十年队列研究（2012-2022）显示：多学科方法对儿童后路脊柱融合术中手术部位感染的影响

《JAAOS Global Research & Reviews》：Impact of a Multidisciplinary Approach on Surgical Site Infections (SSIs) in Pediatric Posterior Spine Fusions (PSF): Insights From a Ten-Year Cohort Study (2012-2022)

　　背景：儿童后路脊柱融合术后的手术部位感染仍是一个值得关注的问题。我们医院于2007年启动了“零目标”计划，通过标准化的预防措施来降低手术部位感染的发生率。本研究在该计划实施初期（2006年至2012年）的基础上，进一步分析了2012年至2022年的手术部位感染发生率。

方法：在获得机构审查委员会批准后，我们对2012年7月至2022年12月期间1476名年龄在10至18岁之间接受后路脊柱融合术的患者进行了回顾性分析。根据患者的合并症情况，将其分为高风险组和低风险组。随后对感染率及相关因素进行了分析。

结果：在1476名患者中，495名属于高风险组，981名属于低风险组。高风险组的手术部位感染率显著高于低风险组（6.87%对比0.92%，P<0.001）。不同组别之间的融合节段数量和预计失血量并无显著差异。发生手术部位感染的高风险组患者的手术时间更长（302.4分钟对比252.5分钟；P<0.03），而低风险组患者的手术时间在有无感染的情况下均无显著差异。遵循“零目标”抗生素方案的比例很高（低风险组为100%，高风险组为98%）。与之前的研究阶段（2008年至2012年）相比，低风险组的手术部位感染率从2.7%下降到0.92%，而高风险组的感染率则保持稳定在6.87%左右。方案遵守率也从85%上升到了98%。

结论：过去十年间，低风险组的手术部位感染率有所下降，这体现了“零目标”方案的有效性。而高风险组的感染率则没有变化，这凸显出需要针对高风险人群采取更有针对性的策略。这些发现与已知的儿童脊柱融合术手术部位感染风险因素一致。手术部位感染不仅会给患者及其家庭带来经济负担，还会给生活带来不便。为降低手术部位感染率，需考虑多种因素，包括合适的预防性抗生素使用方案、术前消毒、手术室内的工作人员数量、手术时长、失血量以及各种高风险合并症。

患有青少年特发性脊柱侧凸的患者在接受后路脊柱融合术时，其整体伤口感染的发病率为0.31%-1.25%，而非特发性脊柱侧凸患者的感染风险则在4%-20%之间，其中深度感染的发病率为2.82%。由于并发症的存在，无论是特发性还是非特发性脊柱侧凸患者，其住院时间都可能增加29天。因并发症导致的平均额外住院费用为154,537美元，具体范围则在26,977美元到961,722美元之间。

2007年7月，一个由骨科手术、传染病科、流行病学、药学、麻醉科、质量改进部门以及手术室代表组成的多学科脊柱感染工作组成立，被称为“零目标”小组。该小组制定了正式的抗生素使用方案，涵盖了术前、术中及术后的各项措施。Ballard等人比较了某家三级儿童医院在实施脊柱感染防控计划之前和之后，低风险组与高风险组儿童患者的感染率。患者被分为低风险组和高风险组。2013年，该医院决定调整之前和当前研究中使用的低风险组和高风险组定义：如果患者患有特发性脊柱侧凸且没有其他合并症，则被归为低风险组，接受常规预防措施；而如果有心脏异常、先天性脊柱侧凸、脑瘫/脑损伤、唐氏综合征、驼背、马凡综合征、肌肉疾病、神经纤维瘤病、脊柱裂、脊椎滑脱、脊椎裂症、综合征以及肿瘤等疾病或合并症，则被归为高风险组，需要接受强化预防措施。表1列出了脊柱手术中不同感染风险等级对应的预防性抗生素使用指南。

