對于老齡人群、骨骼肌肉病變患者，關節置換術可有效提高生活質量、緩解疼痛，現已成為骨科常規手術。然而關節置換術后若發生關節假體感染（prosthetic joint infection，PJI），其后果往往是災難性的。PJI 雖然發病率不高，但患者人群基數巨大，由此帶來的患者生活質量下降和衛生經濟負擔巨大。該文從 PJI 的臨床流行病學、診斷定義、發病機制、微生物學特點、發病風險因素幾個方面，結合近期發表的手術部位感染預防控制指南，針對 PJI 的預防措施進行解讀。
引用本文： 葛茂軍. 關節假體感染的預防. 華西醫學, 2019, 34(3): 243-250. doi: 10.7507/1002-0179.201902017 復制
關節假體感染（prosthetic joint infection，PJI），又稱關節假體周圍感染，是指涉及關節假體及鄰近組織的感染，是關節置換術后的并發癥，屬于手術部位感染（surgical site infection，SSI），通常需要取出植入物，經過再次或多次手術修復，極具破壞性。PJI 患者的 5 年死亡率高于乳腺癌、黑色素瘤、霍奇金淋巴瘤和許多其他癌癥[1]，對患者、手術醫生和醫療機構都有重大影響。本文現結合相關國際指南對 PJI 的預防措施進行探討。
1 臨床流行病學
自從上世紀 60 年代 John Charnley 首次實施人工髖關節置換術以來[2]，關節置換術手術量呈快速增長，能很好地改善患者生活質量，緩解疼痛。目前關節置換術已經擴展到全膝關節、肩關節、肘關節、腕關節、踝關節等，成為骨科常見手術之一。據推測，2010年美國關節置換術超過100萬例，預計 2030 年關節置換術將超過 380 萬例；與此同時，相應的 SSI 也從每年 1.7 萬例增加到 26.6 萬例[3]，由此產生的醫療資源消耗巨大。
PJI 是全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）失敗的最常見原因（25.2%），是翻修全髖關節置換術（total hip arthroplasty，THA）第三常見的原因（14.8%）[4-5]。翻修手術增加醫療資源使用，造成手術時間延長、失血、輸血量增加、更多手術并發癥、再入院幾率增加、住院時間延長、手術次數增加、更多門診訪視[6]。2010 年美國治療 PJI 的醫療費用達 3.2 億美元，2009 年增加到 5.6 億美元，預計在 2020 年達到 16.2 億美元[3]。Klouche 等[7]對法國 PJI 患者住院費用的監測分析顯示，感染關節假體翻修手術的直接成本超過 3.2 萬歐元，是初次關節植入術的 3.6 倍，是其他無菌翻修手術的 2.6 倍。美國的研究也顯示因 PJI 行二期更換的費用要比無菌性翻修貴 2.8 倍，是初次植入費用的 4.8 倍[8]。這些費用尚未包括因治療產生的間接費用。Toulson 等[9]報道的因 PJI 行二期髖關節翻修術治療的患者 2 年內病死率達到 25.8%，Berend 等[10]報道的復發性感染的病死率高達 45%。近年在英國進行的一項研究發現，接受髖關節和膝關節置換術的患者，如果發生深部感染或器官/腔隙感染，經調整后的死亡風險要比無感染者高出 2.5 倍和 7 倍[11]。
英國對 2010 年—2011 年髖關節和膝關節置換術患者進行 1 年隨訪發現，85% 的感染是在術后頭 30 d 出現，感染出現的中位時間是 14 d；在第 1 年發現的感染，42% 是淺表切口感染，43% 是深部切口感染，15% 是器官/腔隙感染[12]。美國超過 1 年的長期隨訪數據顯示，近 1/4 的感染出現在術后 2～10 年[13-14]。因此，關節置換術后頭 2 年 PJI 風險最高。在初次髖關節或膝關節置換術后第 1 年累加發病率在 0.5%，在術后 10 年，累加發病率在 1.4%，即約每 1 000 人·關節年中有 1.5 例感染[15]。美國對全國住院患者樣本的調查顯示，髖關節置換術的 PJI 年發病率從 2001 年的 1.99% 上升到 2009 年的 2.18%，膝關節置換術的 PJI 年發病率從 2.05% 上升到 2.18%[16]。2011 年美國國家醫院感染監測網的監測數據顯示，初次髖關節和膝關節置換術術后復雜 SSI（深部切口感染和器官/腔隙感染）的粗發病率分別為 0.69% 和 0.54%；與初次手術相比，翻修的關節置換術的 SSI 發病率增加 1 倍[17]。在加入歐洲疾病預防控制中心的 SSI 監測項目的國家中，膝關節置換術 SSI 發生率為 0.8%，髖關節置換術 SSI 發生率為 1.2%[18]。我國對關節置換術后 PJI 發生率報告較少，大多數臨床研究未將術后 1 年 PJI 發生率作為主要研究結果。趙明明等[19]對單一醫療中心 198 例膝、髖關節置換術患者進行回顧性觀察，發現 SSI 7 例，SSI 發生率為 3.6%。吳建濃等[20]對 26 家醫院的 1 156 例關節置換術患者進行回顧性研究，發現 SSI 6 例，SSI 發生率為 0.51%。上述 2 項研究均以住院病案為研究基礎，未說明監測時間范圍。南玲等[21]對 202 例關節置換術患者進行前瞻性監測，監測時間為術后 1 年，發現 SSI 9 例，SSI 發生率為 4.46%。我國報道的 PJI 發生率普遍高于歐美國家。
