人工髋关节置换术预防性抗生素应用时机的临床研究
【关键词】 人工髋
摘 要：［目的］探讨人工髋关节置换术前抗感染预防性应用抗生素的最佳时机。［方法］全髋关节置换90例，选用氨苄青霉素(UNS)和头孢呋辛(CXM)作预防性用药，分别设术前1 d、术前1 h或手术开始后30 min 3个时段静脉滴注，每组15例。采集手术开始时周围静脉血、处理髋臼时骨质渗血、处理股骨髓腔时髓腔出血以及手术结束时引流管引流血，采用微量稀释法作血清杀菌活性(SBAs)测定，比较不同给药时间、不同时段术野出血的抗菌效能。［结果］UNS和CXM对临床常见致病菌的SBA接近。术前1 h给药，UNS和CXM在手术开始至处理髋臼时SBA≥1：8的百分率较大(P<005)； 术始30 min给药，UNS在磨削髋臼至处理股骨髓腔时、CXM在处理股骨髓腔至手术结束时SBA≥1：8百分率大于其它时段(P<005)。［结论］术前1 h至手术开始后静脉应用抗生素可在髋关节假体植入的主要阶段保持较高的术野血抗菌效能，从而有可能进一步减少术后感染的机会。但是不同抗生素的应用时机还应根据其药代动力学的差异进行相应调整。
关键词：人工髋关节置换术； 抗生素； 预防； 血清杀菌活性
Clinical study of occasio for antibiotic prophylaxis in hip arthroplasty surgery
Abstract：［Objective］To study the best time for infusing antibiotics as prophylaxis against infection in hip arthroplasty.［Method］Ninty cases of hip arthroplasty were divided into 6 groups randomly with 15 cases each. Ampicillin (UNASYN, 1.5g) and cefuroxime axetil (Zinacef, 2.0g) was administered by intravenous infusion respectively one day or one hour before operation or 30 minutes after the operation began. Blood samples from peripheral vein, cancellous bone of acetabulum when reaming, medullary canal of femur when rasping and catheter right after the operation were harvested. Serum Bactericidal Activities (SBAs) were determined by minim dilution technique and were compared between the groups.［Result］SBAs of UNASYN and Zinacef are similar to the bacteria most commonly causing infection after prosthesis implantation such as staphylococcus. Percentage at SBA≥1:8 of UNASYN and Zinacef is significantly more at the beginning of operation and when reaming acetabulum than the other groups (P<0.05) if they are administered one hour before operation. Percentage at SBA≥1:8 of UNASYN when it is administered 30 minutes after the operation began is more when reaming acetabulum and rasping medullary canal than the other stages (P<0.05). But percentage at SBA≥1:8 of Zinacef when it is administered 30 minutes after the operation began is more when rasping medullary canal and at the end of operation than the other stages (P<0.05).［Conclusion］Application of antibiotics by intravenous infusion one hour before operation or at the beginning of operation can usually maintain a relatively high level of bactericidal activities of blood in the operation area at the main stage of implants insertion and this may further decrease the opportunity of postoperative infection.But this should be adjusted according to the kinetics of different antibiotics.
