腰椎内固定术后感染的临床研究

　　腰椎内固定术后感染是脊柱外科术后常见及严重的并发症，其发生率约为9%~12%[1]。Pullte等[2]通过对门诊行脊柱手术的3174例患者的回顾性分析发现，内固定术后发生感染可使整体医疗费用增加超过4倍，住院周期明显延长，对患者造成巨大的经济负担和心理压力；虽然文献中未单独对腰椎术后感染的进行研究报道，但由于腰椎内固定在维持术后6~12个月腰椎稳定性和结构完整性中起重要作用，内固定取出需谨慎，如果感染得不到及时恰当的处理，可引起慢性疼痛、内固定失败、永久性神经功能障碍等一系列问题，甚至造成脓毒血症、多器官功能衰竭等严重后果。近年来，随着脊柱内固定融合手术的开展和普及，腰椎内固定术后感染已经成为了脊柱外科医生不容忽视的重大并发症之一[3]。

　　关于感染的分类，目前方法较多。关于感染的发生机制，多数学者认为，宿主、内植物和致病菌三者之间相互作用是引起感染的主要原因[4]。研究表明，早期感染多与患者自身健康状态、器械消毒、手术操作有关。对于迟发感染，病因尚缺乏足够的临床研究。然而，无论早期感染还是迟发感染，目前都无法做到完全避免，及时发现以及有效治疗。

　　近年来，随着抗菌药物、手术技术和术后管理的进步和发展，腰椎内固定术后感染的发生率呈下降趋势，但因感染仍是术后常见且较为棘手的并发症，因此对于感染的预防及治疗的相关研究并没有减少，以提高临床工作中识别、预防及治疗腰椎内固定术后感染的能力。

　　因此，我们以"腰椎" 、"内固定" 、"感染" 、"易感因素" 、"治疗"为中文关键词，在中国知网、维普、万方3个中文数据库中进行检索，并以"Lumbar vertebrae" 、" Internal Fixation" 、"Infection" 、"Risk Factors" 、"Treatment"为外文关键词，在Pubmed、Springer、Science Direct 3个外文数据库检索，重点筛选从2010年1月至2016年1月近6年的相关文献，共检索出133篇相关文献，其中中文文献32篇，英文文献101篇。设定文献的纳入标准：①研究类型为回顾性研究、前瞻性研究、会议文献、综述；②研究对象为腰椎内固定术后感染形成的原因或涉及内固定感染术后治疗。以及排除标准：①研究类型为评论、讲座；②研究对象不包含腰椎或不涉及感染；③重复发表的文献或阶段性报告。依纳入及排除标准，最终筛选出37篇文献，其中13篇中文文献，24篇英文文献，进行总结、归纳，对腰椎内固定术后感染的发生机制、影响感染发生的因素、治疗进展及存在的问题等方面作一综述。

　　一、腰椎内固定术后感染的发生机制

　　内固定术后感染是宿主、内植物和致病菌三者之间相互作用的结果。进行腰椎手术高龄患者并不少见，该类患者常同时合并多种基础疾病，需长期服用药物，全身或局部抵抗力较差，术后感染的风险增加；同时，脊柱疾病的患者术前多伴有甲基泼尼松龙、地塞米松等糖皮质激素的使用，这也相应增加了脊柱择期手术术后的感染概率[5]。内植物本身没有血供，更无自身免疫，抗生素又很难抵达内植物表面，加之腰椎手术时间相对较长，术中出血较多，局部防御能力降低，这些都为致病菌的生存提供了可能[4]。葡萄球菌仍是目前腰椎内固定术后主要的感染致病菌，它可以黏附在内植物的表面，其代谢物可形成一层生物膜，增加致病菌对宿主免疫和敏感抗生素的耐受性。宿主抵抗力下降，内植物及致病菌的相互作用是造成内固定术后感染无法完全避免的主要因素。