2 診斷
2010 年，美國骨科醫師學會（American Association of Orthopedic Surgeons，AAOS）發表了第 1 個循證臨床指南，對 PJI 的診斷提出了廣泛的建議[22]。2011 年肌肉骨骼感染學會發布了指南[23]，明確了 PJI 的定義。2012 年美國感染性疾病學會發布了關節置換術后 PJI 診斷和治療指南，其中提出了 PJI 的診斷標準[24]。2013 年，PJI 的國際共識會議（International Consensus Meeting，ICM）在肌肉骨骼感染學會指南的基礎上提出了更具體的 PJI 定義標準，包括急性和慢性 PJI 中血清和滑膜感染標志物的范圍（表 1）[25-27]。2019 年 ICM 推出了新一版的 PJI 預防控制指南[28]。
表1
美國感染性疾病學會與 ICM 的 PJI 定義
3 發病機制
PJI 的發病是植入物、宿主免疫防御機制與相關微生物間相互作用的結果[29]。感染通常發生在骨-金屬或骨-骨水泥的交界面，而非關節腔內[29]。細菌附著在假體上，因為植入物的存在，造成感染所需的細菌數量從 105/g 組織下降到 102/g 組織[30]；中性粒細胞與異物的相互作用誘導中性粒細胞功能缺陷，增加了感染易感性；附著在假體上的細菌增殖形成生物膜[31]。PJI 在關節置換術后頭 2 年的風險最高，此時理論上軟組織正在愈合，但術后炎癥依然存在。
4 微生物學特點
PJI 最常見的致病菌是革蘭陽性球菌，主要是葡萄球菌和凝固酶陰性葡萄球菌，占到 PJI 的 50%～60%[32]，常在術后早期發生感染；其次是革蘭陰性桿菌、多種細菌混合感染和厭氧菌感染。早發性 PJI（術后 3 個月內發生）多是致病力較強的葡萄球菌、需氧革蘭陰性菌、多種細菌和厭氧菌造成，通常是術中種植；延期發作 PJI（術后 3～12 個月發生）主要是低毒力的凝固酶陰性葡萄球菌、腸球菌和丙酸桿菌；遲發性 PJI（術后 1 年以上發生），通常是遠處感染的血源性播散的結果，也可以是術后惰性細菌造成，如葡萄球菌、溶血性鏈球菌、革蘭陰性桿菌[33]。手術類型和部位也與細菌種類有關，肩關節植入術中丙酸桿菌感染發生率高，主要是由于靠近腋窩，丙酸桿菌是一種革蘭陰性厭氧菌，如不進行厭氧培養難以發現[34]。真菌導致的 PJI 不足 1%，最常見的是念珠菌屬[35]，其中又以白假絲酵母菌最為常見[36]。真菌性 PJI 常見于既往有翻修手術史、細菌性 PJI 和抗菌藥物使用，免疫抑制和糖尿病也是念珠菌 PJI 的潛在風險因素。絕大部分真菌性 PJI 是感染播散過程。結核分枝桿菌感染的 PJI 很少，多發生在關節置換術前已有結核分枝桿菌感染的情況下[37-38]。非結核分枝桿菌 PJI 也很少有報道，免疫功能正常患者很可能是術中感染，免疫抑制患者可能是播散感染而來[39]。
Berbari 等[40]研究發現 50% 培養陰性的 PJI 是因為近期或正在使用抗菌藥物治療，因此建議在術前 2～4 周停止抗菌藥物治療。
5 風險因素
與 PJI 相關的風險因素可分為術前因素、術中因素和術后因素。術前因素多與患者本身因素有關，其中又可分為可調節因素和不可調節因素。Chirca 等[41]將文獻報告的風險因素總結為術前因素、術中因素和術后因素 3 類，術前因素有肥胖［體質量指數（body mass index，BMI）>35 kg/m2］、營養不良、吸煙、貧血、糖尿病、炎性關節炎、惡性腫瘤、使用免疫抑制劑等；術中因素有手術時間延長、預防性抗菌藥物使用、手術室人員走動、低體溫、初次手術還是翻修手術等；術后因素有手術部位的血清腫、切口引流、輸血、圍手術期遠處感染等。Pruzansky 等[42]認為最常見的與 PJI 相關的風險因素是肥胖（46%）、貧血（29%）、營養不良（26%）和糖尿病（20%）。
5.1 肥胖與營養不良
