假体周围感染（prosthetic joint infection，PJI）是肩关节置换术后一种相对罕见且具有严重破坏性的并发症，与髋、膝关节置换术后PJI相比，由于感染微生物谱不同，目前肩关节置换术后PJI诊断及相关检查缺乏敏感性，本文从肩关节置换术后假体周围感染的发生率、诊断、危险因素、预防方法和治疗方案进行综述，以供临床参考。

肩关节置换术是一种常见的手术，包括解剖型全肩关节置换术（anatomy total shoulder arthroplasty，aTSA）、反向肩关节置换术（reverse total shoulder arthroplasty，rTSA）和肩关节表面置换术，已成为处理严重创伤（如肱骨近端粉碎性骨折）和终末期退行性疾病（如骨关节病、类风湿性关节炎等）的有效手段［1］。随着医学技术的不断进步，该手术的临床疗效得到了进一步提高，其适应证也逐渐扩大，然而，随着肩关节置换术的病例数量增加，相关并发症的发生率也在上升，其中假体周围感染（prosthetic Joint infection，PJI）是最为严重的并发症之一［2］。既往的研究表明肩关节置换术后感染的发生率在0.5%~6.7%，其中一项纳入4063例肩关节置换术后并发症的研究示：肩关节置换术后感染占所有并发症的13.8%［3］。

尽管髋、膝关节置换术后的感染管理已有完善的指南，但对于肩关节PJI的诊断和治疗仍存在一定的不确定性。因此，本综述旨在探讨肩部PJI的定义、危险因素、诊断、预防和治疗方法，以期为临床医生提供更多有效的治疗策略。

一、定义

虽然肌肉与骨骼感染协会在2018年更新的髋、膝关节PJI诊断标准［4］已普遍用于临床，但由于肩关节PJI通常由毒性较低的微生物引起，特别是痤疮角质杆菌，因此髋、膝关节感染的标准不一定适用于肩关节PJI感染。此外，痤疮衣原体作为定植菌普遍存在于肩部皮肤，即使在初次肩部手术时也经常在培养物中发现，这进一步使PJI的诊断带来了额外的复杂性［5］。因此，2018年关于肌肉骨骼感染的国际共识会议（International Consensus Meeting，ICM）制定了肩部PJI诊断和管理［6］。

将肩关节PJI分为四类：明确感染、很可能感染、可能感染和不太可能感染。明确感染的定义是存在以下任意一项或多项标准：

（1）存在与关节腔假体相通的窦道；

（2）关节腔内大量脓液；

（3）两次组织培养都培养出具有表型相同毒力微生物。

ICM制定了一套次要标准（表1），很可能感染定义为：存在6项或更多项且已明确感染病原体。可能感染定义为以下情况之一：

（1）存在6项或以上次要标准但未明确感染病原体；

（2）少于6项次要标准且单次组织培养出强毒力病原体；

（3）少于6项次要标准且两次组织培养出低毒力病原体。

不太可能感染定义为：少于6项次要标准且低毒力病原体培养阴性或仅单次低毒力培养阳性。以往的学者将假体周围关节感染可分为4种不同类型：

（1）早期急性感染：肩关节置换术后3个月内患者出现持续发热、肩关节肿胀、疼痛和全身性败血症；

（2）早期慢性感染：术后3个月内患者出现持续的伤口引流；

（3）晚期急性感染：患者术后3个月开始出现肩部红肿疼痛；

（4）晚期慢性感染：患者术后3个月开始出现慢性疼痛，并且放射学证据表明关节松动，伴或不伴有窦道形成和分泌物。

另外根据细菌生物膜在假体周围形成时间主要分成两类，急性PJI（生物膜尚未成熟）：术后早期感染指在术后短时间内（＜4周）出现的关节部位感染；慢性PJI（生物膜已形成）：术后＞4周出现感染或从发生急性感染到获得有效诊治的时间＞4周。

