低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物治療細(xì)菌生物被膜感染文獻(xiàn)計(jì)量分析

劉 旭，項(xiàng)榮武

（1.沈陽藥科大學(xué)，遼寧 沈陽 110016； 2.中國人民解放軍總醫(yī)院臨床藥理藥學(xué)研究室，北京 100853）

低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物治療細(xì)菌生物被膜感染文獻(xiàn)計(jì)量分析

劉 旭1，2，項(xiàng)榮武1

（1.沈陽藥科大學(xué)，遼寧 沈陽 110016； 2.中國人民解放軍總醫(yī)院臨床藥理藥學(xué)研究室，北京 100853）

目的 分析各類數(shù)據(jù)庫自建庫至2016年6月有關(guān)低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物治療細(xì)菌生物被膜感染的文獻(xiàn)，為抗感染工作領(lǐng)域研究者提供參考。方法 檢索PubMed，EMbase，中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，對(duì)納入文獻(xiàn)的年代、通訊作者、文章類型、期刊、研究內(nèi)容、被引頻次等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)文獻(xiàn)研究內(nèi)容進(jìn)行討論分析。結(jié)果 共檢出文獻(xiàn)194篇，符合要求文獻(xiàn)58篇；文獻(xiàn)量總體呈上升趨勢(shì)；發(fā)文量最多通訊作者Pitt WG；主要文章類型為基礎(chǔ)研究，占50%以上；單篇文章被引頻次最高為81次；發(fā)文量最多期刊Antimicrobial Agents and Chemotherapy；體內(nèi)體外基礎(chǔ)研究證明了低頻超聲與抗菌藥物的協(xié)同效果，但作用機(jī)制尚不明確；臨床效果有待確定。結(jié)論 低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物治療生物被膜感染處于初步研究階段，有前景作為新的治療生物被膜感染方法。

低頻超聲；生物被膜；抗菌藥物

抗菌藥物耐藥情況日益嚴(yán)峻，《抗生素耐藥：全球監(jiān)測報(bào)告2014》《2015年全國細(xì)菌耐藥監(jiān)測報(bào)告》顯示，在我國多重耐藥菌檢出率較高，如耐甲氧西林金黃色葡萄球菌檢出率分別為41.1%和35.8%[1－2]。而細(xì)菌形成生物被膜，耐藥性又會(huì)大大增加。生物被膜是細(xì)菌分泌物將自身包繞其中，其耐藥能達(dá)到浮游態(tài)細(xì)菌的10～1 000倍，臨床感染遷延不愈[3]。近年有報(bào)道，低頻超聲可通過空化作用等提高抗菌藥物的殺菌或抑菌能力，有望成為新的治療細(xì)菌生物被膜（BBF）感染手段。本研究中通過對(duì)低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物治療BBF感染進(jìn)行文獻(xiàn)劑量分析，旨在方便廣大抗感染領(lǐng)域工作者了解相關(guān)現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)向。

1 資料與方法

1.1 納入和排除標(biāo)準(zhǔn)

納入低頻超聲在細(xì)菌生物被膜感染應(yīng)用的基礎(chǔ)及臨床研究文章；排除會(huì)議、摘要、外文文獻(xiàn)中非英文文章，與主題無關(guān)文章。

1.2 檢索策略

計(jì)算機(jī)檢索 PubMed，Embase，中國知網(wǎng)（CNKI），從建庫到 2016年6月止所發(fā)表的文章。中文檢索策略包括，主題詞檢索，“超聲”或“低頻超聲”，“生物被膜”或“生物膜”，“抗菌藥物”或“抗生素”；外文檢索策略，PubMed and Embase:((((biofilm[MeSH Terms]) OR biofilm[Title／Abstract]))AND(((ultrasonics[MeSH Terms])OR ultrasonics[Title／Abstract]OR ultrasound [Title／Abstract]))AND(((Anti－Bacterial Agents[Mesh terms])OR antibiotic*[Title／Abstract])OR antimicrobial*[Title／Abstract])，將所有數(shù)據(jù)庫文章合并，以endnote×6進(jìn)行重復(fù)文獻(xiàn)篩查結(jié)合人工篩查，剔除重復(fù)文獻(xiàn)。

