人工全膝关节置换术后关节深部感染的处理及预防

人工全膝关节置换术后关节深部感染的处理及预防自从50年代初以来，人工全膝关节置换术(total knee arthroplasty, TKA)日益增多。

随着假体设计的改进和外科手术技术的提高，术后结果优良率也增加。

当然，合并症也象其他手术一样，是一个重要部分。

最常见的问题是机械方面的松动，假体下沉，膝关节不稳，假体折断和感染等。

然而，感染是人工全膝关节置换术失败最重要的原因，且难于处理，应着眼于预防，包括提高全身抵抗力，减少全身感染的发生和防止局部损伤和皮肤感染等。

深部感染系指植入物周围组织感染，发生于术后3个月内者称为早期深部感染，若处理及时，一般预后较好。

在术后数月，数年，甚至10年以后发生者，称晚期感染，多比较隐匿。

其感染的发生率为0.9％～16％。

多发生在术后3～4个月，铰链式假体感染率比几何型假体高。

据文献报道［2,3］，TKA术后深部感染(侵及关节囊内的感染)其发生率在0.5％～5％之间，其中在骨性关节炎患者发生率为0.89％～1.7％，在类风湿关节炎患者发生率为2.4％～4.4％。

人工膝关节置换术后一旦发生感染，最终导致手术失败，有的被迫移除假体，甚至要做膝上截肢，给患者精神上和经济上造成很大的负担。

为此，骨科医生对这个问题应给以极大的关注［1］。

1 病因TKA术后深部感染常见原因有空气污染，血源性感染，无菌操作不严格术中直接污染等外还可能与膝关节前方缺乏良好的软组织覆盖有关，应引起重视。

TKA术后感染最常见的革兰氏阳性菌是金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和链球菌，常见的革兰氏阴性菌是大肠杆菌和铜绿假单胞菌。

导致人工膝关节术后感染的细菌主要是通过糖蛋白、纤毛和黏附力黏附于金属以及骨水泥的表面，有的细菌(特别是表皮葡萄球菌)可以产生多糖-蛋白质复合物或者乳多糖乳液，从而躲避抗生素和机体免疫系统的作用，提高细菌的毒力和耐药性［4］，因此在假体上生长的细菌要比一般细菌对抗生素的抵抗能力强得多，这也是单纯采用非手术治疗难以彻底根除假体周围感染的主要原因［5］。

在这种情况下，假体实际上是一种异物，假体不取出，全身性的抗生素治疗难以奏效。

所以，仅应用抗生素处理全膝置换术后感染的方法已被多数医生们否定［6］。

目前，取出感染灶内的部件，局部和全身同时使用抗生素已经成为治疗假体周围感染的金标准。

2 易患因素通常与TKA术后感染率增高的有关因素包括肿瘤患者、肥胖、使用限制性铰链膝关节假体、糖尿病、类风湿性关节炎，以及患者接受免疫抑制剂、激素、抗凝制剂等药物，局部原先接受过手术，皮肤坏死，手术时间长(＞2.5 h)，术后血肿形成或伴有身体他处感染性病灶，如泌尿系感染、龋齿、妇科盆腔感染、足癣等，都容易通过血行播散引起迟发性感染。

3 临床症状典型的原发性感染具有红、肿、热、痛、功能受限5大特征。

早期症状不明显，仅表现为局部关节肿胀，发红，皮温较其它部位高，逐渐加重在膝前下方切口较低部位或曾行穿刺部位低点处有脓疱形成或破溃后形成窦道，经久不愈，间断或持续流脓。

但深部感染的外部体征常不明显，持续性骨痛则是本病的特征。

由于抗生素的广泛使用，致病菌低毒化，典型的急性发作症状已不多见。

患肢活动时疼痛加剧，体温持续升高，术后3 d切口疼痛未减轻反而有加重趋势，应考虑有感染的可能。

4 诊断TKA术后早期深部感染诊断并不困难：(1)首先高度重视具易感因素的患者，特别对术后即有膝关节胀疼的患者应引起重视；(2)详细询问病史：在出现明显感染症状前，大部分患者可询问出引起感染的高危因素及本次发病最大可能的起始时间，也有的以某一次过度活动或劳累为诱因。

