第二节 有菌性骨坏死

有菌性骨坏死多见于化脓性骨髓炎、骨结核、骨缺血性坏死和外伤骨折后,恶性肿瘤中的残留骨有时也为死骨。当骨感染时,骨组织血液供应发生部分障碍或全部断绝,即可发生骨坏死,形成死骨。最常见的是化脓性骨髓炎,由于脓液进入感染骨的Haversion管和Volkmann管压迫营养长管骨的细小血管分支和脓液进入骨膜下将骨膜掀起,严重破坏了感染骨的血液供应而发生骨坏死。
骨内仅有细菌的存在并不足以造成感染。在实验动物体内要造成与人所患同样的骨髓炎甚为困难,即使把致病菌直接接种在动物骨髓内也不易获得成功。所以血管阻塞和细菌侵入是发生有菌性骨坏死的两个必要条件。

一、骨与关节感染的病因学

(一)骨与关节感染的致病菌
骨科感染最常见的致病菌是金黄色葡萄球菌,占76%~91%,其中37.8%为耐甲氧西林金葡菌(MRSA),其次是链球菌,约占4%~14%,表皮葡萄球菌约占10%左右,再其次是肺炎链球菌、大肠杆菌、流感嗜血杆菌、变形杆菌、铜绿假单胞菌及沙门菌株等。近年来由于抗生素的广泛应用,虽然金黄色葡萄球菌在骨科感染中仍占重要地位,革兰阴性细菌的感染也在增加。由于一些对抗生素敏感的致病菌被抑制或被杀灭,原来致病力弱或非致病的革兰阴性杆菌,条件致病菌如流感嗜血杆菌、变形杆菌、铜绿假单胞菌等,因对一般抗生素具有抗药性而生长繁殖,逐渐转变为较为严重的致病菌。一些厌氧菌(如梭形芽孢杆菌)和真菌,也能在应用大量抗生素后继发严重感染。
1.葡萄球菌
是最常见的化脓性球菌之一,80%以上的化脓性疾病由他引起。分布广泛,在自然界,如空气、土壤、水及人和动物的皮肤上或与外界相通的腔道中都可携带致病性葡萄球菌,鼻咽部带菌率达20%~50%,这些带菌者是重要的传染源。
葡萄球菌呈球形,细菌繁殖时呈多个平面的不规律分裂,堆积呈葡萄串状排列,革兰氏染色呈阳性。根据葡萄球菌的生化、性状和色素不同,将葡萄球菌分为金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、腐生性葡萄球菌三种。葡萄球菌致病力取决于细菌产生的毒素和酶的能力。葡萄球菌产生的毒素和酶主要有溶血毒素、杀白细胞毒素、血凝酶固酶三种。
溶血毒素是一种外毒素,以α-溶血毒素为主。溶血毒素能损伤血小板,破坏细胞的溶酶体,可引起平滑肌痉挛。另外α-溶血毒素还能使小血管收缩,导致局部缺血、坏死。杀白细胞毒素能破坏人体白细胞和巨噬细胞,使其脱颗粒。葡萄球菌能被吞噬细胞吞噬。但非致病株在白细胞内很快被杀灭,而致病株则能在白细胞中生长繁殖。血浆凝固酶与葡萄球菌的致病力有密切关系。产生凝固酶的菌株进入机体后,使血液或血浆中纤维蛋白沉积于菌体表面,从而阻碍了吞噬细胞的吞噬,即使吞噬后也不易被杀死。葡萄球菌引起的感染易于局限化和形成血栓与次酶有关。
本菌的抵抗力较强,为不形成芽孢的细菌中最强者,在干燥情况下能存活数月,加热80℃30min才被杀死。
传统的概念认为凝固酶阳性的葡萄球菌能致病,而凝固酶阴性的葡萄球菌则无致病性,即金黄色葡萄球菌是致病菌株,而表皮葡萄球菌腐生葡萄球菌为非致病菌。表皮葡萄球菌长期以来被认为系对人类无害的共栖菌,近来研究报道,该菌皮肤检出率为85%~100%,鼻、口腔、鼻咽部为90%,阴道和宫颈中为35%~80%。在全髋关节置换后导致脓毒血症的病因中,表皮葡萄球菌仅次于金黄色葡萄球菌。有时还可以引起肝、脑等脏器的感染及脓毒败血症。由此可见,凝固酶阴性的葡萄球菌也可引起各种感染性疾病,且耐药性较凝固酶阳性菌株更高。
葡萄球菌侵入机体后,可刺激T淋巴细胞产生致敏淋巴细胞,当致敏淋巴细胞再次接触葡萄球菌或其抗原成分后,释放出巨噬细胞趋化因子、巨噬细胞激活因子及巨噬细胞移动抑制因子,激活巨噬细胞,从而明显增强巨噬细胞吞噬功能。同时,在血清中可出现微量抗体,主要为α-溶血毒素抗体与杀白细胞毒素抗体。
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)已成为全球范围内院内感染的重要病原菌。2002年发现对万古霉素耐药的MRSA,其广泛耐药给临床治疗带来较大困难。与青霉素相似,甲氧西林通过干扰细菌细胞壁的合成,造成细胞壁缺损,使细菌失去细胞壁的渗透屏障,从而杀灭细菌。MRSA携带有mec基因,通过特异性表达低亲和力的青霉素结合蛋白-2a,替代因抗生素失活的其他PBP,参与合成细菌细胞壁的相关酶,维持细胞壁的合成功能,是MRSA的主要耐药因子。此外,mecA可以通过质粒介导结合,从而在葡萄球菌属间传递;辅助基因如fem、mur等和主动外排系统与MRSA的耐药也相关。
2.链球菌
链球菌是骨科感染疾病中仅次于金黄色葡萄球菌的另一大类常见细菌,为链状排列的革兰氏阳性球菌。本菌可分为致病性与非致病性两大类。该菌广泛分布于自然界,如水、尘埃、粪便及健康人的鼻咽部。本菌抵抗力不强,在60℃30分钟即被杀死。D族链球菌抵抗力特别强,加热60℃30分钟也杀不死。
