既往抗生素使用与糖尿病相关足骨髓炎的手术骨活检培养阴性结果及疾病复发之间的关联

《Advances in Nursing Science》：Association of Prior Antibiotic Use With Negative Surgical Bone Biopsy Cultures and Disease Recurrence in Diabetes-related Foot Osteomyelitis

　　**摘要（通俗语言总结）**

**目的：**作者假设，之前的抗生素治疗并不会降低细菌培养的阳性率；而在细菌培养结果为阴性的情况下，经验性抗生素治疗也不会增加糖尿病相关足部骨髓炎（DFO）患者截肢或复发风险。

**方法：**这项回顾性研究纳入了2010年6月1日至2016年12月1日期间，在西班牙拉斯帕尔马斯德格兰卡纳里亚岛的La Paloma医院糖尿病足科治疗的100名连续糖尿病患者。研究人员获取了手术切除的骨标本，用于微生物学和组织学分析。患者至少在伤口愈合后随访1年，以监测感染复发情况。使用卡方检验和Fisher精确检验来分析抗生素使用、培养结果、截肢以及复发之间的关系。

**结果：**28%的病例细菌培养结果为阴性。先前使用抗生素与培养结果阴性之间没有关联（P=0.443）。细菌培养结果陽性的患者截肢率为31.9%，阴性患者截肢率为32.1%（P=0.98）。23%的患者出现感染复发，其中细菌培养结果陽性组（26.4%）和阴性组（14.3%）之间没有显著差异（P=0.19）。事后功效分析显示，检测感染复发差异的能力为79%。

**结论：**先前使用抗生素并未显著影响糖尿病相关足部骨髓炎的细菌培养阳性率。在细菌培养结果为阴性的情况下，经验性抗生素治疗并未增加截肢或复发风险。治疗决策应个体化，并遵循抗菌药物管理的原则。需要进一步的研究来明确抗生素暴露、培养结果与糖尿病相关足部骨髓炎预后之间的关系。

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**引言：**
糖尿病相关足部骨髓炎（DFO）的治疗依赖于手术和抗生素的合理结合。国际糖尿病足工作组（IWGDF）建议，当临床或影像学怀疑骨髓炎时，应通过手术或经皮方式获取骨标本进行培养。这种做法确保术后抗生素治疗针对的是从骨标本中分离出的病原体。一些作者建议在停止使用抗生素后的几天内（理想情况下最多2周）再进行活检，以降低假阴性结果的风险。然而，许多患者在入院当天之前就已经接受了抗生素治疗。然而，对于无法停药的患者而言，最佳的活检时机仍未确定。此外，现有文献关于先前使用抗生素对培养结果影响的数据存在矛盾，这使得临床决策变得复杂。当骨活检确诊为骨髓炎但培养结果为阴性时，术后通常会继续经验性使用抗生素。但这种做法是否会导致更差的临床预后尚不确定，因为经验性抗生素并非针对所有导致骨感染的细菌。

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**方法：**
作者根据以往的研究结果初步确定了样本量，估计未接受过抗生素治疗的患者细菌培养阳性率为83.3%，而在入院前接受过抗生素治疗的患者为70.9%。在α错误为0.05、功效为90%的条件下，所需样本量为96例，实际样本量定为100例以应对可能的损失。样本来自一个系统维护的匿名研究数据库，该数据库包含了自1997年4月以来在该机构收治的所有糖尿病相关足部疾病患者（共1221例）。本研究纳入了2010年6月1日至2016年12月1日期间在西班牙拉斯帕尔马斯德格兰卡纳里亚岛La Paloma医院糖尿病足科治疗的100名连续糖尿病患者。排除了一些病理或微生物学骨活检资料缺失的患者（2例）。根据IWGDF/美国传染病学会（IDSA）的分类标准，感染严重程度被分为中度或重度。

