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人工关节感染(PJI)是继无菌性松动后TJA的第二大常见并发症，也是最重要的并发症。由于世界范围内关节置换手术的数量越来越多，以及人们对“低级别”PJI的认识日益增强，PJI的数量正在增加。PJI可能表现为一种伴有败血症的急性暴发性疾病，但也可能是完全无症状。大多数PJI的症状和体征介于这两个极端之间。本文将详细介绍PJI的诊断方法。
诊断评估的主要挑战是准确区分感染性和无菌性TJA失败，因为治疗方法不同(表1)。目前，仍然没有单一的测试来可靠地诊断所有的PJI。组合各种不同的检测方法被提出以提高PJI诊断的准确性。
表1.无菌性松动和PJI的不治疗选择
无菌性松动PJI
置换选择一期置换保留、一期置换、二期置换
清创无需额外清创完全清创
抗生素应用不需要延长用药时间
翻修可以仅翻修松动侧完全翻修，部分翻修为特例
当下PJI有五种流行的诊断标准：肌肉骨骼感染学会(MSIS)、美国传染病学会(IDSA)、国际共识会议(ICM)、ProImpot和欧洲骨与关节感染(EBJIS)。
它们之间的主要区别是纳入的诊断性检验的选择和分级导致敏感度和特异度的差异。
使用特定但不敏感的标准增加了漏诊很大一部分PJI的可能性，
使用敏感但不特定的标准意味着一些无菌失败的患者将被诊断为败血症。
如果低度PJI没有得到正确的识别和治疗，感染通常会持续存在，并可能导致早期松动和多次翻修，功能丧失和残疾严重损害生活质量。相反，通过提高PJI诊断灵敏度，无菌性松动可能被诊断为感染，从而导致过度治疗。通过选择侵入性较小的治疗方案的敏感标准和侵袭性较强的特定标准，我们可以最大限度地减少由于现有诊断标准和诊断测试的PJI诊断准确性不佳而造成的损害。
PJI的治疗是复杂的，包括手术和长期抗生素治疗。手术后，抗生素静脉注射一到三周，然后再口服十周。如果假体被保留或直接更换抗生素，用于葡萄球菌的利福平和用于革兰氏阴性药物的喹诺酮类药物可显着提高治愈的机会。
PJI的外科治疗包括三个主要选择：
清创和假体保留（DAIR），在早期急性PJI时，当生物膜仍未成熟时(主要是植入 4周内)或在血源性扩散后的晚期急性表现时，根治性清创是可行的。
如果根治性清创可行，一期置换假体（OSE）主要适用于慢性PJI。
二期假体置换，适用于大多数剩余的PJI。
其他治疗方法，如抗生素治疗、医源性窦道冲洗和截肢等，仅在特殊情况下使用。最佳手术方案的选择取决于预计的感染持续时间、可清创性、微生物学，在较小程度上取决于骨和软组织丢失的程度、种植体类型和一般患者的情况。当可以在不切除神经、主要血管和肌腱等功能性组织的情况下移除人工关节腔周围相当大的一层感染、坏死、肉芽肿或纤维组织时，人工关节被认为是可清创的。
PJI诊断的患者评估
诊断过程在手术前开始，在所有术中检查完成后结束。在此之前，患者应该被视为患有PJI。包括骨科、传染病、微生物学和病理学的多学科之间的密切合作是必要的。
需要进行全面的临床评估以评估PJI的严重程度，以及可能影响治疗计划的合并症，并确定可能模仿PJI的TJA疼痛的最终内脏或肌肉骨骼起源。人工关节的疼痛可能是由其他情况引起，因此对脊柱和对侧关节的评估也是必要的。
临床表现为发热、局部疼痛、红斑、水肿、假体关节功能受损等全身症状的急性PJI患者，应及早进行诊断性抽液，并尽快做好手术准备。术前评估至关重要，因为即使在有明确临床表现的患者中，急性PJI的临床表现也可能是由于无菌原因，或者存在其他感染并不涉及关节。
实验室检测评估应根据患者实际情况制定，以支持患者的术前评估。C反应蛋白(CRP)在PJI中普遍升高，但在低度PJI中通常正常。
应获得受影响关节的近期平片，如果有临床指征，还应获得其他关节和脊柱的平片。
PJI评估的诊断性检测一.临床诊断：PJI有两个临床病理特征：与假体连通的窦道和假体周围的脓肿。一个普遍的共识是，与关节腔相通的窦道证实了PJI。当怀疑窦道是否延伸到关节腔内时，关节腔内注射亚甲蓝是获得诊断的最佳方法。如果亚甲基蓝从窦道渗出，则诊断得到确认。
