培養(yǎng)陰性假體周圍感染的臨床特征、診斷及治療

陳志，林佳俊，劉文革*，周宗科，沈彬，楊靜，康鵬德，裴福興

(1.福建醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院，福建 福州 350000；2.四川大學(xué)華西醫(yī)院，四川 成都 610041)

假體周圍感染(prosthetic joint infection，PJI)是關(guān)節(jié)置換術(shù)的災(zāi)難性并發(fā)癥，盡管已采取多項措施預(yù)防，初次髖、膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體周圍感染的發(fā)生率仍分別高達1%～4%和1%～2%[1]。隨著人口老齡化、關(guān)節(jié)置換患者數(shù)量的逐年增長、假體生存期的延長及患者預(yù)期壽命的提高，假體周圍感染的患者數(shù)量也將不斷增加[2]。假體周圍感染的診斷需結(jié)合詳細(xì)的病史、體格檢查、血清學(xué)、微生物學(xué)、組織病理學(xué)及影像學(xué)等檢查結(jié)果[3]，明確引起感染的病原菌對于假體周圍感染的準(zhǔn)確診斷與恰當(dāng)治療具有重要的指導(dǎo)意義，但約有7.0%～42.1%的假體周圍感染患者，在整個治療過程中均無法找到病原學(xué)證據(jù)，即培養(yǎng)陰性假體周圍感染(culture-negative prosthetic joint infection，CN PJI)[4]。由于無法明確病原菌，不僅給診斷帶來不確定性，也給患者帶來極大的困惑。臨床醫(yī)師在治療過程中也將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，常常導(dǎo)致不恰當(dāng)?shù)闹委煟^而增加治療失敗率，帶來災(zāi)難性的后果。為此，本文對培養(yǎng)陰性假體周圍感染的臨床特征、診斷標(biāo)準(zhǔn)及治療策略做一綜述，以期能指導(dǎo)臨床醫(yī)師準(zhǔn)確診斷，避免漏診或誤診給患者帶來不良后果，同時分析提高病原菌檢出率的措施、手術(shù)方式及抗感染方案的選擇策略，以提高治療成功率。

1 培養(yǎng)陰性假體周圍感染的診斷標(biāo)準(zhǔn)

由于目前尚缺乏準(zhǔn)確、統(tǒng)一的診斷方法，培養(yǎng)陰性假體周圍感染的診斷是一項富有挑戰(zhàn)性的工作。辨別是真陰性還是由罕見病原菌(如：真菌分支桿菌、李斯特菌等)引起的假陰性至關(guān)重要，因為前者為無菌性松動，而后者才是培養(yǎng)陰性假體周圍感染，兩者的治療方案截然相反，誤診將使患者接受不必要的手術(shù)和曠日持久的抗感染治療，診斷延誤或漏診將使患者錯過最佳的治療時機，并且可能因不能得到恰當(dāng)?shù)闹委煻黾邮〉娘L(fēng)險，帶來嚴(yán)重的后果[5]。培養(yǎng)陰性假體周圍感染患者的術(shù)前關(guān)節(jié)穿刺液、術(shù)中分泌物及組織標(biāo)本培養(yǎng)均未能檢出病原菌，參照肌肉骨骼感染協(xié)會關(guān)于假體周圍感染的診斷指南(musculoskelet al infection society，MSIS)，其診斷可依據(jù)：a)存在與受累關(guān)節(jié)相通的竇道或符合以下4個標(biāo)準(zhǔn)的任意3個：(a)紅細(xì)胞沉降率(erythrocyte sedimentationrate，ESR)>30 mm/h、C反應(yīng)蛋白(C-reactionprotein，CRP)>10 mg/L；(b)關(guān)節(jié)液白細(xì)胞計數(shù)>3 000/μL；(c)關(guān)節(jié)液多核中性粒細(xì)胞比例>80%；(d)組織病理切片超過5個高倍鏡視野下發(fā)現(xiàn)白細(xì)胞計數(shù)>5個[6]。然而，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)陰性假體周圍感染的血清學(xué)指標(biāo)(如ESR、CRP、關(guān)節(jié)液細(xì)胞分類及計數(shù))往往較培養(yǎng)陽性組明顯降低[7]。可見，培養(yǎng)陰性假體周圍感染特有的臨床特征還需進一步闡明，MSIS診斷標(biāo)準(zhǔn)中檢驗指標(biāo)的臨界值是否需要進行調(diào)整，以適用于這部分未能檢出病原菌的患者，避免誤診與漏診，還需更進一步的研究。

