万古霉素磷钙骨水泥在人工髋关节置换术后感染二期翻修术中作用的实验研究

万古霉素磷钙骨水泥在人工髋关节置换术后感染二期翻修术中作用的实验研究
王茂源，赵建宁，吴苏稼，包倪荣
【关键词】人工髋关节
成立兔人工髋关节置换术后感染动物模型，探讨万古霉素磷酸钙骨水泥(VCMCPC)在人工全髋关节置换术后感染二期翻修术中的作用。

［方式］新西兰大白兔60只，行人工髋关节置换术，术毕将含有1×108CFU耐甲氧西林表皮葡萄球菌株的明胶海绵即刻置入至左侧髋关节内，成立兔人工髋关节置换术后感染模型。

术后4周清创，植入药物缓释材料，距离6周后行二期置换术，观看万古霉素磷酸钙骨水泥在人工全髋关节置换术后感染二期翻修术中的作用。

［结果］耐甲氧西林表皮葡萄球菌株接种后4周后所有动物的左侧髋关节均感染。

二期再植和处死前各组感染率均下降，VCMCPC、VCMPMMA组感染率操纵中意，而与对照组比较不同显著。

［结论］载药CPC在人工髋关节置换术后感染二期翻修术中能明显降低感染复发率，可提高翻修成功率。

关键词：感染；翻修；关节成形术；人工髋关
Abstract：［Objective］To study the effects vancomycinimpregnated calcium phosphate cement(VCMCPC) on the
management of infection in the twostage revision for the infection after hip arthroplasty. ［Method］Gelatin sponge ,having methicillinresistant staphylococcus epidermidis(MRSE) of 1×108 CFU, was implanted in the left hip of 60 rabbits after the hip arthroplasty. The animal model of infected hip arthroplasty was established in rabbits. Debridement was performed four weeks later, the carrier material for VCM was implanted, and twostage revision arthroplasty was performed after 6 weeks. Effects of VCMCPC on the management of infection in the twostage revisions were observed.［Result］All left hip joints of animals were infected 4 weeks after rate of intbction decreased at replantation and before sacrificed and the infection control decreased significantly for group VCMCPC, VCMPMMA, as compared with that for the control group.［Conclusion］The drugimpregnated CPC can obviously decrease the rate of reinfection and increase the success rate of twostage revisions to treat the infection after the hip arthroplasty.
Key words: Infection; Revision; Arthroplasty; Artifical hip joint
作为人工全髋关节置换术最严峻的并发症，人工髋关节置换术后
感染给病人带来无法经受的经济损失和精神冲击。

人工髋关节置换术后感染大多采纳二期翻修术医治。

目前在人工髋关节置换术后感染二期翻修中应用最多的可植入药物缓释材料为聚甲基丙烯酸骨水泥(polymethylmethacrylate，PMMA)。

磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement，CPC)，也称羟基磷灰石骨水泥(hydroxyapatite cement，HAC)，是一种新型的非陶瓷类人工骨材料，其作为药物缓释材料代替PMMA 骨水泥应用于人工髋关节置换术后感染中的研究报导目前在国内外均尚未见到。

为此作者对万古霉素磷酸钙骨水泥(vancomycin calcium phosphate cement，VCMCPC)在人工髋关节置换术后感染二期翻修中的作用进行了研究。

1 材料和方式
11 材料
耐甲氧西林的表面葡萄球菌株(methicillinresistant staphylococcus epidermidis，MRSE)(南京军区南京总医院微生物室提供)，自制人工假体，万古霉素(vancomycin, VCM)(商品名：稳可信，购自美国Lilly公司)，聚甲基丙烯酸骨水泥(商品名：医用骨水泥Ⅱ，购自天津市合成材料工业研究所)，磷酸钙骨水泥(商品名：瑞邦骨泰，由上海瑞邦生物材料惠赠)。

12 实验动物
实验动物为南京军区南京总医院动物实验中心饲养繁衍的健康雄性新西兰大白兔60只，体重30～35 kg。

实验期间死亡8只，及时补充。

13 手术操作
131 人工髋关节置换术后感染模型的成立 MRSE菌种利用前于37°培育1 d，等渗盐水配成菌液，用VITEK比浊仪粗测细菌浓度后，血细胞计数板精准计数，2 h之内利用。

20 g／L戊巴比妥钠溶液30 mg ／kg兔耳缘静脉麻醉，以左侧股骨大转子为中心，做长4 cm的弧形切口，从左股前与外侧肌间隙进入髋关节，切除股骨头保留股骨距 2 mm。