表1 脊柱手术不同感染风险等级的预防性抗生素使用指南

感染风险
术前（切口前）
术中重新给药
术后
标准方案：
• 患有特发性脊柱侧凸且无其他合并症，且BMI低于任何手术类型（如后路脊柱融合术或椎体间植入术）的第95百分位值的患者
• 创伤患者：通常为单系统创伤，是否采用常规预防措施或强化预防措施由外科医生自行决定
若患者年龄小于13岁、处于青春期前，或未携带MRSA菌株，则从术前开始，每4小时给予一次头孢唑林，同时每8小时给予一次万古霉素（如果在术前已给予过这两种药物的话）
此外，每失去50%的血液容量，还需再给予半剂量的头孢唑林和万古霉素
若患者年龄小于13岁、处于青春期前，或未携带MRSA菌株，则每8小时给予一次头孢唑林，共3次
若患者年龄≥13岁、处于青春期后，或携带MRSA菌株，或者年龄小于13岁但MRSA菌株状况不明，则需同时使用头孢唑林和万古霉素
若患者年龄≥13岁、处于青春期后，或携带MRSA菌株，或者年龄小于13岁但MRSA菌株状况不明，则每8小时给予一次头孢唑林，共3次，同时每8小时给予一次万古霉素
• 前路颈椎融合术
• 所有未被列为需要强化预防措施的颈椎融合术病例
强化方案：
• 所有其他非特发性脊柱侧凸患者，或是那些存在会增加感染风险的疾病或合并症的患者，比如神经肌肉疾病、综合征、驼背、脊椎滑脱以及其他疾病或病理过程引起的脊柱侧凸
• BMI超过第95百分位值
• 有脊柱感染史
• 进行再次手术（非颈椎手术）
• 采用腹腔内、腹膜后或胸腔内途径进行的前路脊柱融合术
• 创伤患者：通常为多系统创伤，包括腹部受伤的情况，是否采用常规预防措施或强化预防措施由外科医生自行决定
若患者年龄小于13岁、处于青春期前，或未携带MRSA菌株，则需同时使用头孢唑林和头孢曲松
从术前开始，每4小时给予一次头孢唑林，同时每8小时给予一次万古霉素（如果在术前已给予过这两种药物的话）
此外，每失去50%的血液容量，还需再给予半剂量的头孢唑林和万古霉素
若患者年龄小于13岁、处于青春期前，或未携带MRSA菌株，则每8小时给予一次头孢唑林，共3次
若患者年龄≥13岁、处于青春期后，或携带MRSA菌株，或者年龄小于13岁但MRSA菌株状况不明，则需同时使用头孢唑林、万古霉素和头孢曲松
若患者年龄≥13岁、处于青春期后，或携带MRSA菌株，或者年龄小于13岁但MRSA菌株状况不明，则每8小时给予一次头孢唑林，共3次，同时每8小时给予一次万古霉素
• 后路颈椎融合术，且符合以下任一情况：需要植入的器械覆盖6个以上节段，或有脊髓脊膜膨出病史，或在7天内遭受过多系统创伤
如果患者正在服用抗生素，需咨询流行病学专家，以确定合适的预防性抗生素方案
加粗文字表示各治疗阶段（术前、术中、术后）的指导原则

研究人员对2006年4月至2008年9月期间接受脊柱手术的394名患者进行了回顾性分析，以找出术后出现手术部位感染的患者。在“零目标”计划实施前后，分别对高风险组和低风险组的患者进行了比较，研究结果表明，该计划的实施使得高风险组中每16名患者中有1例避免感染，整体而言则每30名患者中有1例避免感染。此外，高风险组的感染率从12.9%下降到6.5%，低风险组的感染率则从4.9%下降到2.7%。2018年，Vandenberg等人研究了2008年至2012年间在同一医院接受初次脊柱手术的511名患者，发现85%的患者能够遵守抗生素使用方案，严格遵循该方案可使每26名患者中有1人在术后90天内避免出现手术部位感染。

本研究的目的是比较一家三级儿童医院在10年期间（2012年至2022年）接受首次后路脊柱融合术的低风险组与高风险组儿童的感染率，并评估与之前研究（2008年至2012年）相比的改善情况。我们医院针对脊柱手术的感染防控方案一直在不断更新，相关变化已在方法部分详细介绍。本研究还探讨了在上一组研究之后接受手术的患者的感染风险因素，包括住院时间、预计失血量、术后90天的并发症情况以及对抗生素方案的遵守程度。我们假设，无论高风险组还是低风险组，只要能够遵守抗生素使用方案，就能降低手术部位感染的发生率。

