一、发病原因
关节滑膜细胞具有吞噬和清除入侵细菌的功能，因此败血症患者并非均发生化脓性关节炎，只是在下列情况下才发生：
1.易感因素
(1)全身抵抗力降低：
化脓性关节炎多见于儿童和年老者，因为他们抵抗细菌的能力差。还可见于遗传缺陷或者用了妨碍机体防御机制的药物(如糖皮质激素或免疫抑制剂)后的病人，慢性疾病者也易并发化脓性关节炎，特别是恶性肿瘤、慢性肝病、糖尿病和系统性红斑狼疮等。镰状细胞疾病的患者倾向于沙门菌的关节炎和骨髓炎，也可有革兰阳性和阴性菌的感染。多发性骨髓瘤易继发肺炎球菌感染。白血病患者易并发革兰阴性杆菌感染。慢性肾病也是易感因素，但在肾移植患者中，化脓性关节炎却极少见。
(2)类风湿关节炎：
是化脓性关节炎重要的易感因素。在化脓性关节炎患者大部分有长期血清反应阳性的病史。类风湿关节炎并发化脓性关节炎的患者中，约有50%曾口服或关节内注射糖皮质激素，而且约75%为金黄色葡萄球菌所引起，治疗效果差。
(3)结晶性关节炎：
痛风患者以及二水焦磷酸钙化合物(calcium pyrophosphate dihydrate，CPPD)结晶沉着的关节炎易伴有化脓性关节炎，常为广谱菌感染，仅50%为革兰阳性菌，滑膜液中有结晶。化脓性关节炎可降低滑膜液的pH值，减少了尿酸盐结晶的溶解度，并且蛋白溶解酶也可促进软骨上结晶的剥落。
(4)关节退行性变：
原发或继发的关节退行性变，都易引起化脓性关节炎。
(5)严重创伤的关节以及血友病患者也是倾向因素：
伴有慢性滑膜炎的关节内积血，以及骨和软骨的组织结构破坏都可成为感染灶。穿刺抽出的血性滑膜液应常规培养。
(6)静脉内用药是重要的危险因素：
有些感染由革兰阴性杆菌引起，如绿脓杆菌。但有些部位，常见的是金黄色葡萄球菌，常好发于骶髂关节、胸锁关节以及椎间关节。此外静脉内放置导管或血液透析也是同样的危险因素。
(7)医源性化脓性关节炎：
关节腔穿刺、糖皮质激素或放射性药物的关节内注射均可引起化脓性关节炎。
2.常见致病菌
几乎所有的致病菌均可引起化脓性关节炎，引起化脓性关节炎的非特异性细菌是指，除结核杆菌、致病性病菌、真菌等所谓特异性细菌以外，其他几乎所有的致病菌或条件致病菌。最常见的是金黄色葡萄球菌，约占50%以上，其次为化脓性链球菌、肺炎双球菌，占15%～20%。绿脓杆菌和其他革兰阴性杆菌，如大肠杆菌、沙门猪霍乱菌属、变形杆菌、流行性感冒嗜血杆菌、克雷白菌属、厌气杆菌、耶尔森肠炎杆菌、嗜盐杆菌、产气单胞菌属和胎弧菌等，约占12%。对青霉素耐药的葡萄球菌，如表皮葡萄球菌，引起医源性化脓性关节炎的例数目前有所增加。伤寒杆菌引起化脓性关节炎较少见。
链球菌性化脓性关节炎通常来源于呼吸道和皮肤的血源性播散，革兰阴性菌性化脓性关节炎常常与泌尿系统感染有关。此外，约有10%的患者具有典型的感染性关节炎临床表现，但临床检查难以获得病原学证据，这种病原不明的感染性关节炎中有19%左右可通过特殊毒素检测而发现艰难梭状菌属的病原体。淋球菌性化脓性关节炎是国外感染性关节炎中最常见的，国内少见，但目前有增多的趋势。
二、发病机制
