韋寶琛 張祥洪 彭偉秋 李富明

作者單位：545006 柳州，廣西科技大學(xué)附屬柳州市人民醫(yī)院關(guān)節(jié)骨病科

隨著人口老齡化和高能量損傷年輕患者的不斷增加，人工關(guān)節(jié)置換患者的基數(shù)日益增大，其手術(shù)并發(fā)癥的問(wèn)題也越備受關(guān)注。假體周圍感染(periprosthetic infection，PPI)是關(guān)節(jié)置換術(shù)后難以避免的災(zāi)難性并發(fā)癥之一，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的健康與社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，植入物的失敗需要相當(dāng)大的的醫(yī)療成本行再次手術(shù)，也會(huì)顯著降低患者的生活質(zhì)量[1]。 文獻(xiàn)報(bào)道，初次全膝關(guān)節(jié)置換(total knee arthroplasty，TKA)術(shù)后 PPI 的發(fā)生率約 1%～4%[2]；初次全髖關(guān)節(jié)置換(total hip arthroplasty，THA)術(shù)后 PPI 的發(fā)生率約 1%，而 PPI 在髖、膝關(guān)節(jié)翻修術(shù)后的發(fā)生率與初次關(guān)節(jié)置換發(fā)生率相比分別增加 3.2 倍與 2 倍[3]，與 PPI 相關(guān)的患者死亡率約 2.7%～18.0%，其值明顯高于初次關(guān)節(jié)置換術(shù)與非感染性翻修術(shù)的患者死亡率[4-6]，故研究 PPI 的診斷與治療一直是臨床研究的熱點(diǎn)。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，關(guān)節(jié)置換術(shù)的安全性及有效性有很大提升，但仍無(wú)法完全避免術(shù)后 PPI 的并發(fā)癥發(fā)生。臨床表現(xiàn)與影像學(xué)表現(xiàn)是診斷 PPI 常用的診斷依據(jù)，但是 PPI 的診斷臨界值版本仍眾說(shuō)紛紜，以及缺乏絕對(duì)金標(biāo)準(zhǔn)，目前對(duì)關(guān)節(jié) PPI 尚缺乏一種可靠的、高效的診斷方法[7]。有文獻(xiàn)報(bào)道，PPI 的臨床表現(xiàn)通常滯后于影像學(xué)表現(xiàn)[8]，同時(shí)臨床常用的生物學(xué)指標(biāo)或存在高敏感性而低特異性的問(wèn)題或存在高特異性而低敏感性，甚至還有一些指標(biāo)診斷的準(zhǔn)確性較低[9]。近年來(lái)，關(guān)節(jié)液生物標(biāo)志物在 PPI 診斷中越來(lái)越受到重視，已有研究報(bào)道生物標(biāo)志物的診斷價(jià)值可能優(yōu)于目前臨床常用的一些診斷指標(biāo)[10]，也有不少文獻(xiàn)報(bào)道關(guān)節(jié)液中 α-防御素在 PPI 的診斷上具有較高的敏感性與特異性[11-12]。

一、PPI 的診斷標(biāo)準(zhǔn)

PPI 的處理原則與無(wú)菌性松動(dòng)完全不同，不及時(shí)的診斷或漏診將會(huì)增加治療失敗的風(fēng)險(xiǎn)，因而及時(shí)的早期診斷與治療極為重要。目前臨床上 PPI 的診斷大多需要結(jié)合詳細(xì)的病史與體格檢查、血清學(xué)、微生物學(xué)、病理學(xué)及影像學(xué)等輔助檢查結(jié)果進(jìn)行綜合分析。PPI 的診斷工作似乎很充足、有很多輔助檢查可供選擇，然而大量的實(shí)驗(yàn)室參數(shù)與診斷工具提示 PPI 診斷是非常復(fù)雜的，以及目前仍未達(dá)成 PPI 的診斷共識(shí)。學(xué)者們認(rèn)為的診斷“金標(biāo)準(zhǔn)”，微生物培養(yǎng)也有假陽(yáng)性與假陰性結(jié)果，尤其是低毒性 PPI 的 診斷。

