A: 骨髓内感染 B: 皮质和骨膜受累 C: 髓内和骨膜下脓肿 D: 骨膜剥离 E: 骨坏死 F: 坏死骨形成 G: 窦道形成 H: 骨愈合形成 I: 骨碎裂 J: 坏死骨排出
3.1 常用的Cierny和Mader分类法 定义了骨感染的特征(四种解剖学阶段),并将其与患者的生理状况联系起来。该分类法描述了三种“宿主组”:
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A组:无活动性并发疾病;
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B组:免疫功能受损的宿主;
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C组:存在严重合并症,无法进行手术。
与健康的未受损宿主相比,B组患者(因某些疾病导致伤口愈合受损、药物治疗效果或耐受性降低,或无法进行有效手术)的预后较差(参见下表5.1)。
C组宿主 要么存在严重合并症,无法接受充分治疗,要么感染症状轻微,不值得冒治愈性手术的风险。
Cierny和Mader分类法的骨髓炎解剖类型:(a) Type 1 骨髓型:此胫骨有一个中央坏死骨区(sequestrum)和周围水肿的松质骨。未涉及皮质骨,也未形成窦道。(b) Type 2 表浅型:有皮质坏死骨块(sequestrum)并伴随周围新骨形成(包膜)。磁共振成像确认没有骨髓感染。(c) Type 3 局限型:这是长骨中最常见的骨髓炎类型。骨髓和皮质都受到累及,伴随窦道形成和外皮质表面的骨膜剥离(黑箭)。在这张MRI扫描中可以看到骨骼保持连续性,有一健康的骨桥横跨感染区域,(白箭)。(d) Type 4 弥漫型:骨骼的整个段落受到感染。Type 1至Type 3的所有特征均存在。
4.1 临床特征:任何骨感染的诊断主要基于临床表现。局部炎症体征(红、肿、热、痛)常见,但全身不适程度不一,甚至在急性病例中也可能缺失。慢性感染的诊断可能更加困难。与活动无关的疼痛是唯一的常见症状,但相当不具特异性。急性全身不适不太明显,但许多患者报告在疾病发作时出现发热、寒战、出汗和食欲不振。
查体可发现骨压痛、轻微肿胀或温度升高。在复发性慢性骨髓炎中,可能有陈旧的愈合窦道、活动性排液窦道、软组织脓肿或既往手术或损伤的疤痕。虽然急性骨髓炎可能导致严重的全身性疾病并具有潜在的致命性,但慢性疾病的表现虽不那么剧烈,却同样会改变生活状态。慢性骨髓炎,反复需要医疗治疗,总体健康状况差,伴或不伴窦道引流,以及持续的疼痛,可能导致失业和社会孤立。这类患者已被证明具有较高的抑郁和其他精神疾病风险。
4.2 实验室检查:没有特定的血液检查可以确认或排除骨感染的诊断。在急性表现中,血清白细胞计数(WBC)、红细胞沉降率(ESR)和C反应蛋白(CRP)水平可能因骨髓炎或其他合并症或感染而升高,但在慢性感染中它们通常是正常的。在儿童中,CRP和ESR的组合对骨关节感染的诊断具有最佳的敏感性(98%)。如果患者发热,应在使用抗生素之前进行血培养。大约三分之一的急性骨髓炎儿童血培养呈阳性。非典型感染如布鲁氏菌、巴尔通体或螺旋体(梅毒和雅司病)可以通过血液血清学诊断。
4.3 影像学:普通放射学仍然是骨感染的最佳筛查测试(参见图5.7)。最初,X光片可能正常,但在5到7天内,局部骨质疏松、骨破坏、皮质破裂、骨膜反应和包壳变得明显。大约10天左右可以看到死骨。在治疗期间,肢体的废用会产生广泛的放射学骨质疏松。任何残留的死骨将保持放射密度,因为无血管的骨不能脱矿,随着时间的推移会变得更加明显。当担心感染扩展到植入物或内部脏器时,应进行对比窦道造影。在骨盆骨髓炎中,窦道造影或逆行尿道膀胱造影可以诊断骨与膀胱或肠道之间的瘘管,这常见于膀胱或前列腺癌放疗后,或炎症性肠病患者中。
如下图5.7 骨髓炎的影像学表现:
(a) 这张普通X光片显示了慢性骨髓炎的特征,包括中央死骨形成(黑色箭头)、骨质溶解(星号)和成熟的包壳形成(白色箭头),导致皮质增厚。
(b) 计算机断层扫描(CT)显示胫骨广泛的髓内骨髓炎,此前接受过扩髓治疗。残留的膜内死骨(白色箭头)在增厚的皮质下显示为放射致密区域。