脓肿需要更谨慎地鉴别，因为有很多因素可以引起肉眼可见的脓性但无菌的滑膜液体。最常见的原因是TJA中与金属对金属磨损有关的不良组织反应(由于金属对金属轴承或金属材料与其他金属或陶瓷部件之间动态接触的任何其他情况)和/或腐蚀。无菌性脓肿也可由结晶性、反应性或炎性关节炎引起。排除这些可能性后，脓性检测标准具有接近100%的特异性。二.组织学诊断:
组织学灵敏度和特异度超过90%。诊断依赖于假体周围膜或包膜组织中中性粒细胞的浓度(前者分析更准确)。PJI的存在通常由400倍放大的高倍视野中的中性粒细胞计数来确定。中性粒细胞也可以用免疫组织化学技术检测，并通过组织病理学评分进行验证。以CD15为诊断PJI的最佳阈值是39个CD15+中性粒细胞。组织病理学在一定程度上区分了毒力高或低毒力PJI。
组织病理学的标准化诊断标准，涵盖了假体周围膜的组织病理学的全部范围。
该分类有以下七种不同的病理类型：I，颗粒诱导；II，感染；III，混合；IV，无关紧要；V，关节纤维化；VI，过敏/免疫/毒性不良反应；以及VII，骨病理。
三.细胞学诊断：
抽取关节液是用于评估可疑PJI患者的唯一最重要的术前诊断工具。在手术翻修前，每一个疼痛的假体关节都应该进行抽吸。为了避免干燥抽吸，建议CT或超声的引导穿刺。抽取关节液是唯一能发现致病微生物的术前检查。它对白细胞计数和鉴别测定可能更重要，并代表着他用最简单、最快速、最准确的方法来区分PJI和无菌失败。
最近使用超声等敏感方法的研究表明，2000个白细胞/μL和70%的粒细胞是最佳的综合临界值。由于细胞计数(以及组织学)取决于致病生物体的炎症诱导能力(毒力)，预计肩部PJI需要较低的阈值，因为低毒力生物体所占比例较高。为了对细胞计数作出最佳解释，有必要考虑到表2中概述的特殊情况。
表2：细胞计数的特殊情况解释
白细胞临界值在植入后6周内无法解释
假阳性值可用于风湿关节病、晶体性假体周围关节炎和反应性关节炎
如果存在窦道，则可能出现假阴性
最早可在手术开始后 20 分钟即可进行白细胞计数，作为即时检查
四.微生物学诊断:微生物学诊断是基于术前或术中所取的滑膜液的培养，术中组织样本的培养，或超声液的培养。在PJI诊断中，探索性组织取样的证据有限。如果术前对疼痛的TJA进行全面的评估，不能做出诊断，这可以作为最后的选择。拭子在PJI诊断中没有意义。
五.滑液培养：
滑液培养不是很敏感，综合敏感性为45~75%，特异性为95%。在血液培养基中接种滑液可提高敏感性，减少运输时间长、处理延迟和运输介质不足的问题。儿科血培养瓶需要少量的滑膜液，因此当滑膜液量有限时，它是理想的选择。对低毒力、难检测的病原菌进行检测往往需要进行多次，一次阳性的滑液培养不足以诊断PJI。如果第二种培养也对同一种微生物呈阳性，特异性足够高，可以确诊。一次阳性的滑液培养和阳性的细胞计数或鉴别也是诊断。
六.组织培养：
组织标本培养是术中最重要的诊断步骤。5- 6个术中组织样本为最佳数量。组织培养的敏感性为65~94%。术中拭子对PJI的诊断无效，因为其灵敏度低。浅表伤口或窦道拭子特别容易引起误诊，应避免使用，因为发现定植而不是感染微生物的频率太高。
七.声波降解法：
声学技术是基于低频超声波通过假体周围的液体，使生物膜微生物从假体表面脱离。为避免污染，外植体应直接放置在手术室无菌、密封的容器中，而不是放入塑料袋中。超声液要接种在有氧和厌氧培养皿。将超声液接种在血培养瓶中可以提高灵敏度，缩短培养时间。50菌落形成单位(CFU)/ml超声液的临界值对诊断PJI的敏感性为79%，特异性为99%。超声液培养比多个假体周围组织标本培养具有更高的敏感性。
超声检查与组织活检有相似的敏感性，但两者结合敏感度最高。超声尤其适用于正在接受或最近接受抗生素治疗的患者，以及生物膜成熟的慢性PJI患者。超声处理覆盖有抗生素骨水泥的植入物或骨水泥本身可抑制细菌生长，超声处理时抗生素洗脱增加导致假阴性结果。因此，在去除骨水泥之前，最好先将植入物进行超声处理，因为在骨水泥破裂时，含有抗生素的骨水泥会释放出大量的抗生素。
八.革兰氏染色法：
革兰氏染色检测滑膜液中生物体的灵敏度很低，特异性为100%。高级别PJI的检查通常为阳性，一般容易诊断。革兰氏染色在晶体或炎症性关节炎或感染相关的模糊病例中特别有效。如果阳性，则可立即确诊，区分革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，对经验抗生素的选择非常有帮助。
