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통신저자：손 훈 상
100-799, 서울시 중구 을지로 6가 18-79 국립의료원 정형외과
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접수일: 2009년 10월 18일
수정일: (1차) 2009년 10월 22일, (2차) 2009년 10월 31일 게재허가일: 2009년 11월 5일
Preoperative Risk Factors for Deep Infection Following Total Knee Replacements
Hee-Chun Kim, M.D., Hoon-Sang Sohn, M.D. and Sang Eun Lee, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, National Medical Center, Seoul, Korea
Purpose: The aim of this study was to investigate the overall rate of deep infection and the risk factors for infection after primary total knee arhroplasties.
Materials and Methods: We conducted a retrospective case-control study of 229 patients (376 knees) who underwent total knee replacement (TKR) between January 2006 and June 2007 and who were followed up for more than one year. The risk factors for deep infection were determined via univariate analyses.
Results: The overall rate for developing infection was 1.9% (7 of 376). The risk factors were an operating theatre other than the main room (odds ratio=33.2, 95% confidence interval=1.9, 583.6) and a preoperative hemoglobin level lower than 12 mg% (odds ratio=4.3, 95% confidence interval=1.9, 9.4).
Conclusion: The deep infection rates after TKRs might vary depending on the preoperative level of hemoglobin and the operating-room environment. Successful strategies to overcome the host and environmental risk factors are needed with the goal of preventing infection of the prosthesis.
Key Words: Total knee replacements, Deep infection, Preoperative risk factors
서 론
슬관절 전치환술(total knee arthroplasty) 후 감염은 흔 하게 발생하지는 않지만, 일단 발병하면 치료하기 어려운 심각한 합병증이다. 일차성(primary) 슬관절 전치환술 후 보고되는 감염 빈도는 약 1 내지 2.5%이며1,5,8-10), 기왕의 수술력, 당뇨병, 류마티스 관절염, 비만 등의 동반 질환이 있는 경우에 발생 빈도가 높다7).
본원에서는 최근 몇 년 사이에 심부 감염의 빈도가 높 아지는 임상적 경험을 저자들이 하게 되어서, 그 원인을
밝히고자 하는 노력으로 후향적(retrospective) 증례 대조 군 연구(case control study)를 시행하였다. 즉, 일차성 슬 관절 전치환술 후 심부 감염의 빈도를 조사하고 그 발생 에 영향을 미치는 위험 인자들(risk factors)을 규명하고자 하였다.
대상 및 방법 1. 연구 대상
2006년 1월부터 2007년 6월까지 본원에서 한 저자에 의해 일차성 전치환술을 시행받은 슬관절은 477예였다.
이 중 376예(78.8%)에서만 1년 이상 임상적 및 방사선학 적 추시가 가능하였으므로 이 376 슬관절을 대상으로 후 향적 분석하였다.
376례, 229명 환자의 평균 연령은 68.1±6.6 (44∼84) 세였으며 대부분(218명,95.2%)이 여자였고 평균 비만도 (BMI)는 26.4±2.7 ( 19.2∼45.0) kg/m2 이었다. 술 전 진 단은 평균 골관절염이 368예(97.9%)였고, 류마티스 관절
염이 3예, 골괴사증이 1예, 그리고 후외상성 관절염이 4예 였다.
2. 수술 및 처치
삽입된 인공 관절은 세 종류였으며 대부분(367예, 97.6%) 에서 같은 디자인(Scorpio Superflex PSⓇ, Stryker How- medica Osteonics, Allendale, NJ, USA)을 사용하였다. 전 례에서 후방십자인대 대치형(posterior stabilized) 을 사용 하였고 슬개골을 치환하였다. 대퇴골, 경골, 및 슬개골부 삽입물 모두 시멘트 고정하였는데, 한 팩 당 0.5 gm의 erythromycin과 3백만 단위의 collistin이 포함된 항생제 함유 시멘트(Antibiotic SimplexⓇ, Howmedica Interna- tional S. de R.L., Limerick, Ireland)를 사용하였다. 경막 외 마취(epidural anesthesia)하에 공기 지혈대를 가압한 후 정중선 도달법4,5)으로 관절낭을 절개하고 원위 대퇴골 및 근위 경골을 골수강내 도자(intramedullary guide)를 이용하여 절제하였다. 골절제 후 하지의 역학적 축을 고려 하여 필요한 만큼 내측 연부조직 유리술을 시행하였다. 수 술 중 항법장치나 C-arm의 사용은 없었다. 전례에서 슬개 골을 치환하였으나 외측 지지대 유리술(lateral retinacular release)은 시행하지 않았다.