链球菌根据其溶血能力可分为三类:
(1)甲型溶血性链球菌亦称草绿色链球菌,此菌致病力较低。
(2)乙型溶血性链球菌亦称溶血性链球菌,能产生溶血毒素,使菌落周围形成2~4mm宽的透明溶血环,毒素可使红细胞完全溶解,致病力强,是外科感染的常见化脓性细菌。
(3)丙型溶血性链球菌又称非溶血性链球菌,不产生溶血素,不能溶解红细胞,菌落周围无变化,此型链球菌无致病性或偶可引起疾病。
致病性链球菌可产生多种酶和毒素,如透明质酸酶(又称扩散因子),可溶解组织间质的透明质酸,使细菌在组织中容易扩散。链激酶(又称溶纤维蛋白酶)能使血液中的血浆蛋白酶原变成血浆蛋白酶,可溶解血块或阻止血浆凝固,有利于细菌在组织中扩散。溶血毒素由溶血性链球菌产生,此毒素能抑制趋化作用和吞噬作用,并对各种细胞(包括白细胞)有毒性作用,能直接和靶细胞膜上的磷脂结合,如果与白细胞接触后,能将白细胞杀死,与红细胞接触后,能将红细胞溶解。链道酶(又称脱氧核糖核酸酶),能分解黏稠脓液中具有高黏性的DNA,增强细菌在体内扩散的能力。
链球菌感染后所形成的脓液为稀薄量多的淡红色液体。链球菌侵袭力强,感染后比葡萄球菌更易扩散和蔓延,经常沿淋巴管或血液扩散而引起败血症。
3.大肠杆菌
大肠杆菌是肠道正常菌群。正常情况下,大肠杆菌能合成维生素B和维生素K,能产生大肠菌素,对机体是有利的。大肠杆菌广泛存在于土壤、水、空气中,自然界分布极广,在人体皮肤、病房、手术室及病人和医务人员的衣物中也普遍存在。本菌为需氧或兼性厌氧菌,革兰氏染色阴性。
大肠杆菌单独存在一般不致病,当机体受到外伤或机体抵抗力下降时,大肠杆菌入侵肠外组织或器官可引起化脓感染。大肠杆菌是条件致病菌,大肠杆菌常和其他致病菌造成混合感染。
大肠杆菌具有K抗原和菌毛,K抗原具有抗吞噬作用,有抵抗抗体和补体的作用。菌毛能帮助细菌黏附于黏膜表面。大肠杆菌细胞壁具有内毒素的活性。肠毒素刺激小肠上皮细胞的腺苷环化酶,使ATP转变为cAMP,促进肠黏膜细胞的分泌功能,使肠液大量分泌,引起腹泻。
单独因大肠杆菌引起感染时,脓液并没有恶臭,如与厌氧菌株和其他产气杆菌时,脓液黏稠,有粪便恶臭。
4.铜绿假单胞菌
铜绿假单胞菌为革兰氏阴性无芽孢杆菌,为假单胞菌属的代表菌种,能产生蓝绿色水溶性色素,创口感染时可形成绿色脓液。在自然界广泛分布,空气、水、土壤,正常人体皮肤、肠道、呼吸道都有存在。尤其在潮湿环境中,如手术室的洗手间。也常见于医院病房中的各种用品上。
铜绿假单胞菌为条件致病菌,本菌几乎可以感染人体任何组织和部位。本菌感染多见于免疫力低下的病人,如烧伤、代谢病或恶性肿瘤病人以及长期使用免疫制剂、放射治疗的病人。在医院烧伤病房中,铜绿假单胞菌引起的感染最为多见,烧伤面积大于30%者,若不经治疗,70%可感染铜绿假单胞菌。同时铜绿假单胞菌又是重要的交叉感染源,约占医院内感染的10%~20%。近年来在骨与关节感染疾病中发病率有明显增加趋势。
铜绿假单胞菌能产生内毒素、外毒素、致病毒素、肠毒素、溶血素及胞外酶。这些毒素和酶大部分与铜绿假单胞菌的致病性有关。由于铜绿假单胞菌对多数抗生素有耐药性,所以,铜绿假单胞菌感染已成为临床治疗上棘手的问题。在治疗时可选用多黏菌素B、庆大霉素、羧苄西林、磺苄西林和阿米卡星。
铜绿假单胞菌在自然界及人体广泛存在,可由多种途径传播,但主要为接触传染,更重要的是污染医疗器械、敷料、空气等应进行严格消毒以控制传染。
5.结核分枝杆菌
俗称结核杆菌,以人型结核杆菌感染发病率最高,占结核病人的90%左右,其次是牛型结核杆菌,占3%~16%。
结核杆菌抵抗力较强。主要通过呼吸道、消化道和受损处皮肤侵入易感机体。人型结核杆菌能引起多脏器组织的结核病,其中以肺结核占多数。含菌的飞沫或尘埃经呼吸道侵入肺泡,先被巨噬细胞吞噬,菌体的脂类等成分能对抗溶酶体酶,使细菌在吞噬细胞内顽强繁殖,最终导致巨噬细胞裂解死亡,释放出的结核杆菌能在胞外繁殖或再被吞噬,重复上述过程。结核炎性病变能扩散到邻近淋巴结,形成原发感染灶。当机体抵抗力下降,抗感染能力减弱时,原发感染灶恶化,结核杆菌经淋巴管或血行传播,侵犯其他脏器,骨与关节也可受累。
结核杆菌具有一层厚的脂质壁,具有双重作用,即能使细菌在吞噬细胞中或含有药物、抗体的组织中生存,且可诱发一些活性作用使宿主受损害。结核杆菌脂质的大多数成分具有佐剂活性、致肉芽肿、激活巨噬细胞和增加宿主的抵抗力。使结核杆菌逃避宿主防御作用的有三种因子:①硫脂能使溶酶体功能受到障碍,阻止溶酶体酶释放进入吞噬体;②C分枝菌酸苷脂可在菌体周围形成一屏障;③毒性索状因子能破坏机体细胞的线粒体膜,毒害微粒体酶类,且能抑制粒细胞的游走和引起慢性肉芽肿。
