Volume 17, Number 1, June 2005
슬관절 전치환술 후 발생한 심부 감염
서울의료원 정형외과학교실
김희선・민학진・윤의성・서재성・김윤종・김진수・김유미
= 국문 초록=
목 적: 슬관절 전치환술 후 발생한 심부감염의 치료방법에 따른 결과를 분석하고자 한다.
대상 및 방법: 1 9 9 3년 1 0월부터 2 0 0 3년 3월까지 슬관절 전치환술후 발생한 심부감염으로 본원에서 치료 받은 환자 중 2년 이상 추시가 가능한 2 0예를 대상으로 하였다. 술 후 추시기간은 평균 3년 8개월이었다.
환자의 연령은 평균 6 5 . 5세(50~79), 성별은 여자가 1 8예, 남자가 2예였다. 치료방법으로는 2단계 재치환 술 1 6예, 슬관절 유합술 2예, 변연 절제술 및 경골부 폴리에틸렌 삽입물 교체 2예를 시행하였다. 추시후 결 과는 임상적으로 HSS 슬관절 기능 평가 점수에 의해 분석하였고, 추시 기간동안 재발여부 및 술 후 합병증 여부도 조사하였다.
결 과: 재치환술이 시행된 1 6예에서 HSS 기능 평가점수는 수술전 평균 4 9 . 3점( 3 5 ~ 7 0 )에서 술 후 평균 8 0 . 5점( 7 0 ~ 9 0 )으로 증가하였고 슬관절의 최대 굴곡 운동범위는 술전 평균 6 4 . 9°(35~80) 에서 수술후 평 균 9 0 . 3°( 7 0 ~ 1 2 0 )로 향상 되었다. 2단계 재치환술이 시행된 1 6중 2예에서 술후 2주내에 감염이 재발하여 변연 절제술을 시행하였다. 변연 절제술 및 경골부 폴리에틸렌 삽입물 교체를 시행한 2예 중 1예에서 감염이 재발하여 2단계 재치환술을 시행하였다. 골유합술을 시행한 2예에서는 모두 골유합이 이루어졌으며, 골유합 기간은 각각 4개월과 5개월이었다.
결 론: 슬관절 전치환술 후 발생하는 심부감염의 치료는 수술적 치료가 필요하며, 치료의 성골률을 높이기 위해서는 합리적인 판단에 의한 올바른 수술 방법의 선택과 세심한 수술 수기가 필요하다.
색인 단어: 슬관절, 슬관절 전치환술, 심부감염
서 론
슬관절 전치환술후 발생하는 심부감염은 슬관절 전 치환술 실패의 주요한 원인의 하나이며 치료 또한 어
렵다4 , 1 0 , 1 2 ). 새로운 수술 기기의 개발, 수술 환경의 개
선, 수술 술기의 향상, 수술 전후 예방적 항생제 사 용 및 항생제 혼합 골시멘트의 사용 등에 힘입어 슬 관절 전치환술 후의 심부감염률은 1 9 8 1년 S c h u r- m a n1 8 )은 9 . 1 %까지 보고 하였으나 최근에는 1 . 3 ~ 2 . 9 %로 보고 되고 있다1 , 1 0 , 1 7 ). 1993년 1 0월부
터 2 0 0 4년 3월까지 슬관절 전치환술후 감염이 발생 한 2 0예에 대하여 치료후 최단 2년에서 최장 1 0년까 지 평균 3년 8개월 추시하여 심부감염의 치료방법에 따른 임상적 결과를 분석하였다.
대상 및 방법 1. 연구대상
1 9 9 3년 1 0월부터 2 0 0 3년 3월까지 슬관절 전치환 술 후 발생한 심부감염으로 치료받은 환자 중 2년이
Corresponding Author: Hak Jin Min M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Seoul Medical Center 171-1 Samsung-dong, Kangnam-gu, Seoul 135-090, Korea
Tel : 02-3430-0621, Fax : 02-539-1262, E-mail : spinemin@dreamwiz.com
상 추시가 가능한 2 0예를 대상으로 하였고 이 중 1 8 예는 최초 수술을 본원에서 받은 환자였고 2예는 타 원에서 전원된 환자였다. 추시기간은 최단 2년에서 최장 1 0년으로 평균 3년 8개월이었다. 환자 연령은 5 0세에서 7 9세로 평균 6 5 . 5세 였고 성별은 여자가 1 8예, 남자가 2예였다. 감염의 진단은 관절 천자 또 는 재수술 시 시행한 균 배양 검사 결과에서 원인균 이 발견된 경우를 감염으로 확진하고, 원인균이 발견 되지 않으면서 지속되는 슬관절 동통, 국소 발열, 누 공( f i s t u l a )의 존재 등의 임상 증상, 적혈구 침강속 도와 백혈구 수의 증가 등의 혈액학적 소견, 삽입물 주위의 방사선 투과 음영, 골막 주위의 신생골 형성, 연골하 골흡수 등의 방사선학적 소견, 수술 중 동결 생검(frozen biopsy)상 다형핵 백혈구 침윤 소견과 염증 조직의 존재 등으로 감염을 진단하였다. 초기 감염과 후기 감염은 증상 발현 시기를 기준으로 3개 월 이내인 경우를 초기 감염으로 3개월 이후인 경우 를 후기 감염으로 구분하였다. 감염과 동반된 질환으 로 2 0예 중 당뇨병이 8예, 고혈압이 6예였다.