이용한 수술실은 5실이었는데, 층류(laminar flow) 수 술실이 2실(각각 A, B로 명명)이고 비층류 일반 수술실이 3실(각각 C, D, E로 명명)이었다. 일회용 수술포를 사용 하였고 수술 참여자는 배기복(body exhaust suite)을 착용 하였다.
예방적 항생제는 2006년 1월부터 2006년 12월까지는 2 세대 쎄팔로스포린계 약물을 술후 5일간 정주 투여하고 그 후 페니실린유도계 약물을 추가 10일간 경구 투여하였 으며, 2007년 1월부터 2007년 6월까지는 2세대 쎄팔로스 포린계 약물만 술 후 5일간 정주 투여하였다.
3. 감염의 판정 및 분석
심부 감염의 진단은 (1) 관절 내 천자로 얻은 활액의 배양이나 PCR (polymerase chain reaction) 술기로 원인 균을 밝혀낸 경우와 (2) 원인균을 동정해내지는 못하였으 나 신체 검사 상 발적과 국소열, 그리고 혈액 검사 상 CRP와 ESR 등 염증지표의 증가가 현저하여 임상적으로 심부 감염으로 진단하였으므로 재수술을 시행하게 된 경 우로 하였다. 환자의 연령과 성별, 비만도, 내과적 질환의
동반 유무, 그리고 술 전 신체 검사와 진단 검사 소견 등 이 술 후 심부 감염 발생률과 관련이 있는지 그 연관성을 조사하였다. 또한, 슬관절의 진단이나 과거 병력, 수술력, 술전 변형의 정도, 필요했던 연부조직 유리술, 수술실 환 경, 예방적 항생제의 사용량 등과 술 후 심부 감염 발생률 의 연관성을 조사하였다. 환자 연령의 구분은 환자들의 평 균 나이가 약 70세임을 고려하여 70세 미만과 이상으로 분류하였고, 술전 혈액내 혈색소(hemoglobin)나 단백 (protein)의 구분은 본원 진단검사 상 정상 최소치인 12.0 gm%와 6.0 gm%를 경계로 하여 분류하였다. 술 전 혈액 검사는 수술 1일전 아침 식 전에 채취한 혈액에서 실시하 였고 그 결과 혈색소 수치가 정상 범위 미만이라도 술 전 에 이를 교정하지는 않았다.
통계적 처리는 카이 스퀘어 검정(χ2 test)으로 하여 잠 재적 위험 인자와 심부 감염 발생의 상관관계를 분석하고 odds ratio와 95% 신뢰 수준을 계산하였다. p값이 0.05 미 만인 경우를 통계학적으로 유의한 상관관계가 있는 것으 로 간주하였다.