為了提高 PPI 診斷的準(zhǔn)確性，多項(xiàng)研究提出了 PPI 的診斷標(biāo)準(zhǔn)，而目前應(yīng)用最為廣泛的是肌肉骨骼感染協(xié)會(huì)(musculoskeletal infection society，MSIS)和 2013年的國(guó)際共識(shí)會(huì)議(international consensus meeting，ICM)[13-14]，其包括主要標(biāo)準(zhǔn)與次要標(biāo)準(zhǔn)，符合 2 個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)的任意 1 個(gè)或符合 5 個(gè)次要標(biāo)準(zhǔn)的任意 3 個(gè)即可診斷為 PPI。其中主要標(biāo)準(zhǔn)為：( 1)2 個(gè)或 2 個(gè)以上關(guān)節(jié)液或組織標(biāo)準(zhǔn)微生物培養(yǎng)為陽(yáng)性；( 2)受累關(guān)節(jié)存在與關(guān)節(jié)腔相通的竇道。次要標(biāo)準(zhǔn)為：( 1)C 反應(yīng)蛋白升高(急性期＞100 mg / L，慢性期＞10 mg / L)、血沉升高(急性期沒(méi)有限定值，慢性期＞30 mm / L)；( 2)關(guān)節(jié)液白細(xì)胞計(jì)數(shù)升高(急性期＞ 10 000 / ml；慢性期＞3000 / ml)；( 3)關(guān)節(jié)液白細(xì)胞計(jì)數(shù)升高(急性期＞90%，慢性期＞80%)；( 4)病理切片 5 個(gè)或 5 個(gè)以上的高倍鏡視野下發(fā)現(xiàn)超過(guò) 5 個(gè)白細(xì)胞；( 5)1 個(gè)關(guān)節(jié)液或關(guān)節(jié)組織標(biāo)本微生物培養(yǎng)陽(yáng)性。研究表明 MSIS 制訂的 PPI 診斷指南是用于鑒別關(guān)節(jié) PPI 與非感染性疾病的主要標(biāo)準(zhǔn)，然而也存在一些不足：如膿腫的觀察與病理切片的解讀等診斷指標(biāo)的判斷帶有一定的主觀性、微生物培養(yǎng)周期及培養(yǎng)次數(shù)會(huì)延長(zhǎng)診斷周期、復(fù)雜的臨床治療不便于臨床應(yīng)用、以及會(huì)議共識(shí)強(qiáng)調(diào)不滿足 MSIS 診斷標(biāo)準(zhǔn)的也有 PPI 的患者發(fā)現(xiàn)等[10,15]。因此，對(duì)于依據(jù)臨床癥狀與體征懷疑 PPI 的患者，需完善更進(jìn)一步的檢查后，臨床醫(yī)生通過(guò)詳細(xì)的評(píng)估所有的術(shù)前及術(shù)中資料做出綜合判斷。

二、PPI 的診斷方法

PPI 的診斷是一個(gè)頗具挑戰(zhàn)性的難題，其目前的診斷方法可歸納為直接診斷依據(jù)與間接診斷依據(jù)。

直接診斷依據(jù)包括從假體周圍組織、關(guān)節(jié)液或血液樣本中分離出病原菌或分子生物學(xué)診斷。PPI 早期臨床癥狀不典型，采血時(shí)機(jī)、無(wú)菌技術(shù)、培養(yǎng)基特性等因素干擾，以及 PPI 患者圍手術(shù)期常規(guī)應(yīng)用抗生素、生物膜的干擾，常規(guī)的外周血培養(yǎng)會(huì)造成假陰性或污染導(dǎo)致的假陽(yáng)性結(jié)果，因此在 PPI 的診斷中存在較大的局限性[16]。低毒性微生物感染的情況下，假體周圍組織培養(yǎng)方法表現(xiàn)出較低的敏感性和較大的波動(dòng)性，雖然研究表明超聲裂解液培 養(yǎng)[17]比傳統(tǒng)組織培養(yǎng)有更高的敏感性與特異性，特別是圍手術(shù)期常規(guī)應(yīng)用抗生素的患者，但是假體周圍組織培養(yǎng)的取材方式限制了其使用。聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction，PCR)技術(shù)是比較常用的分子生物學(xué)診斷，而 PCR 技術(shù)的復(fù)雜性、操作技術(shù)的高要求、以及診斷成本和實(shí)用性限制了該技術(shù)在醫(yī)療機(jī)構(gòu)把其作為常規(guī)診斷手段[18]。目前被認(rèn)為診斷 PPI 的金標(biāo)準(zhǔn)是直接組織培養(yǎng)和病理學(xué)檢查，但由于這些途徑均需要通過(guò)外科手術(shù)來(lái)獲取病理組織標(biāo)本，因此也限制了在臨床工作中使用[19]。

