摘要: 目的：本文旨在对比血源性假体周围感染(periprosthetic joint infection, PJI)与非血源性PJI外科治疗的疗效，分析造成其疗效差异的原因以及危险因素。方法：回顾分析2001年1月至2022年6月期间在青岛大学附属医院治疗的膝关节或髋关节PJI的患者138例。根据感染途径分为血源性和非血源性PJI，随访3年至18年。结果：138例PJI患者中，血源性PJI (血源组) 54例，非血源性PJI (非血源组) 84例。膝关节感染83例比例明显高于髋关节感染55例(P < 0.05)。138例患者中微生物培养阳性99例，该99例患者中混合感染4例，单一微生物感染95例，在单一微生物感染中，革兰氏阳性菌(G+) 74例，其中金黄色葡萄球菌26例；革兰氏阴性菌13例包括：铜绿假单胞菌、大肠埃希菌、鲍氏不动杆菌、布鲁菌、产酸克雷伯菌、植生物拉尔菌，血源组革兰氏阴性菌感染显著多于非血源组(P < 0.05)，真菌8例。血源组患者治疗失败20例，非血源组患者治疗失败18例，二者有显著性差异(P < 0.05)。危险因素单因素分析表明糖尿病、G+、真菌感染、保留假体的清创术与治疗失败密切相关。多因素分析表明G+、真菌感染，假体保留与治疗失败密切相关，保留假体是血源组PJI中失败的唯一独立危险因素(P < 0.05)；Kaplan-Meier法计算生存率并绘制生存曲线经Log-rank检验显示，血源组患者相较于非血源组患者于外科治疗3、6、12月后的假体生存率显著降低(P < 0.05)。结论：血源性PJI的治疗失败率明显高于非血源性PJI，保留假体的清创术是血源性感染治疗失败的唯一独立危险因素。
Abstract: Objective: This study aims to compare clinical outcomes between hematogenous and non-hematogenous periprosthetic joint infections (PJIs) following surgical treatment, analyze factors contributing to outcome disparities, and identify associated risk factors. Methods: We conducted a retrospective analysis of 138 PJI cases treated at the Affiliated Hospital of Qingdao University from January 2001 to June 2022. Patients were stratified into hematogenous and non-hematogenous groups based on infection etiology, with postoperative surveillance spanning 3~18 years. Results: Among 138 PJI patients, 54 cases were hematogenous PJI (hematogenous group) and 84 cases were non-hematogenous PJI (non-hematogenous group). Knee infections (83 cases) showed significantly higher prevalence than hip infections (55 cases) (P < 0.05). Of the 138 patients, 99 demonstrated positive microbial cultures. Among these 99 patients, 4 cases were mixed infections and 95 were single-microorganism infections. Of the monomicrobial infections, 74 cases involved Gram-positive (G+) bacteria (including 26 Staphylococcus aureus cases), while 13 cases involved Gram-negative bacteria (including Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Brucella spp., Klebsiella oxytoca, and Ralstonia pickettii). The hematogenous group showed significantly higher Gram-negative bacterial infections than the non-hematogenous group (P < 0.05). Fungal infections occurred in 8 cases. Treatment failure occurred in 20 hematogenous group patients and 18 non-hematogenous group patients, demonstrating significant intergroup difference (P < 0.05). Univariate analysis identified diabetes mellitus, G+ infections, fungal infections, and debridement with prosthesis retention as significant risk factors for treatment failure. Multivariate analysis revealed G+ infections, fungal infections, and prosthesis retention as independent risk factors for treatment failure, with prosthesis retention being the sole independent risk factor in hematogenous PJI (P < 0.05). Kaplan-Meier survival analysis with Log-rank test demonstrated significantly lower prosthesis survival rates in the hematogenous group compared to the non-hematogenous group at 3, 6, and 12 months post-surgical intervention (P < 0.05). Conclusion: Hematogenous PJIs exhibit significantly higher treatment failure rates compared to non-hematogenous infections. Prosthesis retention during debridement represents the sole independent risk factor for treatment failure in hematogenous PJIs.
