综述：全膝关节置换术后假体周围关节感染相关因素：一项更新的系统评价与Meta分析

《Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery》：Factors associated with periprosthetic joint infection following total knee arthroplasty: an updated systematic review and meta-analysis

　　

摘要
背景：本研究旨在系统评价全膝关节置换术（TKA）后假体周围关节感染（PJI）的相关因素，从而为临床预防和围手术期风险分层提供循证参考。
方法：计算机检索以下数据库自建库至2025年5月26日的文献：PubMed、Web of Science、Embase、Cochrane Library、CINAHL、中国知网（CNKI）、万方数据库、中文科技期刊数据库（VIP）和中国生物医学文献数据库（CBM）。两名研究人员独立筛选文献、提取数据并评估研究质量。方法学质量采用纽卡斯尔-渥太华量表（NOS）进行评估。当至少两项研究报告了可比较的暴露定义和足够的比较组信息时，进行定量合并；否则采用叙述性综述。使用Review Manager 5.4软件进行主要分析。本研究已在PROSPERO注册（CRD420251079339）。
结果：定性综合共纳入25项观察性研究，其中24项纳入主要定量合并。与PJI相关的定量合并因素包括：男性（OR = 1.39，95% CI 1.27–1.51）、BMI ≥30 kg/m²（OR = 5.72，95% CI 2.65–12.36）、手术时间延长、2型糖尿病（OR = 2.09，95% CI 1.45–3.01）、类风湿关节炎（OR = 2.64，95% CI 1.38–5.02）、吸烟（OR = 1.65，95% CI 1.34–2.04）、输血（OR = 2.27，95% CI 1.59–3.25）、美国麻醉医师协会（ASA）评分≥3（OR = 2.73，95% CI 1.02–7.32）、激素治疗史（OR = 4.88，95% CI 2.90–8.22）、术后尿路感染（OR = 3.59，95% CI 1.15–11.21）、术中出血量>200 ml（OR = 1.51，95% CI 1.03–2.22）、术后引流管留置时间≥24 h（OR = 2.23，95% CI 1.50–3.32）、术前贫血（OR = 1.82，95% CI 1.67–1.99）和合并肺部疾病（OR = 5.54，95% CI 1.93–15.96）。由于年龄分类在不同研究中差异较大，故仅进行叙述性总结。
结论：多种人口学、合并症相关及围手术期因素与TKA术后PJI相关。然而，由于纳入的研究均为观察性且存在临床异质性，这些发现应被解释为相关性而非因果关系。优化可改变的因素可能有助于减轻PJI负担，但需要采用标准化PJI定义和校正效应估计的进一步前瞻性研究。

**引言**
全膝关节置换术（TKA）是终末期膝关节疾病的有效治疗方法，显著改善患者关节功能和生活质量。尽管手术技术和围手术期管理不断进步，假体周围关节感染（PJI）仍然是TKA术后常见且灾难性的并发症之一，发生率为1–2%。PJI不仅导致严重功能损害，还显著增加医疗负担。随着TKA手术量的持续增长，PJI的绝对数量预计将相应增加，带来重大临床挑战和经济压力。系统识别PJI相关因素是为建立有效预防体系奠定基础。通过识别高危患者并实施针对性干预，可降低PJI风险，从而改善患者远期预后。既往Meta分析结果存在一定争议，最新的一项Meta分析（检索时间截至2019年11月）仅覆盖4个中文数据库。且近年来新的原始研究不断涌现。因此，本研究旨在更新Meta分析，整合最新证据，系统评价TKA术后PJI的相关因素及其效应量，为临床实施精准预防策略提供循证依据。
**方法**
**注册**
本研究按照2020年系统评价和Meta分析优先报告条目（PRISMA）指南进行，并已在国际系统评价前瞻性注册库（PROSPERO）注册（CRD420251079339）。
**PICO框架**
本Meta分析基于预设的PICO（人群、干预/暴露、比较、结局）框架进行。人群（P）：接受初次全膝关节置换术（TKA）的成年患者。暴露（I）：可能与假体周围关节感染（PJI）发生相关的人口学、临床和围手术期暴露因素，包括患者相关、手术相关和术后变量。比较（C）：无相应暴露或相关因素的患者。结局（O）：TKA术后发生PJI，依据原始研究中明确报告的标准（如MSIS、ICM、CDC或其他经过验证的诊断标准）进行诊断。
