综述：关节置换术后假体周围感染的进展与未来展望

　　本综述系统分析了假体周围感染（PJI）的预防、诊断和治疗策略，强调了多维度预防措施（如围手术期管理、抗生素预防）、诊断标准（如MSIS和ICM标准）及治疗进展（如DAIR和两阶段翻修）。文章还探讨了未来研究方向，包括新型抗菌材料、生物膜控制技术和精准医疗的应用，为临床医生提供了全面且前瞻性的参考。

　　

引言

关节置换术，尤其是全髋关节置换术（THA）和全膝关节置换术（TKA），已成为治疗终末期关节疾病的有效手段。然而，假体周围感染（PJI）作为其严重并发症，显著影响手术效果，给患者带来身心痛苦和经济负担。据统计，初次髋膝关节置换术后PJI的发生率为1-3%，而翻修手术的再感染率高达16%。随着关节置换手术量的增加，PJI病例数预计将持续上升。本文旨在全面分析PJI的预防、诊断和治疗策略，为克服PJI提供新思路。

PJI的预防策略

PJI的预防至关重要，应贯穿围手术期全过程。多维策略覆盖术前、术中和术后环节，可有效降低感染风险和翻修率，改善患者预后和生活质量。

术前预防策略

术前需及时识别患者风险因素，包括炎症标志物、营养状况、糖尿病、病态肥胖和吸烟等。术前炎症标志物升高，如C反应蛋白（CRP）>1.0 mg/dL和红细胞沉降率（ESR）>20 mm/h，是手术部位感染（SSI）和PJI的危险因素。营养不良也是PJI的潜在风险因素，术前系统评估患者营养状况（如血红蛋白、血清白蛋白、转铁蛋白、BMI和维生素D）并实施针对性营养干预对降低术后感染率至关重要。糖尿病是TJA术后并发症的重要风险因素，糖化血红蛋白（HbA1c）≤7.0%可显著减少术后并发症。病态肥胖（BMI>40 kg/m²）患者建议术前减重，以降低感染概率和假体松动、脱位及翻修风险。术前戒烟可有效降低TJA术后并发症风险。

术前皮肤准备中，毛发去除对降低感染风险无显著影响。金黄色葡萄球菌是PJI的主要病原体，鼻腔携带率为25-30%。通用去定植方案包括术前5天使用莫匹罗星鼻内给药和氯己定（CHG）沐浴，可显著降低深部手术部位感染率。术前夜和手术当天早晨额外CHG沐浴可进一步减少皮肤细菌负荷。与聚维酮碘相比，术前使用氯己定-酒精消毒手术区域可显著降低总体感染率，尤其是深部切口感染率。聚维酮碘鼻腔溶液可作为替代去污方法。

围手术期抗生素预防是PJI的核心策略。建议在手术切皮前1小时内单次静脉注射广谱抗生素，通常在麻醉诱导时给药，术后24小时内停用。第一代头孢菌素（如头孢唑林）因其抗葡萄球菌活性强、骨组织和软组织浓度高而广泛应用于骨科手术。对于耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染高风险患者，建议联合使用头孢菌素和万古霉素。单次术前剂量对大多数病例足够，但手术时间超过药物半衰期的两倍、失血量超过1500 mL或存在广泛烧伤时，需重复给药以维持有效血药浓度。

术中预防策略

手术室环境管理是感染预防的关键方面。层流系统旨在为手术提供高度清洁和无菌环境，但大规模研究显示，在全面感染控制措施下，层流系统并无显著优势，甚至可能与早期术后感染相关。目前数据不足以支持其常规使用。

严格遵循无菌原则是术中感染预防的基石。手术人员的手卫生与术后感染率直接相关，所有手术团队成员必须穿戴无菌手术衣和双层手套，并根据手术频率定期更换手套。手术室人员流动应严格限制，减少非必要人员存在。

微创手术可通过减小手术切口、减少出血和缩短组织暴露时间来降低术中细菌感染风险。研究表明，同种异体输血和血肿形成是TJA手术部位感染发生率升高的重要风险因素。静脉或局部应用氨甲环酸可有效减少围手术期出血和输血需求，从而降低总体感染率。术中止血带的使用可减少术中出血，提供清晰手术视野并缩短手术时间，但可能增加血栓形成、股四头肌无力和膝关节功能恢复延迟等风险。一些研究者建议缩短止血带使用时间以减少术后并发症。手术时间延长也是感染的可控风险因素，每延长15分钟，感染风险增加9%。