1. 引言
假体周围感染(periprosthetic joint infection, PJI)是骨科临床上难以处理的临床问题[1] [2]，一旦发生即意味着关节假体在人体内的寿命的终止，并意味着需要多次手术以及长期服用抗生素。根据感染途径的不同，PJI分为血源性和非血源性，虽然在国内外治疗指南中，对二者的处理并没有严格的区别，但临床工作发现，血源性PJI的处理更为棘手，治疗失败率明显高于非血源性PJI，从42%到59%不等[3]-[7]，为此，本文分析了二者的临床特点以及危险因素，以期发现二者的不同，指导临床合理治疗。
2. 对象与方法
2.1. 对象
回顾性分析2000年1月~2022年6月于青岛大学附属医院行外科治疗的PJI患者138例的临床资料，其中膝关节83例，髋关节55例。患者年龄31~81岁。本研究通过青岛大学附属医院伦理委员会审批(批号：QYFY WZLL 29757)。
2.2. 病例定义
纳入标准：诊断为关节置换术后假体周围感染。根据2011年美国肌肉骨骼感染协会(muscular skeletal infection society, MSIS)诊断标准定义PJI。血源性定义：血源性PJI的定义是关节置换术后 ≥ 1个月出现症状，无痛期后出现急性症状，并至少存在以下一种情况。(1) 血培养阳性与病原体一致的远处感染灶；(2) 假体部位培养阳性，并有证据表明远处感染病灶与病原体一致；(3) 在最后一次关节置换术后 ≥ 1年出现症状，且有远处感染病灶或血培养阳性的证据；(4) 或者由传染病学家根据临床和年代特征以及微生物发现判断为血源性PJI [6] [7]。
2.3. 随访与结局判定
本研究采用门诊随访或电话随访，随访时间超过3年。本研究使用Diaz-Ledezma标准判断感染控制是否成功：(1) 感染消除，伤口愈合无窦道，红肿热痛、伤口渗液等减退消失。(2) 未再接受手术干预治疗。(3) 未发生感染相关死亡事件(如脓毒症等)。出院后仍需口服抗菌药物抑制治疗在本研究中也被认为是治疗失败。
2.4. 统计分析
对于描述性分析，Fisher精确检验用于分类变量，Mann-Whitney U检验用于连续变量。双侧P值 < 0.05被定义为具有统计学意义。通过Kaplan-Meier生存分析确定假体生存率，使用单变量回归分析确定治疗失败的危险因素，然后进行多元逻辑回归，包括单变量分析中P值 < 0.1的变量，对于数据收集，Excel v 16.53 (微软，美国)对于统计数据分析，使用IBM SPSS Statistics 27。
3. 结果
3.1. 两组患者基本信息
在138例PJI患者中，血源性PJI (血源组) 54例(39%)，非血源性PJI (非血源组) 84例(61%)。膝关节感染83例(60%)比例明显高于髋关节感染55例(40%) (P < 0.05)，如表1所示。
3.2. 病原微生物学培养结果
血源组患者中15例(28%)在外科治疗过程中未能培养出病原微生物，革兰氏阳性菌为该组患者的主要致病菌(46%)，其次为革兰氏阴性菌(17%)，常见菌为金黄色葡萄球菌(22%)，非血源组患者24例(29%)在外科治疗过程中未能培养出病原微生物，革兰氏阳性菌同样是该组患者主要致病菌(58%)，常见菌为表皮葡萄球菌(25%)和金黄色葡萄球菌(17%)。其血源组中革兰氏阴性菌感染9例(17%)显著多于非血源组革兰氏阴性菌感染4例(5%) (P < 0.05)，如表2所示。
Table 1. Basic information of the two patient groups
表1. 两组患者基本信息
特性 |
所有 |
血源性 |
非血源性 |
P值 |
总数 |
138 |
54 |
84 |
|
受影响的关节 |
|
|
|
|
髋 |
55 |
21(39) |
34(40) |
0.023* |
膝 |
83 |
33(61) |
50(60) |
|
*Fisher’s exact test.
