目前大多数假体周围感染(PJI)的分类和治疗方案都是基于髋膝关节置换术后感染的数据和经验制定的,这些标准对肩关节PJI的适用性尚不明确。肩关节初次置换术后的PJI发生率约为1%,而翻修术后的感染率可达10%。在因疼痛需要翻修的肩关节置换病例中,感染是最主要的病因。Portillo等学者的研究表明,在主要由髋膝关节置换组成的队列中,植入术后两年内进行的任何翻修手术都存在较高的感染可能性。肩关节PJI具有特殊的临床挑战性,通常表现为症状不明显的低度感染,其中痤疮丙酸杆菌(Cutibacterium acnes)的检出率可高达70%。与髋膝关节PJI相比,肩关节PJI的微生物谱存在显著差异。虽然革兰阴性菌的检出率较为接近,但凝固酶阴性葡萄球菌和痤疮丙酸杆菌的分布比例则完全相反。
目前已有多种分类标准用于辅助诊断假体周围感染(PJI)。最早且至今仍广泛应用的是美国疾病控制与预防中心(CDC)基于Horan等人1992年发表文献制定的手术部位感染(SSIs)指南。该分类标准如其名称所示,涵盖所有手术部位感染,并非专门针对PJI。其最大缺陷在于,对于深部或浅表感染的区分完全依赖外科医生基于主观诊断标准做出的判断,因此缺乏客观性。
2011年,肌肉骨骼感染学会(MSIS)首次发布了专门针对PJI的定义标准,该标准于2013年经国际肌肉骨骼感染共识会议(ICM)修订。同年(2013年),美国感染病学会(IDSA)也发布了由专家小组制定的诊断标准。2018年费城ICM会议尝试在MSIS标准中增加’不确定’类别,但未被MSIS采纳。这三套标准(原始MSIS、IDSA和ICM修订版MSIS)均包含’即使不符合定义标准仍可能存在感染’的说明条款。2021年,欧洲骨与关节感染学会(EBJIS)发布的PJI分类标准根据感染可能性将病例分为三组:感染可能性低、可能感染和确诊感染。
截至目前,2018年修订的ICM标准仍是研究中最常用的定义。多数诊断检测方法都基于此标准开发,其检测效能也依据该标准进行评估。任何基础定义的变更都会影响检测的敏感性和特异性。最新研究表明,EBJIS标准在髋膝关节PJI诊断中具有最佳敏感性,且不确定结果比例最低。采用EBJIS标准时,PJI术前确诊率也最高。这对低度感染尤为重要,因为漏诊可能导致不当或延迟治疗,进而影响预后。
临床表现:
术后早期感染的典型临床表现包括伤口愈合异常和假体松动。伤口愈合障碍是术后常见问题,据报道初次全膝关节置换术(TKA)后发生率可达10%。由于大多数术后伤口由患者在家自行护理,或由家庭医生/社区护士处理,伤口愈合问题可能存在漏报情况。持续性疼痛和关节僵硬是假体周围感染(PJI)的特征性表现,在肩关节置换术后尤为典型。对于肱骨假体柄出现的任何松动,在排除感染前均应首先考虑感染可能。早期假体松动多由机械性失效或感染导致。松动发生时间越晚,感染可能性越低,无菌性松动的概率则相应增高。统计显示,50%的感染性松动发生在术后2年内,90%发生在5年内。因此我们建议,对所有在植入后2年内因松动进行的翻修手术,即使缺乏提示感染的临床或实验室证据,仍应考虑PJI可能。当肱骨假体柄出现早期松动征象时,这一原则尤为重要。
关节穿刺:关节穿刺是诊断假体周围感染(PJI)的重要方法之一。通过分析滑液中的白细胞计数和细胞分类,既能检测机体的免疫反应,又可鉴定致病菌及可能的晶体沉积物。革兰染色检测滑液的敏感性较低(约20%),因此不应作为常规筛查手段。但若通过革兰染色发现细菌,则可确诊感染。采用现行PJI诊断阈值(图1)时,滑液白细胞计数(WBC)和中性粒细胞比例(PMNs)的诊断敏感性和特异性均可达90%左右。Levent等研究表明,根据ICM标准,滑液细胞分类和白细胞计数对PJI的诊断效能最佳。但需注意,痤疮丙酸杆菌(C. acnes)感染时,滑液分析结果可能出现偏差。目前仅有少数研究专门探讨肩关节PJI的细胞计数阈值(表2)。其中两项研究采用ICM分类标准,另两项采用IDSA标准,还有一项研究对比了所有现行标准。综合研究结果显示(WBC阈值700-12,000/μL,PMNs>54%),EBJIS提出的白细胞和中性粒细胞阈值同样适用于肩关节PJI的诊断。
关节穿刺液的微生物培养在确诊假体周围感染病例中阳性率约为60-80%(具体比例因病原体种类而异)。采用儿童血培养瓶可显著提高检出率,其敏感性可达91%。
术中取样:应避免使用浅表拭子采样,因其污染风险高且对致病菌的检出敏感性低。从窦道获取的样本易受周围皮肤定植菌污染,这些菌群可能与感染相关,也可能无关。术中采样是诊断PJI及确定致病菌的金标准。为实现标准化诊断,术中采样应严格遵循预设方案。具体操作需注意:
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采样规范:应在假体周围不同部位至少获取5份独立样本(而非将单块组织分割为多份),以提高致病菌检出率;
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样本处理:每份样本应分装后同步送检组织病理学和微生物学检查,并确保对应样本标识一致;
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假体处理:取出的假体需进行超声裂解检测;
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培养要求:对疑似低毒力感染者应延长培养时间(厌氧菌生长缓慢,约7天后才可检出),有条件时建议采用厌氧培养技术以加速检测。
获得最终结果后,需结合微生物学和组织学结果鉴别’真实感染’与’污染’,这对痤疮丙酸杆菌检出量少且临床意义不明确的肩关节PJI尤为重要(表3)。
近期一项针对肩关节PJI诊断性关节镜取样的系统评价显示,现有支持证据等级较低且有限。若采用关节镜取样,应优先获取最接近假体的骨组织标本。研究证实,滑膜活检会导致痤疮丙酸杆菌(Cutibacterium acnes)的假阳性率显著升高。
基因测序:聚合酶链式反应(PCR)技术通过检测细菌DNA,不仅能辅助确诊PJI,还可快速识别致病菌——这对已接受抗生素治疗(可能导致常规培养阴性)的患者尤为重要。但需注意,PCR无法提供药敏结果。最新研发的多联检测试剂盒将病原体鉴定时间缩短至1小时,仅需0.2μL滑液样本即可实现90%的敏感性和99%的特异性。值得注意的是,现有部分试剂盒未包含凝固酶阴性葡萄球菌和痤疮丙酸杆菌这两种最常见的低毒力病原体,因其可能因常见污染导致假阳性报告。二代测序(NGS)作为新兴技术,可同时对样本中的DNA/RNA片段进行测序和扩增,从而生成完整的微生物谱。Hantouly等人的综述表明,NGS在PJI诊断中的表现优异,甚至可能优于传统培养方法。但针对肩关节置换术后的特异性诊断价值尚缺乏数据支持。
生物标记物:生物标志物在低毒力PJI诊断中价值最为突出。对于金黄色葡萄球菌(S. aureus)或大肠杆菌(E. coli)等高毒力病原体引起的感染,因其临床表现典型且常规培养阳性率高,生物标志物的辅助价值有限;而对低毒力感染,生物标志物有助于鉴别培养阳性的真实感染与污染。目前临床最常用的CRP标志物对感染(特别是低毒力感染)的识别能力有限。
治疗策略:PJI的手术治疗主要包括三种方案(清创保留假体[DAIR]、一期翻修和二期翻修),其治疗理念存在本质差异。具体而言:
1.长间隔二期翻修(通常>6周):
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本质上是骨髓炎治疗方案
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通过手术彻底清除假体/骨水泥/死骨等异物上的生物膜
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术后至少6周抗生素治疗清除感染
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待骨髓炎治愈后植入新假体至’无菌’骨床
2.DAIR与一期翻修:
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DAIR术后残留生物膜仍附着于原假体
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一期翻修时,新假体会立即暴露于感染环境中形成新生物膜
3.短间隔二期翻修(2-4周):
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虽能控制软组织感染,但骨髓炎仍处于活动期,新植入假体将暴露于产膜菌环境中,因此必须配合生物膜活性抗生素治疗(图2)
治疗骨关节感染(尤其是PJI)的多学科团队(MDT)模式已获广泛认可,其显著优势体现在:核心成员构成(骨科医生、感染科与微生物学专家、专科护士、整形外科医生)和关键支持团队(社会工作者、心理治疗师、营养支持团队)。研究证实,MDT模式可显著改善临床预后,其中社会心理支持和营养干预对治疗成功具有不可忽视的作用。