引用本文： 李恒, 楊瑞, 耿磊, 楊云建, 張振東, 陳繼營. 細菌培養陰性的關節假體周圍感染的臨床特點. 中國修復重建外科雜志, 2014, 28(1): 30-33. doi: 10.7507/1002-1892.20140007 復制
關節置換術可有效減輕癥狀，重建關節，提高患者生活質量。而關節假體周圍感染（prosthetic joint infection，PJI）是關節置換術后最嚴重并發癥。對于PJI已有大量臨床與基礎研究報道，但其診斷標準仍未明確。PJI的診斷需綜合患者臨床癥狀與體征、實驗室指標、影像學、關節液培養及病理表現得出，診斷復雜且治療困難。二期翻修手術及長期大量使用抗生素，給PJI患者帶來生理上的痛苦及心理和經濟上的負擔。對PJI的診斷關鍵是找到致病細菌。美國感染疾病協會（IDSA）2013年發布了關于PJI的診斷與治療指南，尤其強調了細菌培養的重要性[1]。若能在術前關節穿刺液培養中找到關鍵性致病細菌，提供可靠藥敏試驗，則能有效指導手術方案及術后抗生素使用。但對于一部分患者，無論是術前關節液穿刺還是術中關節液培養，結果均為陰性。此類患者的治療方案難以確定，抗生素使用只能憑借術者臨床經驗選擇，術后失敗率極高[2-4]，患者不得不再次或多次行翻修術來控制感染。本研究回顧性分析我院收治的PJI患者臨床資料，研究關節液細菌培養陰性患者的臨床特征及實驗室檢查指標與陽性患者的差異，以期為臨床PJI患者的進一步診斷提供依據。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
PJI診斷標準[1]：① 存在與關節相通的竇道。② 術中冰凍切片連續計數10個高倍鏡視野，中性粒細胞平均值＞ 5個；或石蠟切片中顯示明顯炎性反應、成血管現象。③ 術中可見關節周圍膿聚現象。④ 連續2次關節液培養結果均為陽性。符合上述標準任意1條或1 條以上者可診斷為PJI。2012年1月－2013年7月共收治104例關節翻修患者，其中66例診斷為PJI。
根據術前關節穿刺與術中關節液或組織培養結果，將66例患者分為培養陰性組（CN組）和培養陽性組（CP組）。納入標準：CN組連續2次關節液培養結果均為陰性；CP組連續2次關節液培養均為陽性，且菌種一致。對于2次培養結果均為陽性，但致病菌種不一致的情況，多次取關節穿刺液進行培養，若連續培養結果一致，則納入CP組；若多次培養僅1次陽性，則認為樣本污染，納入CN組。本研究CN組21例，CP組45例。患者均知情同意。
1.2 一般資料
CN組：男13例，女8例；年齡44～79歲，平均59.7歲。身高1.52～1.78 m，平均1.67 m；體重45～98 kg，平均69.5 kg；體重指數（body mass index，BMI）15.94～32.00，平均24.82。均為單側手術，髖關節翻修12例，膝關節翻修9例。CP組：男22例，女23例；年齡19～86歲，平均62.4歲。身高1.50～1.78 m，平均1.65 m；體重40～89 kg，平均67.0 kg；BMI 16.65～36.65，平均25.50。均為單側手術，髖關節翻修28例，膝關節翻修17例，包含右側全股骨翻修1例。
兩組患者性別、年齡、身高、體重、BMI等一般資料比較，差異均無統計學意義（P＞ 0.05），具有可比性。
1.3 術前評估
由于術前使用抗生素會導致培養結果異常[5]，故患者入院前均停止使用抗生素2周以上，入院即抽血測定C反應蛋白（C reactive protein，CRP）和紅細胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate，ESR）。入院后詢問病史，包括術前診斷、假體生存時間。均行術前X線片檢查，髖關節攝雙髖正位片及患髖側位片，膝關節攝站立位下肢全長片及屈曲30°側位片。根據關節周圍透亮線評估假體松動情況；綜合臨床癥狀、影像學及術前ESR、CRP水平預評估患者是否為可疑PJI。若影像學顯示假體松動、患側關節存在竇道，CRP或ESR高于正常臨界值（CRP：0～0.8 mg/dL，ESR：0～20 mm/1 h），則高度懷疑為PJI。翻修術前1～2 d行關節穿刺術，將抽出的液體分別注入需氧培養瓶及厭氧培養瓶內行細菌學培養，培養周期為10 d[6-7]。