(c) STIR 和 (d) T2 加权磁共振成像(MRI)图像显示中央骨髓炎伴死骨(白色箭头)、后侧瘘管和窦道(黑色箭头)延伸至皮下组织,以及股骨内的继发性骨质溶解区域。窦道通常沿着肌间隔在肌肉之间“沿阻力最小的路径”延伸。
(e–g) 在这个髓内钉周围感染的病例中,MRI扫描 (e) 清楚地显示了外侧软组织炎症(黑色箭头),但由于金属伪影无法识别骨受累区域。PET-CT (f) 冠状面和 (g) 横断面图像显示了髓内钉周围的髓内感染,并显示后侧瘘管形成骨膜下脓肿(白色箭头)。
当怀疑有非典型感染时,如近期外出旅行、临床特征异常或动物咬伤等,可能需要特殊的培养技术。分离结核分枝杆菌(TB)需要进行长时间培养(6周),并且对于一些非结核分枝杆菌,可能需要低温培养。免疫功能低下的患者和曾经接受负压伤口治疗(NPWT)的开放性伤口患者,应进行真菌及其他不常见致病菌的培养,这些培养也需要保持6周。
分子研究在假体关节感染中得到了广泛应用,但在骨髓炎中数据较为有限。通过DNA测序检测细菌16S核糖体RNA基因,以及多重聚合酶链式反应(PCR)技术已取得合理的结果。然而,最近的研究表明,细菌DNA的全基因组测序可能是一种更好的技术。所有分子技术对于抗菌耐药性的信息提供有限,不能单独用于治疗方案的制定。
4.6 组织学诊断:由结核分枝杆菌、真菌或放线菌引起的骨髓炎可以仅通过组织学诊断,直接观察到致病菌。在其他情况下,诊断依赖于识别急性中性粒细胞炎性浸润。在急性感染中,革兰氏染色可能在组织中显示出致病菌,但在慢性疾病中这一现象较为罕见。组织学在培养阴性的病例中具有重要价值,能够通过展示多种炎症特征来提供诊断依据。
五, 诊断标准:
许多炎症性疾病,如类风湿性疾病或心内膜炎,已有明确的诊断标准。但在骨髓炎的诊断中,情况并非如此。国际骨折相关感染共识小组已为骨折相关感染(FRI)制定了有效的标准,这些标准在骨髓炎的诊断中也适用。若符合以下条件,可以考虑骨髓炎的存在:
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从两个或更多独立采集的深部组织样本中培养出表型完全相同的致病菌。 -
在组织学检查中,每个高倍视野(×400放大)中观察到平均五个或更多的中性粒细胞(通常检查10个视野)。 -
骨部有排脓的窦道或手术中有脓液排出。
没有窦道的临床症状、阳性核医学影像、血清生物标志物升高或单一阳性微生物培养提示感染,但无法确认诊断。
识别感染的病因、疾病分类以及对病理机制的理解,有助于为个体患者制定治疗计划。没有单一的抗生素治疗方案或手术方法适用于所有患者。下图总结了骨髓炎治疗的基本原则。
当满足以下标准时,急性骨感染可以单纯通过抗生素治疗:
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诊断在症状出现后几天内确认。 -
影像学检查未见坏死骨。 -
对药物治疗有快速的系统性反应(48小时内无持续发热)。 -
无邻近的化脓性关节炎。 -
结核性骨髓炎。 -
无脊髓压迫的脊柱骨髓炎。
治疗应在血液培养后迅速开始,使用高剂量抗生素。经验性抗生素应主要针对革兰氏阳性菌(如金黄色葡萄球菌、链球菌)和革兰氏阴性杆菌,如大肠杆菌。推荐使用头孢类或氟氯噻吨。对于未接种流感嗜血杆菌疫苗的儿童,应添加苄青霉素。对于1岁以下的儿童,推荐使用庆大霉素作为革兰氏阴性菌的覆盖药物。如果存在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)感染的可能,应该替换为万古霉素;如果有青霉素过敏,应该使用克林霉素。
患肢应保持休息,给予适当的镇痛治疗,并处理合并症。明确的微生物学结果可以使大多数病例尽早转为特定的口服抗菌治疗。无并发症的病例治疗应持续2至3周。
如果患者没有快速响应,患肢状况恶化,或影像学检查显示疾病进展,应进行手术治疗以防止骨破坏和慢性骨髓炎的发生。
超过90%的早期治疗急性骨髓炎的儿童能够完全康复。急性骨髓炎可能伴有并发症,如化脓性关节炎、深静脉血栓和败血症。较大的儿童更容易发生局部并发症,包括脓肿形成;发热是一个不良的预后标志。对于病情较重的儿童,更有可能需要手术引流。一项前瞻性队列研究发现,呼吸频率和C反应蛋白(CRP)的升高能够预测是否需要手术。