2 影響病原菌檢出的因素

現(xiàn)階段關(guān)于影響假體周圍感染病原菌檢出的因素還未完全闡明。大部分的研究認(rèn)為，在獲取患者關(guān)節(jié)液或組織標(biāo)本前使用抗菌藥物是影響病原菌檢出最主要的原因。Berbari等[8]報道，約53%的培養(yǎng)陰性假體周圍感染患者在獲取培養(yǎng)標(biāo)本前3個月內(nèi)已接受抗感染治療。Trampuz等[9]報道，在獲取標(biāo)本前2周內(nèi)使用抗菌藥物明顯降低培養(yǎng)陽性率，當(dāng)高度懷疑為假體周圍感染時，進行翻修手術(shù)前預(yù)防性應(yīng)用抗菌藥物是導(dǎo)致培養(yǎng)陰性的重要危險因素，有必要對翻修術(shù)前預(yù)防性應(yīng)用抗菌藥物的必要性重新進行評價。抗菌藥物的使用不僅使標(biāo)本中病原菌的數(shù)量顯著減少，增加了培養(yǎng)的難度，還會影響關(guān)節(jié)液白細(xì)胞記數(shù)和分類，進而增加診斷的難度，常引起漏診、拖延恰當(dāng)?shù)闹委焄10]。其次，標(biāo)本采集與培養(yǎng)方法不恰當(dāng)也將影響病原菌的檢出，例如：a)于非感染區(qū)獲取標(biāo)本；b)在獲取關(guān)節(jié)液或組織標(biāo)本前使用抑菌劑(如局麻藥物或生理鹽水)；c)使用電刀(局部高溫)獲取組織標(biāo)本；d)標(biāo)本保存不當(dāng)，運送延遲，長時間暴露于極端環(huán)境中；e)部分罕見菌感染時，未選擇恰當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基等(有研究發(fā)現(xiàn)，由于各種原因未能檢出病原菌的假陰性假體周圍感染，其病原菌多為罕見菌，其中：真菌感染占46%，分支桿菌感染占43%，李斯特菌、痤瘡丙酸桿菌、鏈球菌、布魯氏菌等感染占11%)[11]。除此之外，與急性感染相比，慢性感染的病原菌常常分泌形成生物膜，病原菌藏匿于生物膜中，關(guān)節(jié)液或組織標(biāo)本中浮游病原菌數(shù)量極少，傳統(tǒng)的培養(yǎng)方式難以檢出生物膜內(nèi)的病原菌，也是導(dǎo)致培養(yǎng)陰性的原因。臨床醫(yī)師在接診過程中，如犯以上任意一項錯誤，都將降低病原菌的檢出率。

3 提高檢出率的策略

如何提高假體周圍感染診斷的敏感性與特異性，已成為關(guān)節(jié)外科醫(yī)師的研究熱點。目前已論證的可提高培養(yǎng)陽性率的措施包括：a)美國骨科醫(yī)師協(xié)會(American academy of orthopaedic surgeons，AAOS)建議，對條件允許的可疑病例，在行關(guān)節(jié)穿刺抽液獲取標(biāo)本前2周即應(yīng)停止使用抗菌藥物[12]。b)標(biāo)本的采集部位應(yīng)選擇假體與骨的界面或髓腔，采用銳性方法(避免使用電刀)至少獲取5個標(biāo)本，懷疑為低毒力病原菌感染時，至少應(yīng)獲取10個標(biāo)本。c)當(dāng)考慮為特殊病原菌所致的感染時(如：真菌、分支桿菌、李斯特菌、痤瘡丙酸桿菌、貝氏柯克斯體等)，應(yīng)及時與微生物室溝通，為其選擇特殊培養(yǎng)基及適當(dāng)延長培養(yǎng)時間提供參考，同時標(biāo)本應(yīng)保存得當(dāng)、及時轉(zhuǎn)運，以避免標(biāo)本暴露過久引起干燥[13]。d)對于慢性感染的病例，由于感染時間長，病原菌多形成并藏匿于生物膜中，此時可考慮利用超聲裂解黏附于假體表面的生物膜，增加標(biāo)本中浮游病原菌的數(shù)量，以此提高檢出率[14]。