2. 원인 질환
슬관절 전치환술을 시행하게 된 원인 질환은 퇴행 성 관절염이 1 8예, 류마티스 관절염이 1예, Char- cot 관절이 1예였다.
3. 분석 방법
추시 후 결과는 임상적으로 Hospital for Special Surgery (HSS)의 기능평가 점수(Knee rating s c o r e )1 3 )에 의해 분석하였다. 또한, 동반질환과 균 배양 검사상의 감염균을 분석하였고, 추시 기간 동안 의 감염의 재발여부 및 술 후 합병증 여부도 조사하 였다.
4. 수술 방법
슬관절 수술 후 감염된 2 0예의 치료는 1 6예에서는 재치환술을 시행하였고, 2예에서는 슬관절 유합술을 시행하였으며 2예에서는 관혈적 변연 절제술 및 경 골부 폴리에틸렌 삽입물 교체술을 시행하였다. 재치 환술은 전 예에서 2단계 재치환술을 시행하였는데, 1 6예 중 1 4예에서는 삽입물 제거 후 주위 연부 조직 의 장력을 유지하고 감염에 대한 국소 치료 효과를 높이기 위해 Gentamycin 1g이 함유된 CMW 골시 멘트 40 g에 2세대 Cephalosporin 계열 항생제 4
g과 Vancomycin 4 g을 혼합한 골시멘트를 사용하 였고, 2예에서는 articulating spacer를 삽입하였 다. 즉, 감염이 완전히 치유된 후 인공 삽입물을 재 삽입할 때까지 대퇴사두근 길이의 감소를 방지하고 또한 유착을 방지하여 이차 수술시까지 슬관절의 기 능을 최대한 유지하기 위하여, 최초 수술시 사용하였 던 인공 삽입물 중에서 대퇴부 인공 삽입물과 경골부 폴리에틸렌 삽입물을 고압 멸균기( a u t o c l a v e )에 소 독 후 위와 같은 방법으로 항생제를 혼합한 골시멘트 를 이용하여 재삽입하였다. 소독시 대퇴부 인공 삽입 물과 경골부 폴리에틸렌 삽입물의 변형은 관찰되지 않았다. articulating spacer를 삽입하지 않은 경우 는 이차 수술시까지 슬관절을 고정하고 굴곡운동과 보행은 금지하였고, articulating spacer를 삽입한 경우는 술후 2일째부터 굴곡운동과 술후 4일째부터 완전 체중부하를 실시하였다(Fig. 1). 인공 삽입물 의 재치환술은 일차 수술 후 일정기간 동안 정맥 및 경구 항생제를 투여한 후 적혈구 침강반응( E S R ) , C-reactive protein(CRP) 등의 혈액검사 소견이 정상화되고 임상적으로 염증소견이 소멸된 경우에 시 행하였다. 이들 환자에서 삽입물 제거 후 재치환술을 시행할 때까지 기간은 4 2일에서 9 8일로 평균 8주였 다. 재치환술 시에는 당시 수술 소견상 골 결손 및 연부 조직의 상태에 따라 삽입물을 선택하였고, 삽입 물의 고정은 모두 골시멘트를 이용하였으며 골시멘트 에 항생제는 일차 슬관절 전치환술에서와 같이 항생 제가 혼합되지 않은 Simplex P(Howmedica, Limerick, Ireland) 골시멘트 40 g에 2세대 Cephalosporin 계열 항생제 1 g을 혼합하여 사용하 였다. 슬관절 유합술이 시행된 2예는 골 파괴 양상이 매우 심하고, 독성이 강한 그람 음성균에 의한 감염 인 경우, 슬관절 주위의 피부와 연부조직의 상태가 재치환술에 적당하지 못한 경우에 실시 되었는데, 수 술시 철저한 변연 절제술 후 골의 접촉면을 넓히고 해부학적 대퇴 경골각을 얻기 위하여 슬관절 전치환 술시 사용하는 cutting zig를 사용하였다. 1예에서 는 외고정 장치를 사용하였고(Fig. 2), 1예에서는 골수내강 금속정 삽입술을 이용하였다. 변연 절제술 은 최근 증상발현이 4주 이내이고 독성이 약한 균주 그리고 방사선 검사상 감염으로 인한 골 흡수 소견이 없는 경우에 시행하였다. 또한 변연 절제술시 경골부 폴리에틸렌 삽입물도 교체하였으며 술 후 6주간 정 맥내 항생제를 투여하였다.