滑膜是高度血管化的疏松结缔组织，内面并未衬有基底膜，细菌很容易随着血流通过滑膜进入关节，所以败血症是关节感染的最常见原因。此外细菌也可直接进入关节，如手术、创伤、关节穿刺及药物注射时带入，或由关节附近组织的感染或骨髓炎蔓延而发生关节感染。
一旦细菌进入关节，滑膜吞噬细胞及嗜中性粒细胞即开始吞噬细菌。然而，这种局部防御机制只能消灭关节内的表皮葡萄球菌，对金黄色葡萄球菌是无效的。实验证明，关节内注射103～105个金黄色葡萄球菌后24～48h内，出现滑膜增生和成团的嗜中性粒细胞浸润。48h后可见软骨细胞坏死，脓肿及肉芽组织形成。滑膜细胞及嗜中性粒细胞释放蛋白酶，引起滑膜、软骨及骨坏死。蛋白酶在滑膜微粒酶的激活下，使软骨糖蛋白退化，软骨破坏。实验表明硫酸软骨素的丧失早于胶原。Smith和Schurman将金黄色葡萄球菌与骨一起培养，发现金黄色葡萄球菌能产生蛋白多糖的释放因子，使软骨在48h内释放的蛋白多糖增加3～4倍，从而证实了化脓性关节炎中，软骨基质丧失早于酶改变的原因。无生命力的细菌虽对蛋白多糖的释放无作用，然而有证据表明，无生命力的细菌存在时，滑膜炎及软骨破坏仍可进展，原因是细菌的脂多糖类可直接促使软骨降解释放IL-1。
原发感染病灶形成后，通常需要几天才发生血行传播。在此期间，淋巴细胞被激活产生抗体。抗体与细菌或抗原的碎片形成免疫复合物，它们在关节中释放组织胺，产生趋化因子，直接或间接促进酶的活化及吞噬作用。因此，化脓性关节炎的致病过程可分两个阶段：细菌毒性因子产生的炎症过程及患者的免疫系统产生的无菌性炎症。同一种致病因子在不同病人中，可表现出不同的炎症症状;而同一病人的不同时期，可有不同的炎症表现。由于致病菌或无活性的抗原与自身免疫系统发生相互作用，其对关节的持续损害并不因感染受到控制、病原消失而停止。因此，单纯的加强感染性关节炎的早期诊断与治疗，并不能降低关节炎的致残率。
细菌进入关节腔后即产生滑膜炎。有生命力的细菌激活软骨细胞释放软骨降解酶，滑膜巨噬细胞释放金属蛋白酶，嗜中性粒细胞释放弹性蛋白酶，破坏软骨和骨。肉芽组织同类风湿关节炎的血管翳一样，影响关节软骨获取营养，侵蚀软骨和骨，使关节进一步破坏。
炎症的病理过程可分为滑膜炎与关节炎。前者仅影响滑膜，后者则累及软骨。实际上是一个病程的两个不同阶段。根据细菌的毒力、组织的反应和感染的时限，不同的炎症阶段有不同的关节渗出液：①浆液性渗出期：滑膜肿胀、充血、白细胞浸润、渗出液为浆液性。此时软骨尚未破坏，若能控制感染，软骨基质糖蛋白尚可恢复，关节功能可完全康复。②浆液纤维蛋白性渗出期：滑膜炎程度加剧，滑膜表面形成纤维蛋白斑。渗液增多、黏稠、细胞成分增多。大量脓细胞和纤维蛋白渗出物覆盖于滑膜和软骨表面，关节内纤维粘连。由于细菌产物的协同作用，糖蛋白成分改变，软骨细胞的机械性压力增加、营养障碍、产生基质的能力丧失。治疗后关节功能有不同程度的受损。③脓性渗出期：为炎症的最严重阶段。滑膜肿胀、增厚，并开始坏死;关节腔内大量黄白色脓液;白细胞自溶产物破坏骨胶质和剩余糖蛋白;软骨细胞坏死;滑膜破坏，并侵犯骨质;关节腔内大量肉芽组织形成;关节囊和周围软组织感染，有蜂窝组织炎和脓肿形成。治疗后，虽能控制炎症，但关节功能不可能完全复原，常遗有纤维性或骨性强直、病理性脱位及各种关节畸形。