术前抗生素使用情况在初次患者访谈时收集。术前接受抗生素治疗的患者在整个手术过程中（包括骨活检当天）继续接受抗生素治疗，但由于原始数据库中未系统记录具体抗生素类型和用药时间，因此无法获取详细信息。缺血定义为脉搏缺失和/或踝臂指数<0.8的情况。缺血患者由血管外科团队进行评估，并在必要时进行再血管化治疗。骨髓炎的疑似诊断基于临床和影像学标准，包括探针骨测试和标准足部X光检查。在某些情况下（特别是涉及中足和后足的情况下），还进行了磁共振成像（MRI）辅助评估。骨髓炎的最终诊断依赖于手术切除骨标本的组织病理学检查，特征符合骨髓炎的临床表现。仅有3例患者未见骨髓炎的组织病理学改变，但这些患者的切除骨标本培养结果为阳性。骨髓炎伴随的坏死被定义为不可逆的软组织破坏，表现为颜色从紫色变为黑色，需要进行切除。

所有患者均接受了手术治疗。未发生软组织破坏或无法恢复软组织的患者接受了保守手术，仅切除受影响的骨头和坏死组织，未进行足部截肢。轻度截肢指踝关节以下的截肢手术，用于防止严重截肢；重度截肢指踝关节以上的截肢。手术过程中取了受影响骨头的活检样本，分为两部分：一部分送微生物实验室，另一部分送组织病理学部门。组织病理学标准在另一项研究中已有描述。骨标本的组织病理学结果显示：急性骨髓炎表现为皮质骨和骨髓中的坏死、骨破坏及多形核粒细胞浸润；慢性骨髓炎表现为骨破坏及淋巴细胞、组织细胞和/或浆细胞的浸润。所有类型的骨髓炎都伴有不同程度的纤维化和髓质水肿。微生物培养结果分为四类：革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、混合菌群及培养阴性（需氧条件下无细菌生长）。此外，还单独统计了金黄色葡萄球菌单独或与其他细菌共同分离的情况。

术后抗生素治疗根据培养结果进行调整。如果存在感染残留，会继续使用抗生素，疗程长短根据临床判断决定。培养结果阴性的患者会继续使用初始的抗生素，直至所有局部感染迹象消失。伤口按常规方法开放愈合。

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**统计方法：**
样本量使用G*Power软件计算。样本正态性通过Shapiro-Wilk检验确定。描述性统计包括定性变量的频率和百分比；定量数据使用均值和标准差（正态分布），非正态分布数据则使用中位数和四分位距。通过卡方检验分析细菌培养阴性与先前使用抗生素、疾病复发及截肢之间的关系，必要时使用Fisher精确检验。统计学显著性阈值设为P<0.05。统计分析使用macOS版本的jamovi软件。

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**伦理考量：**
本研究遵循2008年修订的《赫尔辛基宣言》原则进行。根据西班牙法律，使用匿名数据的回顾性研究无需伦理委员会批准（依据2007年生物医学研究法）。所有患者均书面同意将其匿名临床数据纳入研究数据库，并同意在随访期间进行匿名影像记录。本研究完全符合保密性和同意要求。