間接診斷依據(jù)有常規(guī)血液檢查，如白細(xì)胞計(jì)數(shù)、紅細(xì)胞沉降率、C-反應(yīng)蛋白和降鈣素原等。新實(shí)驗(yàn)室標(biāo)記物包括白細(xì)胞介素、Toll 樣受體、腫瘤壞死因子 -α- 和干擾素等；以及組織病理學(xué)檢測(cè)、影像學(xué)檢查等。紅細(xì)胞沉降率和 C-反應(yīng)蛋白是炎癥反應(yīng)的非特異性標(biāo)記物，在炎性病變存在時(shí)其值都會(huì)明顯升高，同時(shí)當(dāng)其值在正常范圍時(shí)也不能排除 PPI，尤其是低毒性感染患者[20]。根據(jù) MSIS 的診斷標(biāo)準(zhǔn)[13]，目前 PPI 的診斷標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)的和臨床上經(jīng)常用的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)指標(biāo)都是間接的反映感染和炎癥水平的診斷指標(biāo)。這些指標(biāo)從理論上可以體現(xiàn)是否有 PPI，但是因?yàn)檫@些指標(biāo)同時(shí)反映了全身系統(tǒng)性的感染及炎癥，所以缺乏診斷 PPI 的準(zhǔn)確性和特異性，尤其是那些產(chǎn)生較低的系統(tǒng)反應(yīng)或不產(chǎn)生系統(tǒng)性反應(yīng)的病原微生物感染所致的 PPI[21-22]。文獻(xiàn)表明新實(shí)驗(yàn)室標(biāo)記物研究中，只有干擾素-6 敏感性和特異性達(dá)到 90%，同時(shí)也指出在無(wú)菌松動(dòng)的情況下其值是正常的[23]。Zimmerli 等[24]對(duì)組織病理檢測(cè)的準(zhǔn)確性有所質(zhì)疑，他們認(rèn)為不同觀察者間差異性和樣品之間甚至在個(gè)體組織切片的滲透程度方面變化很大，會(huì)影響該檢測(cè)的敏感度及特異度。影像學(xué)檢查有 X 線片、超聲檢查、計(jì)算機(jī) X 線斷層掃描(computer tomography，CT)、 磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)、減金屬偽影 MRI、放射性核素顯像、關(guān)節(jié)造影及單光子發(fā)射計(jì)算斷層掃描(SPECT / CT)等，它們是 PPI 診斷中不可或缺的證據(jù)支持，但也存在不足之處，須結(jié)合臨床表現(xiàn)及其它輔助檢查尚能更好地發(fā)揮作用[25]。目前間接診斷依據(jù)中的新生物標(biāo)記物在 PPI 診斷中的應(yīng)用受到眾多學(xué)者的關(guān) 注[10,26, 27]，他們提出的生物標(biāo)記物對(duì)于 PPI 具有優(yōu)良的診斷性能。Deirmengian[28]和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了 5 個(gè)具有很高敏感度、特異度和曲線下面積的生物標(biāo)記物，其可以完全有效的區(qū)分無(wú)菌與感染，該 5 個(gè)生物標(biāo)記物包括：關(guān)節(jié)液 α-防御素 1-3、中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶、抑菌 / 細(xì)菌通透性增強(qiáng)蛋白、中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)蛋白、乳鐵蛋白，而關(guān)節(jié)液 α-防御素是目前的研究熱點(diǎn)[26]。

三、α-防御素的應(yīng)用現(xiàn)況

1. α-防御素的概述：α-防御素是一種帶正電荷的兩性分子抑菌肽，在人體中 α-防御素主要由中性粒細(xì)胞及小腸 Paneth 細(xì)胞合成與分泌。當(dāng)病原體感染后，中性粒細(xì)胞分泌 α-防御素到關(guān)節(jié)液里面，然后通過(guò)靜電作用黏附到病原菌細(xì)胞膜上，增加細(xì)胞膜通透性，通過(guò)使細(xì)胞外物質(zhì)進(jìn)入而細(xì)胞內(nèi)重要物質(zhì)滲出細(xì)胞膜，從而快速殺死病原菌，從而給免疫系統(tǒng)提供抗菌支持，參與自發(fā)和適應(yīng)性免疫反應(yīng)過(guò)程[15,29]。中性粒細(xì)胞內(nèi) α-防御素的含量豐富，甚至當(dāng)中性粒細(xì)胞破裂后，α-防御素仍能得以保存[30]，同時(shí)研究發(fā)現(xiàn) α-防御素免疫應(yīng)答對(duì)于 PPI 的診斷有較高的準(zhǔn)確性。因此臨床上應(yīng)用 α-防御素檢測(cè)來(lái)測(cè)量關(guān)節(jié)液中 α-防御素多肽的濃度協(xié)助 PPI 的診斷[31-32]。