方法
患者群体
在获得机构审查委员会的批准后，我们对2012年7月1日至2022年12月31日期间在一家三级儿童医院接受首次后路脊柱融合术的1476名患者进行了回顾性病历分析，排除了再次手术、拆除手术以及更换手术的患者。这些患者术后至少被随访了90天。为了与之前分析2008-2012年数据的研究保持一致性，低风险组和高风险组的定义也相同。我们将这些患者分为低风险组和高风险组，并收集了以下数据：人口统计学信息（BMI、种族/民族、性别、手术时的年龄）、诊断结果、风险类别（高风险或低风险）、融合的节段数量/融合长度、手术时间、预计失血量（根据术中记录的细胞回收量估算）、是否在手术过程中进行了后柱截骨术、是否遵守医院的抗生素使用方案、术后90天内的手术部位感染或并发症情况，以及是否需要再次进入手术室。那些出现手术部位感染的患者，其感染情况符合美国疾病控制与预防中心——国家医疗安全网络关于术后30至90天内发生手术部位感染的定义。

抗生素使用方案
“零目标”小组制定了相应的抗生素使用方案，旨在降低儿童脊柱手术后的感染风险（见表1）。评估抗生素使用方案遵守情况的标准有三个：及时在术前给予抗生素、在术中正确地重新给药，以及术后按时停止使用抗生素。所有外科医生都不再在术后继续使用抗生素，不会让抗生素的使用时间超过24小时。对于那些对主要抗生素有过敏反应的患者，会为其提供替代抗生素。医院还为医护人员提供了标准的替代抗生素清单，以确保用药的一致性和规范性（见表2）。只有同时满足这三个标准，才能被视为遵守了抗生素使用方案。

表2 过敏情况下的替代抗生素

过敏类型 替代抗生素
头孢唑林 万古霉素 头孢曲松 左氧氟沙星
对万古霉素真正过敏（非输液反应） 头孢唑林+克林霉素 对头孢唑林过敏且对万古霉素真正过敏 克林霉素

方案变化的演变
自2007年该抗生素使用方案开始实施以来，已经经历了多次修改。2010年，对于年龄≥13岁或已进入青春期的女性患者，开始使用静脉注射万古霉素。2011年，规定低风险组患者的住院时间不超过6天，高风险组患者的住院时间不超过7天。2012年，低风险组患者的住院时间目标调整为不超过5天；同时，在高风险组的强化预防方案中加入了头孢曲松，此外还开始使用万古霉素粉末。2013年，低风险组患者的住院时间目标再次调整为不超过4天。2015年，医护人员开始为低风险组患者使用一种局部皮肤粘合剂搭配自粘式网状敷料（DERMABOND PRINEO皮肤闭合系统，由强生旗下的Ethicon公司生产）来处理术后切口。2017年，对于高风险组患者，开始使用非侵入性的皮肤伤口闭合系统（Zip Surgical Skin Closure，由Stryker Corporation公司生产）。2018年，外科医生开始为高风险组患者以及BMI超过35%的患者使用封闭式切口负压治疗装置（Prevena切口管理系统，由3M Health Care公司生产），以促进伤口愈合并降低感染风险。2019年，医护人员开始为所有患者使用头孢唑林，即便这些患者之前已经在接受静脉注射万古霉素治疗。此时，所有外科医生都停止了术后抗生素的使用。2022年，有外科医生开始为所有患者使用一次性负压伤口治疗系统（sNPWT系统），具体为PICO sNPWT系统（由Smith + Nephew公司生产）。到2024年，所有脊柱外科医生都在所有接受手术的患者身上采用了PICO sNPWT系统。在整个研究期间，通过全部门的统一实施和员工培训，这些方案变更得到了标准化处理，从而减少了差异和潜在的偏差。不过，多年来对这些方案的逐步调整很可能也影响了低风险组和高风险组患者的手术部位感染率。

