袁承杰 朱根銳 王之楓 馬昕 王旭

（復旦大學附屬華山醫(yī)院骨科，上海200040）

骨科領(lǐng)域各種生物內(nèi)植物的研發(fā)應(yīng)用不斷發(fā)展，內(nèi)固定器械和假體的使用比例不斷增加。這些內(nèi)植物的使用為患者帶來了更好的療效，使得骨科相關(guān)疾病治愈率顯著提高。但在實踐過程中也產(chǎn)生了一些問題，其中十分棘手的便是內(nèi)植物術(shù)后感染。根據(jù)大量國內(nèi)外文獻[1]報道，骨科手術(shù)內(nèi)植物植入后并發(fā)感染的發(fā)生率為0.5%~2.5%。骨科內(nèi)植物術(shù)后感染由于細菌在內(nèi)固定器械表面形成生物膜，藥物難以穿過該生物膜從而難以起到抑菌和滅菌作用，故常需取出內(nèi)固定器械，徹底沖洗清創(chuàng)，徹底清除細菌和生物膜，促進愈合[2]。術(shù)后感染再處理耗時長，費用較高，嚴重者需要多次手術(shù)，給患者帶來沉重的經(jīng)濟負擔和精神壓力。另一方面，骨科內(nèi)植物置入后感染的發(fā)生發(fā)展非常迅速，一旦出現(xiàn)明顯癥狀，感染很難控制，而且處理所耗時間越長，對周圍正常組織破壞越嚴重。故骨科手術(shù)內(nèi)植物置入后并發(fā)感染的早期診斷具有重要臨床意義。

1 致感染細菌種類

據(jù)大量臨床資料[3,4]統(tǒng)計，骨科內(nèi)植物置入術(shù)后并發(fā)感染的常見細菌為葡萄球菌，其次為腸桿菌和假單胞菌。在葡萄球菌中又以金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌最為常見，約占35%~60%，而且在表皮葡萄球菌中又以血漿凝固酶陰性表皮葡萄球菌最為常見。表皮葡萄球菌是人體皮膚和腔道的正常菌群，是一種條件致病菌，當人體免疫力下降或者進入非正常部位時成為感染源。由于患者自身條件不良，如患處術(shù)前皮膚破潰或者水皰，骨折內(nèi)植物置入術(shù)中一般通過切口或者血源性傳播，從而患處常被表皮葡萄球菌侵犯。

更加具有臨床意義的一點是，由于致感染菌群主要為凝固酶陰性的表皮葡萄球菌、金黃色葡萄球菌、革蘭陰性桿菌等，故菌群表面會形成多糖—蛋白質(zhì)復合物生物膜，從而有抵抗抗生素的作用，增強細菌的毒力[5]。這也是骨科內(nèi)植物置入術(shù)后感染遷延不愈或難以控制的重要原因。

2 術(shù)后感染早期癥狀

骨科手術(shù)術(shù)后內(nèi)植物感染早期癥狀是發(fā)現(xiàn)感染的最初線索，隨著病情的發(fā)展，會出現(xiàn)感染的一般癥狀，如局部紅腫、切口滲出、疼痛等，感染發(fā)展迅速者會出現(xiàn)發(fā)熱、不適、寒戰(zhàn)等體征。但臨床上，感染發(fā)展的初期還不存在明顯癥狀，肉眼觀察患處沒有明顯形態(tài)變化。甚至在術(shù)后早、中期，有一部分患者主訴局部疼痛，僅伴有發(fā)熱和切口滲出而無其他顯著提示感染的癥狀。而發(fā)熱紅腫和切口滲出等情況也可能是因為手術(shù)的創(chuàng)傷性機械刺激以及術(shù)后吸收熱和切口脂肪液化等情況導致[6]。綜上，由于術(shù)后早期癥狀不具有特異性，而且對于部分僅出現(xiàn)發(fā)熱、紅腫以及傷口滲出等情況的患者，單憑癥狀很難分辨出是否發(fā)生了內(nèi)植物周圍感染。

