脉冲灌洗对人工关节感染二期翻修中骨水泥抗生素释放的影响：一项体外动力学研究

《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》：The effect of pulsatile lavage on antibiotic elution from bone cements in two-stage revision for periprosthetic joint infection

本研究针对人工关节感染(PJI)二期翻修中抗生素骨水泥(ALBC)间隔体的局部疗效问题，通过模拟脉冲灌洗处理三种商用骨水泥（Palacos R+G、Copal G+V、Copal spacem），系统评估了庆大霉素和万古霉素的6周释放动力学。结果表明，脉冲灌洗对多数骨水泥的抗生素累积释放无显著影响，仅预混型Copal G+V的万古霉素释放出现统计学差异（p<0.001），但所有组均维持有效抗菌浓度。研究证实脉冲灌洗的机械清创价值与其对ALBC药物释放的微弱影响互不冲突，为临床操作提供了实验依据。

　　

在人工关节置换术后的并发症中，假体周围感染（Periprosthetic Joint Infection, PJI）堪称灾难性的挑战。它不仅导致患者剧痛和功能障碍，更是翻修手术的首要原因。全球范围内，慢性PJI的标准化治疗方案是二期翻修：首次手术彻底清除感染组织并植入载抗生素骨水泥（Antibiotic-Loaded Bone Cement, ALBC）间隔体，待感染控制后再次植入新假体。这一过程中，高压力脉冲灌洗（Pulsatile Lavage）因其卓越的机械清创能力被广泛采用，可有效清除细菌生物膜和坏死组织。然而，外科医生长期存在一个疑虑：强烈的水流冲击是否会“洗掉”骨水泥中的抗生素，削弱局部治疗的效果？这一问题直接关乎临床决策——灌洗操作是保障清创效果的必要步骤，但若显著影响药物释放，则可能需调整策略。

为解答这一矛盾，Kevin Knappe团队在《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》发表研究，通过体外模拟系统评估脉冲灌洗对三种常用骨水泥抗生素释放动力学的实际影响。研究聚焦庆大霉素（Gentamicin）和万古霉素（Vancomycin）这两种最常配伍的抗生素，覆盖6周时间跨度，以还原二期翻修的典型间隔期。

关键技术方法

研究选用三种商用骨水泥（Palacos R+G、Copal G+V、Copal spacem），统一调配为含0.5 g庆大霉素与2 g万古霉素/40 g骨水泥的标准化配方。通过模具制备符合ISO 5833:2002的矩形试块，实验组接受标准化脉冲灌洗（压力0.53 N/mm2，流量0.65 L/min），对照组直接浸泡。采用化学发光免疫分析法定量10个时间点（5小时至6周）的抗生素浓度，所有样本在37°C磷酸盐缓冲液中持续孵育，全程模拟体内环境。

研究结果

1. 庆大霉素释放动力学

脉冲灌洗对骨水泥A（Palacos R+G）和B（Copal G+V）的早期（1天内）及晚期（3-6周）释放有个别时间点统计学差异，但累积释放量仅B组显著降低（p=0.033）。骨水泥C（Copal spacem）全程无显著变化。值得注意的是，灌洗后A组反而出现后期释放升高现象，推测因水流冲击使深层抗生素暴露。

2. 万古霉素释放动力学

A组在5小时及1-5周多个时间点释放量差异显著，B组仅在2周时差异明显，C组全程无变化。累积释放仅B组显著减少（p<0.001）。所有组均在48小时内释放量下降超85%，但A、B组持续高于最低抑菌浓度（MIC）阈值，C组在2天后即低于检测限。

3. 骨水泥特性对比

预混抗生素的工业标准化骨水泥（A、B组）释放总量显著高于手工添加的C组。Copal G+V（B组）虽受灌洗影响最大，但其释放水平仍远超C组，提示工业混匀工艺对药物分散均匀性的关键作用。

结论与意义

本研究明确脉冲灌洗对ALBC抗生素释放的影响有限，且具有骨水泥类型依赖性。尽管部分时间点存在统计学差异，但无临床意义的浓度衰减，所有骨水泥在灌洗后仍能维持有效局部抗菌浓度。这一发现强化了脉冲灌洗在二期翻修中的必要性——其机械清创效益远大于对药物释放的微弱干扰。研究同时揭示，骨水泥的抗生素预混工艺（如孔隙率与均匀性）比灌洗操作更显著影响释放效能，为优化ALBC配方提供了方向。未来需结合体内代谢环境及动态流体模型进一步验证，但当前数据已为外科医生安全实施灌洗提供了坚实证据。