　　二、内固定术后感染的分类及危险因素

　　根据感染出现时间，临床将腰椎内固定术后感染分为早期感染、中期感染和晚期感染[6]。

　　（一）早期感染

　　早期感染最为常见，发生在术后2周内，通常为致病力较强的细菌感染，如金黄色葡萄球菌或革兰阴性杆菌[7,8,9,10]。

　　早期感染的危险因素包括患者自身健康状态、器械消毒、手术操作环节及无菌操作有关。

　　目前已明确的患者自身因素包括：高龄、糖尿病、肥胖、吸烟等，3种以上并存疾病，营养状况差，完全性神经损伤，小便失禁。年龄>60岁者，自身组织修复能力、手术耐受力均较低龄患者下降，术后发生感染的概率明显增高[3]。糖尿病患者术后感染的发生率约为17%，可能与糖尿病患者自身免疫功能受损有相关。同时，糖尿病的患者血小板生长因子功能会受到影响，可使术后伤口的愈合能力进一步下降。Olsen等[11]回顾性分析406例术后发生感染的脊柱手术患者的研究中发现，术前空腹血糖>6.9 mmol/L或术后的血糖>11.1 mmol/L，发生术后伤口感染的概率显著增加。肥胖患者皮下脂肪层较厚，需要更大的牵引力显露术野，切口较深，组织坏死风险增加。较厚的皮下组织还可增加关闭切口后的死腔形成，手术当中电凝的运用可造成脂肪坏死、液化，进一步增加术后感染几率[9]。既往吸烟、酗酒史也会增加脊柱内固定术后伤口的感染概率。营养状态不良者，即血清蛋白<35 g/L或血清总蛋白<60 g/L，术后伤口感染所占比例往往较高。

　　器械消毒不彻底，切口发生感染的风险明显增加。手术操作环节及无菌操作因素包括未能完全遵循无菌操作原则，手术损伤较大，术中止血不彻底、出血量多等。术后感染发生率随出血量的增加而增高，术中损伤较大、患者出血多，常需输血，随输血量的增加感染概率明显增加[12]；手术操作时间的长短与术后感染相关，术中伤口暴露时间延长会加大术后感染的概率；术者对电刀的过度使用同样增加感染的风险；手术参与人员多会导致感染几率大大增加。

　　（二）中期感染和晚期感染

　　中期感染常发生在术后2~10周内，致病菌多为致病力较弱的凝固酶阴性葡萄球菌或丙酸杆菌，其危险因素多与内植物相关[8,9]；晚期感染则发生在术后lO周以后，致病菌多来于自远处感染灶，β-溶血性链球菌最为常见[9]。由于中期感染和晚期感染的临床表现、治疗和预后均较为相似，通常统称为延迟感染[10]。

　　迟发感染病因尚不明确，此类患者大多表现为局部慢性低毒性感染，与第一次手术中污染和全身其他部位感染有关。多数学者认为迟发性感染为血源性种植和术中种植所致[10]，感染可能源于椎前静脉丛或感染源从椎体后缘滋养动脉进入椎体内而导致椎间盘感染[13]。

　　根据感染范围深浅的不同，也可分为浅部感染（感染位于深筋膜之上的皮肤及皮下）和深部感染（位于深筋膜下）。

　　三、内固定术后感染的预防

　　对于外科医生，预防感染永远比治疗感染更为重要。国内文献复习发现，遵循以下原则[3,12]，患者的感染风险显著降低：术前加强对慢性疾病的治疗，增强患者抵抗力，保持血浆白蛋白在35 g/L以上等；术中操作遵循无菌原则，手术操作践行微创理论，避免手术时间过长；术后保持引流管通畅、尽早拔出引流管，及时更换敷料、保持切口干燥。

　　四、内固定术后感染的治疗

　　腰椎内固定术后感染治疗的目的在于根治感染的同时维持脊柱稳定性、缓解疼痛及预防神经功能损害等并发症发生。根据感染的时间、部位和严重程度，腰椎内固定术后感染的治疗包括清创引流、应用抗菌药物、内植物处理、移植组织瓣以覆盖闭合切口等步骤，常需多次分期手术完成。

　　（一）清创引流

　　腰椎内固定术后发生感染应积极手术治疗，病灶清除是治疗感染的有效方法。彻底清创，切除窦道、摘除死骨、清除感染、失活及瘢痕组织直至术野区骨面及周围组织渗血良好为止[10]。Mehbod等[14]在20例行脊柱融合术后深部感染的患者中同样观察到，术后早期扩创联合持续灌洗引流能迅速缓解感染症状，通过彻底的清创、引流、冲洗，感染是能够控制的[15]。清创时分清感染的深浅十分重要，复查MRI对感染的深浅的判断极为关键[16]。如只是浅部感染，则不能切开深筋膜，以防感染向深处蔓延。另外，清创务必彻底，以防残留感染灶，早期清创直达内植物，可去除内植物表面不成熟细菌生物膜，从而保留内植物、控制感染。每次清创时需对切取的不同部位组织标本送病原学培养和组织学分析，以确定致病菌，筛选敏感抗生素指导临床用药。内固定术后感染，冲洗引流液细菌培养阴性之前患者往往需要行多次、反复的清创才能彻底清除感染灶和坏死组织。