肥胖，通常定義為 BMI≥35 kg/m2，大多數研究證明肥胖會增加感染的風險[43-45]。BMI 每增加 1 kg/m2，手術時間就增加約 1 min[46]，而每延長 15 min 手術時間就會增加 9% 的 PJI 風險[47-48]。相反，BMI≤25 kg/m2也與 PJI 風險增加有關，低 BMI 反映了患者營養儲備不足、免疫抑制狀態欠佳及基礎疾病狀況[49]。營養不良會造成切口愈合障礙、免疫力障礙，因此增加感染風險[50]。盡管營養差與 PJI 風險增加之間的關系明確，但仍沒有研究證明糾正營養不良會改善 PJI 發生率。血漿白蛋白水平不足 35 g/L、白細胞計數不足 1 500/mm3，轉鐵蛋白不足 200 mg/dL 都是營養不良的血清學標志物，術前應進行評價并使其達到最佳狀態[34]。
5.2 圍手術期高血糖和糖尿病控制
一項研究發現，術后血糖超過 200 mg/dL（11.1 mmol/L）的 PJI 患者，感染風險增加 2 倍[51]。最近發現全關節置換術（total joint arthroplasty，TJA）患者中圍手術期高血糖普遍（40%）[52]，術前糖化血紅蛋白升高和空腹血糖升高與圍手術期高血糖有關。所有患者術前應篩查糖化血紅蛋白或空腹血糖，對已知糖尿病患者，應在術前盡可能把糖化血紅蛋白控制在正常水平。目前推薦圍手術期血糖在 4.4～10.0 mmol/L[53]。
5.3 吸煙
無論哪種手術，既往和現在的吸煙史都會明顯增加 PJI 風險。這可能與吸煙患者手術部位局部血管收縮，進而影響切口愈合有關。推薦吸煙患者至少在術前 4 周戒煙[54-56]。
5.4 免疫抑制藥物
類風濕關節炎患者通常采用全身皮質類固醇和/或免疫抑制劑治療，這些患者通常又是關節置換術的對象。疾病本身和疾病的治療對 PJI 的風險都會產生影響：疾病未得到很好控制，術后感染風險增加；長期使用免疫抑制劑或生物制劑也會增加 PJI 風險[57]。
6 預防措施
PJI 是 SSI，近年世界衛生組織（World Health Organization，WHO）和美國疾病預防中心（Centers for Disease Control and Prevention，CDC）先后公布了預防 SSI 循證指南。WHO 指南涵蓋了 23 個主題[58]，CDC 的指南涵蓋 13 個領域，是 1999 年指南的延伸，其中有一個章節專門介紹 PJI 的預防[59]。因此，適合于 SSI 預防的普遍措施同樣適用于 PJI。本文重點討論預防 PJI 的措施。
6.1 金黃色葡萄球菌去定植
金黃色葡萄球菌和凝固酶陰性葡萄球菌是 PJI 的主要致病菌。Hacek 等[60]證明執行篩查和 5 d 的去定植可以減少 TJA 術后金黃色葡萄球菌 SSI。Kalmeijer 等[61]的研究顯示，術前篩查金黃色葡萄球菌和莫匹羅星鼻前庭去定植有效，不僅可清除金黃色葡萄球菌，而且可減少骨科內源性金黃色葡萄球菌感染。一般建議使用聯合方法，先是篩查，然后是術前 5 d 的莫匹羅星去定植，手術前晚和手術當日晨使用氯己定洗浴[55]。WHO 和 CDC 指南均未對金黃色葡萄球菌的術前篩查提出建議，但 WHO 指南建議使用 2% 莫匹羅星治療已知的鼻腔定植者（強烈推薦），但不建議使用氯己定沐浴去定植。
6.2 關節腔內注射
AAOS 已將關節腔內注射糖皮質激素作為骨關節炎和類風濕關節炎非手術治療方法[62-63]。該治療的不良后果之一是關節受到細菌污染引發感染。美國 CDC 和醫療保健機構感染控制實踐建議委員會建議應在安全注射操作前提下注射糖皮質激素[64]。最近一項大型研究結果顯示，TKA 術前注射與術后感染有高風險，且具有時間依賴性，術前注射時間越近，感染風險越高[65-66]。THA 術前 3 個月進行關節腔內注射或多次注射，也會增加 PJI 的風險[67]。在發生深部 PJI 感染的患者中，從注射到 THA 的平均時間為 44 d，因此建議在 THA 術前 2 個月應謹慎使用[68]。美國 CDC 的指南雖然提到了這個問題，但沒有結論性建議。AAOS 在其指南中強烈反對在沒有癥狀的膝骨關節炎患者中使用透明質酸注射劑，也不推薦使用生長因子或富含血小板的血漿注射劑進行關節腔內注射[69]。
6.3 免疫抑制治療
糖皮質激素劑量增加與 PJI 感染風險存在正相關，類固醇以劑量依賴性方式增加感染風險。低劑量潑尼松（<10 mg/d）中等程度增加感染風險，如果每天劑量超過 10 mg，PJI 風險增加 4～7 倍[70]。因此在準備關節置換術時，合理的方法是盡可能降低有效糖皮質激素劑量，最好是低于 10 mg/d，甚至采用 5 mg/d。甲潑尼龍不會增加感染風險，圍手術期不需要停藥。
