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骨感染是骨科临床中极具破坏性且难以治疗的并发症。骨相关感染危害巨大，如可能导致内固定或关节置换的失败、形成难以根治的慢性病程、导致长期住院和多次翻修手术等，从而产生高昂的治疗费用增加社会医疗负担。
对骨感染来说，准确、快速的病原学诊断以制定适当的抗生素治疗方案，对缩短感染病程乃至增加治愈率至关重要。
骨科感染的临床特点及危害
骨感染在临床骨科各专业均常见，2018年国际共识会（InternationalConsensusMeeting，ICM）对骨科所有专科中感染的发生率及产生的费用进行了统计，其中创伤骨科病人的骨感染的发生率最高，为1%-30%，运动医学的病人感染率为0.1%-3%。
每位患者为治疗所需的费用约为1.7万美元-15万美元。 骨感染在原发性关节置换术中发生率为0.5-3%，而在翻修术中则达到4-6%，随着关节置换术的日益普及，发生人工关节感染（prostheticjointinfection，PJI）的病人总数在逐渐增加。
骨折内固定后的感染率在1-2%(闭合性骨折)至30%(开放性骨折)之间，与关节置换术相比，感染率更高，且常伴有严重的骨损伤，包括骨膜剥离、广泛的软组织损伤。研究表明，当感染时，平均每个患者的费用翻了一番，而治疗成功率仅在70-90%之间。
骨科临床中骨感染常见的类型是骨髓炎，由于其治疗困难和易复发等特点，骨髓炎一旦形成慢性病程可能导致伤口流脓、残疾甚至死亡。 长期的病程会对患者的生活和工作带来多方面的影响，同时造成沉重的经济和心理压力。
开放性的长骨骨折是导致慢性骨髓炎的常见病因，损伤后暴露的骨与软组织为细菌的定植提供了条件，细菌吸附于纤维结合蛋白与骨接触后会引发局部的急性炎症及水肿 。炎症到达骨皮质后，引起皮质血供破坏及骨坏死，如穿透皮质还可形成软组织脓肿。
骨髓炎难以根治，在急性期结束后感染部位的病原菌可因生物膜等原因而进入休眠，造成多次反复感染，最终形成慢性骨髓炎，有些甚至持续终身。
慢性骨髓炎形成后导致其难以痊愈的原因很多，如皮缘的坏死、感染部位疤痕组织的生成、钢板螺钉等内植物有利于细菌的定植。 长时间的感染破坏会破坏骨与周围组织的血供，削弱了自身的免疫及修复能力，削弱了本体对病原的抵抗能力。
在应用抗菌药物治疗时，血供的缺失还会影响局部药物浓度，降低抗菌效果的同时还易造成耐药菌的产生 。患者的全身因素也可损害全身免疫系统，促进骨髓炎慢性化的发生发展，如吸烟、糖尿病、营养不良、酗酒等。
骨感染病原菌感染途径主要分为三种：外伤性、血源性及局部感染扩散引起。 金黄色葡萄球菌是慢性骨髓炎最常见的病原菌，该菌具有一系列的毒力因子促进疾病的发生 。
首先是通过黏附素结合宿主细胞的胞外基质蛋白，使得细菌能够早期吸附并定殖至宿主组织或植入物。金黄色葡萄球菌是引起慢性骨髓炎的主要病原菌之一 ，其细胞表面表达MSCRAMM等多种黏附素。
它们能够特异性结合宿主细胞表面的纤维蛋白原（fibrinogen）、纤维连接蛋白（fibronectin）、胶原蛋白（collagen）、玻璃粘连蛋白（vitronectin）等。第二类的毒力因子能够推动细菌逃避宿主的免疫防御系统，包括蛋白A、毒素、荚膜多糖等。
第三类的毒力因子能够通过特异性攻击宿主细胞或降解胞外基质组分，实现对多种组织的侵袭，包括多种外毒素和水解酶。最终，金黄色葡萄球菌侵入宿主的内皮和上皮细胞，实现在组织内的长期定殖。