1.3 研究方法

對(duì)臨床研究及納入的基礎(chǔ)研究，采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法提取數(shù)據(jù)，分析文獻(xiàn)的年份分布、作者單位、研究內(nèi)容等。數(shù)據(jù)提取過程由2個(gè)評(píng)價(jià)員獨(dú)立進(jìn)行，并填入預(yù)先設(shè)計(jì)的資料提取表，而后交叉核對(duì)，缺少的數(shù)據(jù)通過與作者聯(lián)系獲得；任何分歧將通過討論或第三者仲裁來解決。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 17.0軟件建立評(píng)價(jià)表數(shù)據(jù)庫，錄入文獻(xiàn)質(zhì)量評(píng)價(jià)信息并進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)檢出情況

共檢出外文文獻(xiàn)194篇，其中包括PubMed 43篇，Embase 151篇，重復(fù)39篇；排除與主題無關(guān)文獻(xiàn)105篇，摘要1篇，最終納入英文文獻(xiàn)49篇。共檢出中文文獻(xiàn)63篇，重復(fù)6篇；排除與主題無關(guān)文獻(xiàn)46篇，2篇會(huì)議，最終納入中文文獻(xiàn)9篇。統(tǒng)計(jì)為本研究共納入58篇文獻(xiàn)，包括49篇外文，9篇中文。

2.2 文獻(xiàn)量的年份分布

結(jié)果見圖1。

圖1 文獻(xiàn)發(fā)表的年份分布情況

2.3 文章類型、通訊作者和國家分布

文章類型：納入49篇外文文獻(xiàn)中，基礎(chǔ)研究26篇（53.06%），臨床研究4篇（8.16%），綜述19篇（38.78%）。納入9篇中文文獻(xiàn)中，基礎(chǔ)研究5篇（55.56%），綜述4篇（44.44%）。

國家：納入外文文獻(xiàn)的國家分布于10個(gè)國家，美國12篇，中國10篇，德國1篇，巴西1篇，意大利1篇，加拿大1篇，荷蘭1篇，瑞典1篇，土耳其1篇，丹麥1篇。

2.4 期刊分析

納入外文文獻(xiàn)49篇，分布于39種期刊上，其中發(fā)文量2篇及2篇以上的期刊為Antimicrobial Agents and Chemotherapy 4篇（IF 4.415），Clinical Orthopaedics and Related Research 2篇（IF 3.127），Colloids and Surfaces B:Biointerfaces 2篇（IF 3.921），Journal of Antimicrobial Chemotherapy 2篇（IF 4.919），Ultrasound in Medicine and Biology 2篇（IF 2.298），Ultrasonics Sonochemistry 2篇（IF 4.556）。IF來自2015年JCR。

納入中文文獻(xiàn)9篇，分布于7種期刊上，中國抗生素雜志2篇，中國超聲醫(yī)學(xué)雜志2篇，中國臨床藥理學(xué)雜志1篇，中國介入影像與治療學(xué)1篇，中國藥物應(yīng)用與監(jiān)測1篇，國際骨科學(xué)雜志1篇，大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)1篇。

2.5 引文頻率

被引頻率前5位的文獻(xiàn)見表1。

表1 被引頻率前5位文獻(xiàn)情況

2.6 低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物治療BBF感染總結(jié)