Table 2. Etiological microbiological culture results of the two patient groups
表2. 两组患者病原微生物学培养结果
病原微生物 |
血源组 |
非血源组 |
P值 |
总计 |
54 |
84 |
|
培养阴性 |
15 (27.78%) |
24 (28.57%) |
1.000 |
单一微生物感染 |
38 (70.37%) |
57 (67.86%) |
0.706 |
革兰氏阳性菌 |
25 (46.30%) |
49 (58.33%) |
0.221 |
金黄色葡萄球菌 |
12 (22.22%) |
14 (16.67%) |
|
表皮葡萄球菌 |
2 (3.70%) |
21 (25%) |
|
假中间葡萄球菌 |
1 (1.85%) |
2 (2.38%) |
|
沃氏葡萄球菌 |
1 (1.85%) |
1 (1.19%) |
|
人葡萄球菌 |
|
1 (1.19%) |
|
溶血葡萄球菌 |
|
1 (1.19%) |
|
咽峡炎链球菌 |
1 (1.85%) |
|
|
化脓性链球菌 |
2 (3.70%) |
|
|
草绿色链球菌 |
1 (1.85%) |
|
|
停乳链球菌 |
1 (1.85%) |
3 (3.57%) |
|
中间链球菌 |
2 (3.70%) |
2 (2.38%) |
|
粪肠球菌 |
2 (3.70%) |
2 (2.38%) |
|
结核分枝杆菌 |
|
1 (1.19%) |
|
纹带棒状杆菌 |
|
1 (1.19%) |
|
革兰氏阴性菌 |
9 (16.67%) |
4 (4.76%) |
0.033 |
大肠埃希菌 |
4 (7.40%) |
|
|
铜绿假单胞菌 |
1 (1.85%) |
2 (2.38%) |
|
鲍氏不动杆菌 |
1 (1.85%) |
|
|
布鲁菌 |
1 (1.85%) |
2 (2.38%) |
|
产酸克雷伯杆菌 |
1 (1.85%) |
|
|
植生物拉尔菌 |
1 (1.85%) |
|
|
真菌 |
4 (7.40%) |
4 (4.76%) |
1.000 |
光滑假丝酵母 |
3 (5.56%) |
2 (2.38%) |
|
红色毛藓菌 |
1 (1.85%) |
|
|
异常威克汉姆酵母 |
|
2 (2.38%) |
|
混合感染 |
1 (1.85%) |
3 (3.57%) |
1.000 |
人葡萄球菌与光滑假丝酵母菌 |
1 (1.85%) |
|
|
光滑假丝酵母菌与表皮葡萄球菌 |
|
1 (1.19%) |
|
金黄色葡萄球菌与粪肠球菌 |
|
1 (1.19%) |
|
分枝杆菌与表皮葡萄球菌 |
|
1 (1.19%) |
|
3.3. 生存状况分析
血源组经外科治疗PJI后出现再次感染的时间为外科治疗3月后有14例患者治疗失败，外科治疗6月后有18例患者治疗失败，外科治疗12月后有19例患者治疗失败，血源组经外科治疗3、6、12月后未再发生感染的假体生存率为74.07%、66.48%、64.46%非血源组经外科治疗PJI出现再次感染的时间为外科治疗3月后有12例患者治疗失败，外科治疗6月后有14例患者治疗失败，外科治疗12月后有15例患者治疗失败，非血源组经外科治疗3、6、12月后未再发生感染的假体生存率为85.45%、82.90%、81.62%，其Kaplan-Meier法计算生存率并绘制生存曲线经Log-rank检验显示，血源组患者3、6、12月未再发感染假体生存率显著降低(P < 0.05)，如图1所示。
Figure 1. Prosthesis survival rate in the blood-source and non-blood-source groups
图1. 血源组与非血源组假体生存率
3.4. 危险因素分析
在总体的单因素分析中，合并有糖尿病(优势比(OR) 3.589 (95%可信区间(CI) 1.167~11.036))、病原微生物学培养中培养为革兰氏阳性菌(OR 2.571 (95% CI 1.189~5.559))、真菌(OR 22.355 (95% CI 2.647~188.823))外科治疗中选择假体保留的清创术(OR 42.311 (95% CI 13.021~137.487))与失败率显著升高有关，在血源组的单因素分析中糖尿病(OR 3.867 (95% CI 1.049~14.248))与真菌(OR 8.250 (95% CI 0.851~79.950))以及保留假体的清创术(OR 7.089 (95% CI 1.942~25.879))与失败率显著升高有关，如表3、表4所示。
Table 3. Univariate analysis of PJI patients
表3. PJI患者单因素分析
危险因素 |
B值 |
SE |
Wald值 |
OR值 |
95% CI |
P值 |
年龄 |
0.030 |