類風濕關節炎患者或其他炎性疾病患者通常使用改善病情抗風濕藥物（disease modifying antirheumatic drugs，DMARD）和生物制劑。DMARD 代表藥物是甲氨蝶呤。生物制劑可分為非腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）藥物和抗 TNF 藥物。2017 年，美國風濕病學會和美國髖關節和膝關節外科學會的一個工作組發布了 TJA 患者生物制劑和 DMARD 制劑圍手術期管理的具體建議[71]：所有的生物制劑在術前都應該在半衰期的基礎上停藥一段時間，并在傷口愈合后大約 14 d 重新開始使用。此外，在整個手術期間，DMARD 藥物可以安全地繼續使用（表 2）。ICM 建議在擇期關節置換術之前停用 DMARD，WHO 指南建議不應常規停用 DMARD（弱推薦）。但該問題在 CDC 指南中未能解決。
表2
2017 年美國風濕病學會和膝關節外科學會全身免疫抑制治療藥物指南
6.4 血糖控制
大約 1/3 的 TJA 患者有未診斷的高血糖，即使是無糖尿病患者術后也會出現高血糖，SSI 的風險也會顯著增加[72]。美國醫療保健機構流行病學會指南建議術后血糖水平控制在 10 mmol/L 以下。WHO 和 CDC 指南建議無論是否有糖尿病，手術時都應嚴格控制血糖。CDC 指南建議手術患者空腹血糖控制在 200 mg/dL（11.1 mmol/L）之下。盡管在 TJA 中還沒有最佳糖化血紅蛋白，ICM 建議術前最佳控制血糖，對空腹血糖超過 200 mg/dL（11.1 mmol/L）和糖化血紅蛋白>7% 患者考慮擇期進行關節置換術[27]。
6.5 圍手術期預防性抗菌藥物使用
預防性抗菌藥物在預防 SSI 中的重要性已經得到充分證實。在手術預防性抗菌藥物臨床應用指南中推薦頭孢唑啉作為 PJI 術前預防性用藥[73]。如有過敏，可選擇克林霉素；如有耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（methicillin-resistant Staphylococcus aureus，MRSA）定植的患者，可選擇萬古霉素。目前指南只推薦在已知 MRSA 高發環境或 MRSA 定植患者中使用萬古霉素，其他任何時候，都不推薦萬古霉素用于無 MRSA 定植的患者。對于甲氧西林敏感金黃色葡萄球菌，萬古霉素的效果要比 β-內酰胺類低，且輸注時間長[74]。萬古霉素聯合頭孢唑啉能減少 MRSA 感染的發生，但對 SSI 發生率沒有影響。WHO 和 CDC 指南并沒有指明抗菌藥物類型、延長治療和預防指征。二者均強烈反對在關閉切口后繼續使用抗菌藥物。
6.6 含抗菌藥物骨水泥
雖然有研究顯示使用含抗菌藥物的骨水泥在初次關節置換術中減少 50% 的 PJI，在因感染而行翻修 THA 中可減少 40% 的 PJI[75]，但丹麥的一項前瞻性研究顯示含抗菌藥物骨水泥不能預防 THA 的 SSI[76]。澳大利亞注冊的一項臨床研究顯示含抗菌藥物骨水泥在 TKA 中的效果并未令人信服[77]。美國食品藥品監督管理局批準含抗菌藥物骨水泥僅能用于因感染行二期翻修手術的第二期，不能用于初次 TJA[73]。ICM 建議含抗菌藥物骨水泥限用于初次行關節置換術的高危患者（如糖尿病或使用免疫抑制劑的患者）。
6.7 層流
雖然層流系統可以減少手術室內細菌負荷，并降低 SSI 發生率，但其他研究并未證明對其減少 SSI 具有成本效益，使其應用存在問題[78]。WHO 指南建議不要使用層流（弱推薦），CDC 指南對手術室最佳環境的問題沒有評價。
6.8 骨科宇航服
早期研究顯示，Charnley 系統的宇航服能減少 PJI 的風險，該系統的原理是利用負壓將潔凈手術室內的空氣通過宇航服排除體外[79]。但 Tayton 等[80]研究顯示，現代的系統并未減少 PJI 的發病率，甚至可能增加感染風險。CDC 指南認為宇航服在骨科手術中的利弊不明，不推薦為預防 SSI 而在人工關節置換術中醫務人員穿宇航服。
6.9 輸血
輸血是術后 SSI 的風險因素之一。近期一項 meta 分析顯示，接受同種異體輸血的 TJA 患者 SSI 發病率是 2.88%，而未輸血的 TJA 患者 SSI 發病率是 1.74%，輸血患者發生 PJI 的風險增加近 2 倍（比值比為1.74）[81]。CDC 指南建議不要為預防 SSI 而阻止輸入必要的血液制品。其他指南建議對血液動力學穩定的患者，在出現胸痛、直立性低血壓、對液體復蘇無反應的心動過速或充血性心力衰竭的情況下，建議給血紅蛋白 80 g/L 以下的患者輸血[82]。
6.10 切口并發癥
血腫和切口長期引流為細菌生長和侵入關節提供了良好的環境，是 PJI 的風險因素[13]。因此術中良好的止血和防水切口閉合是減少血腫形成和切口引流的重要因素。使用敷料加壓包扎、負壓吸引、清除血腫，甚至一期更換關節置換等都是可采取的措施[83]。