本研究共納入58篇文獻(xiàn)，低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物治療BBF相關(guān)文章見表2，外文文獻(xiàn)共納入49篇，排除綜述19篇和基礎(chǔ)研究 4篇（未提供超聲具體信息），中文文獻(xiàn)共納入9篇，排除綜述5篇。共計(jì)外文文獻(xiàn)26篇，中文5篇，見表2?？梢?，目前低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物主要集中在體內(nèi)、外基礎(chǔ)研究上，占87.09%，臨床研究占 12.91%；菌種主要集中在銅綠假單胞菌（32.3% ），表皮葡萄球菌（32.3% ），大腸埃希菌（29.03%），金黃色葡萄球菌（9.6%）；抗菌藥物中，慶大霉素研究最多，占 45.16%，其次為萬古霉素，占16.12%。體外研究中，生物被膜培養(yǎng)模型多采用流動(dòng)連續(xù)培養(yǎng)，平板培養(yǎng)，動(dòng)物建立BBF感染模型多采用膜片植入法，所選動(dòng)物多為白兔。而低頻超聲的參數(shù)設(shè)置各文獻(xiàn)間差異較大，目前并未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這與模型的建立和工作環(huán)境等相關(guān)。

表2 低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物對(duì)BBF作用基礎(chǔ)及臨床研究

3 分析

3.1 文獻(xiàn)外部特征分析

本研究共納入中、外文文獻(xiàn)58篇，外文49篇，中文9篇。發(fā)文數(shù)基本呈逐年上升趨勢(shì)，美國發(fā)文數(shù)量最多，其次是中國。中外文獻(xiàn)類型均以體內(nèi)、外基礎(chǔ)研究為主，發(fā)文數(shù)占總文獻(xiàn)數(shù)的55.56%和53.06%。外文文獻(xiàn)發(fā)表分布在39種期刊上，發(fā)文數(shù)最多的是Antimicrobial Agents and Chemotherapy 4篇（IF 4.415）。1994年，Pitt WG發(fā)表了第1篇本領(lǐng)域文章“Ultrasonic enhancement of antibiotic action on gram－negative bacteria”引用率達(dá)81次。Pitt WG也是發(fā)文數(shù)最多的通訊作者，其研究機(jī)構(gòu)為Brigham Young University。1994年至2005年，該科研團(tuán)隊(duì)共計(jì)發(fā)表9篇相關(guān)文章，并提出“聲學(xué)生物效應(yīng)”的概念，為本領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)[4]。2011年至2016年，中國重慶醫(yī)科大學(xué)余加林團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域發(fā)表文章4篇，進(jìn)一步拓寬了研究方向。

3.2 臨床研究分析

BBF是細(xì)菌為適應(yīng)環(huán)境，有利于生存而特有的生命現(xiàn)象。BBF的細(xì)菌特點(diǎn)是對(duì)大多數(shù)抗生素具有耐藥性，能長期存活，不斷釋放，成為感染源。其所造成的感染常見于各種導(dǎo)管（呼吸機(jī)導(dǎo)管、導(dǎo)尿管等）、體內(nèi)的人工置留物（如起搏器、人工股骨頭、人工瓣膜等）。一旦造成感染，治療相當(dāng)困難。如BBF造成植入假體感染，目前臨床上最常用的有效手段是更換新的植入假體，但是這一方法不僅花費(fèi)大而且不能保證不會(huì)再感染，臨床急需非手術(shù)、有效治療植入假體BBF感染的方法[5]。低頻超聲具有靶向、非侵入性特點(diǎn)，有前景突破目前臨床治療BBF感染瓶頸，成為新的治療手段。近年來，研究者不斷嘗試低頻超聲在臨床上的應(yīng)用，如應(yīng)用低頻超聲促進(jìn)骨水泥中抗生素的殺菌或抑菌效果顯著。同時(shí)，在糖尿病足、靜脈下肢潰瘍、牙周炎、鼻竇炎的治療中都取得了一定的進(jìn)展[6]。本研究統(tǒng)計(jì)了低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物治療BBF感染文獻(xiàn)4篇，其中包括1篇隨機(jī)對(duì)照研究，1篇臨床回顧性分析。其中2篇與口腔BBF感染相關(guān)。研究結(jié)果顯示，超聲已能有效地清除口腔內(nèi)的BBF感染，聯(lián)合殺菌劑沒有協(xié)同效果[7－8]；Carmo等[9]應(yīng)用超聲治療人工血管BBF感染，認(rèn)為超聲是有效的方法，但該試驗(yàn)并未對(duì)超聲聯(lián)合抗菌藥物的效果作出評(píng)價(jià)；Tewarie等[10]應(yīng)用超聲聯(lián)合抗菌藥物（根據(jù)藥物敏感性試驗(yàn)結(jié)果選擇）治療sternocutaneous fistula，療效較好。故臨床上應(yīng)用低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物治療文章較少，協(xié)同效果尚不確定，需進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.3 基礎(chǔ)研究分析

