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预防性应用是为杀灭或抑制手术区域来自空气、环境及患者自身的细菌，如患者手术切口周围皮肤。由于外科手术损伤局部皮肤的完整性和保护屏障，术后易发生切口感染，而术后感染常常是手术失败的信号。因此，预防患者手术后的感染与手术成败有密切的关系。常规的抗生素最小抑菌、杀菌浓度是以处于对数生长期的细菌为实验对象的，如果细菌附着在异物表面或者细菌处于生长静止期，它们对抗生素的抵抗作用将大大增强。同时在假体存在的环境下，许多细菌能够合成蛋白多糖包被（特别是葡萄球菌、假单胞菌），可增强细菌与假体的黏附能力。细菌被包裹在里面，躲避机体调理素、吞噬细胞和抗生素的攻击，从而增强细菌抵抗宿主体液与细胞免疫机制的能力。细菌由最初的漂浮状态，到着床进入到生物膜的过程，大致需要两周时间，实验证明，只有在这两周内，抗生素杀菌效果最好。由此可见，一旦人工关节术后感染且在两周以上，治疗非常不易。而预防性抗生素应用目的在于防止初次接种的微生物定居生长，降低术后感染性并发症的发生率。
（1）在使用抗生素时，需要注意以下问题：根据药物的抗菌谱、药代动力学及药效学特点，合理选用抗菌谱广、对G ＋ 、G－菌应有良好灭菌作用的抗生素；了解所用药物的半衰期等药动学参数，保证所用药物足以覆盖危险期；所用抗生素能够到达组织，并能达到有效浓度。既要考虑到药物的疗效，又要考虑到药物的副作用。概括来讲，理想的预防性抗生素应是对葡萄球菌及链球菌等人工关节置换术后常见致病菌高度敏感、组织渗透性好、有效半衰期长足以维持手术整个过程、毒副作用小和价格便宜。第一代头孢菌素通常可以满足上述要求，如头孢唑啉、头孢拉定。对头孢菌素也过敏者，可用克林霉素（针对革兰阴性杆菌可用氨曲南，或两者联合应用）。国外不主张把具有耳、肾毒性的氨基糖苷类作为预防药物。迅速起效是预防用药的基本要求之一，所以临床上一律使用杀菌剂而不用抑菌剂（如大环内酯类）。局部使用抗生素，如腹腔冲洗、灌注，伤口内撒布、伤口周围注射，对感染并无确切的预防效果，不予提倡。抗生素骨水泥可增加局部的药物浓度，减少全身药物不良反应，对预防感染有一定的作用，但对于临床是否需要常规使用，目前仍有争议。瑞典的学者研究了148359例人工髋关节初次置换术病例，发现应用庆大霉素骨水泥的患者术后假体翻修率最低。预防感染的效果与庆大霉素骨水泥和静脉应用抗生素呈正相关，与层流通风设备无关。但对抗生素骨水泥，一般用在关节置换翻修术，对初次关节置换者不需要往骨水泥中加入抗生素。作者建议，对于免疫力低下，或存在明显感染危险因素的患者（既往有感染史、翻修术等），可在骨水泥中掺入抗生素，通常每40g骨水泥加入庆大霉素1.0g或者600mg妥布霉素。
美国FDA十分关注人工关节置换术中常规应用掺有庆大霉素骨水泥对耐药菌株的演变作用。虽然术后第一、二周骨水泥可以释放高浓度的抗生素，这期间能杀灭周围微生物，但以后任何侵入的细菌只是暴露在低浓度的抗生素中，容易使细菌产生耐药。
（2）根据各地区的致病菌特点清楚掌握本地区和本单位细菌耐药性现状和院内易感细菌药敏试验的结果、个体的差异，选用最敏感的抗生素。万古霉素一般不作预防用药，除非有特殊适应证，例如已证明有MRSE、MRSA所致的切口感染流行时，院内感染耐甲氧苯青霉素的表皮葡萄球菌（MRSE）或金黄色葡萄球菌（MRSA）的概率较高，可单独采用或者联合使用万古霉素。另外，对青霉素、头孢菌素、亚胺硫霉素过敏者，也可考虑万古霉素。万古霉素常见的副作用是化学性静脉炎和肾毒性。
预防性应用抗生素的时间和剂量应根据不同药物的半衰期长短和患者情况而定。有人总结大量临床试验和研究资料及经验，提出以下方案供参考。
一般患者用中等剂量，高危因素患者用规定范围的最大剂量，以保证药物在血液和组织中的浓度超过对预测病原菌的MIC。抗生素在手术开始前0.5 h静脉滴注，以保证在发生污染前血清及组织中的药物已达到有效浓度。不应在病房给药而应在手术室给药，使手术时达到有效浓度并于术后维持3～4 h。静脉给药应在20～30min内滴完，不宜放在大瓶液体内慢慢滴入，否则达不到有效浓度。尽管术前1天给药对于术中预防感染效果较术前0.5 h差，但在临床应用中已将术前1天的给药侧重于对体内潜在静止的感染灶的杀菌、清除。