1.4 術中評估
術中觀察關節周圍組織情況，出現膿聚或與關節相通的竇道則可明確為感染。若關節周圍組織炎癥明顯，則選擇炎癥較明顯的組織送冰凍病理切片，計數10個高倍鏡視野下的中性粒細胞，平均值＞ 5認為感染[8]。將關節周圍異常組織或關節液分別注入需氧培養瓶及厭氧培養瓶內培養10 d，再次行細菌學培養。術后保留炎性組織行石蠟切片，分析組織病理形態，根據Morawietz等[9]分型方法，由同一位病理科醫師對石蠟切片進行組織學分型并統計。
1.5 統計學方法
采用SPSS16.0統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，符合正態分布數據組間比較采用t 檢驗，非正態分布數據組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗；檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 術前評估
CN組患者術前CRP和ESR分別為（1.29 ± 1.84） mg/dL和（22.86 ± 28.42）mm/1 h，均顯著低于CP組的（5.08 ± 9.57）mg/dL和（36.74 ± 31.26）mm/1 h，差異均有統計學意義（t=2.094，P=0.038；t=7.761，P=0.000）。CN組假體生存時間為8～504個月，中位時間72個月；CP組為15 d～300個月，中位時間25個月；兩組比較差異有統計學意義（U=2.231，P=0.026）。
2.2 術中評估
共發現與關節相通的竇道患者12例，CN組3例，CP組9例；出現膿聚患者15例，均為CP組患者；中性粒細胞平均值＞ 5個的患者43例，CN組19例，CP組24例。根據Morawietz等[9]分型方法進行組織學分型，CN組Ⅰ型2例，Ⅱ型7例，Ⅲ型12例；CP組Ⅰ 型6例，Ⅱ型25例，Ⅲ型13例，Ⅳ型1例。CN組多為Ⅲ型，表現為多核巨噬細胞及炎性成血管現象；CP組多為Ⅱ型，表現為活躍的成纖維細胞及大量中性粒細胞浸潤。見圖 1。
圖1
兩組主要組織學分型的組織病理學表現 ? CN組Ⅲ型 ? CP組Ⅱ型
Figure1.
Histopathology findings of major typing in 2 groups ? Type Ⅲ in CN group ? Type Ⅱ in CP group
2.3 細菌培養結果
術前和術中2次關節液穿刺細菌學培養均為陽性且菌種一致患者共45例（CP組），細菌培養陽性率為68.18%（45/66）。主要為葡萄球菌屬，共31例（68.89%），包括金黃色葡萄球菌11例，表皮葡萄球菌10例，凝固酶陰性葡萄球菌9例，鄧路葡萄球菌1例；其他包括大腸埃希菌3例，腸球菌2例，鏈球菌3例，布氏桿菌2例，真菌（近平滑念珠菌）1例，銅綠假單胞菌2例，芽孢桿菌1例。
其中2例鏈球菌感染患者（1髖、1膝）病情嚴重，行多次清創及占位器植入術治療，效果均不明顯，出現明顯的壞死性筋膜炎表現；后經持續封閉式負壓引流，感染得以控制。1例真菌感染患者，術后控制真菌6個月后，其ESR和CRP恢復正常。
3 討論
目前對于假體無菌性松動的診斷仍存在一定爭議，部分醫師認為大部分無菌性松動可能由低毒性細菌感染所致[10-11]。Bereza等[11]用超聲技術處理培養組織后通過PCR測定發現，之前診斷為無菌性松動的患者大部分為PJI，且存在多種細菌共生的現象，從而致使致病菌之間相互抑制，處于靜默狀態，導致臨床癥狀缺失及培養結果陰性。因此正確診斷及找到正確致病細菌是關節翻修術成功不可或缺的先決條件[2, 12-13]。
PJI的誤診與漏診會導致一系列錯誤治療，給患者帶來不必要的痛苦與巨大經濟負擔。近年來，越來越多基礎與臨床研究致力于如何更迅速且準確地診斷PJI[14-17]，細菌培養結果在PJI診斷中有著至關重要的意義[18]。ISDA于2013年發布的PJI診斷與治療指南中，將微生物學臨床證據定義為B-Ⅱ級，同為B-Ⅱ級的臨床證據還包括存在與關節相通的竇道以及組織病理學檢查[1]。