初次感染结核时,中性粒细胞出现早,然后释放趋化因子吸引大量单核细胞。巨噬细胞与抗结核关系密切。有毒株则增殖不显著。有毒株的增殖,主要是引起硫脂能使巨噬细胞溶酶体功能发生障碍,不能形成吞噬溶酶体所致。免疫巨噬细胞不但对有毒的吞噬功能增强,且由于溶酶体含量丰富,酸性水解酶活性增强,还能一直有毒株的增殖。免疫巨噬细胞对有毒株结核菌除有抑制作用外,具有杀菌作用,更重要的是能启动免疫应答。结核杆菌被吞噬细胞吞噬后,被转运到局部淋巴结、脾等处对抗原进行处理,大多数胸腺依赖抗原提呈给T细胞,产生细胞免疫,而多糖及脂多糖可直接提呈给B细胞,诱导抗体产生。T细胞在抗结核免疫中起重要作用。参与细胞免疫的主要为TH细胞,免疫TH细胞可诱导T细胞增殖,使之释放具有多种活性的淋巴因子,从而提高杀伤结核杆菌的活性。
(二)骨与关节感染的途径
1.血源性感染
骨与关节感染多来自血液,即血行性感染。细菌从体内其他部位的感染病灶经血液或淋巴液到达骨组织或关节内。这类感染是最多见的类型,如急性化脓性骨髓炎、急性化脓性关节炎、骨与关节结核感染等。
2.潜在性感染
目前,开放性骨折与关节损伤所引起的感染亦成为骨科的常见疾病,应引起足够重视。开放性骨折与关节损伤中感染率可高达5%~25%。近年来革兰氏阴性杆菌有明显上升的趋势。可能是因为有效抗生素的广泛应用,致使革兰氏阳性细菌减少,革兰氏阴性杆菌增多,菌群发生变化的缘故。同时不要忽视厌氧菌感染发生的可能。
3.医源性感染
关节镜、骨水泥、内固定物及矫正器材的普遍使用,在各类并发症中,感染仍然是较为突出的。感染原因如下:
(1)术中污染:70%的伤口污染见于无菌操作不严格,细菌可通过手术器械、衣物、手套等污染伤口。手术室空气是感染的重要途径,可占创口细菌污染的30%。
(2)血源性感染:手术部位局部抵抗力低下,机体其他部位的感染灶均可成为感染源。主要有三个部位的感染灶易引起手术感染,皮肤、肺和泌尿生殖道,这些部位有感染灶的病人手术感染率是正常人的3倍。
(3)人工假体原因:人工假体通过物理因素,化学因素,免疫学反应损害了局部的正常防御机制。由于组织相容性差,引起局部组织受损伤,有利于致病菌生存。另外,人工假体所形成的无效腔也有利于致病菌的繁殖。
(4)骨水泥:骨水泥的存在破坏了机体局部免疫防御机制,有削弱白细胞趋化及吞噬作用。因此,骨水泥可能增加感染机会。
(5)术后处理不当,也是医源性感染的原因之一。病房的治疗,包括输液,引流管的处理,换药,甚至周围环境都有可能成为感染源。
医源性感染细菌以凝固酶阳性的金黄色葡萄球菌最常见,占50%。革兰氏阴性细菌约占30%。链球菌占15%,其他占5%。这些病人感染后造成的后果,轻者再次手术,重者长期不愈,关节功能障碍,甚至残疾。

二、常见细菌感染性骨坏死

(一)急性血源性骨髓炎
急性血源性骨髓炎中最常见的致病菌为金黄色葡萄球菌,约占76%~91%,链球菌约占4%~14%,表皮葡萄球菌约占10%,其他占2%~7%。在化脓性关节炎中,金黄色葡萄球菌约占58%~74%,链球菌约占10%~13%,流感嗜血杆菌约占7%~23%,其他占4%~5%。可见在急性骨科感染性疾病中,革兰氏阳性球菌金黄色葡萄球菌最常见。
化脓性骨髓炎是指所有骨组成部分受到细菌感染后引起的炎症反应。外伤性、血源性、医源性骨感染均可引起骨髓炎。近年来,虽然开放性骨折或骨关节手术引起的直接感染大有增加,但仍以急性血源性骨髓炎最常见,且最严重,应引起骨科医师的足够重视。
血源性感染是急性血源性骨髓炎的主要原因,常见的病灶多位于体表,如疖、痈、创面感染、上呼吸道感染等,少数病例由邻近软组织感染扩散而来,或继发于开放性骨折。致病菌常为金黄色葡萄球菌,约占80%以上,其次为溶血性链球菌和表皮葡萄球菌。
急性血源性骨髓炎是婴幼儿的常见疾病,发病高峰年龄为0~10岁,据《黄家驷外科学》记载,2~12岁的小儿约占80%左右。Winters(1960)报道,15岁以下的小儿占92.4%,男孩多于女孩,为(2~4):1。细菌栓塞理论是目前经典的发病机制假说。小儿骨骺和干骺端骨生长最活跃,有丰富的血管网,但多为终末动脉,末端折成小袢状,再注入窦内较大的静脉,血流缓慢,细菌栓子容易停留、沉积。感染是否发生及发生的程度,受病人抵抗力,致病菌毒力和治疗措施三方面的影响。
儿童时期的急性血源性骨髓炎好发于长骨的干骺端,这与儿童时期长管状骨干骺端的解剖学特征有密切关系。
(1)在长管骨干骺端,干骺动脉与滋养动脉的分支有密切的吻合,二者共同担负着干骺端的血液供应,而干骺动脉与骺动脉却没有血管吻合。干骺端的滋养动脉末梢形成直而窄的毛细血管,在骺板处折回(与骺动脉没有吻合)。形成与动脉侧毛细血管平行的静脉侧毛细血管,最后形成管腔较大的静脉,这些静脉又回流到骨髓内静脉室中。此处静脉管腔变大使该处血流速度大大减慢,如若血液中有细菌栓子,则易附着在血管壁上导致静脉栓塞,继之发生逆行毛细血管栓塞、血浆渗出,为细菌生长和繁殖提供有利条件。