3 一般診斷方法

常規(guī)診斷方法主要包括外周血白細胞分類計數(shù)（white blood count,WBC）、血沉（erythrocyte sedimentation rate,ESR）和 C-反應(yīng)蛋白（C-reactive protein,CRP）等檢查。雖然這些實驗室方法的敏感性較高，但是其特異性并不顯著，非感染患者在術(shù)后由于手術(shù)創(chuàng)傷刺激，亦可出現(xiàn)術(shù)后WBC增高、CRP數(shù)值上升、ESR加快等情況。骨科內(nèi)植物置入后從發(fā)熱當日起，若CRP持續(xù)增高并且其濃度保持在30 mg/L以上時[7]，可提示該術(shù)后發(fā)熱為感染性發(fā)熱。而WBC增高出現(xiàn)幼稚中性粒細胞，且ESR＞30 mm/h時，亦可提示骨科術(shù)后感染，需要進一步診斷[8]。WBC＞10000/μl，且多核中性粒細胞比例＞80%，則提示可能存在骨科術(shù)后感染[9]。

另外，早期內(nèi)植物感染在術(shù)后常規(guī)X線片中大多缺乏異常征象，故其敏感性非常低。而且內(nèi)植物感染的X線片征象幾乎都出現(xiàn)在無菌性松動患者中，兩者單憑X線片征象上極難區(qū)分，故其特異性也很低。這加大了運用術(shù)后X線片診斷骨科手術(shù)內(nèi)植物置入術(shù)后感染的難度。

局部穿刺也是一種常規(guī)的診斷方法，通過對穿刺物進行微生物培養(yǎng)，從而做出診斷[9,10]。對于人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體感染，若術(shù)后穿刺檢測穿刺液WBC＞1.7×103/μl，則術(shù)后假體感染診斷敏感性可達94%，特異性達88%。另外,穿刺和細菌培養(yǎng)的缺點主要為非人工關(guān)節(jié)的內(nèi)植物難以操作、細菌培養(yǎng)的時間較長，缺乏更加快速的早期診斷措施。

4 新型診斷方法

由于骨科手術(shù)內(nèi)植物置入術(shù)后并發(fā)感染的嚴重性，對其進行早期診斷非常重要。目前比較創(chuàng)新的早期診斷手段主要包括應(yīng)用18F-FDG PET/CT探測、血清降鈣素原檢測（procalcitonin,PCT）、白細胞介素-6（interleukin-6,ⅠL-6）檢測以及聚合酶鏈式反應(yīng)（polymerase chain reaction,PCR）技術(shù)。

4.1 18F-FDG PET/CT探測

18F-FDG PET的原理主要是Warburg效應(yīng)，即腫瘤細胞的糖代謝顯著高于正常細胞[11]。與此相同，白細胞特別是粒細胞和巨噬細胞，在應(yīng)對細菌感染時（即活動期）顯示出高于正常細胞的糖代謝率，故對18F-FDG的代謝率也顯著提高。但同時，骨髓和不活動的肌肉對18F-FDG的生理代謝率相對很低[12]，而且退行性骨改變組織對18F-FDG的代謝率僅有輕度增加[13]。在此基礎(chǔ)上，18F-FDG能敏感地探測多種骨和軟組織感染以及人工假體關(guān)節(jié)感染[14,15]。

文獻[16]表明，18F-FDG PET/CT相較于WBC（敏感性74%，特異性88%）和骨X線片影像（敏感性83%，特異性45%），對骨髓感染檢測有更滿意的敏感性（92%）、特異性（92%）以及位置準確性。但是到目前為止，在這個領(lǐng)域只有小樣本數(shù)量的研究得到了發(fā)表。有研究[17,18]表明，運用18F-FDG PET/CT診斷骨科金屬植入物或者人工假體感染的敏感性達到100%，特異性達到87%~93%。Vera等[19]指出，運用18F-FDG PET/CT診斷骨科手術(shù)內(nèi)植物置入后感染的陰性預測值達到84%，從而能夠有效排除可疑度較高的術(shù)后感染，從而避免不必要的手術(shù)和藥物干預。這對于臨床常規(guī)診斷骨科術(shù)后內(nèi)植物感染有重要意義，而且PET/CT的無創(chuàng)性診斷檢查避免了嚴重并發(fā)癥的發(fā)生。