7 結語
PJI 是一種后果嚴重的 SSI，由于人口基數巨大，手術量增加，受累人群廣泛，醫療資源消耗巨大。因此，應嚴格落實 SSI 的預防措施，密切加強監測，減少不必要的感染發生，為患者帶來實際利益，同時降低衛生經濟成本。
關節假體感染（prosthetic joint infection，PJI），又稱關節假體周圍感染，是指涉及關節假體及鄰近組織的感染，是關節置換術后的并發癥，屬于手術部位感染（surgical site infection，SSI），通常需要取出植入物，經過再次或多次手術修復，極具破壞性。PJI 患者的 5 年死亡率高于乳腺癌、黑色素瘤、霍奇金淋巴瘤和許多其他癌癥[1]，對患者、手術醫生和醫療機構都有重大影響。本文現結合相關國際指南對 PJI 的預防措施進行探討。
1 臨床流行病學
自從上世紀 60 年代 John Charnley 首次實施人工髖關節置換術以來[2]，關節置換術手術量呈快速增長，能很好地改善患者生活質量，緩解疼痛。目前關節置換術已經擴展到全膝關節、肩關節、肘關節、腕關節、踝關節等，成為骨科常見手術之一。據推測，2010年美國關節置換術超過100萬例，預計 2030 年關節置換術將超過 380 萬例；與此同時，相應的 SSI 也從每年 1.7 萬例增加到 26.6 萬例[3]，由此產生的醫療資源消耗巨大。
PJI 是全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）失敗的最常見原因（25.2%），是翻修全髖關節置換術（total hip arthroplasty，THA）第三常見的原因（14.8%）[4-5]。翻修手術增加醫療資源使用，造成手術時間延長、失血、輸血量增加、更多手術并發癥、再入院幾率增加、住院時間延長、手術次數增加、更多門診訪視[6]。2010 年美國治療 PJI 的醫療費用達 3.2 億美元，2009 年增加到 5.6 億美元，預計在 2020 年達到 16.2 億美元[3]。Klouche 等[7]對法國 PJI 患者住院費用的監測分析顯示，感染關節假體翻修手術的直接成本超過 3.2 萬歐元，是初次關節植入術的 3.6 倍，是其他無菌翻修手術的 2.6 倍。美國的研究也顯示因 PJI 行二期更換的費用要比無菌性翻修貴 2.8 倍，是初次植入費用的 4.8 倍[8]。這些費用尚未包括因治療產生的間接費用。Toulson 等[9]報道的因 PJI 行二期髖關節翻修術治療的患者 2 年內病死率達到 25.8%，Berend 等[10]報道的復發性感染的病死率高達 45%。近年在英國進行的一項研究發現，接受髖關節和膝關節置換術的患者，如果發生深部感染或器官/腔隙感染，經調整后的死亡風險要比無感染者高出 2.5 倍和 7 倍[11]。
英國對 2010 年—2011 年髖關節和膝關節置換術患者進行 1 年隨訪發現，85% 的感染是在術后頭 30 d 出現，感染出現的中位時間是 14 d；在第 1 年發現的感染，42% 是淺表切口感染，43% 是深部切口感染，15% 是器官/腔隙感染[12]。美國超過 1 年的長期隨訪數據顯示，近 1/4 的感染出現在術后 2～10 年[13-14]。因此，關節置換術后頭 2 年 PJI 風險最高。在初次髖關節或膝關節置換術后第 1 年累加發病率在 0.5%，在術后 10 年，累加發病率在 1.4%，即約每 1 000 人·關節年中有 1.5 例感染[15]。美國對全國住院患者樣本的調查顯示，髖關節置換術的 PJI 年發病率從 2001 年的 1.99% 上升到 2009 年的 2.18%，膝關節置換術的 PJI 年發病率從 2.05% 上升到 2.18%[16]。2011 年美國國家醫院感染監測網的監測數據顯示，初次髖關節和膝關節置換術術后復雜 SSI（深部切口感染和器官/腔隙感染）的粗發病率分別為 0.69% 和 0.54%；與初次手術相比，翻修的關節置換術的 SSI 發病率增加 1 倍[17]。在加入歐洲疾病預防控制中心的 SSI 監測項目的國家中，膝關節置換術 SSI 發生率為 0.8%，髖關節置換術 SSI 發生率為 1.2%[18]。我國對關節置換術后 PJI 發生率報告較少，大多數臨床研究未將術后 1 年 PJI 發生率作為主要研究結果。趙明明等[19]對單一醫療中心 198 例膝、髖關節置換術患者進行回顧性觀察，發現 SSI 7 例，SSI 發生率為 3.6%。吳建濃等[20]對 26 家醫院的 1 156 例關節置換術患者進行回顧性研究，發現 SSI 6 例，SSI 發生率為 0.51%。上述 2 項研究均以住院病案為研究基礎，未說明監測時間范圍。南玲等[21]對 202 例關節置換術患者進行前瞻性監測，監測時間為術后 1 年，發現 SSI 9 例，SSI 發生率為 4.46%。我國報道的 PJI 發生率普遍高于歐美國家。