(2)生长期儿童的骨骺板位于受到最大机械应力作用的部位,经常受到过度的外力作用,这些外力可以导致反复的微小损伤,产生干骺端的出血和组织坏死,但无临床表现,一旦有细菌侵入则容易发生骨感染。
(二)慢性化脓性骨髓炎
慢性化脓性骨髓炎致病菌其种类、来源及感染途径都与急性血源性骨髓炎相同,金黄色葡萄球菌是最常见的致病菌。其次是溶血性链球菌和表皮葡萄球菌。急性血源性骨髓炎转为慢性的原因:①急性感染期未能彻底控制,反复发作演变为慢性骨髓炎;②致病菌为低毒性细菌,在发病时即表现为慢性骨髓炎。
慢性骨髓炎是由能形成生物膜的病原菌引起的骨膜、骨质和骨髓的慢性炎症,根据其发病原因主要分为创伤性慢性骨髓炎和血源性慢性骨髓炎。慢性骨髓炎主要以骨组织的坏死、硬化、瘘管和窦道的形成以及长期流脓为特征,常反复发作。近年来由于抗生素的广泛应用,血源性骨髓炎的发生已经相对少见,而相应由于外伤以及植入物所引起的创伤后骨髓炎的发生率则在逐年增加。据统计,创伤后或术后骨髓炎占骨髓炎发病率的80%,其中有10%~30%的病人由急性骨髓炎转为慢性骨髓炎。
慢性骨髓炎的诊治对于临床医生来说依然存在难点与挑战,尤其是如何有效控制感染及复发。清创不彻底、细菌生物膜的形成是本病感染难以控制的重要原因。另外,细菌谱的变化和细菌耐药性的增加、细菌L型的存在、抗生素应用缺乏科学统一的标准都是慢性骨髓炎迁延不愈的重要因素。
(三)化脓性关节炎
关节感染的途径多为体内其他部位的化脓性感染病灶,经血液循环传播到关节腔,即血源性播散,也有的原发感染灶找不到。有时为关节附近的化脓性骨髓炎直接蔓延而来,多见于髋关节,由股骨上段和髂骨的化脓性骨髓炎蔓延而来,也可由外伤或医源性直接进入关节腔,最常见的致病菌为金黄色葡萄球菌,约占85%以上,其次为链球菌、脑膜炎双球菌、肺炎链球菌等。
附:化脓性髋关节炎
化脓性髋关节炎最常见的病原菌为金黄色葡萄球菌,约占75%以上;其次为溶血性链球菌、大肠杆菌、肺炎链球菌等。感染途径多数为血源性播散,少数为感染直接蔓延。
1.血源性感染
细菌经血液循环侵入髋关节引起感染。
(1)病人本身存在败血症或脓毒血症,身体内有多处迁延病灶,化脓性髋关节炎最为常见。
(2)身体其他部位有化脓性病灶,如疖、痈等,当身体抵抗力低下时,细菌经血液循环侵入到髋关节引起感染。
2.直接蔓延
(1)股骨上端及髂骨的化脓性骨髓炎直接蔓延到髋关节。
(2)髋关节开放性损伤,细菌由伤口直接侵入髋关节引起的感染。
(3)髋关节手术引起的感染。
(四)外伤性化脓性骨髓炎
外伤性化脓性骨髓炎继发于开放性骨折者最为常见。开放性骨折一般属高能量骨折,多为粉碎性骨折。合并严重软组织损伤。肌腱、血管、神经损伤者也并不少见。有些病例还同时合并有皮肤及骨缺损。多数病例创伤污染严重。由于各种条件的限制,或延误治疗,或在不具备必要条件的医院进行了不正规的清创术和内固定手术,常常导致创伤部位感染,继而发生化脓性骨髓炎。常见的发病部位依次为胫骨、股骨、肱骨。其他外伤,如火器伤、烧伤、四肢软组织损伤、动物咬伤等所继发的外伤性化脓性骨髓炎则较为少见。
近年来,从外伤性化脓性骨髓炎的脓液或炎性肉芽组织取样,所作的细菌培养结果来看,铜绿假单胞菌及革兰氏阴性杆菌,如大肠杆菌等,检出率明显增高,尤其是有窦道形成者更多。据川岛真人等(1986)的材料,铜绿假单胞菌的检出率占63.2%。而在血源性骨髓炎中占首位的金黄色葡萄球菌只占31.6%。因此,在治疗外伤性化脓性骨髓炎时,选择抗生素有必要充分考虑到这一点。
从发病年龄来看,外伤性化脓性骨髓炎多见于青壮年,这显然与该年龄组的人群社会活动最多,因而致伤的机会也最多有关。从发病部位看,以小腿的胫、腓骨为最多,其次为股骨、肋骨。小腿最易致伤,而且开放性骨折多见。从解剖学特点看,小腿中下1/3血液循环差,同时缺少软组织覆盖,开放性骨折后更易导致感染。创伤后局部血肿和组织液渗出以及因清创不彻底,坏死组织及异物的存留为致病菌生长繁殖提供了一个良好的培养基。又因创伤导致局部血液循环障碍,使机体全身和局部抵抗力下降,这是导致感染的重要因素。致病菌在这种环境中很容易生长繁殖。
外伤性骨感染在感染初期时是在骨折端周围形成一个感染部位,然后出现创面脓肿,并且感染随着病情发展以骨折为中心向周围区域浸润,骨断端以及内固定物由于内脓性分泌物浸泡所污染,容易导致病人出现骨质、骨膜、骨髓感染等并发症状。外伤性骨感染导致创面部位组织坏死,且脓肿分泌物的增加导致压力升高形成窦道。病人出现骨感染则严重影响预后,骨膜、骨质感染等使骨出现大段坏死,病人自体骨质愈合停止,因此,病人出现骨感染影响骨折愈合,粉碎性骨折病人可能由于骨折断片缺血合并感染形成死骨。
