迄今为止,骨折内固定术后感染仍为骨科医生面临的最具严峻挑战性疾病之一。该病的诊断困难,治疗复杂棘手,感染复发率高,肢体致残率高;该病不仅给患者、家庭及社会带来巨大压力,而且使得医生在诊疗过程中面临各种风险与挑战。此外,该疾病的"异质性"较大,同为内固定术后感染,感染部位、感染持续时间、外伤性质、致病菌毒力、内固定种类、治疗策略及患者的基础疾病与免疫力等诸多环境因素与宿主因素的综合作用,导致不同患者的疗效及预后也存在较大差异。尽管如此,早期准确诊断与合理规范治疗仍是提高治愈率、降低感染复发率、重建肢体功能、改善患者生活质量的关键。本文重点回顾了近期有关骨折内固定术后感染诊治相关的临床研究。(内容较长,建议收藏,分次阅读)
骨折内固定术后感染的诊断骨折内固定术后感染的诊断需综合患者的病史、症状与体征,结合影像学检查、血清相关因子水平、致病微生物培养、分子生物学鉴定及组织病理学等检查结果进行判定。其中,影像学检查和血清相关因子水平的动态监测仅提供诊断参考,并不能明确诊断[1];而诊断骨折内固定术后感染的"金标准"是组织病理学检查。
(一)既往病史、临床症状与体征
骨折术后感染患者往往有明确的外伤及手术史,患者是否出现典型的感染症状与体征,如局部红、肿、热、痛,体温38.3℃等,很大程度上取决于感染的持续时间和(或)致病菌毒力。
急性期感染多因高毒力致病菌所致,全身及局部症状比较典型,而延迟期及慢性期感染的致病菌毒力较弱,患者甚至可长期带菌,此时临床表现并不典型、甚至缺如,部分患者是仅仅出现局部窦道流脓后才确诊的骨感染[2]。
(二)影像学检查
影像学检查的辅助诊断价值在于:
①为判定是否存在内固定术后感染提供更多证据;
②为骨折术后感染提供可视化的细节信息,如感染范围、窦道与瘘管的分布等,为制定手术方案提供参考;
③明确骨折复位情况、愈合程度及内置物的稳定性等[1]。
近期影像学的研究热点主要集中在核医学领域,包括骨扫描、白细胞扫描、正电子发射计算机断层显像(positronemissiontomography,PET)以及融合成像(单光子发射计算机断层成像术-CT、PET-CT、PET-MRI)等。
尽管骨扫描诊断内固定术后感染的敏感性较高(89%~%),但其特异性低(0%~10%),且易受近期创伤及手术的干扰。因此,有学者不推荐其作为骨感染的常规检查手段[1]。
白细胞扫描不受近期创伤及手术的影响,但检查费时费力,且在诊断中轴骨感染时准确性会降低[1]。
18F-FDGPET/CT诊断骨折术后感染的敏感性为65%~94%,特异性为76%~%[1]。近期的一项研究结果表明:患者术后1个月内行FDGPET/CT检查用于辅助诊断骨感染,误诊率高达46%;而术后1~6个月其误诊率仅为7%[3]。
因此,FDGPET/CT慎用于急性期或早期骨感染的辅助诊断。由于目前有关研究及相关证据仍较少,最新一项有关FDGPET/CT应用于感染及炎症诊断的专家共识中,应用于四肢骨髓炎诊断的推荐级别为Ⅲ级,低于假体周围感染的Ⅱ级证据级别,即极有可能为诊断及治疗提供重要价值[4]。
此外,有研究表明,在诊断慢性骨髓炎方面,PET/MRI能提供与PET/CT同样的诊断信息,但PET/MRI能更清晰地显示周围软组织的累及情况[5]。
总之,各种核医学检查手段既有优势也有弊端,目前尚无足够证据表明哪种检查方式诊断内固定术后感染的准确性最高。将核医学应用于细菌生物膜、骨存活状态及耐药菌的检测可能是未来发展的重要方向[6]。
(三)血清炎症因子水平的监测
白细胞、红细胞沉降率与C-反应蛋白是经典的血清炎症因子,受多种因素影响,加之半衰期不同,其在骨感染中的诊断价值也不同。
既往研究表明,白细胞通常在术后1~3d升至最高,4~6d基本降至正常[7];红细胞沉降率通常在术后7~11d升至最高,6周后才逐步降至正常[8];C-反应蛋白通常在术后第2天升至最高,2周后降至正常[9]。
