。直接从创面组织截孔内将引流管引出,使用浓度为75%的酒精清洗皮肤,去除皮肤油脂、污物,最后将创面应用贴膜覆盖。引流管连通负压并将参数设定为17～60 kPa,部分患者需要提供连接串联引流装置快速吸出液体、气体,若泡沫材料塌陷、贴膜下无漏气则提示封闭处理完成,植皮术或肌瓣转移术需要依据新鲜肉芽组织生长情况进行判断。

1.2.2 血清检测与SIRS评分 血清检测:分别于手术前和术后3 d对所有患者空腹采集血液样本,样本静置1 h后以3 000 r/min将其离心10 min,吸取上清液,分别检测CRP、ESR和COX-2水平。均采用双抗体酶联免疫吸附实验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测,并对检验结果实时记录。

SIRS评分[8]:患者入院后,对患者行常规血液检查和生命体征的监测,根据患者体温、心率、呼吸、血氧饱和度及血常规等相关指标计算患者SIRS评分。若以下情况存在一项即增加1分:(1)体温>38 ℃或≤26 ℃;(2)心率>90次/min;(3)呼吸频率>20次/min或血氧饱和度≤32 mm Hg;(4)白细胞>12×109/L或≤4×109/L或未成熟白细胞超过10%。当患者SIRS得分超过2分,即可判断存在SIRS。

2 结 果

2.1 两组ESR、CRP和COX-2水平表达对比 两组术前ESR、CRP和COX-2水平对比,差异无统计学意义(P>0.05);术后ESR、CRP和COX-2水平均升高,且感染组表达明显高于未感染组(P<0.05,见表1)。

表1 两组手术前后ESR、CRP和COX-2水平对比

2.2 ESR、CRP、COX-2及联合检测对术后感染患者的诊断价值 ESR、CRP、COX-2联合检测在术后感染患者评估中的ROC曲线下面积(area under curve,AUC)为0.899,具有较高的特异性以及敏感度,且显著高于单独ESR、CRP、COX-2检测的ROC曲线线下面积0.713、0.741和0.734,联合检测与单独检测方式分析预测模型比较,差异有统计学意义(P<0.05,见表2)。

表2 ESR、CRP、COX-2及联合诊断对术后感染的诊断价值

2.3 两组SIRS评分对比 两组患者术前SIRS评分均较低,差异无统计学意义(P>0.05);术后3 d SIRS评分均升高,且感染组评分明显高于未感染组(P<0.05,见表3)。

表3 两组手术前后SIRS评分对比分)

2.4 ESR、CRP、COX-2与SIRS评分相关性 Pearson分析术后感染患者ESR、CRP、COX-2与SIRS评分的相关性,发现ESR、CRP、COX-2与SIRS评分之间均存在显著正相关(P<0.001,见图1～3)。

图1 术后感染患者ESR与SIRS评分相关性

图2 术后感染患者CRP与SIRS评分相关性

图3 术后感染患者COX-2与SIRS评分相关性

3 讨 论

近年来,意外伤害发病率逐年升高,包括交通、坠落和砸伤等,而伴随骨科手术水平的提升,一些新型高科技材料逐渐在临床手术治疗中得到应用。目前骨外科手术的整体水平和安全性方面取得明显成果,因此骨科手术治疗率也呈现上升趋势。然而,骨科创伤患者在术前曾遭受开放性损伤或软组织、神经等其他损伤,导致患者免疫能力低下,术后更易感染[9]。若术后感染未得到及时有效地治疗,会直接影响治疗效果,甚至会导致肺、肾等重要器官发生感染,对患者生命安全造成不良影响。因此,术后早期诊断对于预防或及时干预术后感染极为重要,有利于促进患者康复,保证患者预后[10]。