二、危险因素

（一）患者因素

研究指出，性别对肩关节置换术后的感染风险有显著影响，特别是男性患者［7-8］，原因是多方面的，这可能与男性较大的皮脂腺和更高的皮脂产量有关，这些因素为痤疮衣原体等微生物提供了更适宜的生长环境，且常规消毒无法完全消除［9］。年轻患者也显示出较高的感染风险，尽管年龄和人种似乎与感染风险无直接关联［10］。

体质量指数（body mass index，BMI）的研究结果并不一致，尽管某些研究未发现BMI与肩部PJI的直接关联［7,11］，但其他研究指出，较高的BMI可能与增加的浅表软组织感染风险相关，尽管深部组织感染风险并未显著增加［12］。在上肢关节置换术的系统评价中，Theodoulou等［13］表明：感染几率随着BMI的增加而增加，BMI较大的患者出现感染的几率是普通患者的2.37~5倍。而Seok等［10］一项Meta分析示：BMI<30kg/m2也是一个危险因素。

此外，吸烟和酗酒历史被证明为肩部PJI的另外两个重要危险因素。Hatta等［14］研究示目前吸烟和既往吸烟患者的感染风险分别增加7.3倍、4.6倍。

糖尿病和代谢综合征等合并症是肩关节置换术后PJI的潜在危险因素［15-16］，虽然部分研究未发现糖尿病的存在与肩部PJI之间存在直接相关性［17-18］。一项纳入18729例TSA和RSA患者的回顾性数据库研究发现，糖化血红蛋白>8mg/dL的患者术后发生伤口并发症和深部感染的风险增加［19］。

其他与肩关节置换术后PJI风险增加相关的疾病包括类风湿性关节炎、缺铁性贫血、丙型肝炎、艾滋病、帕金森病和血液透析患者等［10,20-22］。

（二）治疗因素

在治疗方面，有多种危险因素与肩部PJI有关。既往有肩部手术史的患者发生肩关节PJI的风险显著增加［23］，是无手术史患者的4.8倍［24］。另外手术指征、关节置换术式也是假体肩部周围感染的危险因素，与其他手术指征相比，关节置换术治疗肱骨近端骨折发生PJI的风险更高［25］，治疗骨关节炎的PJI风险较低［10］。不同的肩关节置换术式对感染风险的影响也不同，rTSA较aTSA发生PJI的风险更高，最新文献显示rTSA术后发生PJI的几率可能增加2~6倍［7,26］。此外，肩关节翻修术也被证明是PJI的危险因素之一［27］，翻修术后感染率高达15.4%。手术时长超过90min亦被认为是术后感染的一个重要因素。

近期类固醇注射史可能是肩部PJI的危险因素，既往研究表明：在关节置换术前3个月内接受同侧肩部类固醇注射的患者感染风险比没有注射史的患者高2倍，Baksh等［28］学者表明在TSA术前4周内接受类固醇注射的患者术后1年和2年的PJI风险均增加，因此推荐至少推迟4周以后在行关节置换术以减轻PJI风险。然而，另有研究指出，在关节置换术前3~12个月接受注射的患者感染风险没有增加［29］。

在术后治疗方面，Everhart等［30］发现围手术期输血量与PJI呈倍性增加，每输入一单位浓缩红细胞使感染风险增加1.86倍。Grier等［31］进一步证实围手术期输血患者的感染几率是非输血者的2倍。另外术后抗凝治疗也可能会增加PJI的发生率［32］，尽管这需要进一步的研究来验证。

三、诊断

（一）微生物学

目前，肩关节PJI中最常见的病源菌是痤疮丙酸杆菌（38.9%）、表皮葡萄球菌（14.8%）和金黄色葡萄球菌（14.5%）［33］。痤疮丙酸杆菌是一种厌氧革兰氏阳性杆菌，是正常皮肤菌群的一部分，主要存在于毛囊的皮脂腺中，生长缓慢，必须在厌氧培养基中培养至少14d。痤疮梭菌不像其他可引起假体关节感染的细菌（如金黄色葡萄球菌）那样具有强毒性，往往毒力低，且更具有惰性，它还倾向于在假体植入物周围形成生物膜，使其检测和根除更加困难。