0.024 |
1.635 |
1.031 |
0.984~1.079 |
0.201 |
糖尿病 |
1.278 |
0.573 |
4.973 |
3.589 |
1.167~11.036 |
0.026 |
高血压 |
0.478 |
0.429 |
1.244 |
1.613 |
0.696~3.737 |
0.265 |
冠心病 |
0.536 |
0.480 |
1.246 |
1.709 |
0.667~4.381 |
0.264 |
类风湿性关节炎 |
0.693 |
1.429 |
0.235 |
2 |
0.122~32.907 |
0.628 |
培养阴性 |
0.522 |
0.453 |
1.327 |
0.594 |
0.694~4.093 |
0.249 |
革兰氏阳性菌 |
0.944 |
0.393 |
5.764 |
2.571 |
1.189~5.559 |
0.016 |
革兰氏阴性菌 |
0.260 |
0.688 |
0.142 |
1.296 |
0.337~4.990 |
0.706 |
真菌 |
3.107 |
1.089 |
9.145 |
22.355 |
2.647~188.823 |
0.004 |
混合感染 |
22.282 |
10096.485 |
0 |
- |
0 |
1.000 |
既往髋膝翻修病史 |
0.669 |
0.472 |
2.009 |
1.953 |
0.774~4.927 |
0.156 |
存在窦道 |
0.171 |
0.525 |
0.106 |
1.186 |
0.424~3.321 |
0.745 |
保留假体的清创术 |
3.745 |
0.601 |
38.794 |
42.311 |
13.021~137.487 |
<0.001 |
Table 4. Univariate analysis of blood source groups
表4. 血源组单因素分析
危险因素 |
B值 |
SE |
Wald值 |
OR值 |
95% CI |
P值 |
年龄 |
0.030 |
0.024 |
1.635 |
1.031 |
0.984~1.079 |
0.201 |
糖尿病 |
1.352 |
0.665 |
4.130 |
3.867 |
1.049~14.248 |
0.042 |
高血压 |
0.332 |
0.585 |
0.322 |
1.394 |
0.443~4.391 |
0.570 |
冠心病 |
0.944 |
0.623 |
2.298 |
2.571 |
0.758~8.720 |
0.130 |
类风湿性关节炎 |
0.552 |
1.443 |
0.145 |
1.737 |
0.103~29.393 |
0.702 |
培养阴性 |
0.251 |
0.668 |
0.141 |
1.286 |
0.347~4.764 |
0.707 |
革兰氏阳性菌 |
0.855 |
0.582 |
2.158 |
2.352 |
0.751~7.356 |
0.142 |
革兰氏阴性菌 |
0.385 |
0.756 |
0.259 |
1.469 |
0.334~5.469 |
0.611 |
真菌 |
2.110 |
1.159 |
3.316 |
8.250 |
0.851~79.950 |
0.069 |
混合感染 |
21.785 |
40192.969 |
0 |
- |
0 |
1.000 |
既往髋膝翻修病史 |
0.616 |
0.600 |
1.056 |
1.852 |
0.572~5.997 |
0.304 |
存在窦道 |
20702 |
40192.991 |
0 |
- |
0 |
1 |
保留假体的清创术 |
1.959 |
0.661 |
8.788 |
7.089 |
1.942~25.879 |
0.003 |
在全部PJI患者的多因素分析中，微生物学培养为革兰氏阳性菌(OR 5.057 (95% CI 1.990~12.852; p < 0.001))、真菌(OR 59.000 (95% CI 6.300~552.541; P < 0.001))、保留假体的清创术(OR 43.325 (95% CI 12.896~145.557; P < 0.001))与治疗失败显著相关。在血源组的多因素分析中，保留假体的清创术(OR 5.910 (95% CI 1.523~22.933))为唯一独立危险因素，如表5、表6所示。
Table 5. Multivariate analysis of PJI patients
表5. PJI患者多因素分析
危险因素 |
B值 |
SE |
Wald值 |
OR值 |
95% CI |
P值 |
糖尿病 |
1.372 |
0.785 |
3.053 |
3.945 |
0.846~18.391 |
0.081 |
革兰氏阳性菌 |
1.621 |
0.476 |
11.6 |