统计分析
为了避免多元回归模型出现过拟合现象，本研究采用了单变量逻辑回归模型，来分析手术部位感染发生概率与性别、年龄、研究年份、风险等级、融合节段数量、手术时间以及预计失血量等各个预测因子之间的关系。具有统计学意义的关联关系会以比值比的形式呈现。为了提高结果的易理解性，对于时间相关的变量（如住院时间、麻醉时间以及手术时间），采用了对数2变换处理，这样比值比就能反映预测因子数值每增加一倍时，手术部位感染发生概率的变化情况。其他所有变量则保持原始形式不变。除了这些变量外，还给出了各变量的汇总数据，包括均值和标准差、中位数和四分位数区间以及数据范围。同时也会报告缺失数据的数量。对于连续型变量，P值是通过独立t检验得出的；而对于分类型变量，P值则是基于2000次重复试验的卡方检验结合蒙特卡洛模拟方法计算得出的。统计学上的显著性标准设定为α=0.05。

结果
在这项为期10年的队列研究中，共有1476名患者（其中495名属于高风险组，981名属于低风险组）接受了首次后路脊柱融合术，这些患者术后至少被随访了90天。其中69%的患者为女性，31%为男性。这些患者的平均年龄为14岁，年龄范围在3岁到25岁之间。在2012年至2022年期间，共有43名患者出现了手术部位感染，整体感染率为2.9%。表3显示，按性别、BMI、年龄或研究年份划分，SSI的发病率并无显著差异。表3 按患者特征分类的SSI发生率比较

特征 无感染，N=1,433 有感染，N=431
性别 0.6 F：994例（69%），28例（65%）；M：439例（31%），15例（35%）
年龄（岁） >0.9 平均值（标准差）：14.18（2.58） vs 14.14（2.50）；中位数（四分位距）：14.00（13.00-16.00） vs 14.00（12.12-16.00）；范围：3.00-25.00 vs 8.00-18.01
BMI 0.3 平均值（标准差）：51.41（1149.60） vs 19.70（5.66）；中位数（四分位距）：19.45（17.31-22.38） vs 17.72（16.15-21.02）；范围：0.78-43,080.00 vs 12.33-38.26
缺失值 301例 11例
= n（%） 2 = 皮尔逊卡方检验；韦尔奇双样本t检验

高风险组与低风险组的SSI发生率
高风险组占感染病例的79%，而低风险组占21%（P<0.001，见图1和表4）。我们将该比率与我们之前2008年至2012年的研究数据进行了对比。自TZ方案实施后，低风险组的SSI发生率从2.7%（2008-2012年）降至0.9%（2012-2022年），而高风险组则保持在6.5%（2008-2012年）到6.9%（2012-2022年）之间。低风险组在2016年至2022年间SSI发生率为0%，而高风险组的感染率依然较高（见图2）。平均而言，高风险患者发生SSI的概率是低风险患者的7.9倍（比值比=7.925，95%置信区间为3.934至17.71）。

图1 显示了2012年至2022年间接受脊柱后融合手术的高风险组与低风险组患者SSI的总数。

表4 SSI及风险水平的单变量逻辑回归分析表

特征 比值比 统计量 95%置信区间 风险水平
低风险 ———— ———— ————
高风险 7.925 0.379 5.463 3.934, 17.71 <0.001
CI = 置信区间；OR = 比值比；SE = 标准误差。

图2 展示了2012年至2022年间高风险组与低风险组患者SSI发病率的百分比。该图表反映了10年间两组患者的SSI发生率情况。低风险组自2016年起SSI发生率一直为0%，而高风险组在这一时期内的发生率相对稳定，没有明显上升或下降趋势。数据点表示每组中每年发生SSI的患者比例。

融合节段数量
在低风险组和高风险组中，根据融合节段数量划分，SSI发生率并无显著差异（见表5）。

表5 按风险组及感染状态划分的患者与手术特征

特征 低风险组 高风险组
无感染，N=972 有感染，N=9 Pa
无感染，N=461 有感染，N=34 Pa
融合节段数量 0.8 0.3
平均值（标准差） 10.77（2.58） vs 10.56（3.00）；13.74（4.18） vs 14.68（4.99）
中位数（第一四分位数，第三四分位数） 11.00（10.00-13.00） vs 11.00（10.00-12.00）；14.00（12.00-17.00） vs 17.00（13.00-18.00）
最小值，最大值 0.00-19.00 vs 4.00-15.00；0.00-28.00 vs 0.00-19.00