　　清创后应对伤口进行彻底的灌洗引流以减少致病菌的数量，伤口冲洗可降低局部细菌浓度和毒素浓度[17]。Dipaola等[18]报告术后早期扩创联合持续灌洗引流能能有效治疗腰椎术后感染。张忠荣等[19]则进一步发现感染早期细菌与内植物之间的黏附并不稳定，彻底清创后持续灌洗可使残存的细菌脱落，无法与内植物表面形成稳固的生物膜。林旭等[20]治疗13例腰椎内固定术后感染发现，在保留内植的同时积极的清除引流能明显缩短切口愈合时间、降低住院费用。

　　目前常用灌洗液为生理盐水，但部分学者认为，碘伏具有毒性低、刺激小、杀菌效果好、无细菌抗药性等优点，可与生理盐水交替用于创面冲洗[10]。庞再力等[21]通过使用碘伏与生理盐水交替冲洗创面的方法在30例复杂骨科感染的治疗中取得良好的临床效果。灌洗液中添加碘伏虽然杀菌效果良好，但高浓度时会破坏宿主细胞，导致伤口的延迟愈合。近年来，部分学者为弥补静脉给药或因组织坏死等原因致抗生素不易达到感染灶的问题，推荐灌洗液中添加抗生素，以提高局部药物浓度，并认为早期彻底清创加抗生素盐水持续灌洗是治疗胸腰椎内固定术后感染的有效方法。然而对于灌洗液中是否常规添加抗生素缺乏系统的研究和总结，同时局部应用抗生素易产生耐药性，且难以保证临床疗效[10]。因此，对采用添加抗生素的溶液冲洗作为常规治疗手段应持谨慎态度。

　　引流管的拔除时间目前存在较大争议，胡光宇等[22]通过对6例腰椎后路融合术后早发性深部伤口感染的治疗，发现术后第7~10天根据引流量、引流液培养结果、体温、局部症状及炎性指标可依次拔除冲洗管及负压引流管。洪志虎和戚旬伟[23]认为需至少冲洗3周才可拔除引流管。我们通过复习文献，发现拔管的时机不应单纯局限于引流时间，更多的是根据患者的病情变化，在临床症状消失、体温正常、连续3次血常规、红细胞沉降率、C反应蛋白指标正常，细菌培养呈阴性时后停止冲洗，改为负压吸引，48 h后引流量<50 ml拔除引流管。

　　（二）抗生素的应用

　　对于大多数腰椎内固定术后感染，单独使用抗生素并不能有效控制感染，而仅作为外科清创处理后的辅助治疗[3]，清创术后尽早全身联合应用抗生素能有效控制感染。抗生素的选用必须足量、足疗程以及规律，屈伟俊等[8]回顾性分析336例脊柱术后感染的切口分泌物或脓液的细菌培养及药敏实验结果，发现感染金黄色葡萄球菌、凝固酶阴性葡萄球菌及表皮葡萄球菌占前3位。因此，可先根据临床经验使用广谱抗菌素，再依药敏结果调整为敏感抗生素。根据电荷作用原理，带正电荷的药物更易于进入椎间盘。因此，就椎间盘的通透性而言，带负电荷的青霉素最差，头孢类次之，而带正电荷的克林霉素和糖肽类最佳，喹诺酮类和氨基糖苷类中等，这已在动物和人体试验中获得证实。术后常规应用抗生素，无论是伤口分泌物还是感染伤口深部组织，其培养阳性率并非很高[18]；同时除细菌外，真菌、病毒、寄生虫等微生物均可引起感染，对于怀疑低毒力微生物所致的感染，建议延长培养时间至14 d，同时行厌氧环境下的培养。近年来，有学者采用聚合酶链式反应技术明显提高诊断的敏感性。

　　抗生素的应用时间目前尚无统一标准[24]，白细胞计数和红细胞沉降率是评价抗生素疗效的可靠指标[25]。多数学者建议至少静脉使用6~8周，再口服6~8周；也有认为应常规静脉用药3周或2周后，观察C反应蛋白，若C反应蛋白已恢复正常时停药改口服。但也有认为长时间静脉使用抗感染药物易产生细菌耐药及多重感染，因而应尽可能减少静脉用药时间。一般情况下，静脉用药后，当C反应蛋白和红细胞沉降率有50％的下降，且没有临床症状时，可考虑将静脉药改为口服，甚至可更早。