결 과 1. 심부감염의 빈도(Table 1)
심부 감염은 7예(1.9%)에서 발생하였고, Tsukayama 분 류법9)으로 구분하면 5예가 수술 중 감염이고 2예는 급성 혈행성(acute hematogenous) 감염이었다. 수술실 감염에 의한 것으로 보이는 5예는 모두 만기 만성(late chronic) 감염이었으며, 이 중 1예에서는 원인 균주를 알아낼 수 없 었다. 나머지 4예에서는 원인 군주로 각각 methicillin- resistant
staphylococcus aureus
, methicillin-resistantco- agulase-negative staphylococci
, 그리고 non-tuberculousmycobacterium
2예가 동정되었다. 혈행성 감염 2예에서 는 각각 methicillin-sensitivestaphylococcus aureus
와Streptococcus
가 동정되었다.2. 환자측 위험 인자의 분석(Table 2)
환자의 연령, 성별, 비만도, 진단, 동반 질환, 관절 변형 의 정도 등은 술 후 심부 감염의 발생 빈도와 상관관계가 없었다. 술전 검사 소견 중 혈색소가 12.0 gm% 이상인 환 자의 284 슬관절 중에서는 3예(1.1%)에서 감염이 발생한 반면, 12.0 미만인 환자의 92 슬관절 중에서는 4예(4.3%)
Table 1. Details of the 7 Infected Primary Total Knee Arthroplasties
Case Age/Sex Medical illness Timing of infection Culture Type of surgery Outcome
1 66/F Hypertension 2 months No growth 2-stage revision Success
2 69/F hypoalbuminemia 26 months MSSA - Chronic infection
obesity
3 73/F Diabetes 2 months NTM - Chronic infection
hypertension obesity
4 59/F Hypertension 4 months MRCNS - Suppression
angina
5 74/F Diabetes 10 months Streptococcus 2-stage revision Success hypertension
6 79/F - 3 weeks MRSA 2-stage revision Chronic infection
7 83/F Hypertension 1 month NTM 2-stage revision Expire
angina skin ulceration
MSSA: methicillin-sensitive staphylococcus aureus, NTM: non-tuberculous mycobacterium, MRCNS: methicillin-resistant coagulase-negative staphylococci, MRSA: methicillin-resistant staphylococcus aureus.
Table 2. Individual Risk Factors in Patients with and without Deep Infection following Primary Total Knee Replacements
Patient-Level characteristics Odds ratio (95% Confidence interval) p-value
Age＞70 years 1.65 (0.32, 8.61) 0.555
BMI＞30 kg/m2 2.88 (0.54, 15.29) 0.194
Hgb＜12.0 gm% 4.26 (1.93, 9.40) 0.042*
Hematocrit＜36 % 2.34 (0.52, 10.6) 0.257
Serum Albumin＜3.0 gm% 2.20 (0.26, 18.96) 0.462
Serum Protein＜6.0 gm% 2.84 (0.15, 53.76) 0.694
Hypertension & other CV disease 2.60 (0.50, 13.55) 0.241
Diabetes 1.71 (0.33, 8.99) 0.522
FBS＞140 mg% 1.03 (0.20, 5.41) 0.969
MAD＞20o varus or flexion contracure＞30o 0.89 (0.10, 7.56) 0.878
*Statistically significant (χ2 test, p＜0.05).
에서 감염이 발생하였으며 이러한 차이는 통계학적으로 유의하였다(p=0.042).
3. 수술 위험 인자의 분석(Table 3)
예방적 항생제의 투여 시기와 기간은 술후 심부 감염의 발생 빈도와 상관관계가 없었다. 양측을 동시에 수술한 294예 중에서는 6예(2.0%)에서, 일측만을 수술한 82예 중 에서는 1예(1.2%)에서 감염이 합병되었으나, 이 차이의 통계학적 의의는 없었다.
층류 수술실 A에서 수술을 시행한 254 슬관절에서는 술후 감염이 없었던 반면, 층류 수술실 B에서 수술한 84 슬관절 중에서는 4예(4.8%)에서 감염이 속발하였고, 일반 (conventional) 수술실 C, D, E에서 수술한 38예 중에서 는 3예(7.9%)에서 술후 심부 감염이 발생하였으며, 이러 한 차이는 통계학적으로 유의하였다(p＜0.001). 이러한 차이는 수술실 A와 수술실 B, C, D, E를 묶어서 비교해도 통계학적 유의성이 있었으나, 층류 수술실 A, B와 일반 수술실 C, D, E 를 묶어서 서로 비교하면 유의하지 않았다.
Table 3. Surgical and Environmental Risk Factors in Patients with and without Deep Infection Following Primary Total Knee Replacements
Operative characteristics Odds ratio (95% confidence interval) p-value Operating room
Laminar-flow room A 1.0
Laminar-flow room B & conventional room C, D, E 33.2 (1.87, 583.60) 0.0001*
Bilateral knee 1.69 (0.20, 14.22) 0.6266
Duration of prophylactic antibiotics
2nd-generation cephalosporins IV for 5 days 1.0
PLUS oral penicillin-derivatives for 10 days 0.38 (0.08, 1.74) 0.1989
*Statistically significant (χ2 test, p＜0.05).