（二）临床表现

肩关节PJI的临床表现取决于病原菌。最常见的是痤疮衣原体感染引起的低毒力、惰性表现，疼痛、僵硬或功能受限可能是唯一的症状。当感染是由毒性更强的微生物（如金黄色葡萄球菌）引起时，患者可能出现急性感染症状，如关节部位红、肿、热、痛，切口愈合不良或持续渗出，可伴有发热、寒战甚至败血症的全身症状。窦道是PJI的特异性特征，但早期很少出现。

（三）影像学

怀疑肩关节PJI的患者都要求接受X线检查，虽然对感染无特异性，但能显示假体的整体对位情况，是否存在假体松动或骨溶解，如果早期在X线中观察到假体快速松动移位、假体周围骨溶解、进行性透亮线、骨膜反应等表现，提示可能存在PJI。CT扫描可用于评估假体位置、组件松动和翻修手术前的剩余骨量，对PJI特异性诊断能力有限。核磁共振、标记的白细胞/骨髓SPECT/CT和18FFDG-PET/CT扫描敏感性、特异性低，通常不推荐作为常规检查［34］。

（四）血清实验室

当怀疑PJI时，除X线检查外，血清白细胞计数和炎症标志物（血沉、C-反应蛋白、降钙素原、D-2聚体等）也是必需完善的检查，但这几种标志物的敏感性和特异性不同［35-36］。血清D-二聚体对肩部PJI的诊断具有良好的敏感性，但特异性较差［37］。Shields等［38］系统评价示各标志物敏感性：血清白细胞（7%）、C-反应蛋白（36%）、血沉（39%）和白细胞介素6（13%）。虽然炎症标志物升高可能会增加感染可疑性，但正常值时不能排除感染可能。此外，部分患者（如类风湿性关节炎）术前炎症标志物升高，因此升高的值不一定具有特异性。

（五）关节液检查

关节穿刺和关节液检查是髋、膝关节PJI诊断和病情检查的标准治疗，但对于是否或何时应该抽吸滑液来帮助诊断疑似肩关节PJI［39］，目前还没有明确的共识，且穿刺中存在多种问题。首先，即使在影像学引导下，肩关节穿刺失败率不容忽视，可高达44%，在翻修关节置换术时确认感染的情况下也是如此。其次，即使获得了关节液，检测的敏感性和特异性能否可靠地排除感染有待进一步研究与验证［40-41］。目前ICM提出肩关节PJI的次要标准是：关节液白细胞计数＞3000/μL，中性粒细胞百分比＞80%。

关节液α-防御素是另一个被广泛研究的检查项目，它是一种抗微生物肽，可以中和病原体。Unter等［42］回顾性研究示：在诊断肩关节PJI中，α-防御素的敏感性为75%，特异性为96%。Renz等［43］的研究示敏感性为60%，特异性为83%。虽然关节液α-防御素的敏感性远低于髋关节和膝关节文献中报道的97%，但其在肩关节PJI的诊断中起一定作用。目前也有研究其他关节液生物标志物，包括白细胞酯酶［44］、IL-2、IL-6、TNF-α和关节液基因测序［45］等，有望取得进一步进展。

（六）组织培养

由于关节液生物标志物的敏感性相对较低，有学者主张在进行翻修手术之前获取组织样本进行培养。一项系统回顾研究表明［46］，这种方法能够以较高的灵敏度和特异性预测术中获得的培养结果，优于传统的关节液抽吸和炎症标记技术。同样，Lapner等［47］研究了17例因怀疑感染而接受翻修关节置换术患者的术前包膜穿刺活检，他们发现，以开放手术活检为标准，包膜穿刺活检的敏感性和特异性均为80%。因此，翻修手术前的组织取样可能作为肩关节置换术后PJI检查的辅助项目，特别是关节镜取材培养。