2 診斷
2010 年，美國骨科醫師學會（American Association of Orthopedic Surgeons，AAOS）發表了第 1 個循證臨床指南，對 PJI 的診斷提出了廣泛的建議[22]。2011 年肌肉骨骼感染學會發布了指南[23]，明確了 PJI 的定義。2012 年美國感染性疾病學會發布了關節置換術后 PJI 診斷和治療指南，其中提出了 PJI 的診斷標準[24]。2013 年，PJI 的國際共識會議（International Consensus Meeting，ICM）在肌肉骨骼感染學會指南的基礎上提出了更具體的 PJI 定義標準，包括急性和慢性 PJI 中血清和滑膜感染標志物的范圍（表 1）[25-27]。2019 年 ICM 推出了新一版的 PJI 預防控制指南[28]。
表1
美國感染性疾病學會與 ICM 的 PJI 定義
3 發病機制
PJI 的發病是植入物、宿主免疫防御機制與相關微生物間相互作用的結果[29]。感染通常發生在骨-金屬或骨-骨水泥的交界面，而非關節腔內[29]。細菌附著在假體上，因為植入物的存在，造成感染所需的細菌數量從 105/g 組織下降到 102/g 組織[30]；中性粒細胞與異物的相互作用誘導中性粒細胞功能缺陷，增加了感染易感性；附著在假體上的細菌增殖形成生物膜[31]。PJI 在關節置換術后頭 2 年的風險最高，此時理論上軟組織正在愈合，但術后炎癥依然存在。
4 微生物學特點
PJI 最常見的致病菌是革蘭陽性球菌，主要是葡萄球菌和凝固酶陰性葡萄球菌，占到 PJI 的 50%～60%[32]，常在術后早期發生感染；其次是革蘭陰性桿菌、多種細菌混合感染和厭氧菌感染。早發性 PJI（術后 3 個月內發生）多是致病力較強的葡萄球菌、需氧革蘭陰性菌、多種細菌和厭氧菌造成，通常是術中種植；延期發作 PJI（術后 3～12 個月發生）主要是低毒力的凝固酶陰性葡萄球菌、腸球菌和丙酸桿菌；遲發性 PJI（術后 1 年以上發生），通常是遠處感染的血源性播散的結果，也可以是術后惰性細菌造成，如葡萄球菌、溶血性鏈球菌、革蘭陰性桿菌[33]。手術類型和部位也與細菌種類有關，肩關節植入術中丙酸桿菌感染發生率高，主要是由于靠近腋窩，丙酸桿菌是一種革蘭陰性厭氧菌，如不進行厭氧培養難以發現[34]。真菌導致的 PJI 不足 1%，最常見的是念珠菌屬[35]，其中又以白假絲酵母菌最為常見[36]。真菌性 PJI 常見于既往有翻修手術史、細菌性 PJI 和抗菌藥物使用，免疫抑制和糖尿病也是念珠菌 PJI 的潛在風險因素。絕大部分真菌性 PJI 是感染播散過程。結核分枝桿菌感染的 PJI 很少，多發生在關節置換術前已有結核分枝桿菌感染的情況下[37-38]。非結核分枝桿菌 PJI 也很少有報道，免疫功能正常患者很可能是術中感染，免疫抑制患者可能是播散感染而來[39]。
Berbari 等[40]研究發現 50% 培養陰性的 PJI 是因為近期或正在使用抗菌藥物治療，因此建議在術前 2～4 周停止抗菌藥物治療。
5 風險因素
與 PJI 相關的風險因素可分為術前因素、術中因素和術后因素。術前因素多與患者本身因素有關，其中又可分為可調節因素和不可調節因素。Chirca 等[41]將文獻報告的風險因素總結為術前因素、術中因素和術后因素 3 類，術前因素有肥胖［體質量指數（body mass index，BMI）>35 kg/m2］、營養不良、吸煙、貧血、糖尿病、炎性關節炎、惡性腫瘤、使用免疫抑制劑等；術中因素有手術時間延長、預防性抗菌藥物使用、手術室人員走動、低體溫、初次手術還是翻修手術等；術后因素有手術部位的血清腫、切口引流、輸血、圍手術期遠處感染等。Pruzansky 等[42]認為最常見的與 PJI 相關的風險因素是肥胖（46%）、貧血（29%）、營養不良（26%）和糖尿病（20%）。
5.1 肥胖與營養不良
肥胖，通常定義為 BMI≥35 kg/m2，大多數研究證明肥胖會增加感染的風險[43-45]。BMI 每增加 1 kg/m2，手術時間就增加約 1 min[46]，而每延長 15 min 手術時間就會增加 9% 的 PJI 風險[47-48]。相反，BMI≤25 kg/m2也與 PJI 風險增加有關，低 BMI 反映了患者營養儲備不足、免疫抑制狀態欠佳及基礎疾病狀況[49]。營養不良會造成切口愈合障礙、免疫力障礙，因此增加感染風險[50]。盡管營養差與 PJI 風險增加之間的關系明確，但仍沒有研究證明糾正營養不良會改善 PJI 發生率。血漿白蛋白水平不足 35 g/L、白細胞計數不足 1 500/mm3，轉鐵蛋白不足 200 mg/dL 都是營養不良的血清學標志物，術前應進行評價并使其達到最佳狀態[34]。