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**结果：**
研究共纳入100名糖尿病患者，中位年龄64岁（范围56-73岁），其中30人为女性，70人为男性。3名患者在伤口愈合前失访。患者糖尿病平均病程20年（范围13-25.8年），代谢控制不佳，中位HbA1c为70 mmol/mol（范围57-84 mmol/mol）。37%的患者有过溃疡史，29%的患者曾接受过截肢。作为感染起点的溃疡平均持续时间为90天（范围30-150天）。51%的患者有缺血情况，其中51%的患者接受了再血管化治疗。88%的患者存在中度感染，12%的患者为重度感染。51%的患者在评估前曾使用过抗生素。68%的患者接受了保守手术治疗，28%接受了轻度截肢，4%接受了重度截肢。28%的病例骨活检结果为阴性；37%未接受过抗生素治疗的患者培养结果为阳性，35%曾在入院前接受过抗生素治疗的患者培养结果为阳性（P=0.443）。分离出的细菌详见表1。MRSA仅在3例患者中被检出。列联表显示先前使用抗生素与分离细菌类型之间的关联（P=0.84）。表1 – 培养细菌的频率
培养细菌 总频率的百分比
金黄色葡萄球菌 33 (33.0%)
阴性培养 28 (28.0%)
大肠杆菌 4 (4.0%)
金黄色葡萄球菌/大肠杆菌 4 (4.0%)
奇异变形杆菌 3 (3.0%)
金黄色葡萄球菌/奇异变形杆菌 3 (3.0%)
铜绿假单胞菌 3 (3.0%)
奇异变形杆菌 2 (2.0%)
鲍曼不动杆菌 2 (2.0)
阪崎肠杆菌 2 (2.0)
柠檬酸杆菌 2 (2.0)
金黄色葡萄球菌/铜绿假单胞菌 2 (2.0)
金黄色葡萄球菌/柠檬酸杆菌 2 (2.0)
莫根摩根菌 2 (2.0)
嗜麦芽窄食单胞菌 1 (1.0)
耶尔森菌肠炎亚种 1 (1.0)
莫根摩根菌/金黄色葡萄球菌 1 (1.0)
大肠杆菌/粪肠杆菌 1 (1.0)
普通变形杆菌 1 (1.0)
大肠杆菌/链球菌 1 (1.0)
沙雷菌 1 (1.0)
大肠杆菌/嗜水气单胞菌 1 (1.0)

表2 – 根据既往抗生素使用情况划分的细菌群体分布
革兰氏阳性菌，n (%) 格兰氏阴性菌，n (%) 多重耐药菌，n (%) 无生长，n (%) 总计
未使用抗生素 17 (50.0) 12 (50.0) 8 (57.1) 12 (42.9) 49 (49%)
曾使用抗生素 17 (50.0) 12 (50.0) 6 (42.9) 16 (57.1) 51 (51.0)
总计 34 (100.0) 34 (100.0) 14 (100.0) 28 (100.0) 100 (100%)

关于骨活检的组织学特征，只有3名患者的骨骼中未见炎症浸润。这3名患者的病理表现为：1例为纤维性骨病并伴有细胞异型性，另外2例为修复性和纤维化改变。所有3例的培养结果均为阳性。其余97名患者的组织学类型分别为：急性骨髓炎（52%）、慢性/急性骨髓炎（22%）和慢性骨髓炎（23%）。作者未发现组织学类型与既往抗生素使用之间存在统计学关联（P=0.76）。其中23名患者（31.9%）因培养结果阳性需要截肢，9名患者（32.1%）因培养结果阴性需要截肢（P=0.98）。23%的患者出现感染复发，所有患者均需再次治疗；其中19名患者（26.4%）因培养结果阳性复发，4名患者（14.3%）因培养结果阴性复发（P=0.19）。