但并非所有PJI患者的細菌培養均可找到致病菌。取樣誤差、抗生素使用以及一些致病菌處于生物膜包裹低毒性狀態[15]，或多種細菌共同感染且相互抑制，都是導致培養結果異常的原因[3-4, 12]。據報道細菌培養陰性的PJI患者發病率為7%～41%，其發病率不同有多方面原因[19-20]。我們認為最主要原因是對PJI的診斷尚缺乏共識，不同學者對PJI有不同的診斷標準。本研究細菌培養陰性PJI患者發生率為31.82%（21/66），其發生率較高可能是由于對PJI診斷標準更寬泛（為防止漏診發生）所致，也與一部分患者入院前曾行不正規抗生素治療有關。
本研究對培養陰性患者的臨床特征及實驗室檢查指標與培養陽性患者進行了對比分析，結果顯示，CN組患者ESR和CRP均明顯低于CP組，假體生存時間明顯長于CP組。從一定意義上說明培養陰性的PJI大體上為低毒性，引起的炎性反應普遍低于培養陽性PJI。有學者認為[21]關節置換術后2年內翻修者多為PJI，無論細菌培養是否為陽性。本研究病理結果顯示，CN組患者病理表現多集中于Morawietz組織學分型Ⅲ型，即磨損型與感染型的混合型，而CP組患者多集中于Ⅱ型，即感染型。由于本研究培養細菌的種類及樣本量有限，細菌培養陰性與陽性患者假體周圍組織病理表現仍需進一步研究。
本研究中，細菌培養陽性患者菌種的大體類型也與文獻報道相似，主要致病菌屬為葡萄球菌屬[1, 22]；大腸埃希菌居第2位；鏈球菌感染同樣較為高發，其發病較為迅速，病灶呈蔓延狀，難以控制。
本研究存在一定局限性：① 作為單中心研究，病例數較少，且部分患者在入院前曾不正規使用抗生素，造成本研究培養陰性率高于文獻報道。② 患者均行需氧和厭氧培養，但對于某些致病菌種，可能需要更合適的培養基或更長時間培養周期。③ 對于細菌培養陰性與陽性患者在病理分型上的不同分布，其相關性有待進一步研究。④ 對于培養陰性的PJI患者需進一步長期隨訪，評估其假體生存狀況與陽性患者是否存在差異。
關節置換術可有效減輕癥狀，重建關節，提高患者生活質量。而關節假體周圍感染（prosthetic joint infection，PJI）是關節置換術后最嚴重并發癥。對于PJI已有大量臨床與基礎研究報道，但其診斷標準仍未明確。PJI的診斷需綜合患者臨床癥狀與體征、實驗室指標、影像學、關節液培養及病理表現得出，診斷復雜且治療困難。二期翻修手術及長期大量使用抗生素，給PJI患者帶來生理上的痛苦及心理和經濟上的負擔。對PJI的診斷關鍵是找到致病細菌。美國感染疾病協會（IDSA）2013年發布了關于PJI的診斷與治療指南，尤其強調了細菌培養的重要性[1]。若能在術前關節穿刺液培養中找到關鍵性致病細菌，提供可靠藥敏試驗，則能有效指導手術方案及術后抗生素使用。但對于一部分患者，無論是術前關節液穿刺還是術中關節液培養，結果均為陰性。此類患者的治療方案難以確定，抗生素使用只能憑借術者臨床經驗選擇，術后失敗率極高[2-4]，患者不得不再次或多次行翻修術來控制感染。本研究回顧性分析我院收治的PJI患者臨床資料，研究關節液細菌培養陰性患者的臨床特征及實驗室檢查指標與陽性患者的差異，以期為臨床PJI患者的進一步診斷提供依據。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
PJI診斷標準[1]：① 存在與關節相通的竇道。② 術中冰凍切片連續計數10個高倍鏡視野，中性粒細胞平均值＞ 5個；或石蠟切片中顯示明顯炎性反應、成血管現象。③ 術中可見關節周圍膿聚現象。④ 連續2次關節液培養結果均為陽性。符合上述標準任意1條或1 條以上者可診斷為PJI。2012年1月－2013年7月共收治104例關節翻修患者，其中66例診斷為PJI。
根據術前關節穿刺與術中關節液或組織培養結果，將66例患者分為培養陰性組（CN組）和培養陽性組（CP組）。納入標準：CN組連續2次關節液培養結果均為陰性；CP組連續2次關節液培養均為陽性，且菌種一致。對于2次培養結果均為陽性，但致病菌種不一致的情況，多次取關節穿刺液進行培養，若連續培養結果一致，則納入CP組；若多次培養僅1次陽性，則認為樣本污染，納入CN組。本研究CN組21例，CP組45例。患者均知情同意。