但是，18F-FDG PET/CT也存在一定的限制，如PET/CT掃描的圖像結(jié)果無法量化，從而無法確定診斷骨科術(shù)后內(nèi)植物感染的標準。對于無法確診的患者只能通過穿刺以及微生物培養(yǎng)陽性確診。

4.2 PCT檢測

在眾多實驗室檢查方法中，運用PCT診斷感染性疾病已被廣泛接受，近來該指標也開始用于骨科術(shù)后內(nèi)植物感染診斷，其診斷特異性顯著高于WBC，ESR，CRP等指標[20,21]。PCT是降鈣素的前體，是一種無激素活性的糖蛋白，生理狀況下由甲狀腺C細胞生成。臨床上PCT無法在正常人體血清中檢測到，實驗室測定其生理血清濃度僅為0.01 ng/L[22]，而在細菌感染時由于PCT發(fā)揮調(diào)控細胞因子網(wǎng)絡(luò)的作用，其在血清中的濃度將顯著上升，在細菌釋放出內(nèi)毒素2 h后即可在患者血液標本中被檢測到。有研究結(jié)果[23]提示，感染時血清PCT水平上升可能與ⅠL-6和腫瘤壞死因子在誘導相應(yīng)細胞分泌PCT過程中發(fā)揮重要作用有關(guān)。另一方面，PCT在人體內(nèi)半衰期為25~30 h，由于其半衰期較短，故血清PCT指標除用于診斷骨科術(shù)后內(nèi)植物感染，還能評估藥物干預后的治療效果。

多項研究[24]對運用血清PCT和CRP診斷骨科術(shù)后內(nèi)植物感染的敏感性以及特異性進行比較，發(fā)現(xiàn)血清PCT臨界值為0.5 ng/L時，對骨科手術(shù)內(nèi)植物感染診斷的敏感性和特異性均達到了100%，從而能夠有效排除手術(shù)創(chuàng)傷后炎癥反應(yīng)，更準確的識別術(shù)后感染。其中一項跟蹤觀察行脊柱手術(shù)的103例患者的研究[25]發(fā)現(xiàn)，在發(fā)熱患者中，當CRP升高（＞10 mg/L）時抗生素使用量大幅度增加，而其中相當一部分患者并沒有發(fā)生術(shù)后感染，但當血清PCT＞0.5 ng/L時，所有發(fā)熱患者中僅有2例未并發(fā)生術(shù)后感染?？梢娕cCRP比較，血清PCT能夠更加準確反映出發(fā)熱的原因，從而避免不必要的藥物干預甚至二次手術(shù)翻修。

4.3 ⅠL-6檢測

ⅠL-6是機體受炎癥刺激后產(chǎn)生的一種多效性細胞因子，主要由單核-巨噬細胞、T淋巴細胞及內(nèi)皮細胞合成和分泌，對于急性期T淋巴細胞的激活誘導以及B淋巴細胞的成熟有重要作用。另外，ⅠL-6還能促進中性粒細胞的激活，同時延緩吞噬細胞的衰老，在創(chuàng)傷和感染過程中加劇炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生[26]。在感染后迅速釋放入血，可作為提示機體早期感染的一項指標。ⅠL-6在早期診斷全髖、全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后感染方面優(yōu)勢明顯，較CRP更早地反映全髖、全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后炎癥反應(yīng)情況。有研究[27]顯示，骨科術(shù)后并發(fā)感染的患者ⅠL-6在6 h后迅速升高至峰值（399±140 pg/ml），而CRP則在術(shù)后2 d緩慢升高至峰值（138±54 pg/ml）。可見ⅠL-6較CRP更為敏感，能較早較快反映感染的情況。在全髖、全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后并發(fā)感染的患者中，當ⅠL-6＞10 pg/ml時，其診斷敏感性達到100%，特異性達到95%，陰性預測值達到100%。而術(shù)后無菌性松動的患者血清ⅠL-6水平則不會顯著升高[28]。

4.4 PCR

PCR是一種快速、靈敏的診斷方法，通過對患處細菌DNA進行擴增檢測，可以檢測到極微量的細菌存在，敏感性大幅度增加[29,30]。針對人工關(guān)節(jié)假體置換術(shù)后感染（periprosthetic joint infection,PJⅠ），利用PCR早期診斷術(shù)后感染是一個較為有效的方法。有研究[31,32]通過致感染細菌的16s rRNA PCR對PJⅠ進行診斷發(fā)現(xiàn)，用16s rRNAPCR檢測致PJⅠ細菌的敏感性在63%~100%之間。有學者認為，PCR由于其對于PJⅠ細菌出色的敏感性，在未來很有可能取代穿刺液細菌培養(yǎng)，成為診斷PJⅠ的“金標準”。