對于采取以上措施仍不能檢出病原菌的患者，近來有研究聚焦于采取分子生物學(xué)技術(shù)協(xié)助診斷，如基因測序、PCR、α-防御素(alpha-defensin)、關(guān)節(jié)液白細(xì)胞酯酶試驗、白介素(interleukin，IL)家族(IL-6、IL-16、IL-18等)、D-二聚體、血漿纖維蛋白原等。有研究利用基因測序技術(shù)，通過檢測標(biāo)本中病原菌的基因，與微生物基因數(shù)據(jù)庫匹配，來明確感染病原菌[15]。PCR敏感性高，但容易因污染引起誤診，不建議作為唯一的診斷手段。α-防御素是中性粒細(xì)胞分泌的抗菌肽，是對抗各種類型微生物的防御因子，其敏感性與特異性高達95%，使用抗菌藥物可降低標(biāo)本中ESR、CRP水平，但對α-防御素的濃度卻無顯著影響，故可作為假體周圍感染的常規(guī)篩查手段[16]。IL-6、IL-16、IL-18是單核巨噬細(xì)胞在炎癥狀態(tài)下分泌的細(xì)胞因子，亦被證實具有較高的敏感性與特異性[17-18]。除炎癥因子外，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)全身或局部感染也將激活纖維蛋白溶解活性。Shahi等[19]發(fā)現(xiàn)假體周圍感染患者的血漿D-二聚體水平較無菌性松動患者明顯升高，以850 ng/mL為界值，其診斷的敏感性與特異性分別達89%和93%，優(yōu)于血沉與CRP。纖維蛋白原是一種急性期蛋白，除參與凝血過程外，也能反映感染狀態(tài)，或許也將成為假體周圍感染診斷的重要指標(biāo)之一[20]。

4 手術(shù)方式與抗感染方案的選擇

即便在明確病原菌的情況下，假體周圍感染的治療也極具挑戰(zhàn)，對于培養(yǎng)陰性患者的治療就更加棘手。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)陰性假體周圍感染的感染復(fù)發(fā)率明顯高于培養(yǎng)陽性假體周圍感染[21]。Mortazavi等[22]報道，培養(yǎng)陰性假體周圍感染治療失敗率增加4倍。假體周圍感染手術(shù)方式的選擇包括：擴創(chuàng)保留假體、一期翻修、二期翻修、關(guān)節(jié)融合或截肢術(shù)[22]。最佳的手術(shù)方式需骨科醫(yī)師與感染科醫(yī)師綜合評估感染類型、并存疾病、局部軟組織條件、全身狀態(tài)、假體穩(wěn)定性及手術(shù)風(fēng)險等因素[23]。清創(chuàng)保留假體的創(chuàng)傷較小、費用相對較低，但其適應(yīng)證較嚴(yán)格：適用于急性血源性感染(出現(xiàn)癥狀的時間應(yīng)短于3周)、一般情況良好、表現(xiàn)為低毒力病原菌所致的感染[23]。但對于該術(shù)式的有效性還存爭議，Gehrke等[24]報道該術(shù)式治療早期深部感染和急性血源性感染的成功率僅達62%和25%。大部分文獻不推薦一期翻修作為培養(yǎng)陰性假體周圍感染的首選手術(shù)方式，二期翻修的治療成功率要優(yōu)于一期翻修，二期翻修能有效清除耐藥菌、真菌或罕見菌所致的感染，能夠取得較高的成功率，達70%～100%[5]。此外，對部分即便行翻修手術(shù)也不能改善關(guān)節(jié)活動度和功能的患者，或許可考慮行關(guān)節(jié)融合或截肢術(shù)。