手术时间（分钟） 0.8 0.030
平均值（标准差） 204.37（99.60） vs 199.67（49.76）；252.48（118.68） vs 302.44（124.97）
中位数（第一四分位数，第三四分位数） 179.00（148.00-236.00） vs 195.00（193.00-219.00）；224.00（169.00-307.00） vs 257.00（209.00-401.00）
最小值，最大值 15.00-898.00 vs 114.00-292.00；16.00-902.00 vs 163.00-604.00

预计失血量（毫升） 0.7 0.2
平均值（标准差） 612.10（490.61） vs 552.78（513.63）；893.10（673.06） vs 1019.53（552.26）
中位数（第一四分位数，第三四分位数） 475.00（300.00-750.00） vs 350.00（250.00-700.00）；725.00（425.00-1200.00） vs 950.00（600.00-1200.00）
最小值，最大值 5.00-6000.00 vs 0.00-50.00；10.00-4600.00 vs 160.00-2500.00
缺失值 70例 10例

住院时间（天） 0.8 0.4
平均值（标准差） 3.21（1.60） vs 3.33（1.22）；6.31（8.31） vs 6.94（4.03）
中位数（第一四分位数，第三四分位数） 3.00（2.00-4.00） vs 3.00（3.00-4.00）；5.00（3.00-7.00） vs 6.00（4.00-8.00）
最小值，最大值 1.00-28.00 vs 2.00-6.00；1.00-103.00 vs 2.00-21.00

a 韦尔奇双样本t检验。

预计失血量对SSI发生率无显著影响，无论在低风险组还是高风险组中均如此（见表5）。

手术时间
在高风险组中，手术时长与SSI发生率之间存在显著差异（P=0.030）。发生SSI的高风险患者手术时间更长，为302.4分钟，而未发生SSI的患者手术时间为252.5分钟。在低风险组中，手术时长与SSI发生率无显著差异（P=0.80）。在该组中，发生SSI的患者的平均手术时间为199.7分钟，而未发生的患者为204.4分钟（见表5）。

住院时间
发生SSI的患者平均住院时间明显长于未发生SSI的患者（6.2天 vs 4.2天）。统计上发现，住院时间的对数与SSI发生概率之间存在正相关关系。此外，高风险组与低风险组的住院时间也存在显著差异。高风险患者在医院的时间明显更长（6.4天），而低风险组为3.2天（P<0.001）。

非计划性返回手术室的情况
研究显示，因SSI相关的非计划性返回手术室的比例为3.3%，而非SSI相关的原因则为1.5%（P<0.001）。95%的患者没有出现非计划性返回手术室的情况。

TZ抗生素方案的遵从性
在遵循TZ抗生素方案的患者与未遵循的患者之间，SSI的发生概率存在显著差异。所谓“不遵从”是指未能满足三个抗生素遵从标准中的一个或多个。未遵循TZ方案的患者在初次PSF手术后发生SSI的概率是遵从方案患者的33.9倍（P=0.013，95%置信区间为1.326至867.2）。

讨论
本研究旨在评估10年间接受初次PSF手术的儿童骨科脊柱患者的SSI发生率，并探讨遵循TZ抗生素方案是否有助于降低感染率。此外，我们还想了解PSF手术后的其他术后并发症以及与非计划性住院相关的因素。我们的假设是，手术后的低风险组患者SSI发生率会更低。同时，研究也证实，遵守抗生素方案能显著降低PSF手术后发生SSI的风险。

SSI发病的风险因素
先前的研究指出，无论是特发性还是非特发性的脊柱手术患者，其SSI发病都存在多种风险因素。有一项研究发现，手术类型对SSI发生率有显著影响——具体而言，接受融合手术的非特发性儿童和青少年的SSI风险高于接受生长杆手术的患者。7,8 我们的研究仅聚焦于脊柱后融合手术，并排除了其他所有手术类型，以此探究PSF手术对SSI发生率的影响。此外，糖尿病、高血压、心脏异常、尿失禁、活动能力以及骨质疏松症等合并症也与SSI风险相关。9,10 其他风险因素还包括BMI、融合节段数量、手术时长、输血次数以及是否遵循医院的抗生素方案。11-13 我们的研究结果与这些研究一致，表明SSI发生率与融合节段数量、手术及麻醉时长、抗生素方案遵从性、风险等级以及预计失血量之间存在显著关联。不过，在我们的研究中，BMI对SSI发生率并无显著影响。

