手术室环境预防人工关节置换后感染的有效性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.39.007

摘要/Abstract

摘要：

背景：层流手术室应用于人工关节置换，提高了无菌条件，使关节置换后感染得到有效的预防。
目的：比较层流手术室与传统手术室环境下人工关节置换手术室菌落数。
方法：选择百级层流手术室进行人工关节关节置换手术患者300例，在外院传统手术室进行人工关节置换患者300例，所有患者均未出现感染。随机抽取在百级层流手术室进行人工关节置换患者100例和传统手术室行关节置换者100例，比较两组患者关节置换前后手术室平均菌落数。
结果与结论：两组患者关节置换前菌落数比较，差异无显著性意义，百级手术室患者关节置换后沉降菌数明显少于传统手术室(P < 0.05)。提示与传统手术室相比，百级层流手术室进行人工关节置换安全性更高，更能有效预防人工关节置换后的感染。

关键词: 骨关节植入物, 人工假体, 骨关节置换, 人工关节置换, 术后感染, 百级层流手术室, 传统手术室, 沉降菌数, 空气洁净程度

Abstract:

BACKGROUND: Laminar flow operating room used in artificial joint replacement can improve the aseptic conditions and can effectively prevent the infections after joint replacement.
OBJECTIVE: To compare the number of colonies during artificial joint replacement in laminar flow operation room and traditional operation room.
METHODS: 300 patients with artificial joint replacement in hundred-level laminar flow operation room and
300 patients with artificial joint replacement in traditional operation room were selected, and all the patients had no infection. Then 100 patients with artificial joint replacement were randomly selected from the hundred-level laminar flow operation room and traditional operation room respectively. The number of colonies in operation room of two groups was compared before and after replacement.
RESULTS AND CONCLUSION: There was no significant difference in the number of colonies between two groups before replacement, and the settling bacteria number of the artificial hip replacement patients in the hundred-level laminar flow operation room was significantly smaller than that in the traditional operation room (P < 0.05). The results indicate that compared with the traditional operation room, the hundred-level laminar flow operation room for artificial joint replacement has higher safety and can effectively prevent infections after replacement.

Key words: arthroplasty, replacement, prostheses and implants, environment, controlled, infection

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 1

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引言

材料方法

设计：分组对照观察。

时间及地点：病例来源于2012-01-01/11-30在吉林大学中日联谊医院百级层流手术室进行人工关节关节置换的患者300例，以及同期在外院传统手术室进行人工关节置换患者300例。

对象：选择同期在本院百级层流手术室进行人工关节关节置换者300例，男160例，女140例；年龄26-90岁。在外院传统手术室进行人工关节置换者300例做对照。所有患者均未出现感染。平均60.5岁。

各抽样100例患者的纳入标准： ①手术操作无明显差别，操作者均为骨关节外科工作15年以上的主任医师施行手术，手术例数超过500例。②关节置换时间均在3 h以内。③患者均为初次关节置换，行初次人工股骨头置换及全髋关节置换160例，行初次膝关节表面置换40例。

排除标准：自身感染因素，如糖尿病、长期使用激素、肥胖、类风湿关节炎，关节置换前有呼吸系统及泌尿系统的局部感染史，有拔牙史及皮肤无感染者。

方法：

百级层流手术室和传统手术室：选定两个手术室，分别为百级层流手术室和传统手术室。

传统手术室：采用动态空气消毒机消毒，是集层流过滤(粗效过滤和中效过滤)、静电吸附、紫外线内部杀菌为一体，有效地滤除、吸附空气中的微生物。将消毒净化后的洁净空气放回空间反复循环自净，从而达到空气消毒的目的。动态空气消毒机运行的环境温度4-40 ℃，湿度小于90%，同时在空气消毒机工作时应关闭手术间。

百级层流手术室：采用空气洁净技术对微生物污染采取程度不同的控制，以达到控制空间环境中空气洁净度，适于各类手术之要求。

患者分组及处理：在百级层流手术室进行人工关节置换患者300例，抽样100例做为对照组；在传统手术室进行人工关节置换患者300例，抽样100例做为试验组。共抽样200例。其中身高、体质量差异无显著性意义。

对抽样患者关节置换前认真询问病史，包括心血管、高血压、糖尿病等。查体以全身状况、患肢关节功能、皮肤为主。两组抽样患者关节置换前血糖均在 8 mmol/L以内，血压控制在150/90 mm Hg (1 mm Hg= 0.133 kPa)以内，均无呼吸系统及泌尿系统感染，未拔牙及皮肤感染。

置换前半小时静点抗生素，置换后预防应用抗生素1次，以青霉素或头孢类为主。常规术前准备。两手术室人员数量均在5-10人，严格限制人员流动，手术人员服装相同^[2]。手术时间都在3 h以内。

采样与检测：采用沉降菌法，静态监测，百级与传统手术室关节置换前30 min时的无人环境为静态，测量每平方米菌落数，为术前菌落数。于百级与传统两个手术室每个回风口摆放1个直径为90 mm的血平板(每个手术间有1个回风口)，倾斜30°，暴露30 min后，37 ℃培养48 h。
当手术结束(缝合皮肤完毕后)为动态环境，测量每平方米菌落数，为术后菌落数。对百级与传统手术室的动静态的菌落数进行采样对比。均详细记录两个手术室术前及术后菌落平均数。