2. α-防御素的臨床應(yīng)用價(jià)值：關(guān)節(jié)液 α-防御素是一種能夠診斷 PPI 的關(guān)節(jié)液生物標(biāo)志物。與滑液中的 C-反應(yīng)蛋白相比，α-防御素檢測(cè)有更高的敏感性和特異性。研究發(fā)現(xiàn)合并系統(tǒng)性炎癥(如類風(fēng)濕、假性痛風(fēng)、克羅恩病等)的 PPI 患者，當(dāng)應(yīng)用血清生物標(biāo)志物診斷時(shí)會(huì)因體內(nèi)炎性因子水平因素而干擾 PPI 的診斷，而滑液 α-防御素標(biāo)志物并不受這些炎性疾病的干擾[28]。血沉、血清 C-反應(yīng)蛋白、血清白細(xì)胞介素-6、血清降鈣素原等比關(guān)節(jié)液 α-防御素更容易受炎癥反應(yīng)狀況的影響，因此學(xué)者們一致認(rèn)為關(guān)節(jié)液 α-防御素具有更高的特異性與敏感性，但關(guān)節(jié)液 α-防御素仍可能或多或少也有受到其它非感染性炎癥的干擾[33]。通常臨床工作中 PPI 患者在取關(guān)節(jié)液或者組織標(biāo)本進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)前基本都使用過(guò)抗生素，會(huì)殺滅或抑制大量的細(xì)菌，故而會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌培養(yǎng)的陽(yáng)性率降低。臨床上常采取重復(fù)穿刺抽吸培養(yǎng)[34]及超聲降解法清除假體黏附的細(xì)菌[35]來(lái)提高細(xì)菌培養(yǎng)的陽(yáng)性率。筆者認(rèn)為正確恰當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)以及培養(yǎng)方法與時(shí)間等因素會(huì)干擾病原菌培養(yǎng)的準(zhǔn)確率，特別是一些真菌或分枝桿菌的感染，而單一關(guān)節(jié)液 α-防御素檢測(cè)是否具有極高的敏感性與特異性尚需更進(jìn)一步的研究探討。

PPI 的病原菌譜復(fù)雜，可以是單一病原菌或多種病原菌混合感染引起。陳志等[36]報(bào)道，PPI 以革蘭氏陽(yáng)性菌為主，而近年來(lái)革蘭氏陰性菌導(dǎo)致的 PPI 患者有所增加。同時(shí)也有不少研究發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)、不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)導(dǎo)致 PPI 的病原菌分布不同，以及同一醫(yī)療機(jī)構(gòu)不同時(shí)期 PPI 的病原菌分布也會(huì)發(fā)生改變[37]。病原菌譜復(fù)雜、分布差異、毒力的增強(qiáng)以及耐藥率的增加等使 PPI 的診治更具挑戰(zhàn)性，增加了目前直接與間接診斷依據(jù)的難局限性。Deirmengian 等[1]研究得出關(guān)節(jié)液 α-防御素檢測(cè)對(duì)不同病原菌均能正確診斷，但該研究存在臨床數(shù)據(jù)不足等，尚不能評(píng)價(jià)關(guān)節(jié)液 α-防御素診斷 PPI 的準(zhǔn)確性，仍需要大樣本、多中心的研究證實(shí)。