**文献检索策略**
检索策略涵盖电子数据库和灰色文献。计算机检索以下数据库：PubMed、Web of Science、Embase、Cochrane Library、CINAHL、中国知网（CNKI）、万方数据库、中文科技期刊数据库（VIP）和中国生物医学文献数据库（CBM）。检索时间从建库至2025年5月26日，并追溯纳入研究的参考文献。采用主题词和自由词组合制定检索策略，限制为人体研究，无语言限制。PubMed检索策略示例："Arthroplasty, Replacement, Knee"[MeSH] OR "Total Knee Arthroplasty" OR "Total Knee Replacement" AND "Infections"[MeSH] OR "Infection" AND "Risk Factors"[MeSH] OR "Risk Factor" OR "Influencing Factors" OR "Relevant Factors"。
**纳入标准**
（1）研究对象为接受初次TKA的成年患者，结局为PJI；（2）研究设计为病例对照、队列或其他具有明确比较框架的观察性研究；（3）研究报告了比值比（OR）及相应的95%置信区间（CI），或提供了足够的数据用于效应量提取。定量合并要求有明确定义的比较组和足够的比较组相关信息。
**排除标准**
（1）重复发表或无法获取全文的文献；（2）撤稿文章；（3）缺乏足够比较组或结局信息无法进行定量合并的研究，从主要合并分析中排除，并在相关时仅进行定性描述。
**文献筛选**
两名评审员（HG和YM）使用EndNote 21独立筛选文献并交叉核对结果，分歧通过与第三名评审员（YD）讨论解决。去除重复后，先进行标题和摘要初筛，再对潜在相关文献进行全文审查。对于来自同一数据集的重叠人群或多重发表，仅纳入数据最全面或样本量最大的发表文献。筛选过程使用PRISMA 2020流程图记录。
**数据提取**
两名评审员（HG和XL）使用Microsoft Excel 2021独立提取数据并交叉核对，分歧由第三名评审员（YD）解决。提取内容包括：研究基本特征（第一作者、发表年份、国家地区、研究设计、研究周期和随访时间、样本量等）；结局相关信息（PJI诊断标准、感染率）；相关因素数据（具体暴露或相关因素及效应估计值）；方法学质量指标（NOS评分、偏倚风险相关特征）。同一暴露有多个效应估计时，优先提取校正最充分的OR值。如数据缺失或不明确，尝试联系通讯作者。
**质量评价**
两名评审员（HG和FZ）使用纽卡斯尔-渥太华量表（NOS）独立评估方法学质量，分歧由第三名评审员（YD）解决。NOS从三个领域评估：研究人群选择、组间可比性、结局评估，共8个条目，满分9分。评分<4分为低质量，4–6分为中等质量，≥7分为高质量。本研究纳入的研究均为中高质量。
**数据分析**
对于两项及以上研究报告且定义可比、比较组信息充分的因素，使用Review Manager 5.4软件进行合并分析。各因素效应量以OR及95% CI表示。采用Q检验和I²统计量评估异质性。低异质性（P > 0.10，I² ≤ 50%）时采用固定效应模型，否则采用随机效应模型，并进行敏感性分析。随机效应分析采用DerSimonian-Laird逆方差方法估计研究间方差。由于预设主要分析在Review Manager 5.4中进行，主要模型未实施预测区间和Hartung-Knapp校正，在解释高异质性或研究数量较少的结果时需考虑这一方法学限制。根据研究是否明确报告PJI诊断标准进行亚组分析。无法定量合并的数据进行描述性分析。发表偏倚通过漏斗图、Begg检验和Egger检验评估（使用Stata 18.0），当研究数量足够时进行探索性评估。若提示偏倚（P < 0.05），则应用剪补法估算缺失研究数量并校正效应量。P ≤ 0.05为差异有统计学意义。
**结果**
**文献筛选结果**
初检获得8,350篇相关文献，去重后剩余5,361篇。初筛后保留187篇，全文审查后最终纳入25篇研究进行定性综合。其中1项研究未报告比较组规模或构成，仅用于描述性分析，未纳入主要定量合并。
**文献基本特征**
最终纳入25项研究，包括8篇英文和17篇中文文献。共报告4,117例PJI。其中17项研究报告了具体的PJI诊断标准，但标准不完全一致。大多数为病例对照研究，84%为中等至高质量。由于Kangyan Liu（2013）未报告关键的比较组信息，未纳入主要定量合并。
**Meta分析结果**
主要定量合并显示以下因素与TKA术后PJI相关：性别、BMI ≥30 kg/m²、手术时间延长、2型糖尿病、类风湿关节炎、吸烟、输血、ASA评分≥3、激素治疗史、术后尿路感染、术中出血量、术后引流管留置时间、术前贫血和合并肺部疾病。年龄因原始研究分类异质性大而进行叙述性总结。
