初次髋/膝关节置换术后院内手术部位感染的发生率和危险因素

 

    全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）和全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA）可安全有效提高下肢骨性关节炎患者的生活质量，重建下肢功能[1]。虽然膝髋关节置换术的成功不存在争议，但术后并发症如人工关节感染（prosthetic joint infection，PJI）依然是令人担忧的主要问题。人工关节周围感染是人工关节置换失败和翻修手术的重要原因[2,3]。来自美国住院患者样本的回顾性数据表明感染（14.8%）是THA术后翻修的第三常见原因，排在假体不稳或脱位（22.5%）和机械性松动（19.7%）之后。感染是导致关节切除及假体取出最常见的原因（74.3%）[3]。关于膝关节置换的相似研究也证实了这一点[2]。尽管预防性应用抗生素、层流手术间及人体净化系统可以降低假体周围感染的发生率[4]，最近的研究表明假体周围感染的危险将来还会增加[5]。Kurtz等利用1998~2007年间美国住院患者样本数据库（National Inpatient Sample，NIS）的数据分析证实，髋关节翻修术后的感染患者数量将从2005年的3400例增加到2030年的46 000例，膝关节翻修术后感染患者的数量将从2005年的6400例增加到2030年的175 500例[6]；髋关节置换术后感染翻修的经济负担在2025年将增加50%，髋关节置换术后感染翻修的经济负担在2016年将增加50%[7]。因此，为了减轻患者和医疗机构的负担[8]，降低或预防假体周围感染非常重要。

    手术部位感染（surgical site infection，SSI）占院内感染总发病率的15%~30%[9]，与发病率、死亡率及与日俱增的医疗花费明显相关[10]。择期关节置换术后尚未累及假体的院内SSI是假体周围感染的重要危险因素[11]。为了探究问题的严重程度，并明确不良结果的危险因素，必须进行该领域的进一步研究。

 

    本项研究有以下目的：1）明确住院患者中初次THA和TKA术后SSI的发生率；2）明确SSI的危险因素；3）预估该体系内SSI治疗所需的平均住院治疗费用。

 

材料和方法

 

    本研究得到卫生保健研究和质量机构（Agency of Healthcare and Quality，AHRQ）的资助，通过商业途径从医院费用与使用项目（Hospital Cost and Utilization Project，HCUP）获得NIS数据。NIS是美国最大的付费住院出院数据库。按其设计可以获得NIS中细化信息的电子版本[12]。利用NIS数据可以解答许多有价值的临床问题，不同领域的医学专业人员利用NIS数据发表了涉及众多方面的研究[13,14]。由于本项研究使用的大量数据均获充分鉴定，因此获伦理委员会豁免批准。

 

研究样本的选取

    本项研究纳入NIS从1998~2007年的所有数据。使用第9版国际疾病分类（International Classification of Diseases-9th，ICD-9）临床修订版（Clinical Modification，CM）中编码81.51和81.54作为初次THA和TKA的入选标准。手术部位感染的诊断标准使用了ICD-9-CM中编码998.5和996.6。在NIS收集的所有数据中，本研究分析了存在SSI和非SSI患者的人口统计学差异、手术技术类型以及肺栓塞（pulmonaryembolism，PE）、创伤或手术后呼吸功能不全/成人呼吸窘迫综合征（adult respiratory distress syndrome，ARDS）及深静脉血栓（deep venous thrombosis，DVT）的发生率。利用ICD-9-CM确定不同合并症、器官的异常和局部操作相关的并发症。特别说明的是，糖尿病患者同时纳入并发症组和非并发症组，以证实这个因素是否与围术期SSI风险相关。按照Elixhauser法[15]，通过ICD 9第250.00和250.01标准区分无并发症的糖尿病患者（250.00，没有并发症或临床表现的II型糖尿病；250.01，没有并发症或临床表现的I型糖尿病），最终筛选出没有临床并发症或慢性全身并发症的患者。另一方面，通过ICD 9的250.4~250.6标准区分存在并发症的糖尿病患者[250.4，合并肾脏并发症的糖尿病（0-3）；250.5，合并眼部并发症的糖尿病（0-3）；250.6，合并神经系统并发症的糖尿病（0-3）]，筛选出存在不同器官并发症的糖尿病患者。另外，为了统计总体合并疾病病情，计算平均Deyo合并症指数[16]。分别统计SSI组和非SSI组的住院期间死亡率、平均住院日、输血率及平均住院费用。由于无法判断翻修手术的SSI编码是入院诊断还是源于后续操作，排除所有的翻修病例。约40%的患者无法确定种族，被划入到“白种人”。该方法基于最近一项研究，种族统计缺失率高的机构所服务的人群中白人/黑人的比例高于平均值[14,17]。

                           

 