研究發(fā)現(xiàn)單個(gè)指標(biāo)診斷 PPI 時(shí)，關(guān)節(jié)液 α-防御素的敏感性與特異性較多數(shù)傳統(tǒng)診斷指標(biāo)高，但是關(guān)節(jié)液 α-防御素的敏感性和特異性與細(xì)菌培養(yǎng)、關(guān)節(jié)液白細(xì)胞計(jì)數(shù)相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[12]。由于細(xì)菌培養(yǎng)所需時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn) PPI 的快速診斷；以及關(guān)節(jié)液白細(xì)胞計(jì)數(shù)所需的關(guān)節(jié)液量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于關(guān)節(jié)液 α-防御素的檢測(cè)，因此關(guān)節(jié)液 α-防御素檢測(cè)對(duì)于 PPI 的診斷具有更高的應(yīng)用價(jià)值[31]。綜上所述，關(guān)節(jié)液 α-防御素與傳統(tǒng)檢查方法相比更有優(yōu)點(diǎn)：( 1)α-防御素的敏感性和特異性均高于 C-反應(yīng)蛋白、血沉和關(guān)節(jié)液細(xì)菌培養(yǎng)[33,38-41]。 Deirmengian 等[1]通過(guò)對(duì) 149 例進(jìn)行研究分析，最后得出 α-防御素診斷 PPI 的敏感性和特異性分別為 97.3% 和 95.5%，而關(guān)節(jié) C-反應(yīng)蛋白的敏感性和特異性只有 97.3% 和 78.6%。( 2)前期抗生素使用和潛在的系統(tǒng)性疾病對(duì)關(guān)節(jié)液 α-防御素檢測(cè)效果無(wú)明顯影響[41-42]。Shahi 等[41]的研究表明 PPI 患者在診斷前服用抗生素不會(huì)影響關(guān)節(jié)液 α-防御素對(duì)關(guān)節(jié) PPI 的診斷。( 3)研究表明在不同細(xì)菌種類、毒力、病變部位的 PPI 診斷中，α-防御素均具有較高的敏感性和特異性[43]。( 4)α-防御素聯(lián)合其它關(guān)節(jié)液檢查診斷價(jià)值更大。有研究表明單獨(dú)使用關(guān)節(jié)液 α-防御素進(jìn)行快速診斷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)假陽(yáng)性與假陰性，也無(wú)法獲得正確的判斷，由于 PPI 臨床診斷的復(fù)雜性，單一的診斷指標(biāo)往往無(wú)法正確且快速的做出診 斷[38,44]。Deirmengian 等[42]通過(guò)一項(xiàng)前瞻性大樣本研究，結(jié)果顯示聯(lián)合關(guān)節(jié)液 C-反應(yīng)蛋白和關(guān)節(jié)液 α-防御素對(duì) PPI 具有很高的診斷價(jià)值，也說(shuō)明了關(guān)節(jié)液 α-防御素聯(lián)合其它實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)能獲得更高的敏感性和特異性。

3. α-防御素在關(guān)節(jié)骨科的研究進(jìn)展：2014年，Deirmengian 等[28]提出 PPI 診斷進(jìn)入生物標(biāo)志物時(shí)，生物標(biāo)志物被認(rèn)為對(duì) PPI 的診斷具有優(yōu)良的診斷性能，而關(guān)節(jié)液 α-防御素成為目前生物標(biāo)志物中的研究熱點(diǎn)，其在診斷 PPI 時(shí)比目前常規(guī)檢測(cè)手段更有效的功能得到眾多學(xué)者認(rèn)可。同時(shí)隨著科學(xué)的發(fā)展，目前 α-防御素檢測(cè)已經(jīng)發(fā)展起來(lái)，并且作為一種診斷 PPI 的實(shí)驗(yàn)室商業(yè)性生物 指標(biāo)[28,42,45]。

總之，PPI 的診斷目前仍存在挑戰(zhàn)，尚無(wú)一種高效的實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)成為 PPI 診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”。PPI 的傳統(tǒng)診斷方法或存在低敏感性或低特異性的局限，抗生素的濫用及細(xì)菌微生物膜的形成使 PPI 的診斷愈加困難。雖然大多數(shù)學(xué)者們認(rèn)為 MSIS 診斷標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)較合理的診斷共識(shí)，但是 MSIS 標(biāo)準(zhǔn)較為復(fù)雜，難于廣泛應(yīng)用于臨床實(shí)踐。為了準(zhǔn)確且及時(shí)診斷 PPI 患者，臨床工作中迫切需要一批新的現(xiàn)代分子生物學(xué)手段協(xié)助診斷。關(guān)節(jié)液 α-防御素對(duì) PPI 診斷具有重要潛在價(jià)值，特別是當(dāng)關(guān)節(jié)液 α-防御素聯(lián)合應(yīng)用其它指標(biāo)時(shí)有很高的敏感性與特異性，在 PPI 的診斷價(jià)值上其毫無(wú)疑問(wèn)有很大潛力，有望成為診斷 PPI 的新型標(biāo)志物。關(guān)節(jié)液 α-防御素同樣也存在不足之處，建議在檢測(cè)關(guān)節(jié)液 α-防御素的同時(shí)，與傳統(tǒng)指標(biāo)及其它新型指標(biāo)結(jié)合起來(lái)，同時(shí)兼顧敏感性與特異性，從而提高 PPI 診斷陽(yáng)性率[46]，進(jìn)而更好的發(fā)揮臨床作用。