인공관절 수술 후 감염은 가장 심각한 합병증 중 하나로, 환자에게 여러 차례의 수술적 고통을 안겨줄 뿐만 아니라 막대한 의료 자원을 소모합니다. 지난 10년간 인공관절 수술 후 감염률은 크게 감소했지만, 현재 인공관절 수술을 받는 환자 수의 증가율은 감염률 감소율을 훨씬 앞지르고 있어 수술 후 감염 문제를 간과해서는 안 됩니다.
I. 질병 발생 원인
인공관절 치환술 후 감염은 내성균에 의한 병원 감염으로 간주해야 합니다. 가장 흔한 원인균은 포도상구균으로 70~80%를 차지하며, 그람 음성 간균, 혐기성균, 비A군 연쇄상구균도 흔하게 발생합니다.
II. 병인
감염은 조기 감염과 후기 감염 또는 후발성 감염의 두 가지 범주로 나뉩니다. 조기 감염은 수술 중 세균이 관절에 직접 침투하여 발생하며, 흔히 표피포도상구균(Staphylococcus epidermidis)이 원인입니다. 후발성 감염은 혈액을 통해 전파되며, 대부분 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)이 원인입니다. 수술받은 관절은 감염 위험이 더 높습니다. 예를 들어, 인공 관절 치환술 후 재수술을 받은 경우 감염률은 10%에 달하며, 류마티스 관절염으로 관절 치환술을 받은 환자에서도 감염률이 더 높습니다.
대부분의 감염은 수술 후 몇 달 이내에 발생하며, 가장 이른 경우는 수술 후 2주 이내에 나타날 수 있지만, 늦게는 몇 년 후에 나타날 수도 있습니다. 초기 주요 증상으로는 급성 관절 부종, 통증 및 발열이 있으며, 발열 증상은 수술 후 폐렴, 요로 감염 등 다른 합병증과 감별해야 합니다.
초기 감염의 경우, 체온이 회복되지 않을 뿐만 아니라 수술 후 3일이 지나도 상승합니다. 관절통은 점차 줄어들지 않고 오히려 악화되며, 휴식 시에도 박동성 통증이 나타납니다. 절개 부위에서 비정상적인 삼출물이나 분비물이 나올 수 있습니다. 이러한 증상들을 주의 깊게 살펴봐야 하며, 발열을 폐나 요로 등 다른 부위의 수술 후 감염으로 오인해서는 안 됩니다. 또한 절개 부위의 삼출물을 지방 액화와 같은 일반적인 삼출물로 치부해서는 안 됩니다. 감염이 표재성 조직에 있는지 또는 보철물 주변의 심부 조직에 있는지를 파악하는 것도 중요합니다.
진행성 감염 환자, 특히 퇴원한 환자의 경우 관절 부종, 통증, 발열이 심하지 않을 수 있습니다. 환자의 절반은 발열이 없을 수도 있습니다. 표피포도상구균(Staphylococcus epidermidis) 감염은 환자의 약 10%에서 백혈구 수치 증가를 동반하는 통증 없는 감염을 유발할 수 있습니다. 혈액 침강 속도 증가는 더 흔하지만 이 또한 특이적인 소견은 아닙니다. 통증은 때때로 인공관절 이완으로 오진되는데, 인공관절 이완은 움직일 때 발생하는 통증으로 휴식으로 완화되는 반면, 염증성 통증은 휴식으로 완화되지 않습니다. 그러나 인공관절 이완의 주요 원인은 지연성 만성 감염이라는 의견이 제시되고 있습니다.
III. 진단
1. 혈액학적 검사:
주요 검사 항목으로는 백혈구 수치 및 분류, 인터루킨-6(IL-6), C-반응성 단백질(CRP), 적혈구 침강 속도(ESR) 등이 있습니다. 혈액 검사의 장점은 검사 방법이 간단하고 시행하기 쉬우며 결과를 신속하게 얻을 수 있다는 점입니다. 다만 ESR과 CRP는 특이성이 낮습니다. IL-6는 수술 후 초기 인공관절 주위 감염 진단에 매우 유용한 지표입니다.
2. 영상 검사:
엑스레이 필름: 감염 진단에 있어 민감도와 특이도가 모두 낮다.
무릎 인공관절 감염의 X선 사진
관절조영술: 감염 진단의 주요 대표 소견은 활액 및 농양의 유출입니다.