主要观察指标：百级层流手术室与传统手术室静、动态条件沉降菌数量。

统计学分析：用SPSS 13.0软件进行统计分析，以关节置换前后细菌数目的增加数值为效应指标计算菌落数，进行t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

3.1 百级层流手术室的优势 百级层流手术室优势在于采用的是空气洁净技术最大程度的清除空气中的悬浮微粒及微生物，以达到控制空间环境中空气洁净度适于各类手术之要求，不仅可提供舒适的气流，室内温度可控制在15-25 ℃，湿度可控制在51%-62%之间，而且层流手术室是正压气流(+23-25) Pa，可以防止外来污染物的进入，极大地降低了院内感染率，尤其是降低了手术切口的感染率。并提供适宜的温度、湿度，创造一个清新、洁净、舒适、细菌数低的手术空间环境。百级层流手术室见图1，2。
百级层流手术室的3个特点：
严格净化：手术室空气净化系统在手术室天花板、墙面四角、走廊、新风机、排风机净化机组都设有不同级别的过滤器，并对其进行定期清洁、维修和更换，严格控制手术室内空气的菌落数，尽可能做到无菌；另外，层流手术室的卫生管理工作除了日常清洁工作和过去一样，不能有丝毫放松，还对室内的清洁工作有特殊的要求，室内墙角全部为弧形结构设计，找不到任何一个90°的墙角，使细菌无处藏身，避免了清除不尽的死角，并且室内无须使用物理或化学方法进行消毒，这样既节省劳动又防止外来污染的进入。

正压通气：百级层流手术室不仅要求高度洁净的空气(进入手术室的空气首先须经高效过滤器净化)，而且要求能控制气流的流通方向(即采用层流超净装置)，手术室内形成正压环境，使气流从洁净度高的手术区域流向洁净度低的区域，一股细小、薄层的气流，以均匀的流速向同一方向输送，并带走和排出气流中的尘埃颗粒(尘粒)和细菌。
单通道流向：百级层流手术室与消毒柜之间制作了一堵墙，并设立进、出单通道，需消毒的物品经过“输出”通道直接从手术室转移到消毒柜，消毒后经过“输入”通道转移到手术室，这样避免了消毒物品在转移的过程中二次污染。

