|
Experimental Study of the Role of Antibiotic Interventional Radinlogy Therapy for Suryery of Chronic Osteomyelitis with a Large In-fected Bone Fan Xiaohai, Liu Xingyan, Zhen Ping (Department of Orthopedics, Lanzhou General Hospital, Lanzhou Comand, PLA, 730050<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
Abstract
Objective：To study the early therapy method of chronic osteomyelitis with a large infected bone and one-stage reconstruct thepostoperative segmental defect of bone by decreasing antibiotic in the body after interventional therapy.
Methods According to the dif-ferent time 36 rabbits were randomly divided into 6 groups. Then each group was divided into two groups again, with 2cm×0. 2 cm sizeof opening window in the tibia. Then the cotton globule were placed and the model of chronic osteomyelitis were made. The intervention-al therapy was involved in one group, the therapy of injection in vein was contrasted in another group. Then, according to the differenttimes (0.5h,1h,2h,3h,6h and 12h) to determine the level of antibiotic in bone, tissue and serum by using the methods of mi-croassay in the standard agar diffusion.
Results：The lever of antibiotic in the tissue in the group with interventional therapy was higherthan that of the tissue in contrast, especially in postoperative 0.5h,1h and 2h (P<0.01). The level of antibiotic in the diseasedbone was higher than that of in the normal bone (P<0.05).
Conclusion：Within 3 hours after injected antibiotic by intervential thera-py in the treatment of surgery of chronic osteomyelitis is better than the conventional method. There is higher antibiotic concentration inthe area of operation for chronic osteomyelitis than that of injection in vein.
Key words：Osteomyelitis; Antibiotic; Interventional therapy
随着造影设备、造影剂和造影技术的不断改进，血管造影检查方法和应用范围迅速发展，尤其是选择性动脉造影及介入放射学领域中诊断性血管造影与治疗相结合的血管造影技术，开拓了血管造影史上新的里程。近20年来随着影象技术和设备的快速发展使介入治疗在临床上有很大的进展[1，2]。目前，介入治疗已广泛应用于止血、治疗肿瘤和消除脾、肾对机体的不利功能以及治疗先天性心脏病、冠心病等诸多方面。而对慢性骨髓炎的介入治疗报道较少。国内李喜东[3]等曾用抗生素对43例慢性骨髓炎病例进行介入治疗，获得了良好的疗效。对于抗生素通过血管介入投药后的体内分布情况均无文献报道。
1 临床资料
1．1
实验动物的选择：青紫兰兔36只，体重2—3kg，雌雄不限。按胫骨开窗2．0cmx0．2cm并放置异物方法进行胫骨全长慢性骨髓炎造模。
1．2
分组：按不同时间段，将36只青紫兰兔随机等分为6组。每组6只再编号随机分为两小组，一小组经股动脉进行抗生素介入治疗3只，一小组静脉直接推注抗生素3只；每只白兔取双侧下肢，随机选择一侧下肢进行慢性骨髓炎造模，对侧下肢为正常对照。
1．3