5.2 圍手術期高血糖和糖尿病控制
一項研究發現，術后血糖超過 200 mg/dL（11.1 mmol/L）的 PJI 患者，感染風險增加 2 倍[51]。最近發現全關節置換術（total joint arthroplasty，TJA）患者中圍手術期高血糖普遍（40%）[52]，術前糖化血紅蛋白升高和空腹血糖升高與圍手術期高血糖有關。所有患者術前應篩查糖化血紅蛋白或空腹血糖，對已知糖尿病患者，應在術前盡可能把糖化血紅蛋白控制在正常水平。目前推薦圍手術期血糖在 4.4～10.0 mmol/L[53]。
5.3 吸煙
無論哪種手術，既往和現在的吸煙史都會明顯增加 PJI 風險。這可能與吸煙患者手術部位局部血管收縮，進而影響切口愈合有關。推薦吸煙患者至少在術前 4 周戒煙[54-56]。
5.4 免疫抑制藥物
類風濕關節炎患者通常采用全身皮質類固醇和/或免疫抑制劑治療，這些患者通常又是關節置換術的對象。疾病本身和疾病的治療對 PJI 的風險都會產生影響：疾病未得到很好控制，術后感染風險增加；長期使用免疫抑制劑或生物制劑也會增加 PJI 風險[57]。
6 預防措施
PJI 是 SSI，近年世界衛生組織（World Health Organization，WHO）和美國疾病預防中心（Centers for Disease Control and Prevention，CDC）先后公布了預防 SSI 循證指南。WHO 指南涵蓋了 23 個主題[58]，CDC 的指南涵蓋 13 個領域，是 1999 年指南的延伸，其中有一個章節專門介紹 PJI 的預防[59]。因此，適合于 SSI 預防的普遍措施同樣適用于 PJI。本文重點討論預防 PJI 的措施。
6.1 金黃色葡萄球菌去定植
金黃色葡萄球菌和凝固酶陰性葡萄球菌是 PJI 的主要致病菌。Hacek 等[60]證明執行篩查和 5 d 的去定植可以減少 TJA 術后金黃色葡萄球菌 SSI。Kalmeijer 等[61]的研究顯示，術前篩查金黃色葡萄球菌和莫匹羅星鼻前庭去定植有效，不僅可清除金黃色葡萄球菌，而且可減少骨科內源性金黃色葡萄球菌感染。一般建議使用聯合方法，先是篩查，然后是術前 5 d 的莫匹羅星去定植，手術前晚和手術當日晨使用氯己定洗浴[55]。WHO 和 CDC 指南均未對金黃色葡萄球菌的術前篩查提出建議，但 WHO 指南建議使用 2% 莫匹羅星治療已知的鼻腔定植者（強烈推薦），但不建議使用氯己定沐浴去定植。
6.2 關節腔內注射
AAOS 已將關節腔內注射糖皮質激素作為骨關節炎和類風濕關節炎非手術治療方法[62-63]。該治療的不良后果之一是關節受到細菌污染引發感染。美國 CDC 和醫療保健機構感染控制實踐建議委員會建議應在安全注射操作前提下注射糖皮質激素[64]。最近一項大型研究結果顯示，TKA 術前注射與術后感染有高風險，且具有時間依賴性，術前注射時間越近，感染風險越高[65-66]。THA 術前 3 個月進行關節腔內注射或多次注射，也會增加 PJI 的風險[67]。在發生深部 PJI 感染的患者中，從注射到 THA 的平均時間為 44 d，因此建議在 THA 術前 2 個月應謹慎使用[68]。美國 CDC 的指南雖然提到了這個問題，但沒有結論性建議。AAOS 在其指南中強烈反對在沒有癥狀的膝骨關節炎患者中使用透明質酸注射劑，也不推薦使用生長因子或富含血小板的血漿注射劑進行關節腔內注射[69]。
6.3 免疫抑制治療
糖皮質激素劑量增加與 PJI 感染風險存在正相關，類固醇以劑量依賴性方式增加感染風險。低劑量潑尼松（<10 mg/d）中等程度增加感染風險，如果每天劑量超過 10 mg，PJI 風險增加 4～7 倍[70]。因此在準備關節置換術時，合理的方法是盡可能降低有效糖皮質激素劑量，最好是低于 10 mg/d，甚至采用 5 mg/d。甲潑尼龍不會增加感染風險，圍手術期不需要停藥。
類風濕關節炎患者或其他炎性疾病患者通常使用改善病情抗風濕藥物（disease modifying antirheumatic drugs，DMARD）和生物制劑。DMARD 代表藥物是甲氨蝶呤。生物制劑可分為非腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）藥物和抗 TNF 藥物。2017 年，美國風濕病學會和美國髖關節和膝關節外科學會的一個工作組發布了 TJA 患者生物制劑和 DMARD 制劑圍手術期管理的具體建議[71]：所有的生物制劑在術前都應該在半衰期的基礎上停藥一段時間，并在傷口愈合后大約 14 d 重新開始使用。此外，在整個手術期間，DMARD 藥物可以安全地繼續使用（表 2）。ICM 建議在擇期關節置換術之前停用 DMARD，WHO 指南建議不應常規停用 DMARD（弱推薦）。但該問題在 CDC 指南中未能解決。