本研究发现,术后感染组ESR、CRP水平明显高于未感染组,分析原因为:CRP是一种高度表达炎症反应的依赖性反应蛋白,当发生损伤或出现炎症时,单核细胞在机体免疫作用下被有效激活,释放大量白细胞介素I,从而加速肝细胞中CRP合成[11]。通常情况下,血清CRP表达水平在炎症反应开始后急剧升高,主要集中在6 h内,并在1～2 d内达到峰值。因此,当机体内CRP表达水平升高后,其水平的高低与机体损伤程度/炎症反应成明显正相关[12]。骨科手术患者具有一定特殊性,大部分患者在手术前已存在骨科创伤,手术也会造成一定创伤,进而增加创口接触细菌感染以及诱发炎症的风险,并且创伤、感染、炎症反应加重骨、骨髓损伤,进而导致CRP呈高表达水平[13-14]。ESR是指在特定条件下机体内红细胞沉降的速率,正常情况下ESR浮动范围很小,而术前骨科创伤与手术创伤均会加重体内的炎症,进而刺激体内红细胞相互重叠,进一步降低血浆抵抗力并增加沉降速度,导致ESR异常升高[15-16]。本研究发现ESR、CRP、COX-2联合检测对骨科术后感染患者诊断评估中的ROC曲线线下面积AUC为0.899,具有较高的特异性以及敏感度,显著高于单独ESR、CRP和COX-2检测,且联合诊断对骨科术后感染患者具有高度一致性(P<0.05);提示术后监测患者ESR、CRP和COX-2动态变化,有助于了解骨科创伤患者术后炎症变化[17]。已有医学研究表明,COX-2与骨科创伤患者病程进展密切相关,因COX-2主要来源于单核巨噬细胞和滑膜细胞,可通过促进滑膜细胞增殖和血管形成、促进胶原酶及其他中性蛋白酶的产生、刺激软骨吸收及骨破坏等诸多途径介导的骨科创伤炎症反应和局部骨代谢的异常[18]。已有研究发现,若患者行骨科手术后发生感染,CRP呈现一个变化趋势,即升高-降低-升高,且相较于未发生感染患者,其表达和升高幅度将更高,与本研究结果一致。而ESR的变化主要是将感染发生的活动性进行反应,大多患者ESR变化情况与病情活动性保持一致。因此,术后应监测ESR和CRP,了解其动态变化趋势,对早期可能感染发现极为重要[19]。

此外,本研究还发现术后3 d两组SIRS评分均升高,且感染组得分明显高于未感染组,提示在感染发生过程中SIRS评分也随之变化,全身炎症反应加剧;因在创伤、缺血再灌注等因素的影响下,机体会产生大量炎性细胞,炎性细胞被激活,产生机体炎症级联反应,临床也将其称为SIRS[20]。术后SIRS是影响患者预后的主要因素,但术后感染患者预后的影响因素较多,且机制相对复杂,其涉及环节较多,如炎症反应、凝血等[21]。Pearson分析开放性骨折术后感染患者ESR、CRP和COX-2与SIRS评分相关性,发现ESR、CRP和COX-2与SIRS评分之间均存在显著正相关(P<0.001)。原因是随着疾病的发展SIRS随之升高,机体感染细胞内毒素将对机体再次刺激,导致相关炎症因子呈现高表达,且炎症因子存在血液外不同组织内,可与外部相关凝血系统产生触发反应,激活凝血和纤溶系统[22]。临床研究证实,感染可直接对生物体造成组织损伤,而不同细胞和因子之间可相互作用、激活并释放炎性细胞,激活中性粒细胞和其他效应细胞,在该过程中效应细胞扩展级联反应,更多炎症介质释放,从而发生SIRS,抑制机体免疫功能,导致患者更易发生感染[23]。

综上所述,对于术后感染患者而言,其血清ESR、CRP和COX-2呈现高水平,联合检测对术后感染具有较高诊断价值,且ESR、CRP和COX-2与SIRS评分呈现显著正相关,对全身炎症反应和感染的发生具有一定的预测指导意义,临床可对患者行ESR、CRP和COX-2指标及时检测,以起到预防和降低术后感染的作用。