CT: 관절 삼출액, 누공, 연조직 농양, 골 침식, 인공관절 주위 골 흡수 등을 시각화합니다.
MRI: 관절액 및 농양의 조기 발견에 매우 민감하지만, 인공관절 주위 감염 진단에는 널리 사용되지 않습니다.
초음파 소견: 체액 축적.
3. 핵의학
테크네튬-99 골 스캔은 인공관절 수술 후 주위 감염 진단에 있어 민감도 33%, 특이도 86%를 나타내며, 인듐-111 표지 백혈구 스캔은 민감도 77%, 특이도 86%로 더 높은 진단 정확도를 보인다. 두 검사를 함께 사용하여 인공관절 수술 후 주위 감염을 진단하면 민감도, 특이도, 정확도를 높일 수 있다. 이 검사는 여전히 핵의학 분야에서 인공관절 주위 감염 진단의 표준으로 여겨진다. 플루오로데옥시글루코스 양전자 방출 단층촬영(FDG-PET)은 감염 부위에서 포도당 섭취가 증가된 염증 세포를 검출한다.
4. 분자생물학 기술
PCR: 높은 민감도, 위양성 발생 가능성 높음
유전자 칩 기술: 연구 단계.
5. 관절천자:
관절액의 세포학적 검사, 세균 배양 및 약물 감수성 검사.
이 방법은 간단하고 빠르며 정확합니다.
고관절 감염의 경우, 관절액 백혈구 수치가 3,000/ml 이상이고 ESR 및 CRP 수치가 증가한 것이 인공관절 주위 감염의 존재를 판단하는 가장 좋은 기준입니다.
6. 수술 중 신속 동결 절편 조직병리학 검사
수술 중 인공관절 주변 조직의 신속한 동결 절편 검사는 조직병리학적 검사를 위해 가장 일반적으로 사용되는 수술 중 방법입니다. Feldman의 진단 기준, 즉 최소 5개의 서로 다른 현미경 시야에서 고배율(400배)당 5개 이상의 호중구가 관찰되는 것이 동결 절편 검사에 자주 적용됩니다. 이 방법의 민감도와 특이도는 각각 80%와 90%를 초과하는 것으로 나타났습니다. 이 방법은 현재 수술 중 진단의 표준으로 여겨지고 있습니다.
7. 병리조직의 세균 배양
인공관절 주위 조직의 세균 배양은 감염 진단에 높은 특이성을 가지며 인공관절 주위 감염 진단의 표준으로 여겨져 왔고, 약물 감수성 검사에도 사용할 수 있습니다.
IV. 감별 진단s
포도상구균(Staphylococcus epidermidis)에 의한 통증 없는 인공관절 감염은 인공관절 이완과 구별하기가 더 어렵습니다. X선 촬영 및 기타 검사를 통해 확진해야 합니다.
V. 치료
1. 단순 항생제 보존 치료
차카이스마와 세가와는 인공관절 수술 후 감염을 4가지 유형으로 분류했습니다. 제1형은 무증상 감염으로, 재수술 시 조직 배양 검사에서 세균이 검출되고, 최소 두 개 이상의 검체에서 동일한 세균이 배양된 경우입니다. 제2형은 수술 후 1개월 이내에 발생하는 조기 감염이고, 제3형은 지연성 만성 감염이며, 제4형은 급성 혈행성 감염입니다. 항생제 치료의 원칙은 감수성, 적절한 용량 및 투여 기간입니다. 수술 전 관절강 천자 및 수술 중 조직 배양 검사는 적절한 항생제 선택에 매우 중요합니다. 제1형 감염의 경우, 세균 배양 검사에서 양성 반응이 나타나면 감수성 항생제를 6주간 투여하는 것만으로도 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.
2. 보철물 유지, 괴사조직 제거 및 배액, 튜브 세척 수술
외상으로 인한 보철물 보존 치료의 전제는 보철물이 안정적이고 급성 감염이 발생했으며, 감염균이 명확하고 세균의 병원성이 낮으며 감수성 있는 항생제를 사용할 수 있고, 변연절제술 중에 라이너 또는 스페이서를 교체할 수 있다는 것입니다. 문헌에 따르면 항생제 단독 치료 시 완치율은 6%에 불과하고, 항생제와 변연절제술 및 보철물 보존을 병행한 치료 시 완치율은 27%로 보고되었습니다.