统计学方法

    通过SSI状态和操作类型报道患者相关特征。连续变量使用加权平均值表示，分类变量使用百分比表示。如果患者相关特征可作为增加SSI的独立因素，使用Logistic回归模型进行分析。该模型的变量包括手术类型、年龄、性别、种族和个体合并症。使用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线下面积（area under curve，AUC）（也称为C数据）评估该模型区分效力。计算每个独立预测因素的比值比（odds ratio，OR）、95%置信区间和P值。使用SAS 9.2版本软件（SAS Institute，Cary，NC）分析所有数据。为了便于分析复杂调查设计中的数据，并获取这个复杂调查设计系统中参数均值和方差一致性预估值，本研究使用SAS的SURVEYMEANS、SURVEYFREQ和SURVEYLOGISTIC程序进行描述性分析和建模工作。

 

结果

 

    本研究共纳入412 356例THA和784 335例TKA，代表1998~2007年间的2 013 352例THA和3 823 167例TKA。在这些病例中，0.36%的THA和0.31%的TKA最终发生围术期SSI。各组患者的人口统计学数据如表1所示。SSI患者合并症更重（THA患者Deyo合并症指数分别为0.62和0.47，TKA分别为0.64和0.56，P＜0.0001），反映酒精依赖、慢性肺疾病、充血性心力衰竭、存在并发症的糖尿病等疾病的发病率更高。表2详细记录了这些疾病的情况。无并发症的糖尿病（THA组，10.5% vs. 10.5%，P=0.9588；TKA组，16.5% vs. 16.2%，P=0.7634）或肥胖（THA组，6.3% vs. 7.4%，P=0.1073；TKA组，11.1% vs. 12%，P=0.1523）患者的SSI发生率未见明显差异。

    SSI患者围术期死亡率明显比非SSI患者高（THA组，2.5% vs. 0.3%，P＜0.0001；TKA组，1.2% vs.0.1%，P＜0.0001）（图1）。SSI患者术后并发症如DVT（THA组，4% vs. 0.5%；TKA组，4.7% vs. 0.7%，P＜0.0001）、ARDS（THA组，3% vs. 0.3%；TKA组，2.8% vs. 0.3%，P＜0.0001）及PE（THA组，1.9% vs.0.2%；TKA组，1.8% vs. 0.4%，P＜0.0001）的发生率更高（图1）。器官特异及局部操作相关并发症发生率如表3所示。SSI患者更容易出现这些并发症。SSI患者伤口周围血肿更为常见（THA组，10% vs. 1.3%；TKA组，6.7% vs. 0.9%，P＜0.0001）。和非SSI患者相比，SSI患者术后输血的概率更高（THA组，41% vs. 26.3%，P＜0.0001；TKA组，30% vs. 19%，P＜0.0001）。SSI患者平均住院时间增加（THA组，13.4 d vs. 4.2 d，P＜0.0001；TKA组，9.7 d vs. 4 d，P＜0.0001），其医疗花费为非SSI患者的2倍（THA组，31 432美元vs. 14 286美元；TKA组，24 558美元vs. 13 334美元，P＜0.0001）。

    多元Logistic回归分析发现TKA和THA住院患者SSI风险没有明显差异。患者相关因素，如年龄小于44岁、男性及少数民族是引起THA和TKA围术期SSI的独立危险因素。合并症中引起关节置换术后SSI的独立高危因素包括有转移性肿瘤、肝脏疾病、凝血功能障碍、体液和电解质异常、肺动脉高压、心力衰竭、酒精滥用及存在并发症的糖尿病（表4）。

 

讨论

 

    近年来医疗服务相关感染性疾病（如SSI）在许多领域都有公开的报道，以利于不同医疗机构间的比较，并促进改善治疗结果[18]。从2008年10月起，美国任何一家医院都无法因某些骨科手术术后SSI从国家医疗保险和补助中心得到补助。鉴于医疗和社会经济考虑，SSI的关注度日益增加。外科医生、医院管理者、纳税人及患者都更加关注并发症的预防。判断关节置换术后易出现SSI的患者十分必要，这有助于采取附加措施预防SSI的发生。

    本研究纳入1998~2007年间NIS符合标准的412 356例THA和784 335例TKA病例数据。SSI患者合并症病情更重，更容易合并酒精依赖、慢性肺疾病、癌症、充血性心力衰竭以及有并发症的糖尿病等，其围术期死亡率更高，平均住院日更长。术后短期并发症，包括DVT、ARDS、PE以及手术部位血肿等也更常见于SSI患者。SSI患者住院花费约为非SSI患者的2倍。围术期SSI的独立危险因素包括性别、少数民族及一些合并症。

    本研究受限于大型管理数据库二次分析的众多固有因素。而且，NIS中的临床信息非常有限，如术中失血量、输血原因、手术时长及浅表感染与深层感染的区别等，本研究的分析解读均在此背景下进行。无法利用NIS的数据建立因果关系。比如输血数据，无法区分SSI患者输血率增加是因为出血增加，或需要回到手术室行冲洗清创术，或不恰当的输血引起免疫缺陷，进而增加感染风险。鉴于NIS的特性，仅能获得住院期间患者的数据，而无法获得患者出院后的情况。另外，该数据库也无法区分因感染而再次入院的数据。因此，预估关节置换术后SSI发生率非常低，可能与大多数SSI的诊断都是在门诊作出有关。应仅限于围术期急性感染作出结论，而这一并发症的发生率很可能被低估。本项研究潜在偏倚是无法获得所有假体周围感染的数据。特别需要指出的是，术前存在多种并发症和术后出现并发症的患者，与感染状态无关，其住院时间也会延长。因此住院时间延长增加了出院前诊断假体周围感染的可能性。由于无法排除编码或主观报告的偏倚，没有理由认为需要在数据库里再次区别数据，因此出院时SSI还是非SSI都是在相同的偏倚下完成，这些偏倚对比较分析的影响较小。