1、细菌感染关节的途径
细菌感染关节的途径可分成血行性感染、直接污染和周围感染延及关节3种类型。
(1)血行性感染：
血行性感染是指细菌随血流通过滑膜组织进入关节，引起化脓性关节炎。
细菌主要来源于远离关节部位的感染病灶。如皮肤损伤后细菌污染、毛囊炎、疖肿、蜂窝织炎、痈、丹毒、淋巴腺炎、脓毒血症;呼吸道、消化道、牙齿、扁桃腺、泌尿生殖系等部位的感染;肠伤寒、流感、猩红热等急性传染性疾病;血栓性静脉炎、心血管内植入物、静脉内放置导管、血液透析，甚至普通静脉穿刺、药物注射、输液等都可以使细菌直接进入血液。关节滑膜是高度血管化的疏松结缔组织，其内面并未衬覆基底膜，细菌很容易随着血液通过滑膜而进入关节。
血行性感染多发于易感者的关节。易感者主要包括婴幼儿、儿童、年老体弱者;有遗传缺陷或应用妨碍机体防御机制的药物，如糖皮质激素、免疫抑制剂的患者;慢性疾病患者也易并发化脓性关节炎，尤其是糖尿病、慢性肝病、恶性肿瘤、系统性红斑狼疮、镰状细胞疾病等患者;抵抗细菌能力下降的血液疾病，如白血病、骨髓瘤患者。虽然慢性肾病是易感因素，而且肾移植术后可能需要长期应用免疫抑制剂，但此类患者却很少发生化脓性关节炎，其原因不明。
本身有病变的关节容易合并化脓性感染。如类风湿关节炎易合并感染，75%是金黄色葡萄球菌引起感染，其中半数曾口服和关节内注射糖皮质激素，这也可能是易感的原因之一。痛风合并化脓性感染时，会降低关节液的pH值，减少尿酸盐结晶的溶解度，蛋白溶解酶可促进软骨上结晶的脱落，使关节内结晶增加。原发或继发于夏科关节的关节退行性变，也容易引起化脓性关节炎。关节严重创伤、血友病性关节炎、关节内的积血积液，都可成为感染灶，对此类患者的关节穿刺液，应该进行常规检查培养，以免漏诊。
(2)直接污染：
这种感染途径是指细菌自体外直接进入关节，引起化脓性关节炎。这种途径多见于关节开放性创伤，细菌直接污染关节，清创不及时或不彻底时。近年来，交通事故、机械损伤等意外事故的增加，这一类型的化脓性关节炎有增加趋势。另外，由于医疗行为引起化脓性关节炎也有所增加，如关节穿刺、关节封闭治疗、关节腔内注射药物，尤其是关节内注射强的松龙或得保松等糖皮质激素类药物;用关节镜行介入性检查或关节内手术;经皮关节内骨折的外固定架固定;人工关节置换术等，这些有创性的检查和治疗使经外来性途径关节化脓性感染的病例增加。
(3)周围感染延及关节
这种感染途径是指关节周围组织化脓性感染，例如骨髓炎，肌腱、腱鞘、滑液囊化脓性感染，以及蜂窝织炎，深部脓肿等，直接侵蚀关节，引起化脓性关节炎。
骨髓炎延及关节，引起关节感染的情况有两种：一种是关节内骨骼发生骨髓炎，如婴幼儿股骨头颈骨髓炎，在炎症不能有效控制时，将会发展为化脓性关节炎;另一种情况是干骺端的骨髓炎，当炎症突破骺板和关节囊对关节的防护，进入关节，会合并化脓性关节炎。但第二种情况并非必然发生。干骺端骨髓炎可引起关节内无菌性炎性渗出、关节积液，此时容易把骨髓炎误诊为化脓性关节炎，在关节穿刺或手术治疗骨髓炎时，应注意避免把炎症引入关节。积极治疗骨髓炎，能防止骨髓炎自行延及关节。