결 과
슬관절 전치환술후 심부감염이 발현될 때까지의 기 간은 평균 1 0 . 5개월(술 후 2주에서 9년)이었으며 술 후 3개월 이내의 초기 감염은 1 0예, 3개월 이후의 후기 감염은 1 0예였다. 심부 감염으로 인하여 수술 전 시행한 환자의 혈액 검사 소견으로는 적혈구 침강 속도는 49.3 mm/h (25~75)였고 백혈구 수는 평 균 8 , 2 0 0 /㎕( 4 , 2 0 0 ~ 1 4 , 0 0 0 )였으며 C - r e a c t i v e p r o t e i n ( C R P )는 모두 양성 반응이었다. 관절 천자 및 재수술 시 시행한 균배양 검사에서는 1 3예에서 원인균이 검출되었고 7예에서는 검출되지 않았다.
원인균으로는 포도상 구균 9예, 연쇄상 구균 2예, Enterococcus cloacae 2예였다. 임상적으로는 모든 환자에서 지속적 슬관절 동통과 국소 발열등의 염증 소견이 있었고 4예에서는 누공( f i s t u l a )이 있었다.
방사선 검사상 주로 경골 부위에서 삽입물의 이완 및 골 흡수의 진행이 관찰되었다. 2단계 재치환술을 시 행한 1 6예의 술 전 슬관절 운동범위는 평균 6 4 . 9°
에서 술 후 평균 9 0 . 0°로 증가하였으며 HSS 기능평 가점수는 술 전 4 9 . 3점에서 술 후 8 0 . 5점으로 향상 되었다. 이 중 cement spacer를 삽입한 1 4예에서 슬관절 운동범위는 술 전 평균 6 4 . 5°에서 술 후 평 균 9 1 . 1°였고 HSS 기능평가점수는 술 전 평균
Fig. 1. A 64-year-old female patient who received initial TKA due to degenerative osteoarthritis complained of persistent pain and diffuse swelling after TKA. (A) At a postopera- tive 4 months, radiographs showed soft tissue swelling and radiolucency around the tibial prosthesis. (B) Radi- ographs of the temporary articulating spacer. (C) After 6 weeks of antibiotic treatment, a long stemmed prosthesis was implanted.
4 9 . 5점에서 술 후 7 9 . 5점이였으며, articulating s p a c e r를 삽입한 2예에서 슬관절 운동범위는 술 전 6 7 . 5°에서 술 후 1 1 0 . 0°였고 HSS 기능평가점수는 술 전 평균 4 8 . 0점에서 술 후 평균 8 7 . 5점이었다 (Table 1). 관절 유합술을 시행한 2예의 환자 모두 에서 골유합이 되었으며, 골유합 기간은 외고정기를
이용한 경우 5개월, 골수내강 금속정 삽입술을 이용 한 경우 4개월이었다. 변연 절제술과 경골부 폴리에 틸렌 삽입물 교체술을 시행하였던 2예 중 1예는 9개 월 후 감염이 재발하여 2단계 재치환술을 시행하였고 나머지 1예는 추시상 재발은 없었다. 2단계 재치환술 을 시행한 1 6예 중 2예에서 술 후 2주내에 감염이 재
Table 1. Clinical results of reimplantation in infected TKA
Preop. Postop.
ROM＊ HSS†score ROM＊ HSS†score
Cement spacer 64.5°(35°-80°) 49.5 (35-70) 88.5°(70°-110°) 79.5 (70-90)
Articulating spacer 67.5°(65°-70°) 48.0 (46-50) 110.0°(100°-120°) 87.5 (85-90) ROM＊:range of motion, HSS†score: Hospital for Special Surgery.