Key words:Hip arthroplasty； Antibiotics； Prophylaxis； Serum bactericidalactivity
感染是人工关节置换术后灾难性的并发症，据统计近10 a来感染率仍在15％左右［1，2］。控制人工关节感染除了严格无菌操作外，多数术者对预防性全身应用抗生素已有共识，尤其是术中使术野组织及出血中存在有效的抗生素浓度是降低术后感染危险性的重要措施之一。然而以往对手术完成前能够达到术野最佳抗菌效果的抗生素应用时机并不十分注意，这有可能造成抗生素的无效应用。本研究对全髋关节置换术前、术中不同时间应用抗生素后手术部位血液的抗菌效能进行了对比研究，以探讨人工关节置换手术围手术前期应用抗生素的有效时机。
1 临床资料
11 一般资料
1999年8月～2001年3月间，在本院行人工髋关节置换手术的183例病人中随机选取90例作为研究对象。其中男51例，女39例；年龄29～76岁，平均56岁；全髋置换88例，全髋翻修2例；手术开始至磨削髋臼历时15～45 min，平均246 min，至股骨近端扩髓历时30～98 min，平均678 min，至缝合伤口历时48～145 min，平均1024 min。
12 分组与取材
90例病人随机分为6组，采用青霉素类氨苄青霉素(优立新，UNS，Pfizer 出品)15 g及头孢类头孢呋辛(西力欣，CXM，Glaxo Wellcome出品)20 g，每种抗生素均分别以术前1 d、术前1 h或手术开始后30 min 3个时段静脉滴注，每组15例，皮试无药物过敏。采集手术开始时周围静脉血(A)、处理髋臼时骨质渗血(B)、处理股骨髓腔时髓腔出血(C)以及手术结束时引流管引流血(D)10 ml，备测。
13 血液抗菌效能测定
131 受试菌株
选用本院临床药理实验室从住院病人中分离并检测出的金黄色葡萄球菌(s)、表皮葡萄球菌(sE)、大肠杆菌(E)和阴沟杆菌(Y)各10株，以质控株大肠埃希氏菌ATCC25922和铜绿假单胞菌ATCC27853监控。配制浓度为1920 μg／ml的UNS和CXM储备液，根据最大抑菌浓度(MIC)和最大杀菌浓度(MBC)试验结果从中选取敏感菌株各6株。
132 菌悬液配制
参照WHO质控标准，将受试菌株35℃孵育18 h后，挑取单个菌落接种于15 ml MH培养液中，增菌6 h，将菌液校正至相当于05麦氏比浊管的浓度，然后以MH培养液稀释至细菌浓度为2×108 CFU／ml。
133 血清倍比稀释
由术中所获血样制备血清，以MH培养液倍比稀释成1：1、1：2、1：4……1：64。
134 SBS测定
采用微量稀释法，分别取各菌悬液100 μl并依次取不同稀释度血清各50 μl于96孔微量板，充分混匀后置35℃孵育18 h，以无菌生长孔的最低稀释度确定为血清抑菌活性(Serum Bacteriostatic Activity,SBS)。实验均设阴性及阳性对照。
135 SBA测定
将上述无菌生长孔培养物接种在无菌MH中，继续震荡孵育18 h后，以无菌生长的最低血清稀释倍数确定为血清杀菌活性(Serum Bactericidal Activities，SBA)，此标准相当于杀灭998％初始接种菌量。
14 统计学分析
将UNS和CXM的SBA值在各组分别取中位数行Wilcxon秩和检验，并在不同时段血样、给药时间或抗生素间进行比较。
2 结 果
21 不同抗生素SBA的比较
UNS和CXM对临床常见致病菌均具有良好的血清杀菌活性，两者在同一时段的血清SBA中位数接近(表1、2)。表1 UNS的血清SBA中位数比较（略）表2 CXM的血清SBA中位数比较（略）
22 不同时段抗生素SBA≥1：8百分率比较术前1 d给药，术野SBA微弱。UNS于术前1 h给药在手术开始至处理髋臼时以及术始30 min给药在磨削髋臼至处理股骨髓腔时SBA≥1：8百分率大于其它时段并有显著性差异(P<005)；CXM于术前1 h给药在手术开始至处理髋臼时以及术始30 min给药在处理股骨髓腔至手术结束时SBA≥1：8百分率大于其它时段并有显著性差异(P<005)。
3 讨 论
人工关节置换术后感染因其严重的后果而被称为灾难性并发症，自人工关节广泛应用于临床以来就一直是个棘手的问题，因此预防感染的措施也随着人工关节技术的而不断得以改进，从而使人工关节感染率从60年代末的10%［3］降至近10 a的15%［1，2］左右。在预防性措施中洁净的手术室环境、较短的伤口暴露时间、骨水泥中较高的局部抗生素浓度以及预防性全身应用抗生素等是降低感染率的较好方法并已得到临床试验的证实。尽管AAOS建议对人工关节置换术前预防性全身应用抗生素限定使用范围［4］，但该措施仍几乎已成为人工关节置换手术的常规处理。然而，以往对术中能够达到术野最佳抗菌效能的抗生素应用时机并不十分注意，较多情况下仅凭经验使用，尤其是近年来国内存在抗生素滥用的趋势，因此有必要对人工关节置换手术预防性抗生素应用时机作深入探讨。