方法：麻醉用3％戊巴比妥钠，30mg／kg静脉注射麻醉动物后，取造模侧下肢股动脉给予插管并经X线造影定位以确定插管动脉为胫骨滋养血管后或耳缘静脉，再分别将抗生素①经造模侧下肢股动脉导管推入，抗生素经耳缘静脉导管推入作为对照组。抗生素选择为对造模细菌敏感的青霉素G，按剂量240mg／kg注入，相当于60kg人用药量为600万单位。
1．4
取样：血标本均采用右耳静脉血1ml；组织标本双侧病灶同部位的软组织，称湿重，加PH6．8磷酸盐缓冲液8倍稀释，匀浆、洗涤，置24h，3000转/分离心5min，取上清液；骨标本[4]取双侧胫骨，去除软组织沿纵轴切取成长段，在4℃冰箱中置24h，研磨为粉状，称重，加2mlPH6.8磷酸盐缓冲液，置24h，3000转/分离心5min，取上清液；
1．5
标本药物浓度测定[5，6]：采用微生物法的琼指扩散单层法测定，标准液用青霉素G80万单位用PH6．8的磷酸盐缓冲液稀释，指示菌用枯草杆菌悬液，标准曲线的制定：取含菌平皿15只，分为5组，每个平皿内均匀用直径为6mm的不锈钢空心管在琼脂层打6只孔，孔间距离均等。在每只平皿的小孔内间隔滴加8ug／ml的标准液(校正点浓度)，余下的滴加其他5种浓度的标准液。置37℃温箱内孵育16—18h。观察抑菌圈直径的大小，求出每种浓度的9个抑菌圈直径的平均值及每组中8ug／ml的抑菌直径的平均值，再求出45个8ug／ml的抑菌圈直径平均值，并以此作为标准曲线的校正点。标准曲线上各点均依此值加以校正。其余各组按同法计算。校正后，以抗菌药物浓度为纵坐标，抑菌圈直径为横坐标，在半对数纸上作出标准曲线。然后，估计标本中抗生素的浓度，以PH6．8磷酸盐缓冲液稀释至含青霉素约8ug／ml,取含菌平皿2只，在每只平皿的小孔内间隔滴加8ug／ml的标准液和待侧标本。在37℃中继续孵育至抑菌圈清晰可见。量取抑菌圈直径，分别求出标准液和稀释后标本的抑菌圈直径的平均值，再从标准曲线上查出8ug／ml的抑菌圈直径与所测得的标准液直径均值之差，校正稀释标本的抑菌直径。从标准曲线查得稀释后标本的青霉素含量，再乘以稀释倍数，即得标本中的青霉素含量(药物浓度)。
1．6
观察项目和指标：根据抗生素体内代谢规律，分别在术后30’、1h、2h、3h、6h和12h测定每只动物的双侧下肢相同部位软组织的药物浓度及胫骨的药物浓度和血药浓度。
1．7
数据处理：所有实验数据均用X±S表示，并用t检验进行统计学分析。
2 结 果
2.1 抗生素浓度的测定
在通常组织中抗生素浓度表示方法：抗生素重量／组织重量(ug／g)，用此法比较抗生素有效浓度有少许误差，确切的方法应测量组织间液浓度。但两种表示方法相差不大[7]。用此法测得青霉素的最小浓度为0．4ug／ml。
2．2 抗生素介入治疗后胫骨中药物浓度的变化，结果见表1。
注：①与对照组比较，**：P<0.01，*P<0.05。
②与同组炎性骨比较，：P<0.01，:P<0.05。
③符号“/”表示：未检测出药物浓度。
由表1中可见，介入治疗组的炎性骨中抗生素含量不同时间段内均比对照组的高，其中在术后0．5h和1h(P＜0．01)，术后2h、3h和6h(P＜0．05)。炎性骨中抗生素含量比正常骨高，分别在介入治疗后的0．5h、1h和2h为(P＜0．01)，在介入治疗后2h和静脉滴注后0．5h为(P＜0．05)。这说明介入治疗后抗生素能被炎性骨段吸收，其所测得抗生素浓度与本组正常骨和对照组炎性骨均统计学意义。
2．3 介入治疗后血液中药物浓度的变化，结果见表2
注：与对照组比较，**：P<0.01，*：P<0.05。
由表2可见，经动脉导管将抗生素介入后在血液中测得抗生素浓度低于对照静脉滴注后的浓度，在给药后0．5h、1h和2h有明显差异(P＜0．01)，3h时有统计学差异(P＜0．05)。这说明经介入后抗生素能够快速吸收，分布于局部感染组织，而回流至静脉分布于血液较静脉给药少，有统计学意义。
2．4 抗生素介入治疗后局部软组织药物浓度的变化，结果见表3。
由表3可见，在介入治疗组中炎性感染组织抗生素含量较高，在给药后0．5h、1h和2h比对照组表现出有统计学差异(P＜0．01)，而在给药后0．5h、1h、2h和3h与比同组正常侧软组织相比，仍表现出有统计学差异(P＜0．01)。
这均说明抗生素介入后能在局部形成相对集中的药物高浓度区，其中抗生素含量比常规静脉给药高。
注：①与对照组比较，**：P<0.01,*P<0.05。
②与同组炎性骨比较，：P<0.01，:P<0.05。
③符号“/”表示：未检测出药物浓度。
2．5 介入治疗后抗生素的主要分布情况
我们发现经介入给药后不同时间段的感染软组织中抗生素的含量较高。正常骨中药物浓度较低，这与青霉素人体吸收后迅速分布至各组织中，以肾、肺、横纹肌和脾的含量较高。而在中枢神经系统、骨骼、唾液和脓肿中的含量皆低。在组织有炎症变化时，青霉素G也较易透入的药物分布特点[5]有关。
3 讨 论
3．1 抗生素介入治疗后药物的代谢情况
由于介入放射学是一个新兴的学科，多用于对肿瘤和心血管疾病的临床治疗，而对于抗生素通过血管介入投药后的体内分布情况均无文献报道。本实验选用了对造模细菌敏感的青霉素G钠盐为介入抗生素，不同的抗生素有不同的药物代谢规律，青霉素G钠盐的半衰期较短，一般为0.5h－0.7h，其血清蛋白结合率为46—58％。人体吸收后迅速分布至各组织中，以肾、肺、横纹肌和脾的含量较高。而在中枢神经系统、骨骼、唾液和脓肿中的含量皆低。在组织有炎症变化时，青霉素G也较易透入，有效浓度维持较久。介入治疗是将抗生素经动脉导管直接注入局部组织。在本实验中抗生素介入后0.5h—3h内介入局部组织所含药物浓度较高，以局部炎性组织含量为多，而血液中却较少。这表明介入后抗生素能够较快的分布于局部组织中，使局部抗生素含量相对集中并处于较高的水平。实验中在感染的软组织有一定浓度的抗生素存在，这可能与青霉素的药物特性有关，与药物的半衰期有关。但也能在感染的骨组织中形成理想的抗生素浓度。与其他给药方式一样，随时间的推移，局部组织的抗生素浓度也逐渐下降。