1.2 一般資料
CN組：男13例，女8例；年齡44～79歲，平均59.7歲。身高1.52～1.78 m，平均1.67 m；體重45～98 kg，平均69.5 kg；體重指數（body mass index，BMI）15.94～32.00，平均24.82。均為單側手術，髖關節翻修12例，膝關節翻修9例。CP組：男22例，女23例；年齡19～86歲，平均62.4歲。身高1.50～1.78 m，平均1.65 m；體重40～89 kg，平均67.0 kg；BMI 16.65～36.65，平均25.50。均為單側手術，髖關節翻修28例，膝關節翻修17例，包含右側全股骨翻修1例。
兩組患者性別、年齡、身高、體重、BMI等一般資料比較，差異均無統計學意義（P＞ 0.05），具有可比性。
1.3 術前評估
由于術前使用抗生素會導致培養結果異常[5]，故患者入院前均停止使用抗生素2周以上，入院即抽血測定C反應蛋白（C reactive protein，CRP）和紅細胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate，ESR）。入院后詢問病史，包括術前診斷、假體生存時間。均行術前X線片檢查，髖關節攝雙髖正位片及患髖側位片，膝關節攝站立位下肢全長片及屈曲30°側位片。根據關節周圍透亮線評估假體松動情況；綜合臨床癥狀、影像學及術前ESR、CRP水平預評估患者是否為可疑PJI。若影像學顯示假體松動、患側關節存在竇道，CRP或ESR高于正常臨界值（CRP：0～0.8 mg/dL，ESR：0～20 mm/1 h），則高度懷疑為PJI。翻修術前1～2 d行關節穿刺術，將抽出的液體分別注入需氧培養瓶及厭氧培養瓶內行細菌學培養，培養周期為10 d[6-7]。
1.4 術中評估
術中觀察關節周圍組織情況，出現膿聚或與關節相通的竇道則可明確為感染。若關節周圍組織炎癥明顯，則選擇炎癥較明顯的組織送冰凍病理切片，計數10個高倍鏡視野下的中性粒細胞，平均值＞ 5認為感染[8]。將關節周圍異常組織或關節液分別注入需氧培養瓶及厭氧培養瓶內培養10 d，再次行細菌學培養。術后保留炎性組織行石蠟切片，分析組織病理形態，根據Morawietz等[9]分型方法，由同一位病理科醫師對石蠟切片進行組織學分型并統計。
1.5 統計學方法
采用SPSS16.0統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，符合正態分布數據組間比較采用t 檢驗，非正態分布數據組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗；檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 術前評估
CN組患者術前CRP和ESR分別為（1.29 ± 1.84） mg/dL和（22.86 ± 28.42）mm/1 h，均顯著低于CP組的（5.08 ± 9.57）mg/dL和（36.74 ± 31.26）mm/1 h，差異均有統計學意義（t=2.094，P=0.038；t=7.761，P=0.000）。CN組假體生存時間為8～504個月，中位時間72個月；CP組為15 d～300個月，中位時間25個月；兩組比較差異有統計學意義（U=2.231，P=0.026）。
2.2 術中評估
共發現與關節相通的竇道患者12例，CN組3例，CP組9例；出現膿聚患者15例，均為CP組患者；中性粒細胞平均值＞ 5個的患者43例，CN組19例，CP組24例。根據Morawietz等[9]分型方法進行組織學分型，CN組Ⅰ型2例，Ⅱ型7例，Ⅲ型12例；CP組Ⅰ 型6例，Ⅱ型25例，Ⅲ型13例，Ⅳ型1例。CN組多為Ⅲ型，表現為多核巨噬細胞及炎性成血管現象；CP組多為Ⅱ型，表現為活躍的成纖維細胞及大量中性粒細胞浸潤。見圖 1。
圖1
兩組主要組織學分型的組織病理學表現 ? CN組Ⅲ型 ? CP組Ⅱ型
Figure1.