（七）术中评估

术中开放活检和组织培养是诊断肩部PJI的金标准。手术时从不同部位（如滑膜、关节囊、肱骨端和假体周围）获取至少5个深部炎症明显的组织标本。一项在rTSA中检测痤疮杆菌所需的最少培养物数量的研究发现：至少需要6种培养物才能在深层组织中检测到［48］。所有培养物在需氧和厌氧培养基中至少保持14d，且在术中取材前至少2周暂停使用抗生素。

术中冰冻也可作为术中诊断PJI的检查方法。在髋、膝关节PJI诊断中，术中冰冻诊断次要标准是5个高倍视野中每个高倍视野中性粒细胞超过5个。Grosso等［49］研究术中冰冻切片诊断肩部PJI的准确性，他们发现：在5个高倍镜中每个高倍镜大于5个中性粒细胞的理念，在诊断肩关节PJI时只有50%的敏感性。通过优化工作曲线，且保证特异性的情况下，使用5个高倍镜视野中总共10个中性粒细胞的理论灵敏度可达72%。建议在翻修手术时将术中冰冻切片作为肩部PJI诊断的辅助手段，但阴性结果不能排除感染。

（八）基因诊断

传统的诊断方法包括临床表现、血液生化指标和细菌培养。然而，这些方法存在一定的局限性，基因诊断技术的出现为PJI的快速、准确诊断提供了新的可能。基因诊断技术通过检测病原体的遗传物质，如DNA或RNA，来诊断感染，这些技术包括聚合酶链反应（polymerase chain reaction,PCR）、实时定量PCR（real-time fluorescence Quantitative PCR,qPCR）、高通量测序（high-throughput sequencing,HTS）和基因芯片技术等，灵敏度和特异性高。目前研究最热的是宏基因组二代测序技术（metagenomic next-generation sequencing,mNGS）［50］，通过获取样本中的核酸片段来进行生物信息分析比对检出生物种类及序列数量，甚至能识别罕见的病原微生物，为PJI的病原学诊断提供了更精准有效方法。

四、预防

（一）术前皮肤准备

目前旨在术前降低术区皮肤细菌含量。最近的多项研究提出：局部应用3%过氧化氢和5%过氧化苯甲酰均可减少皮肤表面痤疮丙酸杆菌的细菌含量，且没有明显的不良反应［51-52］。

（二）抗生素

预防感染的最有效策略之一是术前抗生素的使用，为达到最佳效果，最适宜的给药时间为手术切皮前30min内，以确保手术区域达到有效的药物浓度，但也有学者支持在切皮前30~59min给药。目前，首选的预防性抗生素是第一代和第二代头孢菌素，如头孢唑啉，其抗菌谱广泛、安全性良好。对β-内酰胺类药物严重过敏的患者，可以考虑使用万古霉素，在切开皮肤前2h使用万古霉素开始输注15mg/kg，最大剂量为2g［53］。对于其他抗生素选择，Yian等［54］对7140例肩关节置换术比较万古霉素、克林霉素与头孢唑啉的预防疗效研究示：头孢唑啉组和万古霉素组的感染率无差异，单用克林霉素组的感染风险增加3.5倍。Namdari等［55］发现，除头孢唑啉外，围手术期给予更强抗生素时，肩关节PJI发生率无差异。

（三）术中预防

目前术中局部用药的研究较少，可借鉴髋、膝关节置换的研究。Iorio等［56］回顾性研究“万古霉素-聚维酮方案”效果发现，接受该方案治疗的患者PJI风险降低了27.8%。Garofalo等［57］学者研究将万古霉素粉末置于伤口中，发现伤口内万古霉素粉可降低肩关节PJI的发生率，且没有增加任何局部和全身无菌并发症。聚维酮碘和万古霉素粉可能在预防肩部PJI方面发挥作用，但需更多特异性研究［58］。