**讨论**
本研究显示，在进行手术活检前曾使用抗生素与培养结果阴性无关联。此外，继续使用经验性抗生素治疗（而非基于培养结果的针对性治疗）并未增加截肢需求或感染复发的风险。研究中，对于培养结果阴性的患者，会持续使用经验性抗生素直至局部感染症状缓解。这一决定是基于临床判断，并非适用于所有临床症状已消失的情况。这些发现不应被理解为在所有培养结果阴性病例中都应随意使用经验性抗生素的依据。抗生素治疗的决策应个性化进行，需考虑患者的临床表现，并遵循抗菌药物管理原则，以减少不必要的抗生素使用和耐药性的产生。本研究中的培养结果阴性率为28%，处于文献报道范围的较高水平。在涉及手术骨活检的研究中，培养结果阴性率分别为10.8%、17.6%、21.3%和31%。值得注意的是，其中一项研究发现，曾经使用过抗生素的患者其骨活检培养阳性率显著升高。关于培养结果阴性与抗生素使用之间的关联，在糖尿病足（DFO）领域的研究较少。最近一项同时使用经皮骨活检和伤口床活检的研究指出，无论活检类型如何，在DFO患者中，活检前7天内使用抗生素不会影响培养结果，也不会增加抗生素耐药性。由于仅有3份样本检测出MRSA（占金黄色葡萄球菌分离株的5.8%），导致统计效力较低，因此未研究抗生素使用与耐药性之间的关联。这些发现与其他研究结果相反（其他研究中MRSA检出率较高），尽管近年来MRSA检出率可能呈下降趋势。除了既往抗生素使用外，培养结果阴性还可能受其他因素影响，包括样本采集技术、运输条件以及未进行厌氧菌培养等。需要进一步研究以探究这些因素对DFO患者培养结果阴性的具体影响。DFO患者感染复发的风险与骨边缘感染持续存在有关（尽管这一观点仍存在争议），以及多重耐药菌的存在有关。目前尚无专门研究探讨培养结果阴性、截肢风险和感染复发之间的关联。虽然有关于培养结果阴性患者随访的研究，但这些研究主要用于诊断骨髓炎，并非用于指导术后抗生素治疗。然而，培养结果阴性并不必然意味着应停止抗生素治疗，尤其是当局部感染症状仍存在时。在缺乏此类症状的情况下，决策应基于最佳实践和治疗团队的经验，因为目前的相关证据仍有限。

**局限性**
本研究存在若干局限性。首先，缺乏关于具体使用抗生素及其使用时间的详细信息是一个主要问题。尽管接受抗生素治疗的患者在手术当天（包括骨活检当天）仍继续服药，但数据库中并未系统记录抗生素类型和使用时长，这限制了作者对不同抗生素对培养结果影响的深入分析。在解读研究结果时需谨慎，因为对抗生素暴露的具体情况了解不足，难以准确评估其对培养结果阴性的影响。作者建议未来的前瞻性研究应系统记录这些信息，以便更全面地了解既往抗生素使用与培养结果之间的关系。其次，任何回顾性研究都存在选择性偏倚和信息偏差。由于作者基于历史数据进行统计分析，某些细节可能记录不一致，从而影响研究结果的准确性。第三，尽管作者根据估计的无需抗生素治疗患者的培养阳性率为83.3%、需抗生素治疗患者的培养阳性率为70.9%（α错误为0.05，统计功效为90%）进行了样本量计算，但实际观察到的培养阳性率低于预期，可能降低了检测两者差异的统计效力。事后功效分析显示该研究的统计功效不足。然而，在分析培养结果阴性与感染复发之间的关系时，事后功效为79%，足以检测出复发率的差异。尽管如此，由于主要比较的统计效力有限，在解读结果时仍需谨慎。作者建议未来研究应扩大样本规模以提高统计效力并得出更明确的结论。第四，部分病例中伤口处理使用了具有抗菌作用的银制剂，这可能影响了研究结果，但数据库中未包含此类信息。第五，本研究未进行厌氧菌培养，尽管多项研究中报告的厌氧菌检出率较低。最后，数据库中未记录术后使用的抗生素类型、剂量或使用时长。

**结论**
研究表明，既往抗生素使用与DFO患者培养结果阴性无显著关联。此外，对于培养结果阴性的患者，继续使用经验性抗生素并未增加截肢或感染复发的风险，这证明了无需依赖培养结果进行处理。观察到的28%的培养结果阴性率处于文献报道范围的较高水平，表明微生物学结果存在差异。尽管骨边缘感染是复发的一个已知风险因素，但培养结果阴性在预测长期预后中的作用尚不明确。需要进一步研究以明确这一关系。尽管本研究为回顾性设计，但其一致的外科操作方法和确诊的骨髓炎诊断思路增强了研究结果的可靠性。未来的前瞻性研究有助于深入理解抗生素使用、培养结果和DFO临床结果之间的关系。