此外，很多细菌还能形成生物膜，不仅有助于抵抗抗生素的杀灭作用，还有助于细菌在寡营养的感染部位长期生存，逃避机体免疫反应的*伤杀**，促进感染慢性化的形成。
骨髓炎的治疗困难，通常需要多次手术结合长期的抗菌药物使用，耗费大量时间及费用的同时治疗效果不稳定，病情常常反复，目前仍是骨科疾病治疗的难点。
骨髓炎作为感染性疾病的一种，准确的病原菌鉴定及病原学监测在控制疾病的发展中有重要的作用。 明确感染的病原菌同时确认其耐药特点，有助于临床治疗方案的制定，准确合理的进行抗感染治疗，敏感而有效地应用抗生素，对骨髓炎的预防和治疗具有重大意义。
近年来，由于微生物检测分析技术的进步，以及抗生素的滥用、细菌耐药性的增加、术后感染病原谱的改变等原因，慢性骨髓炎的病原检测、诊断、治疗形式发生了显著的变化。
尽管几十年前骨组织细菌培养就已经作为慢性骨髓炎的诊断标准，但是目前许多诊断和治疗根据的是非骨组织标本的培养结果，如局部渗出物、脓液或手术时留取的病变组织或血液。
在慢性骨髓炎非骨组织微生物学检查中假阴性率为52%，假阳性率为36%，受到创伤、全身状态、内固定方式等多种因素影响。
而采用16SrDNA聚合酶链式反应(polymerasechainreaction，PCR)结合测序的方法检测741份骨与关节培养阴性标本，发现其中9%（141份）标本阳性，这说明采用PCR法能够有效提高标本检测的阳性率。
骨科感染病原学的变化
骨感染中最常见的病原体是金黄色葡萄球菌，其次是其他革兰氏阳性细菌以及链球菌。骨感染也常由凝固酶阴性葡萄球菌等毒性较弱的皮肤微生物引起 ，其发生率可与金黄色葡萄球菌相当，且80%~90%的CNS病例为甲氧西林耐药。
随着诊断技术的改进，由棒状杆菌和丙酸杆菌引起的病例越来越多地被鉴定出来，不应被视为污染物。胃肠道微生物，包括大肠杆菌、肠杆菌、肠球菌、克雷伯氏菌和变形杆菌，是会阴附近部位发生骨感染的重要原因。
铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌是常见的院内感染菌株。它们有最低的营养需求，具有耐高温及耐药等特性。多重耐药的铜绿假单胞菌和鲍曼假单胞菌引起的感染频率越来越高。 与金葡菌相比，铜绿假单胞菌导致的骨感染有着更高的复发率和治疗失败率。
常见致病菌也与病人的年龄有关。 在新生儿中，最常引起急性血源性骨髓炎相关的细菌是那些导致新生儿败血症的细菌，特别链球菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌 。在成年人，与年轻的病人一样，金黄色葡萄球菌是最常见的感染因子。
而在老年患者中，链球菌和肠球菌性骨感染所占比例更高。同时较为罕见病原体的骨感染病例层出不穷，霉菌、真菌甚至口腔中的微小单胞菌都可导致骨感染的发生。
肺炎克雷伯菌（Klebsiellapneumoniae，KPN)属革兰阴性杆菌，是医院和社区获得性感染的条件致病菌，当人体抵抗力降低时可引起肺炎、败血症、脑膜炎等多种感染性疾病。
中国细菌耐药监测报告显示目前KPN己成为肠杆菌科中检出率仅次于大肠杆菌的第二常见菌，其引起临床感染性疾病及医院感染呈逐年升高趋势，已成为重要致病菌之一 。同时，近年来高毒性肺炎克雷伯菌(HvKp)的出现给肺炎克雷伯菌的治疗和控制提出了严峻的挑战。
HvKP是一种典型的肺炎克雷伯菌更具毒性的一种进化型，并经常感染社区中其他健康的个体。
自从1986年HvKP首次从中国台湾地区的一例社区获得性肝脓肿患者中分离以来，HvKP容易侵袭人体并引起多部位感染或远处转移性感染 ，其高侵袭性特点而具有高致病力和高死亡率，因此受到了广泛的关注.