(五)截肢残端化脓性骨髓炎
截肢残端化脓性骨髓炎一般由残端软组织感染发展而来。发生残端感染的原因有下面几种:
1.创伤初期清创不彻底,对坏死界限缺乏准确判断,姑息残肢长度,伤口缝合张力过大或因软组织血管继发性栓塞,皮瓣坏死,伤口感染进而累及骨骼。
2.严重创伤,开放性骨折,软组织挫灭,污染重或就诊晚,伤口已经感染者,截肢时选择截断平面过低,又一期闭合了伤口,常致术后感染,招致残端骨髓炎。
3.手术操作不规范。一是残端止血不彻底或血管结扎不牢脱落,血肿形成而引起感染;二是截肢皮瓣分离太广泛,残端骨膜剥离过多,产生局部缺血,继发感染而侵犯骨骼。
4.血栓闭塞性脉管炎、动脉硬化闭塞症而截肢者,可因血运障碍,残端皮瓣坏死,致骨残端感染而发病。
5.糖尿病足坏死截肢者,若截肢平面过低,因血液循环不良,可致再度坏死、感染,形成难治的骨髓炎。
6.神经源性疾病如腰椎裂截肢者,神经功能障碍,下肢生物力学结构和功能均有不同程度的减弱,抗压与负重能力降低,若残端长期受压,血运不良,局部愈合能力下降,伤口有可能裂开,若伤口感染,就有可能引起骨髓炎。
7.截肢后义肢安装不当或义肢质量低劣,残肢深部受压与长期磨损。久之,局部感染,极易累及受压而又血运不良的骨残端,产生骨髓炎。
8.直接感染,多见于肢体损伤截肢或再次以及多次截肢者。骨髓腔内有致病菌存在,即使手术是在严格无菌操作下施行,过程规范,也难以完全避免骨髓炎的发生。若手术中无菌操作不当,器械消毒不彻底,细菌可趁机而入,再次手术的激惹,局部抵抗力下降,致病菌伺机而动,从而引起直接感染。
(六)火器伤后化脓性骨髓炎
火气伤后化脓性骨髓炎是火器伤开放骨折的常见并发症。火器引起的组织损伤远较一般开放骨折严重得多。弹丸或弹片以极高的速度射入人体后,其前冲力在万分之十几秒的瞬间,以高达几千个大气压的冲击波压力,直接损伤组织,形成原发伤道。同时,其侧冲力迫使原发伤道的周围组织向四周压缩,扩展。在一瞬间形成一个比原发伤道直径大数倍至数十倍的暂时性空腔,产生爆炸效应。另外,火器伤除高速外还有高热。弹片、弹丸所穿过的组织伤道造成的烧伤加重局部组织坏死,降低了局部抵抗能力,容易继发感染。弹丸和弹片进入人体时,可将污物带入伤道。特别是暂时性空腔形成,内部产生的负压,也可以将污物吸入伤道内。在战时的非常条件下,伤口也常常在搬运、紧急救护中再度被污染,因此,所有火器伤都是污染的。弹丸或弹片具有很高的速度,其巨大的动能,在瞬间穿入被击中的骨中,继而以骨折的形式再释放出来,这种骨折属于高能量骨折,常常是严重损伤和污染。同时,骨折部位的血液供应也遭破坏。因此,火器伤所造成的开放性骨折,极易继发化脓性骨髓炎。
(七)特殊部位的化脓性骨髓炎
1.髂骨化脓性骨髓炎
髂骨化脓性骨髓炎多见于15岁以下儿童。致病菌多为金黄色葡萄球菌。其感染途径多为血源性。发病率约占化脓性骨髓炎的6%。髂骨化脓性骨髓炎和长管状骨化脓性骨髓炎一样,常发生在相当于长管状骨的干骺端。髋臼上缘有丰富的血运,相当于长管状骨的干骺端。因此在儿童感染的特点是,病变大多数发生在髋臼上缘,随病情的进展可以扩散到整个髂骨,也可以进入髋关节、骶髂关节。青春期以后髋臼骨化,病变主要发生在髂骨边缘,该部位相当于长管状骨的骨端。
2.指(趾)骨化脓性骨髓炎
手部骨与关节化脓性感染,大多数发生于邻近软组织的感染。如脓性指头炎、化脓性腱鞘炎、手部间隙感染及皮下感染等。而血源性化脓性感染极为少见。随工业外伤的不断增多,尤其是严重的手部开放性损伤多见。外伤后感染指化脓性骨髓炎的病例也在逐年增加。目前在抗生素广泛应用的情况下,手指外伤后化脓性骨髓炎的发病率远远高于手部感染引起的指骨化脓性骨髓炎。指(趾)骨化脓性骨髓炎的致病菌仍以金黄色葡萄球菌占大多数。其次为链球菌、表皮葡萄球菌及大肠杆菌。外伤后所感染的化脓性指骨化脓性骨髓炎则以革兰氏阴性杆菌占多数如铜绿假单胞菌、大肠杆菌。
3.颅骨化脓性骨髓炎
可发病于任何年龄,但以20~30岁者多见。最常见的原因为直接感染,如开放性颅骨骨折、开颅术及颅骨牵引术后感染。其次为来自邻近组织的感染病灶(如副鼻窒炎、中耳炎、头皮感染等)和血源性感染(如败血症、身体其他部位的化脓性感染)。
4.下颌骨化脓性感染
下颌骨化脓性骨髓炎最常见的病原菌是金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌,有时可见肺炎链球菌和大肠杆菌,临床上经常是混合菌种感染、物理因素(放射线)、外伤和化学因素(磷、汞),亦可促成下颌骨化脓性骨髓炎。
下颌骨化脓性骨髓炎的感染途径有三种:
(1)牙源性感染:
临床上最多见,为牙源性炎症如跟尖周围炎、智齿冠周炎等感染扩散所致。
(2)外伤性下颌骨感染:
较少见,如下颌骨开放性骨折,颜面部火器伤所指的下颌骨化脓性骨髓炎,又称外伤性下颌骨化脓性骨髓炎。
(3)血源性感染:
少见,多见于儿童,可继发于麻疹、猩红热等传染病后和其他器官或组织有化脓性感染病灶,经血行至下颌骨。临床上最多见的是牙龈感染的下颌骨化脓性骨髓炎。
5.髌骨骨髓炎
髌骨骨髓炎少见,发病率为0.14%。致病菌多见金黄色葡萄球菌,其次为链球菌;感染初期在髌骨中央,脓液在髌骨前方。髌骨是全身最大的籽骨,位于膝前皮下,容易受到直接暴力损伤,这就为外源性或内源性的病原微生物提供了入侵的机会。髌骨骨髓炎多为局部损伤所致,少见血源性感染。相邻的软组织肿胀范围较轻且局限,不像化脓性或结核性关节炎呈弥漫性肿胀且浸润的程度和范围十分严重。因髌骨无大血管供血又有关节软骨的屏障作用,相邻的骨质少有浸润。
6.化脓性脊椎炎
致病菌一般是金黄色葡萄球菌,而小儿由链球菌,白色葡萄球菌致病者并不少见,也有大肠杆菌和铜绿假单胞菌所致感染的报道。传播途径一般通过血液,传播源有多方面,如软组织感染、泌尿系感染、外伤感染、脊柱手术感染等。脊柱化脓性骨髓炎的发生取决于致病菌与病人的关系,即细菌的致病力,感染发生部位和细菌进入人体内的部位以及机体的免疫力,除老人儿童以外,糖尿病病人和长期应用类固醇激素者以及酗酒、吸毒者发病率相对较高。
7.椎间隙感染
致病菌以金黄色葡萄球菌和白色葡萄球菌最常见。细菌可经手术器械,污染直接带进椎间隙,如椎间盘手术后感染。皮肤黏膜和泌尿道感染都可经血液播散到椎间盘,以泌尿道感染最常见,细菌被认为是来自脊椎静脉丛的反流。
腰椎间盘突出症术后椎间隙感染的原因包括细菌感染、无菌性炎症、人体自身免疫性反应,但是目前普遍倾向于细菌感染。文献报道最常见的是葡萄球菌,其中MRSA的阳性率达到了34%,其次是革兰氏阴性杆菌,其他的罕见致病菌有产气荚膜梭菌、流感嗜血杆菌、烟曲霉菌等。常见的病人相关危险因素包括糖尿病、肥胖、吸烟、营养不良、免疫力低下和术后椎间隙感染密切相关,其中合并糖尿病和肥胖的相关性最为显著。肥胖病人术区脂肪层厚,术后容易形成无效腔;吸烟和糖尿病病人常伴有组织缺血和微血管损伤;高龄病人往往合并其他相关内科疾病和免疫功能低下。这些因素使得病人无法在术后产生有效的炎性反应,从而易导致感染的发生。免疫力低下的病人既往多存在放化疗史,或长期使用激素治疗,影响了病人自身的免疫力,术后容易感染。

三、特殊致病菌感染性骨坏死

特殊细菌感染导致的化脓性骨髓炎随着抗生素的飞速发展而发生了迅速变化。20世纪70年代以前,骨与关节感染的致病菌是以金黄色葡萄球菌为主的革兰氏阳性球菌,以后革兰氏阴性杆菌感染所占比例开始增加,这种趋势在化脓性骨髓炎中尤为明显。并且革兰氏阴性杆菌所致的化脓性骨髓炎中,大约1/3的病例是与革兰氏阳性球菌(以金黄色葡萄球菌为主)的混合感染。特殊细菌感染导致的慢性化脓性骨髓炎,包括铜绿假单胞菌、厌氧菌、伤寒杆菌、沙门菌、布鲁氏菌。大多数为慢性化脓性骨髓炎的形式,可在外伤或外伤痊愈后数月、数年甚至数十年后发生。由于人们习惯上认为化脓性骨髓炎常是金黄色葡萄球菌感染,加之还存在一些混合感染的病例,所以常常忽视了这些特殊细菌感染的存在与危害,从而贻误治疗,导致并发症的发生,影响预后,故应引起足够注意。
(一)铜绿假单胞菌性骨髓炎
铜绿假单胞菌是1882年由Gessard发现,存在于土壤、空气、污水、正常人体表面以及与外界相通的腔道中,为条件致病菌。细菌分类学上为假单胞菌属的革兰氏阴性杆菌。近年来,铜绿假单胞菌已成为一种重要的致病源。同时又是重要的交叉感染源,约占医院内感染的10%~20%。美国疾病控制中心发现10%的尿路感染,9%的外科伤口感染,17%的下呼吸道感染和11%的菌血症系由铜绿假单胞菌引起。有人发现中性粒细胞1×10 9/L的病人中,铜绿假单胞菌败血症的发病率可高达42%。吉田(1978)报告,铜绿假单胞菌引起化脓性骨髓炎中,血源性化脓性骨髓炎占10.5%,外伤骨折后化脓性骨髓炎占26.4%,后者常见于开放性骨折手术整复固定术后。有时压疮发生铜绿假单胞菌感染时,可导致坐骨、骶骨的铜绿假单胞菌骨髓炎。
(二)厌氧菌性骨髓炎
厌氧菌的发现虽已有百余年的历史,但过去未获重视。近二十余年来,随着厌氧菌培养技术的改进与发展,厌氧菌感染的重要性逐渐引起临床医师的注意。据Finegold(1977)的资料,厌氧菌性骨髓炎的发病率为40%,细菌培养单纯得到厌氧菌的比例为1/10。Hall(1983)报告一组182例骨髓炎中有40例的标本中分离出厌氧菌,40例中有9例为单纯厌氧菌感染,另31例为厌氧菌与需氧菌的混合感染。厌氧菌的定义为:需要在氧张力降低的条件下才能生长的细菌;在含二氧化碳10%(含氧18%)的空气中,它不能在固体培养基表面生长。其简单分类为:革兰氏阴性杆菌、革兰氏阳性球菌、革兰氏阳性芽孢杆菌和革兰氏阳性无芽孢杆菌四大类。临床感染中最常见者为革兰氏阴性厌氧杆菌,其次为厌氧球菌及链球菌,再其次为革兰氏阳性厌氧芽孢杆菌,其危害在于产生强有力的毒素,造成极为严重的后果。外科厌氧菌感染中,以革兰氏阴性杆菌为最常见,特别是脆弱类杆菌,其次是消化球菌和消化链球菌。据Hall(1983)报道,40例厌氧菌性骨髓炎发现15种不同的厌氧菌,最常见者为巨大消化球菌和脆弱类杆菌。