1994年，Pitt WG發(fā)表第1篇有關(guān)低頻超聲與抗菌藥物聯(lián)合治療BBF感染的研究，證明了低頻超聲聯(lián)合慶大霉素對(duì)革蘭陰性菌（銅綠假單胞菌、大腸埃希菌）具有協(xié)同作用，但對(duì)革蘭陽性菌（金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌）無效，并提出這種協(xié)同作用可能只對(duì)革蘭陰性菌有效[4]。之后，該科研團(tuán)隊(duì)一直致力于低頻超聲聯(lián)合慶大霉素對(duì)革蘭陰性菌BBF感染的體內(nèi)外研究。直到2004年，該團(tuán)隊(duì)成員Carmen JC發(fā)現(xiàn)低頻超聲聯(lián)合萬古霉素對(duì)表皮葡萄球菌BBF具有協(xié)同作用，打破了這一說法[11]。在協(xié)同機(jī)制研究方面，Pitt WG通過共聚焦激光顯微鏡掃描證明低頻超聲單獨(dú)作用不能破壞BBF，為解釋這種協(xié)同作用，該團(tuán)隊(duì)提出“聲學(xué)生物效應(yīng)”概念[12]，指出這可能是由于以下幾個(gè)原因產(chǎn)生：1）空化效應(yīng)。是指周期性變化的高、低聲壓導(dǎo)致液體中微泡的周期性膨脹和壓縮；細(xì)菌BBF可能由于空化效應(yīng)致通透性增加，從而增強(qiáng)抗菌藥物的殺菌或抑菌效果。2）聲孔效應(yīng)。由于空化效應(yīng)產(chǎn)生的沖擊波、微射流對(duì)細(xì)胞膜作用，細(xì)胞膜上產(chǎn)生可逆的小孔，抗菌藥物通過這種“臨時(shí)通道”進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，增強(qiáng)抗菌效果。3）恢復(fù)生物被膜內(nèi)細(xì)菌的敏感性。BBF內(nèi)的細(xì)菌處于厭氧和缺少養(yǎng)分的環(huán)境中，處于低代謝狀態(tài)，超聲促進(jìn)氧分子和營養(yǎng)物質(zhì)穿過生物膜，同時(shí)加快細(xì)菌代謝產(chǎn)物排出，使“饑餓”狀態(tài)的細(xì)菌得到必要的氧分子和營養(yǎng)物質(zhì)，低代謝細(xì)菌從“冬眠”中復(fù)蘇，恢復(fù)對(duì)抗菌藥物的敏感性。4）聲化學(xué)效應(yīng)，低頻超聲作用產(chǎn)生的自由基攻擊細(xì)菌細(xì)胞膜，增加細(xì)胞膜通透性，增強(qiáng)抗菌效果。5）促進(jìn)抗菌藥物與靶點(diǎn)結(jié)合或抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成。至今，該領(lǐng)域機(jī)制研究主要圍繞前四點(diǎn)進(jìn)行研究。在所發(fā)表的外文文獻(xiàn)中，重慶醫(yī)科大學(xué)余加林作為通訊作者發(fā)表文獻(xiàn)1篇，另發(fā)表中文文獻(xiàn)3篇，共計(jì)4篇，是我國在這一研究領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量最多的作者。其研究方向集中在低頻超聲聯(lián)合環(huán)丙沙星，萬古霉素等對(duì)銅綠假單胞菌，表皮葡萄球菌BBF感染的體內(nèi)外研究[13－14]。近年來，外文文獻(xiàn)中發(fā)表5篇有關(guān)低頻超聲介導(dǎo)微泡聯(lián)合抗菌藥物治療BBF感染的協(xié)同作用研究，如低頻超聲介導(dǎo)微泡聯(lián)合萬古霉素對(duì)表皮葡萄球菌BBF作用，低頻超聲介導(dǎo)微泡聯(lián)合人β－防御素3對(duì)葡萄球菌BBF作用[15]，超聲介導(dǎo)微泡聯(lián)合氨基苷類藥物對(duì)銅綠假單胞菌BBF感染作用[5]，研究證明三者聯(lián)合殺菌或抑菌效果更強(qiáng)，這可能是由于微泡增加了空化效應(yīng)導(dǎo)致。微泡不僅能作為一種超聲造影劑在臨床上廣泛應(yīng)用，還可攜帶基因或藥物，超聲介導(dǎo)微泡靶向治療BBF感染，這有可能成為新的治療途徑。