表2
2017 年美國風濕病學會和膝關節外科學會全身免疫抑制治療藥物指南
6.4 血糖控制
大約 1/3 的 TJA 患者有未診斷的高血糖，即使是無糖尿病患者術后也會出現高血糖，SSI 的風險也會顯著增加[72]。美國醫療保健機構流行病學會指南建議術后血糖水平控制在 10 mmol/L 以下。WHO 和 CDC 指南建議無論是否有糖尿病，手術時都應嚴格控制血糖。CDC 指南建議手術患者空腹血糖控制在 200 mg/dL（11.1 mmol/L）之下。盡管在 TJA 中還沒有最佳糖化血紅蛋白，ICM 建議術前最佳控制血糖，對空腹血糖超過 200 mg/dL（11.1 mmol/L）和糖化血紅蛋白>7% 患者考慮擇期進行關節置換術[27]。
6.5 圍手術期預防性抗菌藥物使用
預防性抗菌藥物在預防 SSI 中的重要性已經得到充分證實。在手術預防性抗菌藥物臨床應用指南中推薦頭孢唑啉作為 PJI 術前預防性用藥[73]。如有過敏，可選擇克林霉素；如有耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（methicillin-resistant Staphylococcus aureus，MRSA）定植的患者，可選擇萬古霉素。目前指南只推薦在已知 MRSA 高發環境或 MRSA 定植患者中使用萬古霉素，其他任何時候，都不推薦萬古霉素用于無 MRSA 定植的患者。對于甲氧西林敏感金黃色葡萄球菌，萬古霉素的效果要比 β-內酰胺類低，且輸注時間長[74]。萬古霉素聯合頭孢唑啉能減少 MRSA 感染的發生，但對 SSI 發生率沒有影響。WHO 和 CDC 指南并沒有指明抗菌藥物類型、延長治療和預防指征。二者均強烈反對在關閉切口后繼續使用抗菌藥物。
6.6 含抗菌藥物骨水泥
雖然有研究顯示使用含抗菌藥物的骨水泥在初次關節置換術中減少 50% 的 PJI，在因感染而行翻修 THA 中可減少 40% 的 PJI[75]，但丹麥的一項前瞻性研究顯示含抗菌藥物骨水泥不能預防 THA 的 SSI[76]。澳大利亞注冊的一項臨床研究顯示含抗菌藥物骨水泥在 TKA 中的效果并未令人信服[77]。美國食品藥品監督管理局批準含抗菌藥物骨水泥僅能用于因感染行二期翻修手術的第二期，不能用于初次 TJA[73]。ICM 建議含抗菌藥物骨水泥限用于初次行關節置換術的高危患者（如糖尿病或使用免疫抑制劑的患者）。
6.7 層流
雖然層流系統可以減少手術室內細菌負荷，并降低 SSI 發生率，但其他研究并未證明對其減少 SSI 具有成本效益，使其應用存在問題[78]。WHO 指南建議不要使用層流（弱推薦），CDC 指南對手術室最佳環境的問題沒有評價。
6.8 骨科宇航服
早期研究顯示，Charnley 系統的宇航服能減少 PJI 的風險，該系統的原理是利用負壓將潔凈手術室內的空氣通過宇航服排除體外[79]。但 Tayton 等[80]研究顯示，現代的系統并未減少 PJI 的發病率，甚至可能增加感染風險。CDC 指南認為宇航服在骨科手術中的利弊不明，不推薦為預防 SSI 而在人工關節置換術中醫務人員穿宇航服。
6.9 輸血
輸血是術后 SSI 的風險因素之一。近期一項 meta 分析顯示，接受同種異體輸血的 TJA 患者 SSI 發病率是 2.88%，而未輸血的 TJA 患者 SSI 發病率是 1.74%，輸血患者發生 PJI 的風險增加近 2 倍（比值比為1.74）[81]。CDC 指南建議不要為預防 SSI 而阻止輸入必要的血液制品。其他指南建議對血液動力學穩定的患者，在出現胸痛、直立性低血壓、對液體復蘇無反應的心動過速或充血性心力衰竭的情況下，建議給血紅蛋白 80 g/L 以下的患者輸血[82]。
6.10 切口并發癥
血腫和切口長期引流為細菌生長和侵入關節提供了良好的環境，是 PJI 的風險因素[13]。因此術中良好的止血和防水切口閉合是減少血腫形成和切口引流的重要因素。使用敷料加壓包扎、負壓吸引、清除血腫，甚至一期更換關節置換等都是可采取的措施[83]。
7 結語
PJI 是一種后果嚴重的 SSI，由于人口基數巨大，手術量增加，受累人群廣泛，醫療資源消耗巨大。因此，應嚴格落實 SSI 的預防措施，密切加強監測，減少不必要的感染發生，為患者帶來實際利益，同時降低衛生經濟成本。