在关节置换术中，保护软组织对预防手术部位感染至关重要。手术过程中，手部和污染手套不应接触软组织，应使用手术器械进行精确操作。切口大小需仔细校准，过大或过小均会增加组织损伤和感染风险。同时，应尽量减少不必要的牵拉以减少组织创伤。研究表明，过度电灼会损害局部血流和组织修复能力，从而增加感染风险，因此需严格规范电灼应用的频率和强度。

抗菌涂层骨植入物是预防PJI的有效策略。银离子（Ag⁺）涂层通过释放离子破坏细菌膜和抑制代谢发挥抗菌作用，研究显示可降低PJI风险。抗生素骨水泥在预防和治疗骨科感染方面已有40多年应用历史，最近两项荟萃分析证明其在初次TKA后降低深部感染率的有效性。与庆大霉素协同组合可进一步增强其疗效。此外，抗生素浸渍同种异体骨可提供持续局部药物释放，常用于感染风险较高的翻修手术。

关闭切口前使用冲洗液是重要的预防措施。目前，聚维酮碘溶液是最常用的临床溶液，通常将约20 mL 10%聚维酮碘稀释于500-1000 mL生理盐水中，术中关节浸泡3分钟后彻底冲洗。多项临床研究证明，通过碘的氧化作用可破坏细菌结构，显著降低PJI发生率。3%过氧化氢溶液可通过氧化损伤生物分子、破坏细胞膜结构有效杀灭细菌、病毒和真菌，但其在TJA中的预防效果尚不明确。3%醋酸溶液通过降低细菌细胞pH值发挥广谱杀菌作用，一些研究显示其预防PJI的成功率可达87%，但需更多高质量研究确认其临床价值。

TJA术后切口闭合仍至关重要。理想缝合强调从深到浅分层闭合，以促进伤口愈合并减少并发症风险。当前研究推荐使用带刺缝线连续缝合，尤其适用于深筋膜层，可实现高效组织对合、均匀张力分布和水密密封，从而防止死腔形成并最小化伤口并发症。膝关节闭合时建议半屈位以优化活动度，强调深筋膜层（关节囊）的水密闭合。髋关节闭合以稳定性为核心原则，要求关节囊和外旋肌等深层结构解剖复位。

缝线材料的选择也与伤口并发症相关。研究表明，细菌在编织缝线上的粘附量是单丝缝线（如尼龙）的5-8倍。最近国际共识指出，带有三氯生抗菌涂层的缝线可降低TJA中SSI风险。研究显示，TJA后使用钉皮器闭合切口时伤口感染风险显著更高。在THA中，钉合技术与缝合技术相比具有较高的浅表SSI风险，尽管闭合时间较短；皮肤粘合剂与其他皮肤闭合方法在伤口并发症率上无显著差异。在TKA中，钉皮器、皮下缝合和皮肤粘合剂的伤口并发症率相当。此外，带刺缝线显著缩短手术时间和成本，并已被证明可减少TKA后伤口并发症风险。然而，关于带刺缝线在减少THA后伤口并发症风险方面的优势，当前证据仍无定论。

在关节置换术的术后管理中，传统实践长期提倡常规留置引流管以预防血肿形成并减少敷料更换频率。血肿形成 previously associated with increased local tissue tension, which not only limits early joint mobility and delays wound healing but also creates a suitable microenvironment for bacterial growth, thereby increasing the risk of infection. 然而，现代循证研究对此提出了挑战。多项研究表明，关节置换术后引流未提供额外临床益处，反而可能增加术后输血发生率和细菌入侵途径，显著提高导管相关感染风险。

目前，没有足够证据支持或反对在TJA中常规使用闭式引流。在进一步高质量多中心研究发表之前，引流决策应个性化，而非简单采用“使用或丢弃”方法。对于TJA术中失血较多的患者，可考虑留置负压引流管，并结合关节腔内注射氨甲环酸、皮肤闭合后加压包扎及术后前3小时暂时夹闭引流。此外，建议严格遵守“早期拔除”（≤24小时）原则，以平衡血肿预防和感染控制的双重目标。