綜上所述，低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物治療BBF感染的研究較少，還處于初步發(fā)展階段，體內(nèi)、外基礎(chǔ)研究證明了低頻超聲與抗菌藥物的協(xié)同作用，但臨床研究效果還需進(jìn)一步確證。低頻超聲聯(lián)合抗菌藥物有可能成為一種高效、經(jīng)濟(jì)、靶向的新型BBF感染治療方法。

[1]國家衛(wèi)生計(jì)生委合理用藥專家委員會(huì)，全國細(xì)菌耐藥監(jiān)測網(wǎng).2015年全國細(xì)菌耐藥監(jiān)測報(bào)告 [J].中國執(zhí)業(yè)藥師，2015，13(3):3－8.

[2]世界衛(wèi)生組織 .抗菌素耐藥：全球監(jiān)測報(bào)告[EB／OL].(2014－04－30).http／／www.who.int／drugresistance／documents／surveillancereport／en／.

[3]Miquel S，Lagrafeuille R，Souweine B，et al.Anti－biofilm Activity as a Health Issue[J].Frontiers in Microbiology，2016，7：592.

[4]Pitt WG，Mcbride MO，Lunceford JK，et al.Ultrasonic enhancement of antibiotic action on gram－negative bacteria[J].Antim-icrobial Agents and Chemotherapy，1994，38(11):2 577－2 582.

[5]Ronan E，Edjiu N，Kroukamp O，et al.USMB－induced synergistic enhancement of aminoglycoside antibiotics in biofilms[J].Ultrasonics，2016，69：182－190.

[6]劉 旭，蔡 蕓，李 嬌，等.低頻超聲在細(xì)菌生物被膜相關(guān)感染中應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國臨床藥理學(xué)雜志，2014，30（1): 45－47.

[7]Leonhardt，Bergstr?m C，Krok L，et al.Microbiological effect of the use of an ultrasonic device and iodine irrigation in patients with severe chronic periodontal disease:A randomized controlled clinical study[J].Acta Odontologica Scandinavica，2007，65(1): 52－59.

[8]De Andrade IM，Cruz PC，Da Silva CH，et al.Effervescent tablets and ultrasonic devices against Candida and mutans streptococci in denture biofilm[J].Gerodontology，2011，28(4):264－270.

[9]Carmo M，Mazzaccaro D，Barbetta I，et al.Use of Ultrasound Debridement as an Adjunctive Tool for Treating Infected Prosthetic Vascular Grafts in the Lower Extremities[J].Annals of Vascular Surgery，2015，29(3):607－615.

[10]Tewarie L，Moza AK，Zayat R，et al.Ultrasound－assisted treatment of sternocutaneous fistula in poststernotomy cardiac surgery patients[J].Eur J Cardiothorac Surg，2015，47(5):e180－e187.