이 치료법은 보철물 고정이 양호한 초기 감염 또는 급성 혈행성 감염에 적합하며, 감염이 항균 치료에 민감한 저병원성 세균 감염인 경우에 효과적입니다. 치료는 철저한 변연절제술, 항균 세척 및 배액(6주간), 그리고 수술 후 전신 정맥 항생제 투여(6주~6개월간)로 구성됩니다. 단점으로는 높은 실패율(최대 45%)과 긴 치료 기간이 있습니다.
3. 1단계 재수술
이 방법은 외상이 적고, 입원 기간이 짧으며, 의료비가 저렴하고, 흉터와 관절 경직이 적어 수술 후 관절 기능 회복에 도움이 된다는 장점이 있습니다. 주로 초기 감염 및 급성 혈행성 감염 치료에 적합합니다.
1단계 치환술, 즉 원스텝 방법은 독성이 낮은 감염, 철저한 변연절제술, 항생제 함유 골 시멘트, 그리고 감수성 항생제의 사용 가능성이라는 조건에 따라 제한적으로 시행될 수 있습니다. 수술 중 조직 동결 절편 검사 결과, 고배율 시야당 백혈구 수가 5개 미만이면 독성이 낮은 감염으로 추정됩니다. 철저한 변연절제술 후 1단계 관절성형술을 시행하였고, 수술 후 감염 재발은 없었습니다.
철저한 괴사조직 제거 후, 개방 수술 없이 즉시 인공관절을 교체할 수 있습니다. 이 방법은 외상이 적고 치료 기간이 짧으며 비용이 저렴하다는 장점이 있지만, 수술 후 감염 재발률이 통계적으로 약 23%~73%로 높은 편입니다. 1단계 인공관절 교체술은 주로 고령 환자에게 적합하며, 다음과 같은 경우에는 적용할 수 없습니다. (1) 인공관절에 대한 다발성 수술 병력; (2) 누공 형성; (3) 심각한 감염(예: 패혈증), 주변 조직의 허혈 및 반흔; (4) 외상 부위의 불완전한 괴사조직 제거 및 시멘트 잔존; (5) 골수염이 의심되는 X선 소견; (6) 골 이식이 필요한 골 결손; (7) 혼합 감염 또는 고병원성 세균(예: D형 연쇄상구균, 그람 음성 세균) 감염; (8) 골 이식이 필요한 골 소실; (9) 골 이식이 필요한 골 소실; (10) 골 이식이 필요한 골 이식 부위. Streptococcus D, 그람 음성 세균, 특히 Pseudomonas 등), 또는 진균 감염, 마이코박테리아 감염; (8) 세균 배양이 명확하지 않음.
4. 2단계 재수술
이 방법은 충분한 골량과 풍부한 관절 주변 연조직 등 다양한 적응증과 높은 감염 박멸률 덕분에 지난 20년간 외과의사들에게 선호되어 왔습니다.
스페이서, 항생제 운반체, 항생제
사용하는 스페이서 기법과 관계없이, 관절 내 항생제 농도를 높이고 감염 치료율을 향상시키기 위해서는 항생제를 첨가한 시멘트 고정이 필수적입니다. 일반적으로 사용되는 항생제는 토브라마이신, 겐타마이신, 반코마이신입니다.
국제 정형외과 학계는 인공관절 수술 후 심부 감염에 대한 가장 효과적인 치료법으로 철저한 변연절제술, 인공관절 및 이물질 제거, 관절 간격 유지 장치 삽입, 최소 6주간 정맥 투여를 통한 항생제 지속 투여, 그리고 감염이 효과적으로 조절된 후 인공관절을 재삽입하는 방법을 인정했습니다.
장점:
재수술 전에 세균 종류와 효과적인 항균제를 식별할 수 있는 충분한 시간이 확보되어야 합니다.
다른 전신 감염 병소의 복합적인 영향은 시기적절하게 치료할 수 있습니다.
괴사 조직과 이물질을 더욱 철저하게 제거하기 위한 변연절제술을 두 번 시행할 수 있으며, 이는 수술 후 감염 재발률을 크게 줄여줍니다.
단점:
재마취 및 수술은 위험을 증가시킵니다.
치료 기간이 길어지고 의료비가 높아집니다.
수술 후 기능 회복은 미흡하고 더디다.
관절성형술: 치료에 반응하지 않는 지속적인 감염이나 큰 뼈 결손에 적합하며, 환자의 상태가 재수술 및 재건 실패를 최소화하는 데 유리합니다. 수술 후 잔존 통증, 장기간 보조기 착용 필요성, 관절 불안정성, 사지 단축, 기능적 영향 등의 이유로 적용 범위가 제한적입니다.