最新的一项循证医学研究评估了3种炎症因子在慢性期骨折内固定术后感染中的诊断价值,合并后的结果表明:C-反应蛋白的敏感性最高(77%),而红细胞沉降率的特异性最高(79.3%)[10]。
动态监测血清炎症因子水平的变化对判定是否存在感染具有重要意义,但需排除其他潜在影响因素,如手术、应激、过敏等情况[11]。
有研究显示:C-反应蛋白最早能在术后第5天判定老年股骨转子间骨折内固定术后是否存在全身感染[12];类似地,股骨颈骨折患者术后前3d不建议常规进行血清C-反应蛋白水平监测[13]。
因此,如专家共识中所述,术后4~7dC-反应蛋白的持续升高要警惕感染的可能性,但前提是排除其他可能的干扰因素[2]。除上述因素外,细菌种类、毒力及耐药性均可影响局部及全身炎症因子水平,高毒力及耐药菌所致的炎症因子水平往往更高[14]。
除传统血清炎症因子外,近年来,陆续有文献报道了一些新型标志物在内置物感染中的诊断价值。
既往研究表明,血清D-二聚体水平为诊断假体周围感染及明确假体再次置入时机提供了重要参考价值[15]。而近期的一项队列研究同样证实了D-二聚体在感染性骨不连中的诊断价值,其敏感性为75%,特异性为91.2%[16]。
其他文献报道的标志物包括:α-防御素、中性粒细胞弹性蛋白酶2、中性粒细胞明胶酶载脂蛋白、乳铁蛋白、粒细胞集落刺激因子、血管内皮生长因子、白细胞介素-1α、1β、6、8、10、17等[17,18,19],但绝大多数文献是关于假体周围感染及关节液中标志物相关的研究,这些因子在骨折内固定术后感染中的应用报道仍较少。
(四)致病微生物的培养
致病微生物培养是诊断骨折内固定术后感染的重要手段之一,但培养的准确性受多种因素影响,科学、规范取材与培养是提高培养结果可信度的关键。取自开放性骨折清创后的伤口、浅表皮肤组织及伤口、窦道分泌物的标本培养价值有限,应予以避免[1,20]。
此外,对内固定术后感染的患者不建议行骨针穿刺抽吸及活检,也不建议棉签采集标本,体温超过38.3℃时可考虑血培养[1]。
近期的一项研究提出了组织取材与培养的规范,核心要点包括:
1)取材前,抗生素应至少停止使用2周;
2)术中抗生素的使用应在标本取材完毕后进行;
3)术中应至少取5处疑似感染的深部组织或渗出液送检;
4)取材组织仅限于高度怀疑感染的骨折部位附近,尤其是内置物与骨的交界面;
5)为尽可能降低多组标本之间的交叉污染风险,每个标本均应有独立的取材器械与保存器皿;
6)采用"不接触式"的取材方式等[1]。
此外,不同类型组织及致病菌类型(需氧/厌氧)所使用的培养基是不同的,包括脑心浸液肉汤、血平板、巧克力平板、麦康凯琼脂及布鲁菌血琼脂培养基等,培养时间一般为7d,部分生长缓慢菌种的培养时间需达14d,如痤疮丙酸杆菌[1,21]。
细菌生物膜是影响检出率的重要原因之一。因此,对于怀疑存在细菌生物膜的取材组织,可对其进行预处理破坏细菌生物膜,以提高培养阳性率,处理方式包括与无菌玻璃珠混匀后使用磨珠机产生的涡流或单独涡流的形式[22,23]。
而对于内置物及皮质骨等坚硬组织表面细菌生物膜的处理,超声降解是近年来报道较多的一种策略,但近期的一项系统评价在综合分析后认为,超声降解后的组织培养可能是传统组织培养之外的一种有效辅助形式,目前尚没有足够证据表明其能超越、甚至取代传统的培养方式[24]。
(五)分子生物学的鉴定
分子生物学主要是指通过聚合酶链反应(polymerasechainreaction,PCR)技术扩增细菌DNA,进而通过鉴定达到识别的目的。尽管有研究结果表明:PCR分子技术在利用组织、关节液及超声裂解液在辅助诊断假体周围感染方面具有重要价值,尤其是在鉴定低毒力细菌方面[25];但基于系统评价的证据表明:在诊断内固定术后感染方面,PCR技术与传统培养技术相比并未展现出显著优势[24],考虑到后者仅纳入2项研究,其结论存在一定偏倚。
未来,PCR技术应着眼于如何降低诊断的假阳性率,不断提升敏感性与精确性,以及提供更全面的药敏信息等方面。
(六)组织病理学检查
组织病理学检查是诊断骨折内固定术后感染的"金标准",但迄今使用的病理诊断标准依然参照假体周围感染的相关标准[2]。