5 展望

相較于傳統(tǒng)的骨科手術(shù)內(nèi)植物感染早期診斷方法，新型的方法主要涉及到核醫(yī)學科、分子生物學以及新型感染后血清標志物。雖然這些方法有顯著高于傳統(tǒng)方法的敏感性和特異性，但是仍然存在一些局限性。骨科手術(shù)內(nèi)植物感染的早期診斷是一個復雜的臨床過程，單憑一種新技術(shù)也存在漏診的風險，而且還需要結(jié)合臨床癥狀。由此可見，綜合運用幾種新技術(shù)，并且對其進行有機結(jié)合，得出標準化的骨科手術(shù)內(nèi)植物術(shù)后感染常規(guī)診斷流程以及確診標準，是一個非常有臨床意義的課題。通過這層術(shù)后篩查，在未來可以大大降低骨科手術(shù)內(nèi)植物置入術(shù)后感染的發(fā)生率，減輕患者負擔，提高骨科醫(yī)療質(zhì)量。

[1]Pavoni GL,Giannella M,Falcone M,et al.Conservative medical therapy of prosthetic joint infections:retrospective analysis of an 8-year experience.Clin MicrobiolⅠnfect,2004,10(9):831-837.

[2]Ⅰp D,Yam SK,Chen CK.Ⅰmplications of the changing pattern of bacterial infections following total joint replacements.J Orthop Surg(Hong Kong),2005,13(2):125-130.

[3]Panousis K,Grigoris P,ButcherⅠ,et al.Poor predictive value of broad-range PCR for the detection of arthroplasty infection in 92 cases.Acta Orthop,2005,76(3):341-346.

[4]Fisman DN,Reilly DT,Karchmer AW,et al.Clinical effectiveness and cost-effectiveness of 2 management strategies for infected total hip arthroplasty in the elderly.ClinⅠnfect Dis,2001,32(3):419-430.

[5]Giacometti A,Cirioni O,Ghiselli R,et al.Comparative efficacies of quinupristin-dalfopristin,linezolid,vancomycin,and ciprofloxacin in treatment,using the antibiotic-lock technique,of experimental catheter-related infection due to Staphylococcus aureus.Antimicrob Agents Chemother,2005,49(10):4042-4045.

[6]HuaX,TaoH,FangW,etal.Single-stageinsitusuturerepairof multiple-ligament knee injury:a retrospective study of 17 patients(18knees).BMCMusculoskeletDisord,2016,17(1):41.

[7]Clyne B,Olshaker JS.The C-reactive protein.J Emerg Med,1999,17(6):1019-1025.

[8]Sukeik M,Patel S,Haddad FS.Aggressive early debridement for treatment of acutely infected cemented total hip arthroplasty.Clin Orthop Relat Res,2012,470(11):3164-3170.

[9]Spangehl MJ,Masri BA,O'Connell JX,et al.Prospective analysis of preoperative and intraoperative investigations for the diagnosis of infection at the sites of two hundred and two revision total hip arthroplasties.J Bone Joint Surg Am,1999,81(5):672-683.

[10]Ali F,Wilkinson JM,Cooper JR,et al.Accuracy of joint aspiration for the preoperative diagnosis of infection in total hip arthroplasty.JArthroplasty,2006,21(2):221-226.

[11]Vos FJ,Bleeker-Rovers CP,Corstens FH,et al.FDG-PET for imaging of non-osseous infection and inflammation.Q J Nucl Med MolⅠmaging,2006,50(2):121-130.

[12]Stumpe KD,Strobel K.18F FDG-PET imaging in musculoskeletal infection.Q J Nucl Med MolⅠmaging,2006,50(2):131-142.

[13]Palestro CJ.Radionuclide imaging of osteomyelitis.Semin Nucl Med,2015,45(1):32-46.