고 찰
슬관절 전치환술 후 심부 감염의 빈도는 약 1 내지 2%
이고9,10) 이 중에서 대략 3분의 1은 술 후 3개월 이내에,
나머지 3분의 2는 그 후에 발생한다고 보고되었다5). Bauer 등은 예방적 항생제를 사용하고 수술장 환경을 개 선하면 1% 이하로도 줄일 수 있다고 하였다2). 본 연구의 결과는 심부감염의 발생 빈도가 약 1.9%이고, 이 수치도 대상 환자를 술후 1년 내지 2년 단기 추시한 결과인 것을 감안하면 외국의 보고와 비교하여도 감염 빈도가 높은 편 이라고 볼 수 있다.
원인균은 다양하지만 여러 보고에 의하면
staphyloco- ccus aureus
와coagulase-negative staphylococci
가 제일 흔한 것으로 알려져 있다. 기왕의 보고6)에 의하면 슬관절 전치환술에 합병된 감염증의 원인균으로 상기 균주가 각 각 33.3%, 21.4% 였다고 하였다. 본 연구에서도 각각 25%, 20%로 비슷한 양상이지만 특이하게 비정형 감염균 인 non-tuberculous mycobacterium (NTM)이 2예 있었다.심부 감염이 일단 발생하면 항생제 투약만으로 치료되 는 경우는 거의 없고 대부분 환자에서 후속 수술이 필요 하게 되며 이 경우 환자와 가족에게 육체적, 심리적, 경제 적 손실일 뿐 아니라 치료자에게도 큰 부담이 된다. 그러 므로 예방이 최선의 치료인 것으로 간주되고10), 따라서 감 염의 위험인자를 규명해서 이를 제거하려는 노력이 필요 하다.
Tsukayama 등9)에 의하면 그 슬관절에 과거 수술력이 있거나, 당뇨, 비만, 흡연, 영양상태 불량, 혹은 면역 억제
상태 등 동반 질환이 있는 경우 등이 전치환술 후 감염의 위험인자가 된다고 하였으며, Bengston과 Knutson3)은슬 관절 전치환술 후 감염 발생의 위험 인자로 류마티스 관 절염, 과거 수술력, 경칩형 치환물(hinged prosthesis) 등 을 지적하였다.
본 연구에서는 고령, 비만, 당뇨, 고혈압 등 심혈관계 질 환 등의 동반이나 혈액 검사상 단백이나 알부민 수치 등 이 전치환술 후 감염의 빈도와는 관계없으며 다만, 혈색소 가 12 이하인 환자에서 술후 감염의 빈도가 높은 것으로 나타났다. 그 외에도 양측성인지 일측성인지와 경구 예방 항생제의 추가 투여 여부 등도 위험 인자가 아니었다.
수술이 시행된 수술실에 따라 감염의 발생 빈도가 차이 가 있었다. 주로 사용하는 층류 수술실 A에서 수술을 시 행한 254 슬관절에서는 술 후 감염이 전혀 없었으나, 층류 수술실 B와 일반 수술실 C, D, E에서 수술한 122예 중에 서는 7예(5.7%)에서 술후 심부 감염이 발생하였으며, 이 러한 차이는 통계학적으로도 유의하였다(p＜0.001). 저자 들은 그 이유를 밝히기 위해 나중에 수술실의 환경, 세균, 역학 조사 등을 시행하였다. 각 수술실에 배지를 설치 후 24시간 시행한 환경 배양의 결과,
staphylococcus aureus
나mycobacterium
은 발견되지 않았으나 수술실 B, C, D, E에서coagulase-negative staphylococci
가 검출되었고, 상 기한 원인균운 아니더라도 전체적으로 배양된 기타 균의 집락수도 수술실 A에서보다 수술실 B, C, D, E에서 많았 다. 또한 층류 수술실 A에서는 층류가 잘 유지되는데 비 하여 층류 수술실 B에서는 층류가 작동하지 않았다. 따라 서, 이러한 환경적 요인들이 심부 감염의 발생을 높인 것 으로 추정하였다.본 연구의 결과처럼 감염의 위험도와 양상이 술 후 감 염의 위험이 같은 병원인 본 센터의 방마다도 서로 다르 다면, 서로 다른 의료기관들 사이에서도 감염의 위험도와 양상이 차이가 있을 것으로 추측해 볼 수 있다. 그러므로, 슬관절 전치환술 후 심부 감염을 줄이기 위해서는 기관 (병의원)마다 상이한 환경 인자(environmental factor)를 고려하여 차별적인 예방 전략이 필요할 것이므로, 이런 차 이를 고려하지 않는 표준화된 진료 및 예방 지침의 적용 은 불가한 것으로 판단한다.