化脓性关节炎的脓液可以穿破关节囊，引起关节周围蜂窝织炎和脓肿，脓肿破溃形成窦道。应注意的是：别把关节周围单纯的蜂窝织炎和深部脓肿误诊为已发生化脓性关节炎，在治疗中误把感染带入关节，释放白细胞介素-1，使滑膜炎症和软骨破坏继续进展。
2.化脓性关节炎的病理分期
化脓性关节炎的病理过程可划分为滑膜炎和关节炎。前者仅影响滑膜，后者则以损害软骨为特征。依据细菌的毒力、组织的反应能力以及感染的时限，关节渗出液可以分成3类，可以用以划分病理阶段。
(1)浆液性渗出期：
细菌进入关节，局部防御机制启动，滑膜吞噬细胞和中性粒细胞开始吞噬细菌，首先表现为急性滑膜炎征象，关节滑膜充血水肿。随着炎症时间迁延，中性粒细胞浸润增多，滑膜绒毛增殖、分泌增加。此时炎症程度尚轻，关节内渗出液为浆液性，白细胞很少、外观较清亮、类似血清，此时有人称之为浆液性关节炎(serous arthritis)。此期软骨没有被破坏，这时如果能有效控制感染，软骨基质糖蛋白可以恢复，关节功能也可以较好地恢复。
(2)浆液纤维蛋白性渗出期：
随着炎症发展、病程迁延、滑膜炎症程度加剧，渗出液增加，纤维蛋白浓度增高，关节液变得黏稠，细胞成分增多，称为浆液纤维蛋白性关节炎(serofibrinous arthritis)。
这时可见大量脓细胞和纤维蛋白渗出物覆盖于滑膜和软骨面上，从而影响关节液的吸收。软骨细胞所受到的机械压力也随之增加，造成营养摄取障碍，软骨内糖蛋白成分发生改变，产生基质的能力丧失。在此时期，经积极治疗，即使终止了炎症的进展，痊愈后关节功能亦将有不同程度受损。
(3)脓性渗出期：
炎症发展到最严重阶段，出现滑膜肿胀、肥厚及坏死。关节腔内有大量黄白色脓液，中性粒细胞释放的弹性蛋白酶，软骨细胞释放的软骨降解酶，滑膜巨噬细胞释放的金属蛋白酶，破坏软骨基质及余下的糖蛋白，致使软骨大片坏死。肉芽组织覆盖在软骨面上，充填于关节腔内并侵入软骨内和软骨下骨，加上血液淤积，血栓形成，软骨下骨质、滑膜、关节内韧带等组织大量坏死。接着出现关节囊和周围软组织感染，引起蜂窝织炎和脓肿，炎症和脓肿穿透肌筋膜和皮肤，破溃形成窦道。到了此时期，可出现关节纤维性或骨性强直，产生病理性脱位，以及各种关节畸形，留下不可逆的残疾。
3.临床病理表现
血源性感染较多见，也可为关节开放性损伤、关节穿刺继发感染，或从周围软组织感染蔓延而来。关节受感染后，首先引起滑膜炎，有滑膜水肿、充血，产生渗液。根据不同程度和不同阶段的滑膜炎，表现不同的关节渗出液而分为3个阶段。
(1)浆液性关节炎：
滑膜充血、肿胀，炎性分泌物与关节液混合，关节囊膨胀，并有少量纤维素沉着在关节滑膜表面。在此期间内控制感染，关节功能可以保存。
(2)浆液纤维性关节炎：
炎症继续发展，滑膜不仅充血，且有更明显的炎症。关节液混浊度增加，呈絮状，含有大量粒性白细胞及少量单核细胞。滑膜增厚并有大量纤维素沉着和肉芽组织形成，关节软骨尚未受累。愈合后关节内有粘连形成，关节功能部分受损。
(3)脓性关节炎：
感染严重，渗出液转为脓性，脓液内含有大量细菌和中性粒细胞和少量红细胞，小血管发生栓塞和坏死。坏死和退变的白细胞释出的溶解酶，溶解关节面软骨，直到侵蚀破坏软骨下骨质。由于关节内压力增高，压迫破坏滑膜直到穿破关节囊和皮肤，形成窦道，可长期不愈。即使愈合，关节常发生纤维。