Fig. 2. A 76-year-old female patient who received debridement and patellectomy due to infected TKA. (A) Photography shows pre- operative state. (B) Knee fusion was performed with external fixator. (C) One year later, radiograph shows evidence of trabec- ulations between the femur and tibia. (D) Photography after 12 months of follow-up for knee fusion.
발하여 변연부 절제술 및 경골부 삽입물 교체술을 시 행하였고, 1예에서는 재발없이 추시 관찰 중이고, 나 머지 1예에서는 지속적인 감염증상을 보여 관절 유합 술이 고려되었으나 환자의 거부로 관찰 중이다.
고 찰
슬관절 전치환술은 슬관절의 심한 관절염 환자에게 서 동통 해소와 기능의 회복을 위해 가장 효과적인 치료법으로 알려져 있다. 슬관절 전치환술 후에 발생 할 수 있는 합병증 중에서 심부 감염은 가장 심각하 고 치료가 어려운 것으로 남아있다9 , 1 5 ). 새로운 수술 기기의 개발, 수술 환경의 개선, 수술 수기의 향상, 수술 전 후 예방적 항생제 사용 및 항생제 혼합 골시 멘트의 사용 등에 힘입어 슬관절 전치환술 후의 심부 감염률은 1 9 8 1년 S c h u r m a n1 8 )은 9 . 1 %까지 보고하 였으나 최근에는 1 . 3 ~ 2 . 9 %로 보고되고 있고1 , 1 0 , 1 7 )
, 또한 감염된 환자의 치료 결과도 과거에 비해 현저히 좋아졌다3 ). 초기 감염과 관련된 요소는 Bryan 등7 ) 에 의하면 숙주의 저항과 수술 수기 등이 있으며, 숙 주의 저항에 영향을 미치는 인자로 당뇨병, 불충분한 영양공급, 노령, 비만, 장기간의 입원 등이 감염의 증가와 관련이 있었다. 본 연구에서는 감염이 발생한 2 0예의 환자 중 당뇨병 환자가 4 0 . 0 % ( 8예), 60세 이상의 환자가 9 0 . 0 % ( 1 8예)였다. 류마티스 관절염 환자에 있어 슬관절 전치환술 후 감염의 빈도가 증가 되어 Poss 등1 7 )은 이를 지연된, 부적절한 상처 회복 과 저항력의 감소 등으로 류마티스 관절염 환자에게 감염의 기회가 많다고 하였고, 퇴행성 관절염 환자보 다 류마티스 관절염 환자에서 감염률이 2 . 5배 높다 고 하였다. 후기 감염에 대해서도 Bryan 등7 )은 치 아농양, 족부감염, 비뇨기 감염, 농양, 다른 부위에 시행한 인공 관절의 감염 등이 관련이 있다고 하였 다. 신체의 다른 어느 곳의 감염 또한 수술 전후의 감염과 관련이 있었으며, 과거 감염이 발생하였던 관 절에 시행된 슬관절 전치환술의 경우 감염의 위험이 높다고 하였다. 슬관절 전치환술 후 발생한 감염의 치료는 항생제 치료, 변연 절제술, 절제 관절 성형술 (resection arthroplasty), 재치환술 및 관절 유합 술 등으로 분류할 수 있으며 치료에 반응이 없는 경 우에는 절단술까지도 고려될 수 있는데, 감염의 치료 와 관절의 운동성을 유지할 수 있는 방법으로는 재치 환술이 있다. 재치환술은 감염된 인공 관절의 제거 후 즉시 재치환술을 실시하는 1단계 재치환술과 어 느 기간 동안 정맥내 항생제를 사용하여 감염을 치료 한 후 재치환술을 실시하는 2단계 재치환술이 있다.