多数患者发病后先有身体不适感，然后出现全身乏力，多个关节或肌肉酸痛，有时伴有午后低热，慢性感染急性发作时伴全身高热；(3)应根据病理学检查，化验及X线片等分析做出正确诊断［7］。

一般来说，关节引流物细菌培养结果阳性，则可肯定诊断。

但对有下列情况之一者，即使细菌培养阴性，也可诊断为深部感染：(1)2次培养为同一细菌；(2)有窦道通向关节腔或附近骨组织；(3)术中组织病理检查提示假体周围组织有急性炎性反应；(4)有明确的脓性引流物［8］。

TKA术后中晚期感染往往是低毒性感染，对于隐匿的深部感染诊断需根据如下几种情况进行综合判断：（1）症状：TKA术后深部慢性感染，常起病缓慢，体温在正常范围内，当慢性感染急性发作时患者有全身高热。

局部关节肿胀，发红，皮温较高，主被动活动受限，浮髌试验(+)，部分患者患肢肿胀，甚至出现张力性水泡，病程长者在膝前下方切口较低部位或曾行穿刺部位低点处有脓疱形成或破溃后形成窦道，经久不愈，间断或持续流脓。

深部感染引起的慢性疼痛开始比较隐匿，术后数月或数年出现，常表现为膝关节的持续性疼痛，有或无渗液及红肿，改变姿态不能缓解，但使用抗生素可减轻；（2）实验室检查：白细胞计数很少升高。

在正常情况，CRP应在术后2周内恢复正常，ESR一般在术后3～6个月降至正常。

但75％的感染患者，ESR长期升高，再次手术成功或感染控制后，又可在3个月内恢复正常。

因此，ESR、CRP是诊断深部感染的一个重要指标。

术后若发现CRP高于正常超过1个月或和ESR增快持续3个月，就应考虑感染的存在；（3）常规X线片：在感染的早期，X线片往往无异常或仅为无特异性的软组织或膝关节肿胀，晚期可见骨-骨水泥界面的破坏，假体与骨水泥之间有一透光圈，其宽度在2 mm或宽度进行性增大，表明假性松动，但需鉴别感染性还是机械性松动。

感染性骨破坏，往往开始为局限性，此后播散到整个假体周围，并有骨膜反应，血沉升高；（4）关节穿刺：TKA术后怀疑感染可用此法，操作简单。

抽吸时应注意无菌操作，避免使用局麻药，因为利多卡因的保存剂对很多微生物有杀菌作用。

经皮进针到假体后抽吸液体，当不能插到液体时，可注入2～3 ml林格氏液，再进行抽吸，涂片检查或培养。

关节液检查包括：细胞计数，葡萄糖含量，蛋白质含量，微生物检查。

如果关节液中白细胞计数增多，而糖含量低于血糖，则提示感染。

关节液培养阴性并不能排除感染，因为病人入院前可能已经被给予了抗生素治疗。

通常情况下细菌的培养时间是3～5 d，细菌浓度低培养时间短时假阴性率增高。

作者体会是：一次穿刺多个培养，穿刺液够量，培养时间够长，5～10 d，同时进行离心涂片查细菌、抗酸杆菌和真菌，并进行厌氧菌培养；(5)放射核素骨显像：99mTc、67Ga、111In等放射性核素的临床应用，可及早地发现骨感染病灶，甚至可早在急性血源性骨髓炎发病24 h内就有阳性表现，较普通的Ｘ线片可提早2～3周［9］。

5 治疗及预防20世纪80年代以前，对人工膝关节置换术后感染的治疗主要是采用假体Ⅰ期置换的方法，此方法主要在欧洲流行［１０］。

80年代后，北美学者的研究显示，假体Ⅱ期再置换成功率在90％～96％。

他们认为假体Ⅱ期再置换是治疗人工膝关节置换术后感染的标准做法。

5.1 TKA感染的预防5.1.1 从控制易感因素入手，预防感染5.1.1.1 术前因素对一般情况差如贫血、低蛋白血症、合并糖尿病及慢性泌尿系感染的患者应改善全身情况，积极治疗原发病。

对患有扁桃体炎、上呼吸道感染、足癣等患者应消灭局部感染灶。

术前预防性使用抗生素消灭潜在病灶。

尽量缩短患者术前住院时间。

5.1.1.2 术中因素(1)手术环境：使用层流手术间、减少手术参观人数、使用保护后背的手术衣或空气隔离式手术衣、戴双层手套、手术器械的遮盖等措施都可有效降低感染发生的几率；(2)手术因素：完善术前准备，提高手术技术，以期缩短手术时间。