[14]Termaat MF,Raijmakers PG,Scholten HJ,et al.The accuracy of diagnostic imaging for the assessment of chronic osteomyelitis:a systematic review and meta-analysis.J Bone Joint SurgAm,2005,87(11):2464-2471.

[15]Hartmann A,Eid K,Dora C,et al.Diagnostic value of 18FFDG PET/CTin trauma patients with suspected chronic osteomyelitis.EurJNucl MedMolⅠmaging,2007,34(5):704-714.

[16]Wang GL,Zhao K,Liu ZF,et al.A meta-analysis of fluorodeoxyglucose-positron emission tomography versus scintigraphy in the evaluation of suspected osteomyelitis.Nucl Med Commun,2011,32(12):1134-1142.

[17]Schiesser M,Stumpe KD,Trentz O,et al.Detection of metallic implant-associated infections with FDG PET in patients with trauma:correlation with microbiologic results.Radiology,2003,226(2):391-398.

[18]de Winter F,van de Wiele C,Vogelaers D,et al.Fluorine-18 fluorodeoxyglucose-position emission tomography:a highly accurate imaging modality for the diagnosis of chronic musculoskeletal infections.J Bone Joint Surg Am,2001,83-A(5):651-660.

[19]Wenter V,Müller JP,Albert NL,et al.The diagnostic value of[(18)F]FDG PET for the detection of chronic osteomyelitis and implant-associated infection.Eur J Nucl Med MolⅠmaging,2016,43(4):749-761.

[20]Syv?nen J,Peltola V,Pajulo O,et al.Normal behavior of plasma procalcitonin in adolescents undergoing surgery for scoliosis.Scand J Surg,2014,103(1):60-65.

[21]李之琛,盧偉杰,陳東峰,等.降鈣素原診斷骨科大手術(shù)后手術(shù)部位感染的臨床研究.中華骨與關(guān)節(jié)外科雜志,2016,9(5):432-435.

[22]Ruuskanen O,Lahti E,Jennings LC,et al.Viral pneumonia.Lancet,2011,377(9773):1264-1275.

[23]Haasper C,Kalmbach M,Dikos GD,et al.Prognostic value of procalcitonin(PCT)and/or interleukin-6(ⅠL-6)plasma levels after multiple trauma for the development of multi organ dysfunction syndrome(MODS)or sepsis.Technol Health Care,2010,18(2):89-100.

[24]Yasmin D,Bulut G,Yildiz M.[Can procalcitonin be used for the diagnosis and follow-up of postoperative complications after fracture surgery?].Acta Orthop Traumatol Turc,2006,40(1):15-21.

[25]Chung YG,Won YS,Kwon YJ,et al.Comparison of serum CRP and procalcitonin in patients after spine surgery.J Korean Neurosurg Soc,2011,49(1):43-48.

[26]Buttaro MA,TanoiraⅠ,Comba F,et al.Combining C-reactive protein and interleukin-6 may be useful to detect periprosthetic hip infection.Clin Orthop Relat Res,2010,468(12):3263-3267.

[27]Wirtz DC,Heller KD,Miltner O,et al.Ⅰnterleukin-6:a potential inflammatory marker after total joint replacement.Ⅰnt Orthop,2000,24(4):194-196.

[28]Di Cesare PE,Chang E,Preston CF,et al.Serum interleukin-6 as a marker of periprosthetic infection following total hip and knee arthroplasty.J Bone Joint Surg Am,2005,87(9):1921-1927.

[29]Moojen DJ,Spijkers SN,Schot CS,et al.Ⅰdentification of orthopaedic infections using broad-range polymerase chain reaction and reverse line blot hybridization.J Bone Joint Surg Am,2007,89(6):1298-1305.

[30]Gallo J,Sauer P,Dendis M,et al.[Molecular diagnostics for the detection of prosthetic joint infection].Acta Chir Orthop Traumatol Cech,2006,73(2):85-91.

[31]Fenollar F,Lévy PY,Raoult D.Usefulness of broad-range PCR for the diagnosis of osteoarticular infections.Curr Opin Rheumatol,2008,20(4):463-470.

[32]Fihman V,Hannouche D,Bousson V,et al.Ⅰmproved diagnosis specificity in bone and joint infections using molecular techniques.JⅠnfect,2007,55(6):510-517.