관절성형술: 수술 후 감염에 대한 전통적인 치료법으로, 수술 후 안정성과 통증 완화 효과가 우수합니다. 단점으로는 사지 단축, 보행 장애, 관절 운동성 감소 등이 있습니다.
절단: 수술 후 심부 감염 치료의 최후의 수단입니다. 적합한 경우: (1) 회복 불가능한 심각한 골 소실, 연조직 결손; (2) 강한 세균 독성, 혼합 감염, 항균 치료가 효과적이지 않아 전신 독성, 생명을 위협하는 경우; (3) 만성 감염 환자의 재수술 실패 이력이 있는 경우.
VI. 예방
1. 수술 전 요인:
환자의 수술 전 상태를 최적화하고 모든 기존 감염은 수술 전에 치료해야 합니다. 가장 흔한 혈행성 감염은 피부, 요로 및 호흡기 감염입니다. 고관절 또는 슬관절 치환술의 경우 하지 피부는 손상되지 않도록 보존해야 합니다. 고령 환자에게 흔한 무증상 세균뇨는 수술 전 치료가 필요하지 않지만, 증상이 나타나면 즉시 치료해야 합니다. 편도선염, 상기도 감염 및 무좀 환자는 국소 감염 병소를 제거해야 합니다. 대규모 치과 수술은 혈류 감염의 잠재적 원인이 될 수 있으므로, 치과 수술은 피하는 것이 좋지만, 필요한 경우 관절 치환술 전에 시행하는 것이 좋습니다. 빈혈, 저단백혈증, 당뇨병 및 만성 요로 감염이 동반된 경우와 같이 전신 상태가 좋지 않은 환자는 기저 질환을 조기에 적극적으로 치료하여 전신 상태를 개선해야 합니다.
2. 수술 중 관리:
(1) 관절성형술의 일상적인 치료 접근법에서는 완전한 무균 기술과 도구도 사용해야 합니다.
(2) 환자의 피부가 병원성 세균에 감염될 위험을 줄이기 위해 수술 전 입원 기간은 최소화해야 하며, 일상적인 치료는 수술 당일에 시행해야 합니다.
(3) 수술 전 피부 준비를 위해 수술 부위를 적절히 준비해야 합니다.
(4) 수술 가운, 마스크, 모자 및 층류 수술실은 수술실 내 공기 중 세균을 줄이는 데 효과적입니다. 이중 장갑을 착용하면 외과의와 환자 간의 손 접촉 위험을 줄일 수 있으므로 권장할 수 있습니다.
(5) 특히 경첩이 있는 등 더욱 제한적인 보철물의 사용은 비제한적인 전슬관절 치환술보다 감염 위험이 더 높다는 것이 임상적으로 입증되었습니다. 이는 마모성 금속 파편으로 인해 식세포 작용이 감소하기 때문이며, 따라서 보철물 선택 시 이를 피해야 합니다.
(6) 수술자의 수술 기법을 향상시키고 수술 시간을 단축한다(<2.5시간, 가능하면). 수술 시간을 단축하면 공기 노출 시간을 줄일 수 있고, 결과적으로 지혈대 사용 시간도 줄일 수 있다. 수술 중 거친 조작을 피하고, 상처를 반복적으로 세척한다(맥동 세척총이 가장 좋음). 또한 오염이 의심되는 절개 부위는 요오드 증기 침수를 시행할 수 있다.
3. 수술 후 요인:
(1) 수술적 타격은 인슐린 저항성을 유발하여 고혈당을 초래할 수 있으며, 이는 수술 후 수주간 지속될 수 있고 환자의 상처 관련 합병증을 유발할 수 있으며, 또한 비당뇨병 환자에서도 발생합니다. 따라서 임상적 수술 후 혈당 모니터링은 매우 중요합니다.
(2) 심부정맥혈전증은 혈종 및 그에 따른 상처 관련 문제의 위험을 증가시킵니다. 사례 대조 연구에 따르면 심부정맥혈전증을 예방하기 위해 수술 후 저분자량 헤파린을 적용하면 감염 확률을 줄이는 데 도움이 되는 것으로 나타났습니다.
(3) 폐쇄 배액은 감염의 잠재적 진입 경로이지만 상처 감염률과의 관계는 구체적으로 연구되지 않았습니다. 예비 결과에 따르면 수술 후 진통제 투여에 사용되는 관절 내 카테터도 상처 감염에 취약할 수 있습니다.