实际上，本院自上世纪80年代已开始在人工髋关节置换术前1 d静脉输注抗生素作为预防术后深部感染的措施，国内其它也有类似做法，但未见专题报告。该方法的出发点在于，通过提前应用抗生素来抑制或消除体内可能存在的潜在感染灶，如皮肤疖肿、泌尿系感染等，从而达到预防血源性人工关节感染的目的。然而这并不能满足提高术中术野抗菌效能的要求。本研究结果也表明，单纯术前1 d使用抗生素术中术野出血的抑菌或杀菌效能非常微弱。不同的是，术前1 h或手术开始后静脉给予抗生素，却可以在处理髋臼和股骨髓腔以及安装假体等置换手术的主要阶段形成术野血液和组织内较强的抑、杀菌效能。因此，以提高术野抗菌效能达到预防感染目的的抗生素应用最佳时机，建议选择手术开始前1 h至手术开始后30 min以内进行［5］。
当然，给予抗生素的时机还应与另外2个因素有关。首先是药物的血浆峰浓度时间和半衰期。本研究选用的UNS和CXM虽然分属青霉素类和头孢类，但均为广谱抗生素，对多种革兰氏阳性和阴性细菌有效，包括金黄色葡萄球菌、表面葡萄球菌、大肠杆菌、肠杆菌属、变形杆菌属等人工关节置换术后感染的常见菌种。其在骨骼、滑液中的浓度可超过大多数常见病原菌的最低抑菌浓度。UNS在静脉或肌肉注射后，血管内舒巴坦及氨苄青霉素即达高浓度，两者半衰期均为1 h左右；CXM峰浓度则在注射后30～45 min出现，血清半衰期约为70 min。其次为手术进程。当手术主要阶段与上述药物峰浓度相协调并处于其半衰期以内时，术野可达到最佳的抗菌效能。本研究观察的病例手术开始至磨削髋臼平均历时246 min，至股骨近端扩髓平均历时678 min，因此术前1 h至手术开始后30 min给药均可相对达到满意的术野抗菌效能。目前多数骨科常用抗生素的药代动力学大多符合该应用时机［6，7］。当然预防性抗生素应用时机还可依据手术熟练程度和手术复杂程度可能对手术进程的影响进行相应调整。
总之，尽管人工关节置换术后感染因素不一而足，围手术前期预防性应用抗生素与感染率降低的相关性也有待进一步的前瞻性研究证实，然而正确把握抗生素在人工关节置换术前或术中的应用时机对于发挥其最佳的术中术野抗菌效能，从而避免抗生素的无效应用具有重要意义。
：
［1］ Haaker R，Senge A，Kramer J．Osteomyelitis after endoprostheses［J］．Orthopade，2004，33(4)：431-438．
［2］ de Jong PT，van der Vis HM，de Man FH．Weber rotation total hip replacement：a prospective 5 to 20-year followup study［J］． Clin Orthop，2004，(419)：107-114．
［3］ Berendt AR，McLardy-Smith P.Prosthetic Joint Infection［J］．Curr Infect Dis Rep，1999，1(3)：267-272．
［4］ American Dental Association(ADA)，American Academy of Orthopedic Surgeons (AAOS)．Antibiotic prophylaxis for dental patients with total joint replacements［J］．J Am Dent Assoc，2003，134(7)：895-899．
［5］ Savarese A，Nanni ML，Pasquali C．Vancomycin prophylaxis in joim arthroplasty［J］.Chir Organi Mov，1999，84(3)：247-251．
［6］ De Lalla F．Antibiotic chemoprophylaxis in orthopedic prosthesis implantation［J］．J Chemother，2000，12(Suppl 2)：23-27．
［7］ Hanssen AD，Osmon DR．The use of prophylactic antimicrobial agents during and after hip arthroplasty［J］．Clin Orthop，1999，(369)：124-138．