除手術(shù)治療外，抗菌藥物的應(yīng)用對于有效治療感染也是必須的。臨床醫(yī)師選擇敏感抗菌藥物、制定抗感染方案常需依據(jù)感染病原菌的種類及其對抗菌藥物的敏感性[25]。截至目前，還未形成關(guān)于培養(yǎng)陰性假體周圍感染抗感染方案制定標(biāo)準(zhǔn)的共識。大部分文獻報道，為有效覆蓋常見病原菌(金黃色葡萄球菌約占24%～43%，凝固酶陰性葡萄球菌約占12%～26%)，氨基糖肽類抗菌藥物(如萬古霉素)、氨基糖肽類聯(lián)合頭孢菌素或氨基糖肽類聯(lián)合喹諾酮類常常被作為首選抗感染方案[21，26]，有部分文獻報道，單獨使用頭孢菌素、β內(nèi)酰胺類、喹諾酮類或聯(lián)合運用抗菌藥物治療培養(yǎng)陰性假體周圍感染也取得較高治療成功率[5]。還有部分研究認(rèn)為，目前建議應(yīng)用于培養(yǎng)陽性假體周圍感染的抗感染方案同樣適用于培養(yǎng)陰性病例，如：革蘭陽性菌所致的感染選擇利福平聯(lián)合萬古霉素或利奈唑胺，革蘭陰性菌所致感染選擇利福平聯(lián)合喹諾酮類抗菌藥物[27]。除抗菌藥物的種類外，抗菌藥物的使用療程也非常關(guān)鍵，目前對于使用療程亦未統(tǒng)一。文獻報道，培養(yǎng)陰性假體周圍感染的抗菌藥物使用療程約在4周～6個月，其中，大部分研究建議靜脈使用抗菌藥物的療程應(yīng)在6周[27]。長期使用廣譜抗菌藥物或聯(lián)合運用多種抗菌藥物盡管能覆蓋常見病原菌，但有引起全身或局部臟器毒性反應(yīng)、誘導(dǎo)多重耐藥菌產(chǎn)生的風(fēng)險，并且可能并不能覆蓋真菌或罕見病原菌所致感染[28-30]。Santoso等[31]為避免誘導(dǎo)病原菌產(chǎn)生耐藥性，在治療培養(yǎng)陰性假體周圍感染時，萬古霉素的使用率僅達29.6%。Reisener等[4]建議靜脈運用氨芐西林舒巴坦鈉2周，續(xù)貫口服利福平聯(lián)合左氧氟沙星。如何制定出一種抗感染方案，既能夠有效作用于未知的病原菌，還能避免因使用廣譜抗菌藥物或聯(lián)合應(yīng)用抗菌藥物所致的全身及臟器毒性，避免誘導(dǎo)病原菌產(chǎn)生耐藥性，還需進一步探討與論證。

培養(yǎng)陰性假體周圍感染在臨床并不少見，由于病原菌的不確定性，給臨床醫(yī)師在明確診斷和制定恰當(dāng)治療方案時帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，并且有較高的治療失敗率。影響病原菌檢出的主要因素為：獲取標(biāo)本前使用抗菌藥物、不恰當(dāng)?shù)臉?biāo)本采集與培養(yǎng)方法、病原菌分泌并藏匿于生物膜中。因此，為提高病原菌檢出率，對可疑病例在獲取培養(yǎng)標(biāo)本前應(yīng)暫緩使用抗菌藥物、同時改良標(biāo)本的采集及培養(yǎng)方式，必要時可采用分子生物學(xué)檢測手段(基因測序、PCR、α-防御素等)。手術(shù)方式的選擇多傾向于二期翻修，抗菌藥物種類的選擇與使用療程還未達成共識，關(guān)于培養(yǎng)陽性假體周圍感染的抗感染方案是否也適用于培養(yǎng)陰性病例，還是需要運用長療程、廣譜的抗感染方案，均需進一步的探究。