**患者相关因素**
**性别**
10项研究评估了性别与PJI的关联，异质性较低（I² = 32%），固定效应模型显示男性患者PJI风险高于女性（OR = 1.39，95% CI 1.27–1.51）。
**年龄**
9项研究探讨了年龄与术后PJI的关联。由于年龄分类标准异质性大，无法进行定量Meta分析，故采用叙述性分析。多数研究提示高龄可能与PJI相关，但个别研究结果不一致，例如Liu等报告<65岁患者PJI发生率更高，可能与年轻患者活动水平较高导致机械应力更大有关。因此年龄未作为合并Meta分析结果呈现。
**BMI**
由于BMI分类标准异质性，仅对4项采用BMI ≥30 kg/m²标准的研究进行定量合并（Liu等，Palacios-Flores等，Blanco等，de Dios等）。随机效应模型（P = 0.08，I² = 56%）显示BMI ≥30 kg/m²与PJI相关（OR = 5.72，95% CI 2.65–12.36）。其他研究描述性分析结果一致提示肥胖与PJI相关。
**2型糖尿病**
主要定量合并中纳入15项研究（排除Kangyan Liu 2013后），存在显著异质性（I² = 86%），采用随机效应模型，合并估计显示糖尿病与PJI相关（OR = 2.09，95% CI 1.45–3.01）。
**类风湿关节炎**
6项研究评估了类风湿关节炎，异质性较高（I² = 87%），但合并结果仍显示与PJI显著相关（OR = 2.64，95% CI 1.38–5.02）。
**吸烟状态**
5项研究评估了吸烟，无异质性（I² = 0%），合并分析显示吸烟与PJI相关（OR = 1.65，95% CI 1.34–2.04）。
**合并肺部疾病**
2项研究评估了合并肺部疾病，异质性极小（I² = 0%），合并结果显示与PJI强相关（OR = 5.54，95% CI 1.93–15.96）。
**激素治疗史**
4项研究纳入主要定量合并（排除Kangyan Liu 2013后），无异质性（I² = 0%），合并分析显示该因素与PJI相关（OR = 4.88，95% CI 2.90–8.22）。
**术后尿路感染**
3项研究探讨了术后尿路感染，中度异质性（I² = 73%），总体结果提示与PJI相关（OR = 3.59，95% CI 1.15–11.21）。由于纳入研究为回顾性，术后尿路感染与后续PJI之间的时间关系无法完全确认。
**术前贫血**
4项研究评估了术前贫血与PJI的关联，异质性低（I² = 37%），固定效应模型显示术前贫血与PJI相关（OR = 1.82，95% CI 1.67–1.99）。
**围手术期及手术因素**
**手术时间**
13项研究探讨了手术时间。由于各研究定义不同，分析限于三个时长：>90 min、≥2 h和≥3 h。结果显示手术时间>90 min和≥3 h与PJI显著相关，而≥2 h的合并估计无统计学意义，可能因为仅两项研究且异质性高。其他时长的描述性分析显示>80 min、≥110 min和>150 min均与PJI相关。
**围手术期输血**
7项研究报告了围手术期输血，异质性低（I² = 34%），合并分析显示与PJI相关（OR = 2.27，95% CI 1.59–3.25）。
**术中出血量>200 ml**
3项研究探讨了术中出血量>200 ml，中度异质性（I² = 75%），总体结果显示出血过多与PJI相关（OR = 1.51，95% CI 1.03–2.22）。
**术后引流管留置时间≥24 h**
6项研究评估了术后引流管留置时间≥24 h，尽管异质性高（I² = 75%），合并估计显示与PJI显著相关（OR = 2.23，95% CI 1.50–3.32）。作为术后变量，不能完全排除反向因果关系和时间顺序模糊。
**ASA评分≥3**
3项研究分析了ASA评分≥3，异质性较大（I² = 94%），但合并结果提示与PJI相关（OR = 2.73，95% CI 1.02–7.32）。
**亚组分析结果**
根据研究是否明确报告PJI诊断标准，分别对类风湿关节炎、术后引流时间≥24 h和手术时间>90 min进行亚组分析。结果显示，类风湿关节炎和手术时间在不同亚组间的效应估计存在差异，但亚组间差异未达统计学意义（P = 0.19和P = 0.10），提示诊断标准报告不一致可能对这些效应估计的稳定性有影响。术后引流时间的亚组估计相似（P = 0.75），异质性主要来自明确报告标准亚组内部（I² = 79%），提示该因素的异质性可能源于诊断标准以外的其他来源。
