第一章 總論
第一節 概述
脊柱感染是指脊柱的骨性結構、椎間盤、硬膜外間隙和鄰近的肌筋膜組織所發生的感染??股爻霈F之前,脊柱感染的死亡率很高。應用抗生素能明顯改善脊柱感染的預后,但是如果治療不徹底,感染遷延不愈,將導致殘疾的結局,因此需要脊柱外科醫生認識并充分重視脊柱感染,以保證患者獲得徹底的治療和良好的預后。
最早記載的脊柱感染是脊柱結核。在使用抗結核藥物之前,結核病的治療主要是臥床休息、制動、營養、新鮮空氣和陽光。19世紀后期,治療脊柱結核的主要手術方法是椎板切除術,以期達到神經減壓的目的,但后來由于該手術無法清除前方的病灶,降低了脊柱穩定性,易引起畸形加重并產生神經壓迫,脊柱結核也易復發,而沒有被認可。1894年,Menard采用肋骨-橫突切除入路,成功地治療了一些Pott截癱的患者,但由于手術后繼發感染的發生率高,使得這種手術方法沒有被普遍接受。隨著無菌技術的應用,1931年,Girdlesone再次報道該手術。1934年,Ito等采用前路手術暴露腰椎,能較好地清除病灶和融合。Hodgson使用前路手術治療脊柱結核,能很好地清除病灶和植骨,防止脊柱后凸畸形和后期截癱的發生。
19世紀40年代,抗結核藥物和非手術方法成功用于治療脊柱結核。1963年成立的英國脊柱結核醫學研究理事會開展了大量的研究,并形成近代治療脊柱結核的方案。
1897年,Lannelongue首先詳述了化膿性脊柱感染。近年來,由于抗生素的濫用,國內化膿性脊柱炎的發病率呈明顯上升趨勢。由于其臨床表現多樣,與其他感染性和非傳染性脊柱疾病表現相似,給臨床醫生在診斷和治療上帶來諸多的挑戰。快速而準確地診斷并確定病原體以及確定感染的程度是治療脊柱感染的基礎。
脊柱感染可選擇的治療方式很多。盡管有時進行積極地手術治療是有必要的,但是何時單獨應用抗生素,何時進行適當的手術干預是臨床醫生必須要明確的。當我們獲得病原菌時,應用何種抗生素及用藥時長問題都在困擾著我們,尤其是臨床上我們經常無法獲得病原菌。因此,對感染類型以及相應致病菌的了解是早期診斷和恰當治療的關鍵。
一、感染途徑
想弄清楚脊柱感染起源的確切部位幾乎是不可能的,但其可能的獲得途徑有:①血行傳播;②直接接種(醫源性介入治療引起);③相鄰感染組織的擴散。大多數人認為血行播散是比較常見的,原發病灶包括泌尿生殖道感染(29%)、軟組織感染(19%)、上呼吸道感染(11%)及其他(41%)。其他較少的感染途徑及原發病灶包括了感染性心內膜炎、中耳炎、牙科操作和血液透析,在年輕患者中多為靜脈內濫用藥物所致感染。
鄰近的感染源有貫穿性損傷、椎間盤造影或化學性髓核溶解術后的并發癥、術后傷口深部感染等。文獻報道中仍有37%的病例未發現感染源。
免疫缺陷性疾病的人群發生脊柱感染的危險性大。糖尿病患者比普通人群發生脊柱感染的可能性更大,糖尿病相關的血管疾病和外周神經疾病引起的軟組織潰瘍和尿潴留都會引起菌血癥。雖尚未證明艾滋病患者中化膿性脊柱感染的發病率有明顯上升,但其非典型分枝桿菌肉芽腫的發病率較正常人群有所上升。
大量的椎體靜脈叢被認為是血源性感染細菌擴散的通道。Batson闡明了從盆腔靜脈叢到椎旁靜脈叢的逆行感染。而關節腔、椎間隙這些無血供的區域,能為細菌的播散和進展成暴發性炎癥提供空間。Wiley和Trueta認為細菌可以停留在椎體終板的小動脈網。成人和兒童發生感染的病理生理學機制不相同。兒童期,髓核有來自相鄰椎體終板的直接血供,椎間盤通過這些血管來獲取大部分營養。然而成人沒有直接通向椎間盤的血管。因此我們可以假設,兒童的一般是原發椎間盤炎,而成人原發椎體骨髓炎繼發椎間盤炎。
二、病原微生物
脊柱化膿性感染最常見的病原體是金黃色葡萄球菌,其次是表皮葡萄球菌、革蘭陰性菌、厭氧菌等。嬰幼兒最常見的是金黃色葡萄球菌、無乳鏈球菌和大腸桿菌。而對于1歲以上的兒童,金黃色葡萄球菌、化膿性鏈球菌和流感嗜血桿菌是最常見的病原體。流感嗜血桿菌感染發病率在4歲以后開始降低。一般來說,金黃色葡萄球菌是血源性骨髓炎最常見的病原體,也是各個年齡段骨髓炎最常見的病原體。
伴發壓瘡和免疫功能不全的患者更容易發生革蘭陰性桿菌和厭氧菌感染。其中最重要的是大腸桿菌,主要見于伴有尿道感染的中老年男性;另外,假單胞菌屬與硬膜外感染關系密切。腸桿菌科的其他細菌(肺炎克雷伯菌、陰溝腸桿菌、遲鈍愛德華氏菌)很少致病。鐮狀細胞貧血患者易發生沙門菌感染,常見于像印度這樣的國家。最常見的耐藥菌是耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(methicillin-resistant staphylococcus aureus,MRSA)。