五、治疗

（一）手术选择

一旦诊断肩关节置换术后PJI，目前有多种手术治疗方案，包括冲洗和清创、保留或更换内衬组件、一期翻修、二期翻修、关节切除术以及用抗生素垫片进行永久性替代治疗。

彻底清创是最基础治疗，包括开放性清创、关节镜下清创，镜下清创因假体的位置需考虑是否能彻底，此外是否要更换内衬目前适应证不明确。Dennison等［59］一项包含10例肩关节置换术的病例研究，包括急性感染（指在手术后6周内发生）或延迟性急性血源性感染（指在手术后6周以上但症状少于3周），其中3例患者接受关节镜下清创冲洗，7例接受开放清创冲洗，都没有更换聚乙烯成分，研究显示的成功率为70%，感染复发率为30%。针对髋、膝置换术后早期感染和急性血源性感染，保留内衬的彻底清创是首选的治疗方案。

既往PJI治疗中，二期翻修被视为金标准。一期将假体取出，对感染组织彻底冲洗和清创术，植入载有抗生素的骨水泥或聚甲基丙烯酸甲酯垫片［60］，然后给予所培养病原体抗生素6~8周，抗生素疗程结束后再进行感染标记物等评估，在患者没有持续感染的证据后，在二期植入新的假体。但最近的研究对此提出了质疑，已有多项回顾性研究探讨了一期和两期翻修术治疗肩部PJI的疗效［61-62］。Aïm等［63］学者的研究荟萃分析显示：一期翻修合并再感染率为7%，二期为21%，此外，一期翻修合并并发症发生率为17%，二期翻修为33%。2018年ICM报道了类似的结果，并得出结论：目前一期翻修可能优于二期翻修，再感染率和并发症发生率较低。

一期翻修是4周以内的急性假体周围关节感染的治疗选择，包括2种方案：仅更换垫片或更换所有假体组件，同时对感染区域行系统彻底的清创，术后长期抗生素治疗。一期翻修的优点对软组织破坏较少，二次粘连的可能性更低，经济成本更低。一期和二期翻修各存在优劣势，手术的选择应根据患者自身症状，成功取决于患者和感染相关因素。

使用抗生素间置器进行治疗也是一种选择。Pellegrini等［64］报道了19例最终使用抗生素骨水泥垫片进行治疗，其中没有复发感染患者，疼痛缓解良好，但肩关节活动度差。对于不希望或无法接受再次手术的低需求老年患者，可选择抗生素间置器，但抗生素间置器可能会出现并发症，McFarland 等［65］研究了使用抗生素间置器的患者，出现了多种并发症，包括关节盂损伤、肱骨干骨缺损、间置器断裂、肱骨骨折等。

对于多次术后感染仍未控制的窦道患者，需结合患者自身情况，必要时行关节切除术，也可终身换药，永久带菌生存。关节切除术可以显著缓解疼痛、根除感染，复发率低，但会带来永久上肢功能缺失。

（二）抗生素治疗

建议长期抗生素治疗与手术治疗相结合，但缺乏最佳抗生素、给药途径或治疗持续时间的具体指导。根据选择的手术方案、感染微生物的毒力和感染的长期性，最佳治疗可能存在差异。应根据病原菌种类及抗生素药敏结果合理选择抗生素，保证骨与关节内可达到较高的药物浓度，特别在有人工关节假体持续存留时，兼顾或联合使用具备抗病原菌生物被膜的药物（如利福平、氟喹诺酮类等）。PJI 的抗感染治疗周期较长（至少 6~8 周），一般初始治疗从静脉使用抗生素2~4 周开始，在感染性炎症基本控制后，改为口服生物利用度高的抗生素。

六、总结

在怀疑肩关节置换术后PJI 时，首先要了解完整的病史、评估可能与感染相关的合并症、结合患者体格检查和 X 线检查、感染指标、关节液等检查，初步明确患者是明确感染还是可能感染，对于某些阴性结果也不能排外 PJI，需动态观察。对于确诊的 PJI 患者，应根据患者感染症状、时间等个性化选择手术方案，结合长期抗生素治疗。目前有许多问题仍未得到解答，包括最佳手术治疗、抗生素持续时间和给药途径，以及偶然阳性培养的意义，需要进一步研究。