近期研究表明:以每个高倍镜视野下的5个中性粒细胞为临界值,诊断感染性骨不连的敏感性为80%,特异性为%,诊断精确性为90%;以每高倍镜视野下未发现任何中性粒细胞为参考,诊断无菌性骨不连的敏感性为85%,特异性为98%,精确性为92%。基于此,他们认为当每高倍镜视野下中性粒细胞5个时,诊断感染的阳性预测值为%,而未发现任何中性粒细胞则提示为无菌性骨不连[26]。
此外,最近有学者根据不同骨髓炎所处的时期及状态,将其分为急性、急性+慢性、慢性、慢性活动性及慢性非活动性等5种不同类型,给出了涵盖15项内容的具体评分标准(Jupiter评分);并将该量表用于例患者后分析认为,Jupiter≥6分可诊断骨感染,而≤4分基本排除感染,5分时需借助其他方式进行鉴别诊断[27]。该量表的出现为骨髓炎病理诊断提供了协同统一的量化标准,但效能如何尚需临床研究全面评估。
骨折内固定术后感染的治疗骨折内固定术后感染治疗的基本原则包括彻底清创、内置物的处置、全身与局部抗生素的使用及骨与软组织缺损的修复等。目前,仍提倡多学科协作以提高诊疗效果,参与人员应包括骨科和整形科医生、感染专家、临床药剂师及微生物学家等[28]。具体治疗策略需综合多方面因素,如感染部位与持续时间(细菌生物膜成熟与否)、Cierny-Mader的解剖与宿主分型[29](全身及局部情况)、致病菌种类及毒力、宿主免疫力及患者的诉求与期望等。
近期的一项系统评价全面评估了骨折内固定术后感染整体的治疗效果,共纳入93项研究例患者,结果表明:二期手术的治疗策略占主导(54%),一期治愈率为85%,总体治愈率为93%,感染复发率为9%,截肢率为3%[30]。考虑到研究人员将所有相关研究均纳入汇总分析,不同研究之间存在较高的异质性,因此,该研究结果存在一定偏倚风险。
(一)彻底清创
彻底清创既是降低感染病灶细菌负载的最有效方式[31],也是降低感染复发率的关键。不同感染部位及Cierny-Mader解剖分型,清创形式略有不同:
1)如对于Ⅰ型髓内型感染,常采用扩髓-灌洗-引流的形式[32];
2)而对于Ⅲ型局限型跟骨感染,考虑到其结构与功能的特殊性,可采用保留完整皮质骨的"蛋壳式"清创方式[33]。
但不论采用何种形式,清创的基本原则都是彻底清除所有坏死及失活组织,包括骨组织及周围软组织等。要将感染病灶视作低度恶性肿瘤,采取扩大范围的激进式清创方式[2]。
关于清创的冲洗容量、加载方式(高压或低压)及添加剂方面,最新观点认为:最理想的清创冲洗容量仍没有定论;关于是选择高压还是低压冲洗仍存在争议;目前可以肯定的是:不推荐向冲洗液中添加任何抗生素及表面活性剂(如橄榄皂液、苯扎氯铵等),但可以考虑使用防腐剂,如洗必泰等[34]。
(二)内置物的处置
内置物的去留需综合考虑多种因素,主要包括内置物-骨结构的稳定性、感染的部位与持续时间、宿主的生理状态、致病菌的种类与毒力、软组织条件及彻底清创的可能性等[21]。感染持续时间直接决定了细菌生物膜的状态,是决定内置物去留的重要参考依据。
对于早期/急性期感染,清创后保留内固定物的成功率可达90%[35,36],但当出现专家共识中提及的7种情形时,应考虑及时去除内置物[2]。此外,当出现急性骨筋膜室综合征、尤其是合并软组织感染及坏死时,也应去除内置物。
近期,有研究报道急性期感染彻底清创后,将钢板采用含万古霉素与庆大霉素的骨水泥包裹后回植,效果良好,该方法不失为一种治疗策略,但该报道样本量偏小,其疗效与安全性尚待进一步评估[37]。
而对于延迟期与慢性期感染,保留内置物的决定要更加谨慎,原因在于:此时的细菌生物膜已完全成熟、稳定,无论采用多久的抗生素治疗,细菌生物膜都不能被有效彻底清除[21],保留内置物使得感染的复发风险显著增加。既往研究表明对于慢性期感染,采用清创保留内固定的治疗方式,治愈率下降51%~67%[35,38]。
(三)全身抗生素的使用
近年来,全身抗生素的合理与规范使用已成为骨折内固定术后感染治疗领域所