　　（三）内植物的处理

　　临床上主要的争议是清创手术时是否需要同时取出内植物。由于细菌容易黏附在内植物表面并形成生物膜[4]，若不取出内植物就无法达到彻底清除感染组织、根治感染的目的，因此清创时应去除所有的内植物。Ho等[26]对53例胸腰椎内固定术后手术部位感染患者研究表明，保留内植物明显增加清创冲洗的次数，延长感染持续时间，18.9％需要取出内植物治疗感染。Collins等[27]报告的9例接受抗生素和清创治疗的内固定术后感染，在内植物取出前，感染一直处于活动状态，而取出后痊愈。Kim等[28]的研究中100％的患者在取出内植物后感染得以治愈。Pull等[2]关于2 876例成人和青少年患者的研究中，69例感染中39.1％接受了内植物取出以治疗感染。Hegde等[29]则认为，胸腰椎术后发生感染，一旦发现内植物松动、固定失效，应该尽早拆除内植物。

　　近年来，有学者主张在清创手术时，尽可能地保留内植物，这与钛材在脊柱内固定术中的应用日益广泛有关[20]。细菌与钛合金材料之间的黏附不稳定，彻底清创和持续冲洗、引流可使其脱落和排出；另外，细菌在钛合金表面形成的生物膜薄，也有利于敏感抗生素杀灭作用[2]。同时，保留内植物可明显减少取出内植物后脊柱失稳、矫形丢失的风险，也可避免内植物取出后需要二期再行内固定的手术[14,21,30]，只有在反复清创无效或患者感染范围较广、症状较重、炎症控制无效的情况下，才应考虑取出内植物[13]。Trampuz等[31]认为深部伤口感染临床症状持续时间<3周，内植物稳定，软组织情况好，有敏感的抗生素的早期感染者，适于行保留内植物的单纯清创术。内植物取出并不是伤口愈合的必要条件，如能保留内植物而治愈感染，可以减少内植物取出导致的脊柱不稳、矫形丢失，避免二期内固定，提高患者和家属的满意度，减少医疗纠纷[32]。大部分胸腰椎术后感染患者，保留内植物是相对安全的，经过积极清除、冲洗引流和抗生素治疗，大多数感染可以治愈[33]。内植物的取出和保留没有绝对的"金标准" ，最终的结果还是要取决于患者的实际情况。

　　（四）创口闭合和创面软组织覆盖

　　伤口何时闭合有赖于感染的控制情况，只有以彻底的清创为前提，软组织覆盖才有效，如果能在取出内植物后进行彻底清创，则可以考虑闭合伤口，这样既可防止外源性细菌的侵入，又可促进伤口愈合。若清创不彻底，保持伤口开放是一种较为安全的方法，但这种方法病程较长，需要每天严格换药，防止外源性感染。腰椎术后感染切口在重复清创后可导致严重的软组织缺损而难于处理，常常需要借助于负压封闭引流技术（vacuum sealing drainage，VSD）的方法关闭手术切口[3]，目前已成为治疗脊柱术后切口感染的可靠方法。Mehbod等[14]利用VSD技术成功地治疗了20例脊柱术后感染内植物暴露的患者，Bas等[34]将VSD技术用于腰椎后路减压椎间植骨融合内固定术，术后伤口深部感染的16例患者的治疗，经过1~3次VSD术，伤口均予二期闭合，术后伤口愈合良好。最新文献也报道VSD在脊柱术后深部切口感染和多次清创术后复杂感染切口治疗方面的有效性，并且多数VSD治疗病例的内植物都得以保留。然而采取VS时，需要反复冲洗切口，时间长达4周，部分患者还需反复清创，长达6个月后才能关闭伤口[35]。Jones等[36]指出，VSD术后可能出现软组织缺损、感染复发、出血等并发症，严重者致死。此外，患者还需长期卧床或者佩戴石膏、支具至胸腰椎融合，卧床时间甚至长达36~60个月。患者长期卧床，呼吸系统、泌尿系感染等并发症发生率明显增加，同时患者因感染反复发作，住院时间长，给社会和家庭也带来沉重的负担[37]。

　　随着抗菌药物、手术技术和围手术期管理的进步和发展，腰椎内固定术后感染的发生率正逐步下降，但其发生是无法完全避免的，对这一并发症有充足的认识并时刻保持较高的警惕性是降低术后感染的关键。对于外科医生，如何及时识别、合理预防和有效治疗腰椎内固定术后感染依然面临着很大的挑战。