**敏感性分析**
逐项剔除研究时，合并效应量的显著性出现波动，提示某些个体研究对总体结果有较大影响。固定效应和随机效应模型切换时，显著性也存在变化。排除Kangyan Liu（2013）后，2型糖尿病（OR = 2.09，95% CI 1.45–3.01）和激素治疗史（OR = 4.88，95% CI 2.90–8.22）的合并结果仍显著。排除Deng等（2022）后，术后引流时间异质性降至I² = 9%，结果仍显著（OR = 2.38，95% CI 1.84–3.08）。排除Blanco等（2003）后，ASA评分异质性降至21%，结果显著（OR = 1.26，95% CI 1.02–1.54）。排除异质性来源研究后，术中出血量（OR = 1.85，95% CI 1.36–2.53）和术后尿路感染（OR = 6.83，95% CI 2.59–18.01）的分析均显示同质性且仍显著。排除Blanco等（2003）和de Dios等（2019）后，手术时间>90 min和BMI ≥30 kg/m²的分析显示同质性且仍显著（OR = 1.92，95% CI 1.44–2.57；OR = 8.69，95% CI 4.63–16.30）。
**发表偏倚**
对研究数量最多的两个因素（2型糖尿病和性别）构建漏斗图。2型糖尿病的漏斗图呈不对称分布，提示可能存在发表偏倚。Begg检验（P = 0.255）和Egger检验（P = 0.050）结果不一致。剪补法分析显示，未考虑发表偏倚时效应量为2.08（95% CI 1.26–3.43），填补3项可能缺失研究后校正效应量降至1.70（95% CI 1.04–2.78），仍具有统计学意义。性别的漏斗图对称性较好，Begg检验（P = 1.000）和Egger检验（P = 0.256）均提示无显著发表偏倚。但这些检验可靠性有限，结果应视为探索性。
**讨论**
本更新Meta分析确定了多种人口学、合并症及围手术期因素与TKA术后PJI相关。除确认既往报道的关联外，本研究还发现围手术期输血、术中出血量>200 ml、术前贫血和合并肺部疾病也与PJI相关，强调其在围手术期管理和合并症控制中的潜在重要性。年龄的叙述性总结提示高龄人群感染风险增加的可能趋势，但存在非线性关系。贫血导致手术部位供氧不足，妨碍伤口愈合。男性患者风险较高可能与生活方式差异有关。肥胖患者风险增加与代谢紊乱、合并症及手术技术难度有关。吸烟通过血管收缩、组织缺氧和免疫抑制机制促进感染。高血糖状态下胶原糖基化、胶原酶激活及胶原沉积抑制共同损害伤口愈合。类风湿关节炎患者的免疫功能受损可能与疾病本身及长期使用糖皮质激素或免疫抑制剂有关。合并肺部疾病可能使患者易发生术后呼吸道感染，病原体经血行播散至假体关节；尿路感染病原体也可血行种植至假体周围。ASA评分≥3患者常有多重基础疾病，免疫功能受损。手术时间延长使伤口暴露时间增加。异体输血可触发免疫调节，抑制自身免疫细胞功能。术中出血导致血红蛋白降低，组织灌注不足和缺氧，延迟胶原合成和伤口愈合。手术引流管作为异物可能提供细菌进入的直接途径。此外，延长手术抗生素预防并不降低手术部位感染发生率，常规使用高级别头孢菌素并无额外益处，支持合理抗生素管理原则。敏感性分析显示某些研究或模型选择对结论稳定性有影响，可能源于研究数量有限、样本量小、诊断标准报告不清晰、方法学限制或临床异质性。本综述存在多种临床和方法学异质性来源，包括PJI诊断标准、随访时间、年龄和BMI截点、基线人群及围手术期管理策略差异。校正和未校正效应估计的合并也是一个重要方法学问题。术后期变量如尿路感染和引流时间存在时间顺序模糊，应视为相关因素而非确定性因果预测因子。
**局限性**
本Meta分析存在以下局限性：（1）众多潜在因素中仅少数可纳入定量合并，因定义和报告不一致。（2）多项分析存在显著异质性，影响结果的稳健性和外推性。（3）尽管检索无语言限制，但检索策略局限于主要收录中英文文献的数据库，可能遗漏其他语言的相关研究。（4）大多数纳入研究为回顾性观察性研究，易受选择偏倚和残余混杂影响。（5）主要随机效应分析采用DerSimonian-Laird方法，未实施预测区间和Hartung-Knapp校正，可能在高异质性或研究数量少时导致过于自信的结论。（6）发表偏倚分析为探索性，因部分结局研究数量有限。（7）部分术后变量与PJI的时间关系存在模糊性。（8）一项纳入研究未报告关键对照组信息，故未纳入主要定量合并，强调完整报告的重要性。
**总结**
本Meta分析确定了多种与TKA术后PJI相关的因素，包括男性、BMI ≥30 kg/m²、手术时间延长、2型糖尿病、类风湿关节炎、吸烟、输血、ASA评分≥3、激素治疗史、术后尿路感染、术中出血量、术后引流管留置时间、术前贫血和合并肺部疾病。年龄采用叙述性总结而非定量合并。鉴于现有证据的观察性设计和方法学局限性，这些发现需进一步验证后方可解释为因果危险因素。