Histopathology findings of major typing in 2 groups ? Type Ⅲ in CN group ? Type Ⅱ in CP group
2.3 細菌培養結果
術前和術中2次關節液穿刺細菌學培養均為陽性且菌種一致患者共45例（CP組），細菌培養陽性率為68.18%（45/66）。主要為葡萄球菌屬，共31例（68.89%），包括金黃色葡萄球菌11例，表皮葡萄球菌10例，凝固酶陰性葡萄球菌9例，鄧路葡萄球菌1例；其他包括大腸埃希菌3例，腸球菌2例，鏈球菌3例，布氏桿菌2例，真菌（近平滑念珠菌）1例，銅綠假單胞菌2例，芽孢桿菌1例。
其中2例鏈球菌感染患者（1髖、1膝）病情嚴重，行多次清創及占位器植入術治療，效果均不明顯，出現明顯的壞死性筋膜炎表現；后經持續封閉式負壓引流，感染得以控制。1例真菌感染患者，術后控制真菌6個月后，其ESR和CRP恢復正常。
3 討論
目前對于假體無菌性松動的診斷仍存在一定爭議，部分醫師認為大部分無菌性松動可能由低毒性細菌感染所致[10-11]。Bereza等[11]用超聲技術處理培養組織后通過PCR測定發現，之前診斷為無菌性松動的患者大部分為PJI，且存在多種細菌共生的現象，從而致使致病菌之間相互抑制，處于靜默狀態，導致臨床癥狀缺失及培養結果陰性。因此正確診斷及找到正確致病細菌是關節翻修術成功不可或缺的先決條件[2, 12-13]。
PJI的誤診與漏診會導致一系列錯誤治療，給患者帶來不必要的痛苦與巨大經濟負擔。近年來，越來越多基礎與臨床研究致力于如何更迅速且準確地診斷PJI[14-17]，細菌培養結果在PJI診斷中有著至關重要的意義[18]。ISDA于2013年發布的PJI診斷與治療指南中，將微生物學臨床證據定義為B-Ⅱ級，同為B-Ⅱ級的臨床證據還包括存在與關節相通的竇道以及組織病理學檢查[1]。
但并非所有PJI患者的細菌培養均可找到致病菌。取樣誤差、抗生素使用以及一些致病菌處于生物膜包裹低毒性狀態[15]，或多種細菌共同感染且相互抑制，都是導致培養結果異常的原因[3-4, 12]。據報道細菌培養陰性的PJI患者發病率為7%～41%，其發病率不同有多方面原因[19-20]。我們認為最主要原因是對PJI的診斷尚缺乏共識，不同學者對PJI有不同的診斷標準。本研究細菌培養陰性PJI患者發生率為31.82%（21/66），其發生率較高可能是由于對PJI診斷標準更寬泛（為防止漏診發生）所致，也與一部分患者入院前曾行不正規抗生素治療有關。
本研究對培養陰性患者的臨床特征及實驗室檢查指標與培養陽性患者進行了對比分析，結果顯示，CN組患者ESR和CRP均明顯低于CP組，假體生存時間明顯長于CP組。從一定意義上說明培養陰性的PJI大體上為低毒性，引起的炎性反應普遍低于培養陽性PJI。有學者認為[21]關節置換術后2年內翻修者多為PJI，無論細菌培養是否為陽性。本研究病理結果顯示，CN組患者病理表現多集中于Morawietz組織學分型Ⅲ型，即磨損型與感染型的混合型，而CP組患者多集中于Ⅱ型，即感染型。由于本研究培養細菌的種類及樣本量有限，細菌培養陰性與陽性患者假體周圍組織病理表現仍需進一步研究。
本研究中，細菌培養陽性患者菌種的大體類型也與文獻報道相似，主要致病菌屬為葡萄球菌屬[1, 22]；大腸埃希菌居第2位；鏈球菌感染同樣較為高發，其發病較為迅速，病灶呈蔓延狀，難以控制。
本研究存在一定局限性：① 作為單中心研究，病例數較少，且部分患者在入院前曾不正規使用抗生素，造成本研究培養陰性率高于文獻報道。② 患者均行需氧和厭氧培養，但對于某些致病菌種，可能需要更合適的培養基或更長時間培養周期。③ 對于細菌培養陰性與陽性患者在病理分型上的不同分布，其相關性有待進一步研究。④ 對于培養陰性的PJI患者需進一步長期隨訪，評估其假體生存狀況與陽性患者是否存在差異。