4. 항생제 예방 요법:
현재 임상에서는 수술 전후 정맥 투여를 통한 예방적 항생제 투여가 수술 후 감염 위험을 줄이는 데 널리 사용되고 있습니다. 주로 세팔로스포린계 항생제가 임상에서 선호되며, 항생제 투여 시점과 수술 부위 감염률 사이에는 U자형 곡선 관계가 있어 최적의 투여 시점 전후 모두 감염 위험이 높습니다. 최근 대규모 연구에서는 절개 30~60분 전에 항생제를 투여했을 때 감염률이 가장 낮다는 결과가 나왔습니다. 반면, 고관절 전치환술에 대한 또 다른 주요 연구에서는 절개 후 30분 이내에 항생제를 투여했을 때 감염률이 가장 낮았습니다. 따라서 일반적으로 항생제 투여 시점은 수술 30분 전으로 간주되며, 마취 유도 중에 투여하면 가장 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 수술 후에도 예방적 항생제를 추가로 투여합니다. 유럽과 미국에서는 일반적으로 수술 후 3일까지 항생제를 사용하지만, 중국에서는 1~2주 동안 지속적으로 사용하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 일반적으로 강력한 광범위 항생제의 장기간 사용은 특별한 상황이 아닌 한 피해야 하며, 항생제의 장기간 사용이 필요한 경우에는 진균 감염 예방을 위해 항생제와 항진균제를 병용하는 것이 바람직하다는 것이 일반적인 의견입니다. 반코마이신은 메티실린 내성 황색포도상구균을 보유한 고위험 환자에게 효과적인 것으로 나타났습니다. 특히 항생제의 반감기가 짧은 경우, 양측 수술을 포함한 장시간 수술에는 고용량의 항생제를 사용해야 합니다.
5. 항생제와 골 시멘트의 병용 사용:
항생제 함유 시멘트는 노르웨이에서 인공관절 수술에 처음 사용되었는데, 초기 노르웨이 인공관절 수술 등록소 연구에서 항생제 정맥주사와 시멘트(항생제 함유 인공관절) 병용 요법이 각각의 방법만 사용했을 때보다 심부 감염률을 효과적으로 감소시키는 것으로 나타났습니다. 이 결과는 이후 16년간 진행된 일련의 대규모 연구에서 확인되었습니다. 핀란드 연구와 2009년 호주 정형외과 학회에서도 최초 및 재수술 무릎 인공관절 수술에서 항생제 함유 시멘트의 역할에 대해 유사한 결론을 내렸습니다. 또한, 골 시멘트 40g당 항생제 분말을 2g 이하로 첨가할 경우 골 시멘트의 생체역학적 특성에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다. 그러나 모든 항생제를 골 시멘트에 첨가할 수 있는 것은 아닙니다. 골 시멘트에 첨가 가능한 항생제는 안전성, 열 안정성, 저자극성, 우수한 수용성, 광범위한 항균 스펙트럼, 그리고 분말 형태라는 조건을 충족해야 합니다. 현재 임상에서는 반코마이신과 겐타마이신이 더 흔하게 사용됩니다. 과거에는 시멘트에 항생제를 주입하면 알레르기 반응, 내성균 발생, 보철물의 무균성 이완 위험이 증가할 수 있다고 여겨졌지만, 현재까지 이러한 우려를 뒷받침하는 증거는 없습니다.
제7장 요약
병력 청취, 신체검사 및 보조 검사를 통해 신속하고 정확한 진단을 내리는 것은 관절 감염 치료의 성공에 필수적입니다. 감염을 박멸하고 통증 없이 정상적인 기능을 하는 인공 관절을 복원하는 것이 관절 감염 치료의 기본 원칙입니다. 항생제 치료는 간단하고 비용도 저렴하지만, 관절 감염을 완전히 박멸하기 위해서는 대부분 수술적 방법을 병행해야 합니다. 수술적 치료 방법을 선택할 때 중요한 것은 인공 관절 제거 문제인데, 이는 관절 감염 치료의 핵심적인 부분입니다. 현재 항생제, 변연절제술 및 인공 관절 성형술을 병행하는 치료법이 대부분의 복잡한 관절 감염에 대한 포괄적인 치료법으로 자리 잡았지만, 여전히 개선과 완성이 필요합니다.
게시 시간: 2024년 5월 6일