手术时间的缩短即可减少切口暴露于空气中的时间，又可减少止血带使用时间，以防长期的低氧状态导致机体对微生物抵抗力的降低。

术中避免粗暴操作，用含有庆大霉素的液体反复冲洗伤口(脉冲式冲洗枪最佳)；(3)假体因素：铰链式或高限制性假体发生感染的机会较低限制性假体高，原因是前者可产生更多的金属磨屑，而金属磨屑可抵制巨噬细胞对细菌的吞噬能力。

5.1.1.3 术后因素(1)术后引流：术后膝关节引流可改善皮肤和关节腔环境，减少深部感染的发生率，保持负压引流管通畅是减少关节积血(液)，防止膝关节感染的重要因素之一。

经常捏挤皮管，保持引流管通畅。

在患者进行功能训练时要夹紧引流管，以防引流管内血液回流。

注意观察引流液的性质、量和颜色，及时发现有无出血征兆，引流管一般在术后24～48 h内拔除［13］。

引流管末端细菌培养加药敏，可先期掌握致病菌，提早治疗；(2)CPM的合理使用，积极防治血源性感染。

5.1.2 抗生素的应用5.1.2.1 临床多以头孢菌素做为首选预防性抗生素使用的目的和作用仅仅是在于在手术过程中(从皮肤切开至切口缝合)保持手术野有足够的抗生素浓度(细菌的Mic90)杀灭污染手术野的细菌［12］。

一旦手术结束这一作用也就结束。

抗菌药物通过静脉方式给药，而给药时间一般认为在手术部位切开刀口前约30 min，止血带充气前10 min即在麻醉诱导期给药最佳。

另于术后6、8 h各给1次。

在欧美国家术后一般使用3～5 d，国内通常连续用药1～2周。

但应尽量避免长期使用强效广谱抗生素，如用药时间长则宜同时服用抗真菌药物以资预防真菌感染。

5.1.2.2 骨水泥内抗生素应用目前，就骨水泥中抗生素的使用问题存在不同意见。

在骨水泥中加入抗生素预防感染已得到绝大多数临床医师的认同，抗生素骨水泥间隙垫的使用是治疗膝关节假体周围感染的重要环节。

有资料表明同时全身应用抗生素、骨水泥加入抗生素与仅用上述措施中的一项或不用上述措施相比，其感染发生率最低。

另有资料表明，每40 g骨水泥中当掺入抗生素粉末剂量不超过2 g 时，不会影响骨水泥的生物力学特性。

抗生素可以从骨水泥间隙垫中洗提出来，使膝关节内的抗生素浓度达到足够水平，从而提高感染的治愈率；间隙垫还减少膝关节内的瘢痕形成，使膝关节周围的软组织获得良好的张力；另外，这一方法还可以降低细菌的黏附力［13］。

但是，并不是所有的抗生素都可以被加入骨水泥中，加入骨水泥中的抗生素应该符合以下原则［14］：安全性，热稳定性，低过敏性，水溶性，抗菌谱广，灭菌粉状。

符合以上要求的抗生素有多种，其中常用的有：妥布霉素、万古霉素、庆大霉素等。

5.2 TKA术后感染的治疗TKA术后感染的治疗目标为：消灭感染，使膝关节达到无痛、恢复关节功能。

应根据感染的程度、病人的具体情况选用相对应的治疗方法。

可供选择的治疗方法有：单独应用抗生素并保留膝关节假体、关节对流冲洗、保留假体的关节清理术、Ⅰ期假体再植术、Ⅱ期假体再植术、关节融合术、截肢术。

5.2.1 全身抗生素应用仅适用于致病菌毒力差对多种抗生素敏感、其他部位无关节移植(以防引起血源性播散)、假体无松动者。

这与全身预防性抗生素应用不同，在确诊感染后，应通过引流液、关节穿刺液或感染伤口局部分泌物细菌培养的药敏试验结果有针对性的选用抗生素。