3．2 术前抗生素介入治疗后对控制术野感染的辅助作用
作为术前用药多为预防性用药。其目的是确保在切口暴露时间内，使血及组织内的抗生素浓度达到和保持有效抑菌浓度。研究表明抗生素应用一次及应用一日后两周的感染率并无显著差异。临床实践也证实了这点，同时，多次给药易产生耐药，故临床上多认为抗生素投药应该愈晚愈好，并以单剂量为佳。对于慢性骨髓炎早期外科处理进行术前抗生素的投药，不仅是预防性用药而且也是治疗用药。临床上，为了慢性骨髓炎早期手术治疗，全身或局部应用抗生素控制局部创面感染效果均不理想。本实验设想采用介入治疗技术将抗生素经导管注入局部感染创面，使在切口暴露时间内血及组织内的抗生素浓度达到和保持有效抑菌浓度。在本实验中表明经介入抗生素后骨组织及周围软组织中抗生素浓度均较静脉滴注治疗的高，在单位时间内药物含量有差异(P＜0．05＝。其中在3h内抗生素药物浓度均比对照组高(p＜0．01＝。药物持续时间无明显差异(p＜0．01＝。而在血液中抗生素浓度升高和单位时间内药物含量均较低(P＜0.01＝，这说明经介入抗生素的组织浓度可以满足手术时创面抗生素浓度达到抑菌浓度的要求，使手术在一个富含抗生素的创面上进行，尤其是在慢性炎症的骨组织里。另外，在慢性炎症骨组织中单位时间内药物含量比正常骨组织高(P＜0．05＝，与Norden[8]等研究相似，目前机理仍不太清楚，Norden认为用血红蛋白容量增高并不能满意的解释在正常骨和炎性骨中抗生素含量的差异。也有认为[9]与感染灶局部血液循环加快，局部组织血液量增多，氧分压增高有关。这可能与抗生素作用感染灶后，分布于病灶组织间隙内，分解成多种代谢产物仍有抗菌作用，经微生物法检测抗生素浓度时的误差的因素有关。
总之，抗生素介入治疗慢性骨髓炎是一种新的治疗方法。但由于慢性骨髓炎是长期的慢性炎症，局部条件差，小血管因炎性反应而闭塞，为了保持体内有效的药物浓度，还需留置导管多次给药，可能杀死细菌，反复多次给药还刺激患肢血管，这对骨重建时吻合血管有不利的影响。无法清除炎性骨段和修复重建骨髓炎后的骨缺损骨不连。故单纯应用抗生素介入治疗慢性骨髓炎是无法替代手术治疗的。术前应用抗生素进行介入治疗的优点为：①能迅速提高病灶组织的抗生素药物浓度，达到抑制细菌生长，控制炎症的目的。②使感染灶组织内抗生素药物浓度较高，可预防手术操作所致的再次感染或感染的扩散。③抗生素介入治疗时导管造影，可了解病灶周围血管的情况，对吻合血管的选择有指导意义。④手术操作简单，适用性强，易于掌握，并发症少并能增加疗效。⑤缩短手术准备时间，减少住院天数。⑥改变慢性骨髓炎自然病理病程，减少手术次数。
参考文献
1 单 鸿，罗鹏飞，李彦豪等主编．临床介入诊疗学．第一版．广东：广东科技出版社，1997，1—4
2 陈星荣，林 贵，夏宝枢主编．介入放射学．第一版．上海：上海医科大学出版社，1989，1—2
3 李喜东，韩晓梅，朱红玲等．慢性骨髓炎的介入治疗．吉林医学，1998，19 (1)：25－27
4 Robert H and Fitzgerald RH,Experimental Osteomyelitis：Drescription of a Canine Model and the Role of depot Admintstration of Antibiotice in the Prevention and Treament of Sepsis，J Bone and Joint Surg，1983，65—A(3)：371—380
5 戴自英 主编．临床抗菌药物学．第1版．北京：人民卫生出版社，1992，46—59
6 Elson RA，Jephcott AE，Mcgechie HD et al．Antibiotic-Loaded Acrylic cement．J Bone and Joint Surg(Br)，1977，59(2)：200—205
7 David Js,David SB，Glen KBA．Cefoxitin antibiotic concentration in Bone and Synovial fluid．Clin Orthop，1982，168：64
8 Norden Cw．Experimental Osteomyelitis：II Therpeuic trial and mea-surement of antibiotic level in bone．J Infect Dis，1971，124：565—571
9 Mader JT and Wilson KJ．Comparative Evaluation of Cefamandole and Cephalothin in the Treatment Experimental Staphylococcus aureus Osteomyelitis in Rabbits．J Bone and Joint Surg(Am)，1983，65(4)：507—513 | 