[11]Carmen JC，Roeder BL，Nelson JL，et al.Ultrasonically enhanced vancomycin activity against Staphylococcus epidermidis biofilms in vivo[J].Journal of Biomaterials Applications，2004，18(4): 237－245.

[12]Qian Z，Stoodley P，Pitt WG.Effect of low－intensity ultrasound upon biofilm structure from confocal scanning laser microscopy observation[J].Biomaterials，1996，17(20):1 975－1 980.

[13]Dong Y，Chen S，Wang Z，et al.Synergy of ultrasound microbubbles and vancomycin against Staphylococcus epidermidis biofilm[J].Journal of Antimicrobial Chemotherapy，2013，68(4): 816－826.

[14]劉立婷，余加林，郜向娜，等.低頻超聲聯(lián)合環(huán)丙沙星對(duì)銅綠假單胞菌生物被膜的殺菌作用及其結(jié)構(gòu)的影響 [J].中國超聲醫(yī)學(xué)雜志，2011，27（7):577－580.

[15]Li S，Zhu C，F(xiàn)ang S，et al.Ultrasound microbubbles enhance human －defensin 3 against biofilms[J].Journal of Surgical Re-Search，2015，199(2):458－469.

Bibliometric Analysis of Low－Frequency Ultrasound Combined with Antimicrobial Agents in Treating Bacterial Biofilm Infection

Liu Xu1,2,Xiang Rongwu1
(1.Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang,Liaoning,China 110016; 2.Department of Clinical Pharmacology and Pharmacy,PLA General Hospital,Beijing,China 100853)

Objective To investigate the combination of low－frequency ultrasound combined with antimicrobial agents in treating bacterial biofilm infection in the databases since establishment to June 2016 based on a bibliometric approach,to provide reference in the anti－infection research.M ethods PubMed,EMbase and CNKI were searched.The amount of year,corresponding authors,literature types, journal,content and cited frequency were statistically analyzed.The contents of the researches were discussed.Results A total of 194 papers were found and 58 papers were included in this study.The number of papers published showing an overall upward trend.Pitt WG was the corresponding author that published the most number of papers.The main publication type was basic research,accounting for more than 50%.The highest cited frequency of paper was 81 times.The maximum number of journal was Antimicrobial Agents and Chemotherapy.The contents of basic researches suggested that low frequency ultrasound and antimicrobial agent combination had synergy efficacy,but the mechanism was not clear and the synergistic effect in clinic needed further research.Conclusion The research of low－frequency ultrasound and antimicrobial agent combination against bacterial biofilm is in the stage of preliminary study and could be a promising method to treat biofilm infection.

low－frequency ultrasound;bacterial biofilm;antibacterial agents

R969.4；R978.1；R454.3

A

1006－4931(2016)21－0020－05

外文文獻(xiàn)中發(fā)文數(shù)量最多的通訊作者Pitt WG（10篇）也是這一領(lǐng)域第1篇文章作者，作者機(jī)構(gòu)為Brigham Young University，其文章均發(fā)表于1994～2005年之間，為該領(lǐng)域的研究奠定了基礎(chǔ)。其余通訊作者發(fā)文數(shù)均為1篇。中文文獻(xiàn)中發(fā)文數(shù)最多的通訊作者為余加林，作者機(jī)構(gòu)為重慶醫(yī)科大學(xué)。

劉旭（1990－），女，大學(xué)本科，研究方向?yàn)榭垢腥炯八幬锖侠響?yīng)用，（電子信箱）liuxu199061＠sina.com；項(xiàng)榮武（1977－），男，副教授，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檠C醫(yī)藥學(xué)生物醫(yī)藥信息3D虛擬技術(shù)應(yīng)用，本文通訊作者，（電話）024－23986529（電子信箱）xrwlove＠163.com。

2016－07－11)

中國人民解放軍總醫(yī)院臨床扶持基金，項(xiàng)目編號(hào)：2015FC－TSYS－1042。