본 연구의 제한점은 대상 예가 너무 적어서 독립 위험 인자 규명을 위한 다변량 분석이 불가능했다는 점과 잠재 적 위험인자 중 일부만을 조사했다는 점이다. 그러나 제한 된 본 연구를 통해서도 일정 시간에 심부 감염의 빈도가 왜 높았는지를 밝히기 위한 소기의 목적은 달성할 수 있 었으며 그것은 수술장 환경과 관련이 있었다고 추정할 수 있었다.
결 론
일차성 슬관절 전치환술 후 심부 감염의 발생 빈도는 드물지 않았고, 술전 환자의 혈색소가 12 gm% 미만인 경 우 더 발생하였으며, 수술실 환경과 밀접한 관련이 있었 다. 그러므로, 슬관절 전치환술 후 심부 감염을 줄이기 위 해서는 개별 환자 인자와 환경 인자를 고려한 예방 전략 이 필요하다.
REFERENCES
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슬관절 전치환술 후 심부 감염의 술전 위험 인자
국립의료원 정형외과
김희천ㆍ손훈상ㆍ이상은
목적: 슬관절 전치환술 후 심부 감염의 빈도와 위험인자를 알아보고자 하였다.
대상 및 방법: 2006년 1월부터 2007년 6월까지 한 저자에 의해 일차성 전치환술을 시행받고 1년 이상 추시가 가능했던 229명 환자의 376예 슬관절을 대상으로 후향적 분석하였다. 환자의 연령과 성별, 비만 도, 내과적 질환의 동반 유무, 그리고 술 전 신체 검사와 진단 검사 소견 등이 술후 심부 감염 발생률과 관련이 있는지 그 상관관계를 조사하였다. 또한, 슬관절의 진단이나 과거 병력, 수술력, 술전 변형의 정도, 필요했던 연부조직 유리술, 수술실 환경, 예방적 항생제의 사용량 등과 술 후 심부 감염 발생률의 상관관 계를 조사하였다.
결과: 376 슬관절 중 7예(1.9%)에서 심부 감염이 있었다. 환자의 연령, 성별, 비만도, 진단, 동반 질환, 관절 변형의 정도 등은 술 후 심부 감염의 발생 빈도와 상관관계가 없었다. 술전 검사 소견 중 혈색소가 12.0 gm% 미만인 환자의 경우(p=0.042) 감염의 발생이 많았다. 층류 수술실 A에서는 술후 감염이 없었으 나 층류 수술실 B와 일반 수술실 C, D, E에서 수술한 예에서는 감염률이 높았으며 이러한 차이는 통계학 적으로 유의하였다(p=0.0001).
결론: 일차성 슬관절 전치환술 후 심부 감염의 발생 빈도는 드물지 않았고, 술전 환자의 혈색소가 12 gm% 미만인 경우 더 발생하였으며, 수술실 환경과 밀접한 관련이 있었다. 슬관절 전치환술 후 심부 감염 을 줄이기 위해서는 개별 환자 인자와 환경 인자를 고려한 예방 전략이 필요하다.
색인 단어: 슬관절 전치환술, 심부 감염, 술전 위험 인자