以自制髓腔锉扩髓，放入不锈钢假体。

将含有1×108 CFU MRSE 的明胶海绵即刻置入至髋关节内，逐层缝合切口。

132 二期翻修术 (1)清创术：细菌接种4周后行完全清创，清除感染肉芽组织、可疑感染、失活组织及人工假体、手术缝线等异物。

过氧化氢、生理盐水和碘伏各反复冲洗3次；(2)VCMCPＣ、VCMPMMA 的制备：①VCM无菌条件下与PMMA粉剂按1∶20的质量比混匀，再按粉液10 g∶45 ml的比例聚合为VCMPMMA；②VCM无菌条件下与CPC 粉剂按1∶20的质量比混匀，再按粉液10 g∶4 ml的比例聚合为
VCMCPC。

将60只新西兰大白兔随机分为3个组，即VCMCPC组、VCMPMMA 组及对照组。

别离将制备好的VCMCPC、VCMPMMA植入随机选好的40只兔髋关节内，对照组的20只兔髋关节内清创后植入单纯的PMMA，逐层缝合切口。

距离6周后，完全清创，掏出VCMCPC、VCMPMMA；（3）二期置换：二期植入人工假体，同时对VCMCPC组、VCMPMMA组及对照组别离植入VCMCPC、VCMPMMA及PMMA以固定假体。

于二期翻修术后12周，处死动物。

每次手术后均肌注先锋霉素V共5 d，05 g／次，2次／d。

14 要紧结局观看指标
①大体观看：伤口愈合情形，局部有无红、肿和窦道形成；②细菌：清创、二期再植后和处死前，别离在关节囊、髋臼窝及股骨髓腔内各取组织1块，每块重约05 g，行细菌培育，2块或以上组织MRSE 培育阳性那么判定为感染。

15 统计学处置
随机对照的实验研究，SPSS 100统计软件，行x２查验。

2 结果
21 大体观看
实验动物意外死亡8只，其中麻醉意外死亡3只，VCMCPC组死亡1只，VCMPMMA组死亡2只，对照组死亡2只。

所有动物切口无感染，全数一期愈合。

23只动物于清创前形成软组织内脓肿。

清创时左髋关节内都可见白色脓液积聚。

22 细菌培育
植入细菌4周后清创时所有动物感染率100％。

动物处死前各组感染率均不同程度下降，动物处死时经细菌培育证明为再感染者共有20只兔，平均为333％，其中VCMCＰＣ组1只，VCMPMMA组6只，对照组13只(表1)。

VCMCPC组及VCMPMMA组感染操纵中意，ＶＣＭPMMA 组与对照组比较不同有显著意义(x2=491，P<005)，而VCMCPC组与对照组比较有超级显著意义(x２=1583，P<0005)，VCMCPC组与VCMPMMA组比较不同有显著意义(x２=466，P<005)。

表1 细菌培育阳性结果
3 讨论
人工髋关节置换术后感染，二期翻修手术医治是目前应用较多、疗效较确信的医治方式。

传统的进程是利用PMMA骨水泥作为药物缓释载体负荷抗生素，置入关节内作为局部长期的抗生素释放点，配合胃肠外抗生素联合达到清除感染的目的。

本实验采纳的致病菌为1×108
CFU MRSE，结果所有动物全数感染。

因此本实验采纳的药物缓释载体负荷的抗生素均为MRSE灵敏的VCM。

在人工髋关节置换术后感染二期翻修术中，局部应用抗生素缓释材料的作用及优势取得了确信。

Koo等［1］用PMMA骨水泥负荷万古霉素、妥布霉素及头孢噻肟后做成关节间置器，用于人工髋关节置换术后感染二期翻修术，间期6～12周后再行非骨水泥人工髋关节置换，22例患者随访41个月，治愈率为95％。

Leuning等［2］在12例全髋关节置换术后感染应用庆大霉素骨水泥片行二期翻修术，平均间期为4个月后行再植术，平均随访27个月，无1例感染复发。

Schmalzried 等［3］在研究中利用万古霉素和妥布霉素骨水泥者，关节局部引流液中它们的浓度别离高达54 mg/L和232 mg／L，这说明抗生素骨水泥释放出的抗生素在局部组织的浓度比一样的静脉给药要高出许多，远远超出所需要的医治浓度。

本实验的研究也说明抗生素骨水泥用于人工髋关节置换术后感染二期翻修术中，能降低感染复发率(VCMCPC组与对照组比较，P<0005，VCMPMMA组与对照组比较，P<005)。