3.2 静态下百级层流手术室与传统手术室的比较见表3。 3.3 动态下层流手术室与传统手术室的比较 从表2可以看出在动态条件下层流与传统手术室之间的比较，沉降菌数量差异有显著性意义，说明层流手术室空气洁净程度有明显差异。并且沉降菌数量也会随着手术时间的延长而增加，可能由于手术人员的操作、人员的活动使空气中细菌数量不断增加，以及手术间开门次数的增多、进出人员的增多也是细菌数量增加的原因。动态条件下空气监测，是污染控制指标监测，是对手术全过程环境控制的一部分，可了解层流手术室在手术进行中的空气污染洁净程度和对手术切口可能造成的影响，其结果应既体现了层流系统的效果，又体现了手术室管理的情况。此研究主要了解本院动态条件下百级层流与传统手术室的细菌基数的对比，今日后将进一步监测，为更好地为人工关节置换术后感染提供依据，从而降低术后感染率。
3.4 人工关节置换术后的感染因素宿主自身、手术室环境、手术操作等3部分。
患者自身因素：患者自身因素及基础疾病降低了机体对病原微生物的抵抗能力，从而增加了感染的机会，如免疫功能低下、糖尿病、类风湿性关节炎、银屑病、肥胖、口服免疫抑制剂、激素、使用抗凝剂、局部原先有感染史等。糖尿病人术后感染发生率为5.5%-7%^[4] ；类风湿患者的感染率是普通骨性关节炎患者的两三倍^[5] ；而且男性类风湿性关节炎术后感染率高于女性将近2.5倍。
Wrobleweski(1984)报道^[6] ，在不接受预防性抗菌药物治疗的前提下，各种疾病人工髋关节置换后的感染率分别是：骨性关节炎0.3%^[7] ，类风湿性关节炎1.2%^[8] 。银屑病5.5%^[9] ，糖尿病5.6%^[10] 。
人工关节置换后出现皮肤、口腔、泌尿系统等感染，同时合并宿主全身抵抗力下降，引起全身血源性感染，造成假体周围感染。或者因患者拔牙、胃肠道内镜检查等造成的一过性菌血症也可造成假体周围感染。局部原先有感染史，关节置换后再感染率在7.7%^[11] 。如果原先局部感染灶不但涉及关节腔，还累及骨髓腔，则关节置换后再感染几率可上升到15%^[12] 。
手术室环境：手术室环境因素包括人员数量、人员流动、手术室准备、空气层流系统、手术人员服装。术中污染主要来源于手术室空气中的细菌和术中违反无菌操作原则造成的。
手术操作因素：包括假体因素，软组织损伤，伤口术后血肿，伤口组织裂开，手术时间，既往手术切口，术后引流。手术时间延长超过3 h，则感染率将增加1倍；使用限制型铰链关节假体^[13] 、金属颗粒、皮肤坏死、术后血肿形成等均容易促使感染发生。
3.5 层流手术室为何更适合人工关节置换
预防感染发生：感染最主要的传播途径是空气传播及接触传播两种途径，因细菌污染伤口而引发感染[14]。此外，关节置换后患者身体内将存留大量内植物，细菌可以附着在其表面而成为感染源，从而引起术后感染。上述传播途径与手术室环境和手术人员的操作密切相关。因此，必须重视手术室的无菌技术，这是预防感染发生的重要措施。
手术室要求：细菌污染包括内源性和外源性污染。
内源性污染来自患者本身，预防此类污染的措施包括使用防水手术单，并用塑料贴膜封闭皮肤。
外源性污染来自手术室人员、设备工具、空气及刺破的手套等。空气中的细菌存在于手术人员呼吸产生的飞沫中，或因工作人员走动、开关门等形成的尘粒中，而空气过滤系统又不能将其滤掉。
进行关节置换的手术室应为层流手术室。有条件的医院，手术人员最好穿通气防护服[15]。从而最大限度地避免空气传播引起的伤口污染。这一点远比预防用抗生素最要的多。
层流手术室通过提供空气过滤并提高手术室的空气交换方式，使空气中的细菌颗粒的数量明显降低。其中高效分子空气过滤器可滤除99.9%的直径≥ 0.3 μm的颗粒^[16] 。
空气洁净度等级：层流手术室按空气洁净度划分4个等级^[17] 。
Ⅰ级为特别洁净手术室，空气洁净度级别100级，适用于关节置换手术、脊柱手术。
Ⅱ级为标准洁净手术室，空气洁净度级别1 000级，适用于骨科一般的无菌手术。
Ⅲ级为一般洁净手术室，空气洁净度级别10 000级，适用于骨科一般手术。
Ⅳ级为洁净度手术室：空气洁净度级别100 000级，适用于污染手术、开放性骨折。人工关节置换要求在100级手术室进行。
层流手术室的基本原理^[18] ：通过空调机滤除手术室空气里的细菌及对气流方向的全过程控制。空调机的三级过滤器把手术室空气里的细菌清除过滤掉，空气过滤是目前最有效果、最安全、最经济和最便捷的除菌方法，它的优点是在动态条件下对细菌进行全过程的控制。
层流手术室一方面要求高度洁净的空气，进入手术室的空气须经高效过滤器净化，另一方面要求能控制气流的流通方向，利用层流超净洁装置使空气从洁净度高的手术区域流向洁净度低的区域，除去气流中的尘埃颗粒和细菌。
3.6 手术室空气中细菌含量对术后感染的影响 据统计95%^[19]以上伤口细菌来自于空气，根据卫生部门的调查研究，手术室空气的含细菌量与手术切口感染发生率呈正比，如若细菌总数为720-1 850 CFU/m³时，则有空气传播感染的明显危险性；若降至<175 CFU/m3时，则这种危险性似乎很小^[20] 。所以手术室空气中的细菌是伤口感染的另一个来源，通常为革兰阳性菌。
根据美国Mayo临床医院和美国特种外科医院的联合调查报道^[21] ，在人工关节感染的致病菌中，表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌合占56%，加上其他革兰阳性菌，如草绿色葡萄球菌、肠球菌(D组链球菌)、β-溶血链球菌和厌氧菌等，格兰阳性菌占总感染致病菌的76%。
Fitzgerlad等报道人工关节感染的致病菌68%为革兰阳性球菌^[22] ，其中48%为表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌，而链球菌、肠球菌分别为10%和5%。并且空气中的细菌几乎全部来源于手术室人员。手术室的每个人每分钟可向周围播散5 000-55 000个微粒。传统的手术室中，每立方英尺(1立方英尺=0.028立方米)空气中可含有10-15个细菌和多达250 000个微粒。
然而空气层流系统是最大程度的清除空气中的悬浮微粒及微生物，降低尘埃浓度和细菌浓度，可使手术室空气中的细菌至少减少80%，以达到控制空间环境中空气洁净度适于各类手术之要求，因此，层流手术室能更好的预防人工关节置换后感染。但绝不是唯一的条件，还有上面提到的患者自身因素与手术操作因素。
总之，百级层流手术室是采用空气洁净技术对微生物污染采取程度不同的控制，达到控制空间环境中空气洁净度适于各类手术之要求^[23-32] ；并提高适宜的温度、湿度，创造一个洁净舒适的手术空间环境。
采用合适的过滤器能保证以合理的运行达到所要求的尘埃浓度和细菌浓度，减少抗生素的使用，使患者在手术过程中机体组织受到最低(尽量最小)的损伤，并大程度的降低感染率，尤为是脊柱手术、人工关节置换和烧伤手术，保证患者术后的创面能更快更好地恢复。因此尽可能条件允许下在百基层流手术室进行人工关节置换。