导 读
关节置换术，主要有全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）和全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA），是一项每年改善数百万患者生活质量的成熟手术。随着手术技术的进步和推广，美国每年 THA 和 TKA 手术量将近 400 万例。尽管大多数的手术效果让人满意，仍然有少部分患者经历发生概率低但灾难性的并发症，假体周围感染（prosthetic joint infection，PJI）。临床上制订了一套规范来预防假体周围感染的发生，使其发生率降低至 2%，但是由于基础数量庞大，美国每年仍有 12,000 例 PJI 发生。假体周围感染（PJI）会导致假体及周围组织感染，由于其诊断困难、难以预测且需要一系列外科介入进行治疗，是关节置换术后严重的并发症。本文旨在阐述 PJI 最新的流行病学调查，疾病诊断，疾病治疗和疾病预防。
流行病学
在 2001 年至 2009 年期间，美国全国住院患者样本数据显示，全髋关节置换术后 PJI 的发病率由 1.99% 升至 2.18%，而全膝关节置换术后 PJI 的发病率由 2.05% 升至 2.18%；用于治疗关节置换术后 PJI 的年均住院费用由 3.2 亿美金升高至 5.66 亿美金。不少研究聚焦于关节置换术后发生 PJI 的内、外危险因素。可控的内在危险因素包括肥胖、贫血症、营养不良及糖尿病。不可控的内在因素包括年龄、性别、易感染体质和感染病史。外在因素包括环境或手术相关因素，如血肿、切口浅表皮肤感染、伤口裂开或伤口引流等。
临床症状
PJI 的临床症状变化多样，受到病原菌、宿主免疫反应、发病时间和感染部位等多因素的影响。50% 至 60% 的 PJI 致病菌为金色葡萄球菌（S. aureus）和凝固酶阴性葡萄球菌（coagulase-negative staphylococci）。美国感染病学会（IDSA）提示在出现以下症状时，应当警惕关节置换术后 PJI 的发生：窦道或伤口持续渗出、术后急性启动痛、术后慢性疼痛。
诊 断
01
实验室研究
关节置换术后 PJI 的诊断存在一定的难度，临床症状可能延迟出现或仅仅只有术区的疼痛。最重要的鉴别诊断是假体无菌性松动，两者的治疗方法存在很大的差异。最后，精确诊断 PJI 依赖于临床的高度怀疑、详细的病史询问和体格检查、关节液检查、炎症指标、微生物检测和术中发现。在过去 6 年里，美国感染病学会（IDSA）和肌肉骨骼感染病学会（MSIS）分别发布了 PJI 的诊断标准，两者之间存在着微小的差别。如图1。
图1 IDSA 和 MSIS 发布的 PJI 诊断标准
最常用于检测 PJI 的工具为血白细胞计数、红细胞沉降速率(ESR)和C反应蛋白(CRP)。在 ESR>30mm/h、 CRP>10mg/L时，应当怀疑 PJI ，但是 ESR 和 CRP 至少在术后 2~4 周内皆会升高，且受到关节内积血、年龄、并发症等多方面因素的影响。关节置换术后假体周围疼痛伴发热的患者，应当在抗生素治疗之前抽取血培养。关节液检查是诊断 PJI 的重要手段，对于关节置换术后假体周围疼痛的患者或炎症指标不明原因升高时，应当进行关节穿刺抽取关节液检查。关节液进行细胞计数和分类、结晶分析、革兰染色、需氧菌和厌氧菌培养。有研究调查 TKA 术后发生 PJI 的关节穿刺液，当白细胞计数大于 1700 个/μl，中性粒细胞比例大于 65% 时有较高的特异性和敏感性。而THA 术后 PJI 则显示关节穿刺液白细胞计数大于 4200 个/μl 时，诊断敏感性及特异性较高。有研究表明早期感染较晚期感染的关节穿刺液检查结果高，所以，在进行关节穿刺液检查时，应当考虑感染事件、部位和是否使用抗生素。