在骨外科中，骨髓炎最常见的致病菌依次为金黄色葡萄球菌、凝固酶阴性葡萄球菌、链球菌、铜绿假单胞菌等。
而近年来国内外的研究表明， 骨髓炎的菌种感染类型已发生较大变化,革兰阳性球菌感染率下降,铜绿假单胞菌、大肠杆菌等革兰阴性杆菌感染率明显上升,这表明以往认定为的“正常菌群”或“条件致病菌”也不可忽视其重要意义，现已成为骨髓炎的重要致病菌。
骨科感染病原菌的耐药
近年来由于抗菌药物的大量应用，导致细菌耐药性增强，耐药性细菌广泛传播，新型耐药菌不断出现。 有报道指出，慢性化脓性骨髓炎所分离出的金黄色葡萄球菌对临床常用的抗生素表现出高度耐药性，其中对青霉素和氨苄西林有90.0%以上的耐药率。
而常作为临床首选的第2代头孢类抗生素，对头孢噻肟和头孢唑林的耐药率也在70.0%以上,以往的抗生素治疗方案已不适合慢性化脓性骨髓炎。
高毒力肺炎克雷伯菌具有高侵袭性、高病死率等特征，而且具有潜在的严重后遗症和耐药性，可能会成为人类健康的重大威胁，最近有了关于引发原发性骨髓炎的报道。
并且该菌可携带引起碳青霉烯类抗生素耐药的NDM-1基因，携带该基因的细菌被称作“超级细菌”，近年引起人们的关注。
由于抗生素的广泛应用，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistantStaphylococcusaureus，MRSA)菌株和其他多重耐药菌的出现骨感染进一步复杂化 ，在一些地区，MRSA比甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌更常见。
以往临床中经验性的抗生素治疗往往无法获得理想的治疗效果，降低了骨感染治疗的成功率。 准确快速的微生物病原学诊断，能指导临床医生制定适当的治疗方案及合理的抗生素应用，从而提高骨感染的治愈率改善患者预后。
碳青霉烯类抗菌药物抗菌谱广、抗菌活性强，是临床中对抗肺炎克雷伯菌感染的重要抗菌药物。 近年来随着碳青霉烯类抗菌药物的广泛使用以及少数不规范抗菌用药治疗，肺炎克雷伯菌对其耐药性也不断增加，耐碳青霉烯肺炎克雷伯菌（CRKP）的检出率不断增高。
多位点序列分型(Multilocussequencetyping,MLST)是基于菌株多个核心基因内的保守区段进行分型的方法，对菌株高分辨力，在分子流行病学的研究中具有重要意义。
2005年，Diancourt等人发展了肺炎克雷伯菌的MLST方法，鉴定出7个核心基因(即rpoB,gapA,mdh,pgi,phoE,infB和tong)的保守区段，共得到40个明显的ST分型。
近年来，CRKP在世界范围内广泛流行，各地区菌株耐药及流行特点均不相同。在欧洲和美国流行的是产KPC酶的ST37及ST258型菌株，南美洲以ST437菌株为主;中东及非洲以ST258型常见，产KPC酶和NDM-1酶菌株为主。
骨感染中的微生物可以分为即浮游和生物膜两种不同的生命形式。浮游微生物自由漂浮，代谢活跃，复制迅速 。相反，生物膜微生物以胞外多糖包围的多细胞、复杂的三维结构存在，常牢固地附着在植入物的表面。
此时微生物处于生长的固定阶段，代谢活性较低，不仅能抵抗宿主免疫，而且能抵抗大多数抗菌药。生物膜通常在非生物表面形成。许多骨感染是生物膜感染，微生物常附着在死骨或附着在内植物上。
生物膜形成和成熟大致分为五个阶段：(1)自浮游微生物附着于内植物表面。（2）微生物增殖并产生胞外多糖基质（3）定植并形成生物膜结构（4）深层的微生物与外部环境隔离，进入休眠状态（5）生物膜分离及扩散，微生物被分散回环境中并在其他新的基质上定居。
休眠状态的细菌无需与外界进行物质与能量交换，而多数抗生素需进入细菌内部发挥抗菌作用，这导致处于休眠状态细菌无法被抗生素杀死。一旦外界条件有助于细菌恢复生长，休眠细菌会重新复苏，产生致病作用。
宏观上看来，这种现象就是细菌耐药，但是这种耐药与耐药基因导致的耐药截然不同。对于治疗骨感染，形成生物膜的感染治疗难度极高，这引起了外科医生的极大关注。
清除植入物表面的生物膜和坏死组织感染的治疗至关重要，因此通常采取抗生素治疗与外科手术治疗相结合的疗法。