6.2 慢性骨髓炎的治疗:
在慢性骨髓炎中,很少需要快速治疗。治疗有足够的时间进行术前评估、完成检查、涉及其他专科并规划干预措施,这一切都可以在门诊环境中进行。在手术前至少2周应停止使用抗生素,以提高培养中细菌的培养率。应尽可能停止影响伤口或骨愈合的药物(如类固醇、非类固醇抗炎药、细胞毒药物)。只有通过提供一系列针对患者状况各方面的治疗,才能实现成功的治疗结果。
治疗的最终目标是治愈慢性感染,必须包括手术。治愈性治疗可能涉及广泛的手术和较长的治疗时间。
对于一些患者(特别是那些治疗选择有限的患者),抑制性抗生素治疗可能更为可接受,这种治疗可以控制当前症状,但存在将来复发的潜在风险。这在骨折相关感染(FRI)中是一种常见的方法,尤其是在骨折稳定且骨折愈合潜力良好、且之后可以进行植入物移除和感染治愈的情况下。感染骨的引导活检可能为选择适当的抗微生物治疗提供更多信息。
偶尔,患者可能选择长期抗生素抑制治疗,以控制症状而不进行旨在根治疾病的手术。此类治疗需要具有较高骨生物利用度的药物。当致病菌敏感时,推荐使用克林霉素或环丙沙星联合利福平。利福平具有很高的骨穿透力,但绝不应单独使用,应保留用于手术后的治愈治疗。
慢性骨髓炎抑制性治疗的效果在文献中报道较少,外科医生应意识到患者的健康状况可能会发生变化。关于抗生素治疗持续时间、复发率及手术需求的证据较少。
截肢通常被认为是一种较简单且有效的根除慢性骨髓炎的方法。然而,在482例下肢截肢的病例中,17%的患者出现了感染复发,并且并非所有患者都能耐受假肢。
治疗的各个环节包括:
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术前:
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临床和诊断评估,以及疾病分类(无并发症、复杂、有限的治疗选择)。 -
基于患者价值的治疗选择和潜在结果的讨论。 -
优化免疫功能低下的宿主并治疗合并症。 -
手术:
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多次、不受污染的深部骨和组织采样。 -
切除所有坏死或血液灌注差的组织。 -
采样后使用经验性静脉抗生素。 -
骨稳定(如有需要)。 -
死腔管理。 -
软组织闭合。 -
术后:
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持续的抗微生物治疗,根据培养结果进行指导。 -
功能康复。 -
监测早期复发或不良事件。 -
第二阶段重建(如有需要)。
优化具有复杂合并症的患者可能具有挑战性。应重点关注营养优化、戒烟戒药、贫血矫正、血糖控制和心理社会支持。在HIV患者中,应在手术前减少病毒载量。肢体血管供应对于成功的手术至关重要。使用磁共振扫描联合血管造影(MRA)有助于识别可进行血管成形术的动脉病变,并定义适合软组织转移的供血血管。
6.3 手术治疗:
当条件允许时,手术应在止血带下进行,以便能够清楚地观察到坏死骨。不需要松开止血带来评估骨出血。区域麻醉,通过外周神经阻滞或脊椎/硬膜外技术,可以提供良好的镇痛效果,并促进术后快速恢复。手术开始时应暂停使用抗生素,只有在采样后才给予抗生素。手术方法应设计为尽量减少对未受影响部位的损伤,并避免从健康皮质骨上剥离骨膜。
6.4 术中组织采样:
微生物学样本不应从皮肤窦道周围采集。如果存在长期的窦道,应切除并送至病理学检查,以排除鳞状细胞癌。采样应提供一系列具有代表性且未受污染的组织样本,这些样本可以作为可靠的诊断依据。样本应在手术开始时尽早采集。外科医生在采样过程中不应用手接触伤口。
至少应采集五个骨和软组织样本用于微生物培养,另外采集两到三个样本进行组织学检查。可以吸取脓液并送去培养。每个样本应使用单独的器械采集,该器械未在手术中其他地方使用,并且没有接触患者的皮肤。
6.5 术中坏死组织切除:
如果存在窦道,应做皮肤椭圆形切除,并沿着窦道至骨髓腔(cloaca)。窦道可能呈复杂的分支形状,且完全切除可能较为困难。
骨切除必须根据坏死骨的解剖位置以及对骨髓炎模式的理解来规划。仔细回顾术前影像学资料将有助于确定手术切除的部位。区分死骨和活骨需要经验。活骨在切割时会出现“辣椒粉征”(Paprika Sign),即表面出现点状出血。死皮质骨通常较脆且呈黄色,切割时会断裂。健康骨则在使用凿子时呈卷曲状(像木屑一样)。
将髓内钉后的感染视为纯粹的髓质感染是错误的。通常,在锁定螺钉部位周围会有死骨,骨折部位可能有生物膜或死骨。这些区域需要进行开放性切除,并扩髓。
皮质骨髓炎通常反映了皮肤严重损伤,导致骨暴露。在手术前,MRI可以明确死骨受累的范围,特别是确认没有髓质感染。皮肤切除后,使用锋利的凿子进行切除,直至渗血的健康骨。通常不需要去除皮质的全层。
腔隙性骨髓炎的切除必须谨慎规划,以避免去除保持骨稳定性的健康部分。可以通过扩展窦道或通过皮质最薄部位创建窗孔来接近腔隙。使用冷却钻头和骨凿制作骨的椭圆形窗孔。尖锐的角落会增加术后骨折的风险,应尽量避免。
6.6 抗生素治疗:
在采样后,应给予高剂量经验性抗生素静脉注射。手术过程中,微生物学结果通常无法确定,因此最初必须使用广谱抗生素方案,如静脉注射万古霉素和美罗培南。研究表明,这一方案能覆盖97.8%的致病菌。然而,这一治疗方案仅在能够确定培养特异性治疗方案之前使用。
通过使用抗菌剂或清洁剂溶液(如0.05%水溶性氯己定)对腔隙进行物理冲洗,可以减少残留的细菌负荷。不推荐使用抗生素溶液。要将足够的抗生素输送到死腔,需要通过将良好灌注的组织放入缺损区域,或将局部抗生素直接植入该区域。最佳的空隙填充物是活组织,通常这对于浅层的皮质缺损就足够了。然而,用肌肉填充深层缺损会阻碍骨生长并增加骨折的风险,因此可能需要二次骨移植。
以前,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)水泥常作为抗生素的主要载体,可以是珠子、棒或作为植入物的涂层。在使用Masquelet技术进行分段重建时,它仍然是首选载体。现在,越来越多的研究关注生物可吸收的抗生素载体。这些载体能够在术后2到3周内提供高于最小生物膜清除浓度(MBEC)的抗生素水平,并且不会引起全身性毒性。钙硫酸盐是其主要成分,但添加的羟基磷灰石纳米晶体已被证明能促进缺损部位更好的骨生成,减少骨折并避免二次骨移植。
通常,氨基糖苷类(如庆大霉素或妥布霉素)已被用于局部填塞,但也可以添加糖肽类(如万古霉素)等其他药物。利福平不应在骨内局部使用。
切除感染组织后,应尽可能直接无张力缝合皮肤。这在股骨、肱骨、骨盆和脊柱区域通常是可行的。胫骨和许多关节周围感染可能需要局部皮瓣或游离组织移植。
一般来说,局部带蒂皮瓣(例如,覆盖近端胫骨的腓肠肌皮瓣)可靠且易于转移。更广泛的组织缺损只能通过游离皮瓣覆盖。肌肉皮瓣(通常选用股薄肌或背阔肌)常被优先考虑,它们通常不带皮肤移植,随后用分层皮片覆盖。在感染复发或骨愈合方面,不同皮瓣类型的临床结果差异不大,但与筋膜皮瓣相比,肌肉皮瓣在骨髓炎治疗中的并发症率和再手术率较低。负压伤口治疗(NPWT)最初设计用于浅表伤口管理(如溃疡和烧伤)。在骨髓炎手术中的应用非常有限。偶尔,对于全身状况不稳定的患者,可以通过短期NPWT快速引流感染。在应用NPWT的7天内,必须移除负压装置并进行明确的感染手术,以便闭合伤口。 NPWT也适用于骨髓炎上方广泛压疮的手术切除和闭合前的伤口管理。长期使用NPWT会增加多重耐药菌株的多微生物感染风险,并可能使最终伤口闭合更加困难。
(d) 通过直接内侧入路使用钻头和骨凿切除远端胫骨的死骨。从近端胫骨对髓腔进行扩髓。(e) 使用气管插管材料将含有庆大霉素的硫酸钙颗粒填充到髓内死腔中。(f, g) 将含有羟基磷灰石和庆大霉素的硫酸钙填充到远端皮质-髓内缺损中,以促进骨形成。(h) 使用局部“keystone”皮瓣无张力闭合软组织缺损。术后正位(i)和侧位(j)X光片显示抗生素载体填充了死腔,并显示了骨切除的范围。
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