TZ抗生素方案的遵从性
与2008年至2012年的研究相比，本研究显示，在实施TZ方案后，低风险组的SSI发生率显著降低，而高风险组的SSI发生率则保持稳定，这进一步证明了遵守抗生素方案具有重要的临床意义。4,5 尽管如此，高风险患者在初次PSF手术后仍存在SSI问题，因此有必要进一步研究该群体中可改变的风险因素，以降低SSI风险。

局限性
我们的这项回顾性研究存在若干局限性。首先，我们只能利用患者病历中的现有数据，因此早期年份的相关数据存在缺失。预计失血量的计算依据的是术中细胞回收量，这一方法被认为不够精确。此外，我们并未收集SSI的微生物学数据，因此无法确定所报告的感染是否由我们的抗生素预防措施所能覆盖的病原体所致。其次，我们也没有收集Cobb角数据或输血数据，无法分析曲线严重程度和输血次数对SSI发生率的影响，而这些因素都是已知的SSI风险因素。有必要进一步研究SSI发生率与输血之间的内在关系。从2012年到2022年，我们的研究方法中提到的感染预防措施的变化可能影响了所报告的感染率。最后，由于2013年医院对低风险组和高风险组的定义发生了变化，之前的研究中高风险组的数据可能被低估了。需要强调的是，以往的研究和当前的研究对各组的使用定义是一致的。

临床意义
今后，了解可能导致SSI发生的风险因素至关重要。高风险患者通常需要更长的融合手术时间、更长的手术室操作时间以及更高的预计失血量，这些因素都会增加SSI的风险。优化手术技术以缩短手术时间可能有助于降低感染发生率。此外，减少失血量和输血需求也能进一步降低感染风险。先前的研究表明，为每个病例配备专门的脊柱外科团队可使总手术时间缩短50分钟。14 确保团队成员具备脊柱手术方面的专业培训及实践经验，能显著提升手术室的工作效率。此外，控制手术室门的开闭、合理使用术中药物如氨甲环酸，以及实施术前规划——比如多学科血液保存计划和输血意识宣传——都能显著缩短PSF手术患者的手术时间和失血量。有必要持续向患者及其家属普及潜在风险，以及术前术后护理在降低SSI风险中的重要作用。15,16 此外，必要时还需继续对护理人员开展培训，使其掌握最佳的术后护理方法以及术前、术中、术后的抗生素使用知识，从而进一步降低SSI风险。最重要的是，医疗机构应持续监督抗生素方案的遵从情况，以减少非计划性返回手术室的情况和住院时间，进而降低感染风险。

高风险患者面临的诸多挑战——如更长的融合手术时间、更长的手术室操作时间以及更高的预计失血量——给降低SSI风险带来了很大困难。这些因素不仅会增加手术的复杂性，还会提高并发症的发生几率。然而，通过适当的术前、术中及术后护理来优化高风险患者的治疗方案，对于改善手术结果具有重要意义。有证据表明，缩短手术时间、减少失血量以及降低输血需求，都能显著降低感染风险。为所有接受PSF手术的患者实施抗生素方案，已有效降低了整体SSI发生率。虽然这些策略对低风险患者同样有效，但对于高风险患者来说，其重要性甚至更为突出。通过提升手术室效率并实施有效的血液管理方案，我们可以更好地应对高风险患者带来的特殊挑战，进而改善手术结果，减少SSI的发生。

结论
这些研究结果与先前关于影响儿童脊柱融合手术后SSI发生风险的文献一致。具有复杂诊断、较长手术时间以及更高预计失血量的高风险患者，其SSI发生率更高，术后住院时间也更长。TZ抗生素方案在降低低风险患者的SSI发生率方面效果显著，但高风险患者的SSI问题仍然需要进一步的针对性干预。为改善高风险患者的手术结果，有必要进一步完善相关方案并开展更多研究。