5.057 |
1.990~12.852 |
<0.001 |
真菌 |
4.078 |
1.141 |
12.763 |
59.000 |
6.300~552.541 |
<0.001 |
保留假体 |
3.769 |
0.618 |
37.153 |
43.325 |
12.896~145.557 |
<0.001 |
Table 6. Multivariate analysis of blood source groups
表6. 血源组多因素分析
危险因素 |
B值 |
SE |
Wald值 |
OR值 |
95% CI |
P值 |
糖尿病 |
0.985 |
0.754 |
1.711 |
2.681 |
0.612~11.749 |
0.191 |
真菌 |
1.547 |
1.278 |
1.464 |
4.697 |
0.383~57.523 |
0.226 |
保留假体 |
1.777 |
0.692 |
6.596 |
5.910 |
1.523~22.933 |
0.01 |
4. 讨论
近年来随着老龄化的进展，关节置换手术广泛应用，术后感染作为关节置换常见严重并发症之一，严重影响患者的生活质量。本研究通过回顾性分析本院收治的138例人工膝关节或髋PJI患者的临床资料，发现非血源性感染84例(占比60.9%)，血源性感染54例(占比39.1%)。该分布特征与Rodríguez等及国内多中心研究报道的结果一致[3] [8]。
目前普遍认为PJI的致病菌以革兰阳性菌为主，占64.6%~74.3%，其中以凝固酶阴性葡萄球菌和金黄色葡萄球菌的占比最高[9]，本研究结果显示，两组患者均以金黄色葡萄球菌感染占比最高，与过去的研究一致；但是与以往报道不同的是，此次研究发现，革兰氏阴性菌在血源性PJI中的比例明显偏高，推测可能与肠道或泌尿系统内生菌引起的菌血症有关。革兰氏阴性菌由于其Zmistowski等人[10]的回顾研究认为革兰氏阴性菌的治疗成功率较对甲氧西林敏感的革兰氏阳性菌较低，与耐甲氧西林的革兰氏阳性菌相似。血源组治疗失败患者中，12例患者在治疗前培养结果与再发感染后培养结果一致，推测可能的原因是初次感染未得到有效控制，因此PJI初次感染的彻底治疗尤为重要；3例患者经治疗前培养结果与再发感染后培养结果不一致，推测与再发感染有关；5例患者在治疗前培养与再发感染后培养结果均为阴性。非血源组治疗失败的患者中，10例患者在外科治疗前培养与再发感染后培养一致，推测此为初次感染未得到有效控制；5例患者在治疗前培养与再发感染后培养不一致，推测与再发感染相关；其中1例为混合感染，经外科治疗后再发感染培养为混合感染中的其中1种，另外4例患者在原有手术切口出现窦道，因其符合2011版MSIS诊断标准，因此认为其治疗失败；3例患者在治疗前培养与再发感染后培养均为阴性。
我们研究发现，在所有感染病人当中，革兰氏阳性菌、真菌、保留假体的清创与失败率升高显著相关，血源性感染的病人，保留假体的DAIR术式为血源性感染的唯一独立危险因素，之所以选择使用Logistic回归，是由于其优势在于处理二分类变量，在我们的研究当中诸多变量是二分类变量，同时能够直观地反映影响因素与结局的关联性，在进行多因素分析时能够考虑到量化每个因素的独立效应。Wouthuyzen-Bakker等人[11]在他们对术后早期和晚期急性PJI进行清创、抗生素和植入物保留(DAIR)治疗的比较队列研究中表明，与术后早期PJI相比，由金黄色葡萄球菌引起的急性晚期(假血源组治疗失败患者中)，PJI以及由低毒力凝固酶阴性葡萄球菌引起的PJI的预后更差。另外还发现，革兰氏阳性菌感染对于全部的PJI患者而言可能是相关危险因素，但对于血源组而言，并不是它的危险因素。Noam Shohat等人[6]在他们对接受急性术后PJI (术后3个月以内)和急性血行性PJI (术后3个月及以上，突发症状持续3周以内)的全关节置换术患者的比较队列研究中表明，与失败相关的合并症包括慢性阻塞性肺病、糖尿病和恶性肿瘤病史，在我们的研究对于全部的PJI患者当中糖尿病在单因素分析当中呈现与失败相关，但其他相关因素并未得到证实，可能与我院进行关节置换手术患者的病人的选择具有一定相关性，对于患有严重内科疾病的患者，优先处理其内科疾病，再于我院行手术治疗。内科病情较为复杂的患者相对较少，进而导致感染病人中对于慢性内科疾病的患者相对较少。Knoll等人[12]在他们的队列研究当中，血源性PJI的失败率较高与外科治疗当中选择保留假体显著相关，DAIR的失败率相较于二期翻修失败率更高，可能与手术时机的把握、病原菌的类型、以及患者的营养状态等有关[13]，有学者也认为多次反复地清创也会加大治疗的失败率[14]。我们的研究当中，外科治疗中选择保留假体也显著与失败相关，在比较保留假体治疗的患者与翻修手术的患者时，没有发现显著的患者相关因素。正如预期的那样，根据接下来的治疗方案，该建议仅在固定种植体和未受损软组织的急性感染中使用保留假体的清创术[15]。
NOTES
*通讯作者。