术后预防策略

术后伤口管理是预防策略的关键部分，强调避免术后48小时内进行伤口护理。在此期间保持伤口无菌状态至关重要，同时使用封闭敷料。封闭敷料通过维持湿润微环境、最小化渗出液积聚和抑制微生物定植促进伤口愈合，提供伤口保护。最近研究表明，浸渍银离子的封闭敷料可实现伤口护理和感染预防的双重目标。这些敷料在手术过程中直接应用并固定，无需早期操作。首次敷料更换通常在术后七天进行。通过减少敷料更换频率、延长封闭时间及利用银离子的抗菌活性，可在感染预防和伤口愈合之间建立最佳平衡，使急性PJI减少四倍。同样，Toppo等显示银浸渍封闭敷料是预防TJA后感染的一种经济有效策略。

Christensen和Tan等的研究表明，在初次TJA后预防PJI方面，单剂量和24小时抗生素方案效果相当。最近一项包括9项研究、295,654例患者的荟萃分析显示，单剂量预防性抗生素方案可能更有利于降低初次TJA的PJI发生率。对于无菌性翻修TJA，多项研究表明延长预防性抗生素可降低感染率。一项包括18项研究、19,153例患者的荟萃分析显示，延长预防性抗生素降低了无菌性翻修TKA后的PJI发生率，但在无菌性翻修THA中未观察到显著差异。Mohiuddin等建议，无菌性翻修THA后可能需要延长预防性抗生素以预防灾难性PJI，因为现有证据并未反驳其有效性。总体而言，可考虑对无菌性翻修TKA使用延长预防性抗生素，而在THA中需谨慎评估。然而，当前研究质量有限，需高质量前瞻性试验证实这些发现。

对于高风险TJA患者，一些研究提出出院后7天口服抗生素方案可显著降低感染率。相反，DeFrancesco等强调延长抗生素使用可能增加耐药性和不良事件风险，建议在证据有限的情况下仔细评估获益风险。当前研究结果不一致，高风险人群是否应采用延长预防性抗生素需高质量前瞻性研究阐明获益和风险。

PJI的诊断

PJI诊断标准的演变

作为成熟技术，TJA显著提高了众多患者的生活质量。然而，PJI这一严重并发症仍是TJA领域的持续挑战。尽管自2011年首次制定以来，PJI诊断标准已多次修订，当前标准仍存在某些局限性。未来需进一步探索以提高PJI诊断准确性。

第一套PJI诊断标准由肌肉骨骼感染协会（MSIS）于2011年制定，是目前最广泛采用的标准。主要标准包括存在与假体相通的窦道和从两个标本中分离出相同病原体。次要标准涉及ESR和CRP水平升高、滑膜白细胞计数增加、滑膜中性粒细胞百分比升高、关节脓毒症、从假体周围组织或液体培养中分离微生物，以及在假体周围组织组织学分析中每400倍视野观察到超过五个中性粒细胞。满足少于四项次要标准提示可能存在PJI。

2013年第一次假体周围感染国际共识会议（ICM）进一步 refined the MSIS diagnostic criteria, forming the “Philadelphia Consensus”。该共识将关节液白细胞酯酶（LE）检测加入次要标准，移除关节脓毒症作为指标，并根据最近手术时间（>6周）定义了慢性PJI的阈值。它强调对TKA和THA应用相同诊断标准。然而，该共识基于专家意见，缺乏大规模临床验证。

2018年第二次ICM再次更新了PJI诊断标准。主要标准与2013年共识相似。对于次要标准，根据不同的术前和术中条件进行了更详细分类，并引入了评分系统以量化各种指标，使诊断更加准确和客观。同时，该版本共识强调了血清D-二聚体在PJI诊断中的作用，并首次将关节液α-防御素作为诊断指标。

2021年，在MSIS支持下，欧洲骨与关节感染协会（EBJIS）更新了PJI定义，提出三级定义原则：“感染 unlikely”、“感染 likely”和“感染 confirmed”。这一变化更符合临床现实，帮助医生更准确评估患者感染状态。在诊断标准方面，强调了临床表现和核成像在诊断中的重要性。详细评估临床表现可协助医生检测潜伏感染的细微体征，而核成像提供更直观证据，具有重要辅助价值。