尽管PMMA骨水泥作为药物缓释载体在人工髋关节置换术后感染二期翻修术中普遍应用，并取得了良好成效，但其本身存在许多不足：(1)聚合时大量散热，15 min内绝热温升高达80℃，会严峻损伤髓腔内壁细胞和组织，大大降低其抗感染能力。

同时高温也会减弱抗生素的活性;(2)聚合反映释放单体，损害单核巨噬细胞系统的趋化反映、
吞噬作用及杀菌活性；(3)其单体的毒性会引发患者血压下降乃至术中猝死的危险；(4)材料生物相容性差，植入后引发较大的炎症反映并形成纤维包裹，造成抗生素释放困难；(5)在体内生物不可降解性会使其成为耐药菌株寄生的良好场所。

因此愈来愈多的学者致力于研制可体内生物降解、相容性好、不产热的药物缓释载体。

CPC是一种新型的非陶瓷类人工骨材料，拥有PMMA骨水泥的优势又能幸免上述提到PMMA骨水泥的缺点，其几乎在骨组织材料领域中展现了一个新的普遍应用的前景。

它具有以下几个突出的优势：(1)自行固化性能：CPC在37℃、100％湿度环境中(模拟体内环境)能自行硬化，固化进程不放热，无刺激性气味，且对人体组织没有损伤；(2)优良的生物相容性能：能够在骨的表面形成磷灰石和羟基磷灰石材料，与周围的松质骨成紧密结合、直接、突起样结合；(3)可降解性：因化学组成(羟基磷灰石)同骨无机成份相同，材料降解同时伴随新生骨形成；(4)骨传导作用：能提供新骨形成的支架或模板；(5)可作为药物缓释载体负荷抗生素。

在体外药物释放实验中，载药CPC显示出良好的缓释特性。

大多数药物的释放速度同载药量、固液比、释放介质、药物种类都有必然的关系。

同时在动物体内的载药CPC药物释放实验中，实验结果同体外结果表现出较好的相关性［4］。

Lazarettos等［5］在实验中载有3％替考拉宁(teicoplanin)的CPC用于医治骨髓炎。

结果说明载有替考拉宁的CPC药物缓释系统在医治骨髓炎上取得了令人中意的医治成效，而且载药CPC能诱导新骨填充骨缺损处。

Joosten
等［6］在由金黄色葡萄球菌所致的慢性骨髓炎动物模型中，植入载有庆大霉素的CPC，6周后组织病理学和微生物学检查表示无感染迹象。

Sasaki等［7］合成了一包括CPC、庆大霉素及聚乙烯乳酸的药物缓释系统，此药物缓释系统的体内外药物释放实验结果显示其有效药物浓度持续2个月。

把此药物缓释系统植入骨髓炎动物模型中，不仅能有效阻止骨髓炎的进展，而且能诱导局部骨形成。

以上研究均说明CPC 作为药物缓释载体在骨髓炎中的作用取得确信。

在本实验中，CPC作为药物缓释材料第一次代替PMMA骨水泥应用于人工髋关节置换术后感染二期翻修术中。

结果证明，VCMCPC与VCMPMMA相较，前者更能降低感染复发率，提高翻修成功率(P<005)
PMMA骨水泥生物力学特性呈慢慢下降的趋势，这是人工假体的松动的要紧缘故之一。

目前对人工假体固定的方式之一确实是向非骨水泥固定方向进展。

而CPC在骨界面间能够降解并伴有新骨的形成和长入，因此随着时刻的推移，其生物力学强度有慢慢增强的趋势，其由初期的机械固定慢慢转变成生物固定［8］。

另外有研究［9，10］说明CPC对蛋白有很强的亲和性，并有适合的三维立体构形，是生物肽、骨生长因子、骨髓间质干细胞及骨细胞的有效载体，诱导骨形成。

作者以为若是能在人工髋关节置换术后感染二期翻修术中同时利用CPC 来固定生物型假体，还可解决翻修术中存在的骨量不足、初期机械固定生物型假体以致患者可初期下床锻炼等问题。

固然CPC在此方面的作用还有待进一步研究。

4 结论
载药CPC在人工髋关节置换术后感染二期翻修术中能明显降低感染复发率，可提高翻修成功率。

CPC在人工髋关节置换术后感染二期翻修术中可否完全替代PMMA骨水泥仍要进行大量的研究，但就作为药物缓释载体，局部抗感染这一方面作者以为CPC能够替代PMMA骨水泥。

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