根据药物的半衰期决定用药间隔时间。半衰期较短的药物（如头孢呋新、头孢西丁等）其血清半衰期为1.5 ～2 h，如果手术持续3 h以上，术中需要再给一个剂量，其后每2～3 h给药1次，否则在其后的时间里将失去抗生素的有效覆盖。之所以强调这一点，是因为手术医师往往不大重视按时追加给药，或因全神贯注于手术操作而无暇顾及。而有关研究表明，这正是抗生素预防失败的重要原因之一。因此预防性抗生素应用时机必须依据手术熟练程度和手术复杂程度可能对手术进程的影响进行相应调整。半衰期为中等时间的药物（如头孢替坦、头孢唑啉）半衰期为2～3 h，在初剂量后，每4～6 h给药1次。长效作用的药物（如头孢曲松、多西环素等）在初剂量后，每12 h给药1次。手术期和术后给药的间隔时间必须使血液和组织中的药物维持有效浓度以预防病原菌繁殖。大多数菌株的对数生长期为4～6 h，因此，为巩固预防效果，特别是对手术范围较大的患者，必须补充常用剂量2～3次。对肾功能正常、无肝功能和心血管功能减退的患者，有效剂量的选择取决于病原菌和药物的药动学参数。术前和术后用药的方法应根据具体药物的药动学监测资料确定。静脉给药后在数分钟内血药浓度达到高峰，继而组织浓度达到高峰，如所选用抗生素半衰期短则在手术中或手术完毕追加1次给药。如术中失血多，则人体血液及组织的抗生素浓度下降，亦需考虑追加用药。
术后应用抗生素的目的是将手术中残留的已经定植的细菌杀灭，防止其繁殖和扩散，当伤口组织初步修复后，主要是依靠机体的免疫系统来消除入侵的细菌，而在有效抗菌药物血药浓度的环境中细菌是很少生存超过12 h的，因而术后一般没必要应用抗生素超过36 h。手术后长时间使用抗生素（如3～6d或更长），并不能降低术后手术区感染的发生率。美国及欧洲外科感染协会在抗生素预防性应用指南中，建议抗生素预防性应用为术前单次给药，特殊情况亦不超过48 h。拔出引流管时，常规取头端做细菌和药物敏感试验，虽然培养阳性率较低，且在通常情况下绝大多数阳性结果被认为是引流管体外污染所致，但对这些患者，尤其是既往有过局部手术史者，即使术中未见感染迹象或组织病理切片未见急性炎症改变，仍需严密随访观察，延长抗生素使用时间。如果人工关节置换术后患者身体其他部位有感染病灶存在，应及时使用预防性抗生素治疗，并积极处理原发感染灶，控制血源性感染发生。
人工关节置换术后，因患者经历手术创伤后，不论是否发生感染，其血象检查白细胞及中性分叶核细胞一般会比正常情况高，因而不能作为判断会否或有否感染存在的指标，而因术后吸收热患者的体温术后3～5d内都会高出正常，因而也不能作为是否应应用抗生素预防感染的指标。
对于人工关节置换的患者实施牙科手术、消化和泌尿生殖系统各种侵入性内镜检查、置管，是否也需要预防性服用抗生素，对此目前存在争议。美国牙科医师协会和美国骨科医师协会曾发表联合建议，对所有关节置换术后2 a内的患者，以及具有感染危险因素的患者，如炎症性关节病、免疫抑制、糖尿病、营养不良、血友病、既往有假体周围感染史等，在进行牙科疾病的手术处理时，应在术前服用一次剂量的抗生素预防治疗。
总的来说，围手术期短程预防性用药有如下优点：①减少不良反应。②不易诱导产生耐药菌株。③不易引起肠道菌群紊乱。④减轻患者经济负担。⑤可以选用虽然单价较高但效果较好的抗生素。⑥减少护理工作量。
预防性应用抗生素可以起到预防感染的作用，但不是预防感染的最佳办法，它不能代替精心的手术前准备和精湛的手术技巧。关节外科医师要非常重视无菌技术，尽量避免手术中污染；要爱惜组织，尽量减少手术创伤、出血，手术结束前大量的液体冲洗伤口、避免术后伤口血肿和水肿、尽可能缩短手术时间等才是预防感染发生的最好最重要办法，绝不能把预防感染的希望都寄托在抗生素上。抗生素无论怎样强大，都不能使术野绝对无菌。外科医生应该最大限度地减轻细菌负荷，使抗感染免疫系统能正常发挥功能，从而预防感染的发生。总之，尽管人工关节置换术后感染因素不一而足，围手术前期预防性应用抗生素与感染率降低的相关性也有待进一步的前瞻性研究证实，然而正确合理地把握抗生素在人工关节置换术前或术中、术后的应用对于最大限度减少术后感染并发症具有重要意义。