PJI诊断技术的进展

PJI的准确诊断直接影响治疗决策和预后。尽管传统诊断方法仍是基石，但在早期感染、低毒力病原体和复杂病例方面存在局限性。近年来，随着新兴技术和指标的应用，传统方法的瓶颈正逐渐克服，显著优化了诊断效能，为个体化患者治疗提供了关键支持。

实验室检查

血清生物标志物CRP、ESR和白细胞计数（WBC）是诊断PJI的基本血清标志物。由于其便捷性和成本效益，常被用作初始筛查工具。然而，其敏感性和特异性有限。它们的升高可能发生于术后非感染性炎症或并发症，且低毒力病原体或慢性感染可能出现假阴性或低值。因此，应谨慎解读这些指标。

近年来，白细胞介素-6（IL-6）和降钙素原（PCT）在PJI诊断中受到越来越多关注。Elgeidi等发现IL-6在诊断PJI方面优于传统标志物，且IL-6与CRP联合显著提高了敏感性和特异性。同样，Zhang等发现血清IL-6在急慢性PJI中均表现出优异诊断性能。作为一种有前途的辅助诊断指标，需在更大队列中进一步验证。PCT对细菌感染高度特异，使其在全身感染评估中 particularly valuable。然而，其在局部低毒力PJI中的应用有限；最近一项研究表明PCT不适合作为PJI诊断的血清生物标志物，尽管需进一步验证。

最近研究提出，天青蛋白1（AZU1），也称为肝素结合蛋白（HBP），是PJI诊断的新生物标志物。然而，仅进行了少数研究，需更多研究确认。此外，D-二聚体和纤维蛋白原（FIB）常用作辅助测试。D-二聚体被纳入2018年ICM的次要诊断标准。然而，其结果易受血栓和创伤等因素影响，多项研究表明其诊断价值可能有限。相比之下，FIB表现出更好的诊断价值。因此，血清D-二聚体作为PJI诊断标志物的应用需更大规模临床研究进一步验证。

近年来，血细胞比率如中性粒细胞与淋巴细胞比率（NLR）、血小板与平均血小板体积比率（PVR）、血小板与白蛋白比率（PAR）和C反应蛋白与白蛋白比率（CAR）已被鉴定为潜在感染标志物。然而，其有效性需通过额外研究确认。

关节液生物标志物 关节液检测可直接反映关节局部感染状况，在PJI准确诊断中起 pivotal作用。除常规指标如WBC、多形核中性粒细胞百分比（PMN%）、IL-6和CRP外，血清和关节液标志物联合可显著提高诊断准确性。近年来，新兴生物标志物的应用和诊断标准的改进进一步提高了诊断准确性。然而，在敏感性和特异性方面，滑膜PMN%和WBC仍保持不可替代地位。

白细胞酯酶（LE）是中性粒细胞活化的直接指标。LE测试具有快速、低成本、高敏感性（90-95%）和高特异性（85-90%）的优势。自2013年起，它被纳入国际共识制定的附属标准，作为诊断PJI的重要参考指标。然而，应注意这是一种定性测试，当结果为中间结果时难以解读。酶活性可能被血性穿刺稀释，导致假阴性结果。

α-防御素（AD）由活化中性粒细胞自然分泌，具有广谱抗菌和诊断功能，2018年被纳入诊断标准。一项荟萃分析表明AD与LE具有相当诊断效能（敏感性88-92%，特异性90-94%）。Kuo等评估了2018年ICM次要标准对亚洲人群慢性PJI的诊断性能，发现关节液α-防御素表现出最佳诊断性能。然而，应注意在金属沉积 disorder存在时可能出现假阳性结果，而低毒力微生物可能出现假阴性结果。

钙卫蛋白是中性粒细胞活化的特异性标志物。它在PJI诊断中表现出优异性能，特异性84-99%，敏感性84-98%。它价格低廉且易于获取，具有巨大应用潜力。多项研究表明钙卫蛋白的诊断价值优于AD、LE、CRP和其他指标，使其成为PJI辅助诊断的有前途生物标志物。然而，它尚未被纳入公认指南，需更多循证研究促进其临床应用。