九.其他传统和新的PJI诊断方法的意义：
诊断设备中的其他几种测试对于评估疑似PJI的患者是有用的。但是，他们每一个都有一定的优点和缺点。
1、血清学测试：常规血液检查如白细胞计数(WBC)、C反应蛋白(CRP)和降钙素原(PCT)对患者的总体评估有用，但对诊断或排除PJI没有足够的敏感性和特异性。
低级别PJI患者通常全身炎症标志物正常。CRP在培养证实的PJI中约30%是正常的。CRP术后升高，反映介入后炎症，术后逐渐降低。其本身对PJI的评价作用有限，但对于PJI治疗后患者的术后早期随访具有重要意义。
基于凝血相关指标的新型血清标志物，如d-二聚体和检测纤溶活性的血清纤维蛋白原，已被提出用于PJI的术前检测。初步研究的结果与CRP在同一范围内的特异性和敏感性存在争议。
2、阿尔法防御素：防御素是当微生物在感染期间靶向时，中性粒细胞分泌的抗菌素AD试验有两种：快速侧向流动定性试验(ADFL)和定量ELISA法。两种测试类型在滑液中的敏感性和特异性没有显著差异。
ADFL是一种检测关节液中AD的定性测试，可以在手术室手术期间或关节抽吸后10分钟内进行。ADLf敏感性较低(54.4−77%)，而特异性仍保持在99.3%。由于敏感性低，该试验不适合用于筛查，但由于其高特异性，它仍然是一种很好的确证试验。
3、白细胞酯酶：白细胞酯酶已被认为是PJI术中诊断的一种非标记性应用，适合于术中应用。
4、新兴的诊断模式：特异性不足是基于DNA的分子诊断学的一个常见问题，但有较好的应用前景。它的主要作用是在培养阴性的感染中，为潜在的病原体提供线索。还有其他新出现的检测包括滑膜CRP、滑膜细胞因子、钙保护素和腺苷脱氨酶，这些也是诊断的新希望。
核成像在诊断PJI中的作用正在增强，它有助于确定PJI的术前概率。由于假体周围的骨质重塑，三期骨显像在头两年不再有用。但两年后，它检测到关节周围的病理过程。虽然对PJI不是很具体，但它对排除PJI有很高的准确性。
标记白细胞扫描可能是PJI诊断中最好的核成像手段，特别是如果再加上骨髓扫描，以避免失败的TJA周围骨髓活跃的患者的假阳性结果。活动期PJI的敏感性和特异性较高，而低度PJI的敏感性和特异度尚不确定。
总结
PJI的诊断阈值应与计划的手术方式一起考虑。DAIR和OSE需要敏感的诊断标准，而侵袭性TSE需要特定的标准。尽管在手术前诊断PJI更可取，但这通常是不可能的。当PJI的概率很低时，重复细胞计数测定和微生物学检查以及骨骼扫描，对术前诊断有帮助。对于可能存在但术前未确诊的PJI患者，DAIR或彻底清创的完全性OSE是首选的治疗方法，取决于出现的时机。对PJI诊断的明确确认(或排斥)发生在术后早期。因此，在培养和组织学结果出来之前，应在术后开始经验性抗生素治疗。
PJI的实用诊断标准包括临床、组织学、细胞学和微生物学测试。表3中列出的标准易于记忆和应用，但必须考虑脚注中的限制，因为特定的临床情况仍然是诊断和治疗决策的最重要因素。图1提供了针对不同PJI场景的诊断算法和治疗选项。
表3：如果在以下定义的限制范围内满足以下临床、组织学、细胞学或微生物学标准中的至少一项，则诊断为PJI。
PJI的诊断
临床1. 与假体相通的窦道2. 脓性滑液（a）组织学1.假体周围组织炎症（b）细胞学1. > 2.000 白细胞/μl 或 > 70% 中性粒细胞/μl（c）微生物学1滑液培养（d）2.组织样本培养（e）3.声波降解（f）
a 不适用于晶体病、炎性关节病、金属沉积症、反应性关节炎b 可用不同的标准c 还要考虑相应段落特定参考值d 与组织样本（或来自两次抽吸的两个样本）一起以相同的易感性模式培养下结果相同e 内假体组织样本或/和滑液样本中的微生物鉴定≥ 三个或更多收集的组织样本中的两个组织样本生长相同的微生物，具有相同的敏感性模式f 对于高毒性病原体或接受抗菌治疗的患者，一般≥50 CFU/ml或≥ 1CFU/ml
PJI的诊断方式和治疗选项。
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