厌氧菌通常作为正常菌丛而存在于身体各部。所有的黏膜面均布满就地生长的厌氧菌丛和非厌氧菌丛。良好的外科技术可减少正常菌丛进入丧失活力的组织而导致感染的机会减少。在某些情况下,就地生长的厌氧菌丛乘机侵入组织,引起感染,如血供不足及组织坏死均能降低组织的氧化-还原能力,因而有利于厌氧菌生长。与需氧菌或兼性菌感染中一样,凡是引起机体抵抗力降低的因素以及应用厌氧菌对其具有抗菌性的药物(例如氨基糖苷类抗生素),均有利于造成厌氧菌感染。所以,厌氧菌感染的发生与否,与这些细菌对机体正常防御机制的抵抗力有关。
(三)伤寒菌性骨髓炎
伤寒菌性骨髓炎是伤寒杆菌或副伤寒杆菌所致的骨感染,为严重伤寒或副伤寒病后的并发症。其发病率约为伤寒病人的0.8%。大都发生于伤寒病痊愈后数周或数月,也有在病后1.5~2年,甚至数年后才发现骨感染。在患镰状细胞性贫血的病儿中较为常见。
伤寒或副伤寒杆菌进入肠道后,在小肠黏膜上皮细胞和黏膜下吞噬细胞中繁殖,经淋巴管道进入回肠集合淋巴结、孤立淋巴滤泡及肠系膜淋巴结中生长繁殖,由胸导管侵入血流,产生菌血症。此后,伤寒杆菌随血流进入全身脏器,如肝、脾、胆囊、肾和骨髓等组织中继续大量繁殖,再次进入血液,引起第二次严重菌血症。骨髓网状内皮细胞摄取病菌较多,存在时间较长,可能在后期形成骨髓炎。致病菌以伤寒杆菌最多见。
发病部位在脊柱者约占25%,以腰椎上段和胸椎下段为多;其他四肢长骨也可发病,好发于胫骨、股骨、肋软骨等处,多位于骨干或干骺端的骨皮质内,通常单发,也可多发。
(四)沙门菌性骨髓炎
沙门菌感染为常见的内科疾患,临床上可分为胃肠型、伤寒型和败血症型,在其病程中或恢复期可出现多种并发症,其中以并发骨关节感染者较多。在各种沙门菌中以伤寒杆菌、副伤寒杆菌以及猪霍乱沙门菌所引起的败血症型病人最易并发骨关节感染。本节叙述猪霍乱沙门菌性骨髓炎。
20世纪50年代,猪火炼沙门菌在国内有相当高的发病率,占所有沙门菌属感染的22.6%~42.6%。Seligmann统计40%发生于10岁以下儿童,刘永盛报告2岁以下者占75.9%。男性多于女性。骨髓炎的发病率有不同报道,Goulder报道11例,Jones报道18例中无1例骨髓炎发现,Harvey统计骨关节感染的发病率为20%。陆颂慈等统计近于50%,刘永盛统计小儿组发病率高达68.8%。近年来发病率降低。
从1925年以后屡有沙门菌性骨髓炎伴有镰状细胞贫血的个案报道。1915年Hoder等首先注意到这两个病的关系,但至今仍不清楚。贫血所致周身抵抗力的减退、骨髓内潜伏的细菌都可能是导致骨髓炎的原因。
(五)布鲁氏菌性脊椎炎
布鲁氏菌病(Brucellos)又称波浪热,是一种人畜共患的地区流行病,世界各地广泛存在。主要发生于牧民、屠宰场。皮革厂、毛纺厂、牛奶厂等工人,农民中散在发生。
布鲁氏菌首先感染家畜,如羊、牛、猪,然后传染给人。近年国际上根据不同传染源和不同型菌种,将布鲁氏菌分为6个型和19个生物型:牛型有9个生物型、羊型有3个生物型,猪型有4个生物型,此外还有绵阳睾丸型、森林鼠型和犬型,可有型与型之间转移。我国主要流行的是羊型,其次为牛型,少数地区有猪型。羊型传染源分布广,数量多,与人接触密切,病菌毒力强。临床症状较重,易暴发流行;牛型菌毒力较弱,临床症状较轻,多为散发病例。
(六)骨关节梅毒
梅毒是由梅毒螺旋体引起的一种性病,分为先天性梅毒和后天性梅毒,先天性梅毒螺旋体从孕妇身体进入胎盘中,再沿脐带静脉侵入胎盘产生的。后天性梅毒多因皮肤、黏膜的破口接触感染,少数通过输血传染。骨科梅毒感染包括骨、关节、肌肉、腱鞘和滑囊梅毒,以骨梅毒比较常见,其中又以头颅骨居多,其次为胫骨,关节梅毒好发于膝关节,其次为踝关节和腕关节,其他关节较少受累。
(七)骨放线菌病
放线菌病是一种放射状排列的丝状真菌,生活于土壤中,绝大多数为非致病菌。该菌种类很多,引起的疾病培养、染色特征都不相同。引起人类放线菌病的主因为内源性,于正常人体内亦可见放射丝,如口腔、龋齿及扁桃体的隐窝内,其形态和染色特征与致病的放线菌相同。感染放线菌重要的病因是组织损伤引起的,常见的原因为拔牙,其次是炎症。炎症可引起组织缺氧和抵抗力降低,有利于放线菌的生长和蔓延,放线菌也可由呼吸道侵入肺内,由食管侵入肠道,该菌多沿结缔组织直接向周围蔓延,很少沿血液循环和淋巴扩散传播。