近年来，D-乳酸成为PJI诊断研究中备受关注的生物标志物。多项研究显示其效能与WBC、LE、FIB和ESR相当或更高，敏感性82-90.7%，特异性76-100%。如果更多数据支持，它有望成为PJI辅助诊断指标之一。此外，对presepsin、脂质转运蛋白（LCN2、NGAL）、无细胞DNA（cfDNA）和白细胞介素-1β（IL-1β）等标志物的探索性研究正在进行中，尽管其临床价值尚未完全验证。

微生物培养 微生物培养仍是PJI诊断的金标准之一。对于慢性感染或有抗生素暴露史的患者，超声处理结合血培养瓶已成为首选方法。然而，由于生物膜形成，一部分培养仍无法检出致病病原体。为提高感染检测，正在研究新型诊断方法。

分子生物学技术，包括聚合酶链反应（PCR、宏基因组下一代测序（mNGS）和荧光原位杂交（FISH），能够快速准确检测病原体DNA。然而，假阳性结果 likely to occur（如由于样本污染或死亡细菌DNA干扰），且当传统培养结果为阴性时，临床医生在确定阳性分子测试结果的真实性方面面临挑战。此外，大多数当前技术无法直接提供抗菌药物敏感性谱，需结合微生物培养进行临床治疗指导。由于高成本、易受样本污染、缺乏标准化探针/引物和明确解读标准，这些技术主要用于培养阴性病例，尚未纳入常规诊断方案。

超声技术因其成本效益和生物膜破坏能力于2021年被纳入诊断指南，成为 prominent研究焦点。它被认为是慢性感染、培养阴性感染或近期抗生素暴露患者的重要辅助 modality，尤其在具有挑战性的诊断场景中。然而，目前不推荐作为常规诊断方式。Trampuz等发现，对取出的假体进行超声处理可释放生物膜内包裹的细菌。该方法将培养敏感性从60.8%提高到78.5%，特异性达98.8%。即使在术前已使用抗生素，它也能有效分离病原体。研究还显示其诊断效能可进一步提高敏感性至95%，特异性至97%，在敏感性和特异性方面显著优于单独使用组织培养或分子测试。然而，对于诊断目的，推荐低强度超声。高强度超声可能导致细菌死亡。通常，20至200 kHz的频率被视为低强度，而超过1 MHz的频率被视为高强度。

组织病理学检查

组织病理学检查被认为是诊断PJI的金标准之一。在5个连续高倍视野（×400）中，如果每个视野显示≥5个中性粒细胞，则直接诊断感染；单个视野中≥5个中性粒细胞提示可能感染，需结合其他证据综合判断。具有极高特异性，当 confirmatory tests阳性时，该检查 alone可确认感染。然而，敏感性受多种因素影响：病理医生经验、手术标本质量和PJI临床特征（如培养阴性感染、慢性感染、低毒力细菌定植）。Stroh等证明术中冰冻切片和永久切片对髋关节PJI诊断的一致性为97%，冰冻切片敏感性为59%。其他研究报告的敏感性范围为29%至100%。

研究表明，虽然术前活检 alone敏感性62%，特异性97%，但将其与微生物培养结合可显著提高诊断准确性至90%敏感性和97%特异性。血培养瓶仍是最经过验证的培养方法之一，尤其适用于慢性感染或有抗生素治疗史的患者。尽管如此，推荐术前活检作为常规程序，因为其结果有助于提前规划抗生素治疗并改善手术结果。

术中冰冻切片活检以结果快速和诊断效用高为特点，为外科医生提供术中病理证据以指导手术决策。然而，阴性结果不能完全排除感染，应结合其他证据解读。手术过程中，除滑膜液外，应使用单独器械获取至少五个可靠组织样本，优先选择包含骨-植入物界面膜样本。样本超声处理可进一步提高检出率。

术后病理检查也是PJI诊断的重要依据。当与微生物学培养结合时，它进一步提高了诊断准确性，为确认感染和指导治疗计划提供了关键支持。

影像学

影像学在诊断术后感染中起辅助作用。早期X线通常缺乏特征性表现，但可用于排除非感染性并发症如假体松动和移位。磁共振成像（MRI）对骨髓水肿和软组织高度敏感，使其成为评估周围软组织病变的理想工具。然而，MRI图像质量受植入装置引起的金属伪影显著影响，严重限制了其在该领域的 utility。近年来，金属伪影减少序列MRI（MARS-MRI）的发展为PJI诊断应用开辟了新途径。尽管如