    虽然本研究结果针对住院期间SSI，我们还证实了其他研究中急性和慢性感染的危险因素，如血肿形成、男性、转移癌、少数民族、糖尿病、电解质紊乱（低钾血症）和年轻患者，

    这仍然是现代关节置换术后感染的重要预测因素[4,11,19-21]。有趣的是，本研究并未发现肥胖会影响关节置换围术期SSI的发生，而最近的文献中关于肥胖对感染发生率的关系也存在争议，有支持的[19,22,23]和反对的观点[24,25]。最近一项关于THA后感染和身体质量指数（body mass index，BMI）关联性的研究[25]发现，尽管SSI患者中肥胖比例更高，但如果合并症如糖尿病加以控制，肥胖并不是一个独立的危险因素。本研究与这些结果一致。另一方面，本研究并未将肥胖作为SSI的原因还与无法获取患者再入院的数据有关，这些患者可能在出院后出现症状，特别大多数全关节置换术（total joint arthroplasty，TJA）患者目前住院时间只有3~4天。

    本研究还发现了既往研究中未报道过的与PJI相关联的因素[4,11,19-21,24,26]。其中包括44岁以下患者和45~65岁患者的对比。可能的解释是该特定年龄段患者可能因炎症性疾病行TJA（如类风湿性关节炎或系统性红斑狼疮），存在机体免疫抑制状态，因为开放性骨折或多发骨折而发生创伤后骨性关节炎和/或存在血友病[20,27-29]。由于本研究数据来源不允许因果联系，因此这一发现仅仅是推测性，还需要进一步研究。虽然有研究表明糖尿病患者更容易出现感染[19]，本研究显示更为深入的结论，无并发症的糖尿病与住院期间感染率无明显相关性。相反，伴有并发症的糖尿病（糖尿病长期控制不佳导致系统性并发症）[30]是导致术后急性感染的显著独立危险因素。本研究也与另外一项纳入1000例足踝手术的研究结果相一致，复杂糖尿病患者术后伤口感染的几率是无糖尿病患者的10倍，是简单糖尿病患者的6倍[31]。另外一项纳入57 575例THA患者的研究针对深部感染翻修的相对风险，也得出类似的结论，发现与未患糖尿病的患者相比，存在并发症的糖尿病患者感染概率为2.11倍，存在心血管并发症的糖尿病患者为2.35倍，糖尿病病程5年之内患者为1.69倍。此外，不存在并发症的糖尿病患者深部感染风险与非糖尿病患者相近[32]。沿着这个方向，Merchant利用NIS的数据（1988~2005年）发现控制不佳的糖尿病患者（不存在并发症和近期并发症如酮症酸中毒、高渗昏迷）出现急性住院期间感染的风险比控制良好的糖尿病患者显著增加2.28倍[33]。

    本研究发现肝脏疾病和酗酒是引起初次关节置换术后SSI的独立危险因素。慢性病毒感染，尤其是HBV\HCV病毒感染，是导致肝硬化的主要原因之一[34]。过度饮酒不但会引起股骨头坏死，也会促进肝硬化的发生[35]。众所周知，肝硬化患者容易出现细菌感染[36]，这可能与吞噬细胞功能受损有关[37]。本研究结果和其他研究一致[38]，强调改善合并肝硬化的骨性关节患者健康状况的重要性，有利于降低围术期并发症发生率，特别感染性置换失败的发生率。

    基于肝脏疾病和凝血功能异常之间的因果联系，我们应把凝血功能障碍作为一项独立危险因素。但是，现有数据无法判断凝血功能障碍是获得性（使用华法林、肝功能衰竭、维生素K缺乏或者DIC）或自身免疫性（VIII因子拮抗、抗磷脂综合征）或基因相关疾病（血友病）。本研究结果也得到了相关文献的支持[39]，过量使用抗凝药如华法林或类似物是促进假体周围感染的独立危险因素。

    总体来说，TJA后SSI与死亡率增加、住院时间延长以及医疗花费增多有关。合并症使患者更易处于免疫抑制状态或导致伤口周围血肿形成，是SSI的危险因素。毫无疑问，控制感染需要从多方面着手。尽管外科医生致力于控制感染，关节置换围术期感染风险依然存在。作为临床医生，我们应尽量为患者提供更多的证据，从而使外科医生、患者和内科医生评估关节置换手术的风险。只有更好的评估风险，才能采取进一步解决措施。未来的目标是找出感染风险高的患者，采取适当的干预措施降低高危人群的围术期并发症的发生。