有研究表明,耐藥菌感染可導致發病率、死亡率和治療成本的提高。有住院史、重癥監護室治療史、留置導尿管、長時間的抗生素治療、老年患者以及與攜帶或感染MRSA患者有接觸史,是感染MRSA的高危因素。
在無植入物的脊柱術后感染中,金黃色葡萄球菌扮演著最重要的角色。人類是金黃色葡萄球菌的天然宿主,其“寄居”在許多人的鼻孔、腋窩、咽和皮膚。金黃色葡萄球菌產生并累及黏附分子,使之更容易黏附在骨質上,其中最主要的是纖維連接蛋白。另外,葡萄球菌可以分泌毒素,促進骨的溶解吸收,這些毒素還可以整合到成骨細胞和骨細胞中。
而脊柱植入物術后感染的發生是致病菌、植入物材料和人體三者相互作用的結果。植入物相關感染中,細菌黏附素和生物膜的形成很大程度上取決于植入物表面的特性和感染微生物的種類。植入物的細菌依附性從大到小依次是peek、鋼和鈦等制成物。而植入物是不能被粒細胞完全吞噬的大型異物,從而誘導產生了粒細胞的功能缺陷,集聚在內置物周圍的粒細胞部分去粒化,過氧化物生成減少,殺滅細菌的能力受損。植入物周圍的粒細胞甚至無法清除極少量的細菌。
引起植入物周圍感染最常見的致病菌是葡萄球菌屬,表皮葡萄球菌是最重要的病原體之一。表皮葡萄球菌存在于人體的體表,與其他正常菌群一起構成人體皮膚黏膜等的微生態共同抵御外來微生物的侵襲。表皮葡萄球菌引起感染的主要機制是其常伴隨內置物的植入進入體內,并通過黏附形成生物膜。細菌生物膜是細菌克隆產生的一層多糖-蛋白質復合物,使細菌免受宿主的防御反應和化學治療藥物的攻擊,從而導致持續的生物材料感染,是引起慢性感染性疾病反復發作和難以控制的主要原因。位于第二位的常見致病菌是腸球菌。其他懷疑致病菌包括:痤瘡丙酸桿菌,厭氧革蘭陽性菌,大部分共生菌和部分人類皮膚正常菌群。
肉芽腫性脊柱炎常見于結核分枝桿菌和布氏桿菌感染,且常發生在疫區。Pott病和骨結核由結核分枝桿菌引起,占所有肺外結核的10%~20%。在脊柱感染中,人們發現這些致病菌與人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染存在聯系。非結核分枝桿菌(蟾蜍分枝桿菌、偶發分枝桿菌、堪薩斯分枝桿菌)很少引起脊柱感染。布氏桿菌感染常發生在疫區,近年來國內發病率呈明顯增長趨勢。我們收治的脊柱原發感染患者中,布氏桿菌感染占近1/4左右。
三、脊柱感染的分類
脊柱感染可以根據機體免疫反應、解剖部位、感染途徑和宿主年齡分為不同類型。細菌主要引起機體的化膿性炎癥反應,而分枝桿菌、真菌和梅毒會引起肉芽腫反應。根據感染發生的部位,可以分為椎體、椎間盤、硬膜外和鄰近組織的感染。感染途徑有血源性、鄰近組織蔓延和術后感染。兒童與成人感染各有明顯特點。根據組織學反應的不同進行分類,是最常用的分類方法。
感染發生的位置也很重要,因為其通常決定手術的方式。根據脊柱感染的部位把脊柱感染分為椎體骨髓炎(椎體受累)、椎間盤炎(椎間盤感染)、硬膜外膿腫(椎管內有膿液的感染)和椎間關節炎,這同樣具有重要的臨床價值?;颊咄ǔV挥?~2種表現,但在少數情況下,患者幾種類型的感染可同時存在。確切地定義椎間盤炎、椎體骨髓炎、硬膜外膿腫和椎間關節炎對描述病變的進展和疾病治療是非常重要的。
椎間盤炎是指椎間隙的感染和炎癥,而椎體骨髓炎包含椎體的感染和炎癥。實際上兩者常同時存在?;撔愿腥颈徽J為起源于終板區,然后侵及椎間隙并引起椎間盤本身和其上、下鄰近終板的改變,這些改變可以通過X線發現。椎體破壞最可能在疾病的后期表現出來。結核一般限于椎體內,不侵犯椎間盤,這種現象可歸因于結核分枝桿菌對氧的需求。硬膜外膿腫在未侵及脊髓之前也可以是椎間盤炎的一種,在病理解剖學上,我們更傾向于用“椎間盤炎合并硬膜外膿腫”來描述這種情況。
單純的硬膜外膿腫可發生在脊髓背部。單純的椎間關節突關節感染是指沒有發生椎間盤炎、脊柱骨髓炎和硬膜外膿腫的椎間關節感染,但很少發生。
在本書中,脊柱感染分為以下幾種類型:
1.化膿性感染
(1)椎體骨髓炎
(2)椎間盤炎
(3)硬膜外膿腫
(4)椎間關節炎
2.肉芽腫性炎
(1)脊柱結核
(2)布氏桿菌感染
(3)真菌感染
(4)寄生蟲感染
3.脊柱術后感染
4.免疫功能不全性脊柱感染