近年来，学术界对血液和关节液中的促炎症标志物诊断PJI的热度持续上升。如白介素-4（IL-4），白介素6（IL-6）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）等，并且许多研究报导了术后血液中的 IL-6 水平恢复至正常的速度较 CRP 和 ESR 更快。但是，血液炎性标志物的检测价格昂贵且灵敏度不足，临床上并不常用。α-防御素是由中性粒细胞释放的抗菌多肽，是仅有的用于诊断PJI且经济实用的生物标记物。它在诊断 PJI 时的灵敏度为 97%，特异度为 96%~97%。α-防御素不受其他炎症疾病和抗生素使用史的影响，但是存在金属沉着病时，可能导致假阳性的发生。总地来说，目前生物标记物昂贵的费用、不确定的特异性、缺乏长期随访研究和不能为治疗决策提供确切参考依据等因素，都限制了生物标记物的广泛推广和应用。
02
微生物研究
由多个标本中培养出相同的细菌依然是诊断PJI的基石。将近 7%~39% PJI 的病原菌培养为假阴性，培养前使用抗生素会导致 50% 的病例培养结果为假阴性。诸如传统组织培养方法（无法覆盖营养需求高的细菌或生物膜相关的细菌）、特殊的病原菌（真菌、分枝杆菌）、不恰当的培养基和不恰当的运输时间，都可能导致培养结果的假阴性。为了最大可能地培养出致病菌，应当在获取培养标本前 2~4 周停用抗生素，并且获取多个样本（3个标本以上）进行培养需氧菌和厌氧菌培养。培养样本包括关节囊、滑膜组织、髓内组织、假体-骨界面、骨碎块和脓性坏死区域。若在术中获取的数个标本中培养出皮肤定植菌，如凝固酶阴性葡萄球菌、痤疮丙酸杆菌和棒状杆菌时，则应当考虑标本受到了污染，除非术前获取的标本也培养出相同的病原菌。
近年来，PCR 扩增细菌的16S rRNA基因和超声振荡裂解假体相关的生物膜等技术获得了学术界的关注，他们将其用于解决培养阴性的 PJI 诊断。PCR 技术并不是诊断PJI的标准方法，最适用于 PCR 技术的标本尚未清楚，各项研究得出的灵敏度和特异度存在差异，尚未达成一致。一般来说，对于未进行抗感染治疗的患者，进行 PCR 检查的灵敏度高于病原菌培养，达到了 70% 的灵敏度。在仅有单一标本时，对假体进行超声振荡，取裂解液进行病原菌培养，敏感性高于普通病原菌培养基（78.5% vs 60.8%）；但是，当标本数量>3份时，这两种培养方法诊断PJI的灵敏度无明显区别；在抽取培养标本两周前使用过抗感染治疗的患者，此时进行超声震荡裂解液培养的灵敏度远高于一般病原菌培养（75% vs 45%）。然而，进行超声震荡并取裂解液培养的结果尚未达成一致，学术界上存在不同的声音。并且，超声振荡裂解液培养费时费力，目前仅作为诊断 PJI 的补充检查方法。
03
组织病理学研究
组织病理学在冰冻切片中，高倍镜视野下发现>5个多核白细胞（polymorphonuclear，PMN）时，可以考虑确诊PJI，其灵敏度与特异度分别高达 80% 和 90% 以上。在不典型的非感染部位取材，病理科室缺乏相关诊断经验，都会影响真实结果，阻碍诊断PJI。
04
影像学研究
影像学检查方法包括X线片、CT、MRI和核医学检查，在诊断PJI上的作用有限。X线片可以有效地发现和诊断关节置换术后假体松动和假体周围骨折，但是缺乏诊断 PJI 的灵敏度和特异度。使用 MRI、CT及PET-CT 来诊断 PJI 时，由于昂贵的费用和假体产生的金属伪影，令其使用得到了限制。研究报道核医学在诊断 PJI 上有高达 95% 的准确率，使用锝-硫胶体标记法标记白细胞和骨髓，该方法能够为诊断提供帮助且不受金属植入物的影响。美中不足的是核医学检查费用昂贵且临床上不作为常规检查。
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