(八)骨雅司病
骨雅司病由雅司螺旋体引起,该螺旋体在形态上与梅毒螺旋体相似,但较其传染力弱,本病主要是接触传播,通过皮肤的破口传播。
(九)骨棘球蚴病
棘球蚴病是人畜共患的流行性寄生虫病。人类感染棘球绦虫的幼虫可致病,又称棘球蚴病或包虫囊病。成虫细粒棘球绦虫主要寄生在终宿主狗、狼和狐狸的小肠里,虫卵随粪便排出。人、羊、牛、马等动物是中间宿主。中间宿主吞食含虫卵的食物后,虫卵在胃里经胃液消化,在十二指肠内孵化成六钩蚴。六钩蚴迅速穿过十二指肠肠壁进入肠系膜的静脉或淋巴管中,经血液或淋巴循环进入肝脏。大部分六钩蚴停留在肝脏,发育成棘球蚴,引起肝包虫囊病。少数六钩蚴通过肝脏后进入血液循环,经心脏至肺,并停留于肺内,少数六钩蚴经肺、心又进入血液循环,到达较远的器官,引起全身各部位的包虫囊肿,骨骼系统受累则造成骨棘球蚴病。当中间宿主的棘球蚴囊肿被狗、狼等吞食后,囊肿中的头节在终宿主的小肠中发育成为成虫。
(十)松毛虫性骨关节病
松毛虫性骨关节病由松毛虫引起。我国有约40种松毛虫,危害较大分布较广的有六种:落叶松毛虫、赤松毛虫、云南松毛虫、思茅松毛虫、油松毛虫和马尾松毛虫。以高领幼虫期的松毛虫致病力最强,每年以6~7月和10~11月间是本病好发时期。
对本病的发病机制有两个推论:
1.变态反应
病人有松毛虫接触史,实验动物注入松毛虫组织液后不发病,但与松毛虫接触后多会发病。应用抗过敏药物能迅速缓解症状。
2.中毒
马尾松毛虫的2、3胸节有毒毛,毒毛上有毒腺细胞,能分泌毒液,该毒液可能对结缔组织具有较强亲和力,从而引起炎症反应。
(十一)麻风性骨髓炎
麻风性骨髓炎由麻风菌引起,麻风菌由邻近皮肤或黏膜直接侵犯骨质,或由血液循环播散,引起骨的特殊性损害。还可由周围神经病变,引起骨的滋养血管功能障碍,引起骨的非特殊性损害。

四、结核性骨坏死

(一)骨关节结核
骨关节结核为结核杆菌感染所致,结核杆菌分为四型:人型、牛型、鸟型、鼠型。其中人型和牛型是人类结核病的主要致病菌,95%以上的骨关节结核继发于肺结核,主要是人型结核杆菌所致。牛型结核杆菌多因饮用未消毒的牛奶而侵入人体,引起肠系膜淋巴结核,然后侵入骨和滑膜组织,形成骨关节结核。结核杆菌由原发灶到达骨与关节,绝大多数通过血行传播,少数通过淋巴管由胸膜或淋巴结直接蔓延,见于椎体、肋骨和胸骨等处。好发于儿童和青少年,尤以10岁以下儿童最多。由于儿童骨骼生长处于最旺盛的阶段,儿童又多未感染过结核菌,对结核杆菌的抵抗力很弱,一旦感染不但易发病而且易扩散。全身骨关节结核中以脊柱结核发病率最高,其中以腰椎椎体结核占绝大多数,下肢比上肢多,这是由于腰椎负重多,下肢比上肢多,易引起劳损所致。有丰富肌肉附着的长骨干、椎弓、髂骨翼、肩胛骨发病较少,而没有或较少肌肉附着的椎骨、跟骨、短骨、长骨骨端则比较多,这说明了肌纤维对骨质有一定的保护作用。
(二)髋关节结核
髋关节结核大多继发于其他部位的结核病灶,继发于肺结核为主,少数继发于消化道结核、淋巴结核、胸膜结核等。亦有部分是关节附近的骨病灶、淋巴结病灶的发展蔓延或流注性结核脓肿腐蚀造成的髋关节结核。
原发病灶的结核杆菌进入血液形成细菌栓子经血液循环播散到髋关节,结核菌栓在股骨颈、股骨头、髋臼或髋关节滑膜组织形成新的结核病灶。髋关节单纯滑膜结核并不少见,但滑膜病变发展为全髋关节结核的机会较少。结核菌栓经血行感染滑膜组织后,在滑膜组织内形成许多结核结节,滑膜组织充血、水肿、炎症渗出及增生反应。但是,滑膜的这些病变一般不至于发展到干酪样变性的程度,只在少数情况下侵犯关节软骨下骨板,发展为全髋结核。
(三)脊柱结核
骨与关节结核是一种继发性病变,约90%继发于肺结核,少数继发于消化道结核或淋巴结核。原发病灶中的结核杆菌绝大多数是通过血液传播到骨与关节,少数通过淋巴管或直接浸润到椎体边缘。结核杆菌由原发病灶通过血流到达全身各种组织,包括骨与关节,当全身抵抗力强时,可被消灭或抑制,在营养不良、过度疲劳、受寒冷、潮湿或患其他疾病使全身抵抗力下降时,被抑制的结核杆菌迅速蔓延,突破纤维组织包裹,形成有症状的病灶,所以骨关节结核可以发生在原发病灶活动期,也可发生在原发病灶静止期或痊愈期多年以后。
全身骨关节结核中以脊柱结核发病率最高,其中以椎体结核占绝大多数,单纯的椎弓结核少见。一般认为与下列因素有关:①脊柱椎体负重大,活动多,尤以腰椎和胸腰段为主,且易受劳损影响;②椎体主要由骨松质组成,表面坚质骨很少;③脊柱椎体肌肉附着少;④局部血液供应差,以及椎体的滋养动脉多为终末动脉;⑤脊柱椎体数目较多,相应发病率也高,所以在脊柱,腰椎结核的发病率最高,胸椎次之,胸腰段、腰骶区、颈段和骶段最少。绝大多数的椎体病灶只有一处,可同时累及相邻的几个椎体,少数可以有两处或两处以上,其间有健康的椎体间隔,称为跳跃式脊柱结核。