Freeman 등8 )은 염증이 심하지 않고 누공 형성이 없는 환자, 균주가 포도상 구군인 경우 1단계 재치환 술이 선택된 치료라고 주장 하였고, 특히 그람 양성 균에 감염된 경우, 육안적 염증 소견이나 전신적 독 반응이 없는 경우 1단계 재치환술도 적절한 방법이 며 2단계 재치환술에 비하여 병원체류 기간을 줄이 고 두 번의 수술로 생길 수 있는 환자의 이환을 줄일 수 있다고 하였다. 2단계 재치환술은 술자가 모든 괴 사조직과 이물질을 제거할 수 있고, 항생제의 효과를 극대화 할 수 있으며, 재수술시 동종골 이식 등을 이 용한 재건이 편리함 등의 많은 장점이 있어 감염된 슬관절 전치환술의 치료로 선호되는 술식이다
2 , 5 , 1 4 , 1 6 , 1 9 , 2 0 , 2 2 , 2 3 )
. 본 연구에서는 1단계 재치환술은 없었 고 전예에서 2단계 재치환술을 시행하였다. 2단계 재치환술은 인공 삽입물 제거 후 항생제를 포함한 골 시멘트를 cement spacer로 삽입하는 방법과 a r t i c- ulating spacer를 삽입하는 방법이 있다. 전자의 경 우, 항생제를 포함한 골 시멘트만의 사용은 1 9 8 7년 B r o d e n과 G e a r e n6 )이 처음 보고 하였는데, 이 보고 에서는 9 0 %의 성공률을 보여주었으며, 이외에도 W i l d e와 R u t h2 2 )가 90%, Booth와 L o t k e5 )가 96%, 그리고 W h i t e s i d e2 1 )가 9 4 %의 성공률을 보여 주는 등 약 9 0 ~ 9 6 %의 성공률이 보고되고 있고 본 연구에서는 1 4례에서 시행하였으며 이중 2예에서 술 후 2주이내에 감염이 재발하였다. 2예 모두 변연 절 제술 및 경골부 폴리에틸렌 삽입물 교체술을 시행하 였고, 1예는 재발없이 추시 관찰 중이고 나머지 1예 는 간헐적 종창 및 배농이 지속되어 관절 유합술이 고려되었으나 환자의 거부로 추시 관찰 중이다. 후자 의 articulating spacer를 사용하는 경우 H o f f- man 등1 1 )은 2 6예에서 사용하여 평균 8 8점의 H S S 슬관절 기능평가 점수와 평균 5도에서 1 0 6도까지 1 0 1도의 높은 슬관절 운동범위를 보고하였다. 이 방 법은 환자의 슬관절 고정에 대한 불만족과 이에 따른 합병증 등을 해결하기 위하여 최초 수술시 사용하였 던 인공 삽입물중 대퇴부 인공삽입물과 경골부 폴리 에틸렌 삽입물을 고압 멸균기에 소독한 후에 항생제 를 혼합한 골시멘트로 재삽입하는 방법으로써, 슬관 절 굴곡 운동과 부분적인 체중 부하를 조기에 실시할 수 있어 슬관절 강직이나 주위 연부조직의 구축 및 유착을 방지할 수 있으며, 이차 수술시 연부조직의 박리가 용이하고 수술 후 슬관절 운동 범위의 향상 등의 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 1 6예의 2 단계 재치환술 중 2예에서 articulating spacer를 사용하였으며 추시 결과 재발은 없었고 골시멘트만 사용한 경우에 비해 임상적 결과가 좋았다. 관절 유
합술은 여러 치료 방법을 사용하여 감염의 치료에 실 패한 경우 또는 한 부위에만 관절 질환이 있는 왕성 한 젊은 환자의 경우 감염의 치료와 함께 슬관절 동 통을 제거할 수 있는 치료 방법으로 추천된다. 본 연 구에서는 관절 유합술을 시행한 2예 모두에서 염증 의 소실과 함께 골 유합을 얻었다. 이외의 치료로는 감염된 인공 관절을 제거하지 않고 절개 배농술, 변 연 절제술 등을 시행하는데 이와 같은 치료만을 할 수 있는 경우는 극히 제한되어 있어 슬관절 전치환술 후 초기에 감염이 발생한 경우이거나, 비교적 독성이 약한 균주가 검출되었을 때 그리고 인공 관절이 골에 비교적 견고하게 고정되어 있을 때 시행할 수 있다.
본 연구에서 변연 절제술 및 경골부 폴리에틸렌 삽입 물 교체술을 시행하였던 2예 중 1예는 감염의 재발 로 인하여 2단계 재치환술을 시행하였고 나머지 1예 의 경우는 추시 결과 재발은 없었다.
결 론
슬관절 전치환술 후 발생하는 심부감염의 치료는 수술적 치료가 필요하며, 치료의 성공률을 높이기 위 해서는 환자의 연령, 당뇨병 등의 전신질환 동반여 부, 감염기간, 균주의 독성 등의 여러 가지 요인을 고려하여 합리적인 판단에 의한 올바른 수술 방법의 선택과 세심한 수술 수기가 필요할 것으로 사료된다.
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─ Abstract ─
Deep Infection after Total Knee Arthroplasty
Hee Seon Kim, M.D., Hak Jin Min, M.D., Ui-Seoung Yoon, M.D., Jae Seong Seo, M.D., Yoon Jong Kim, M.D., Jin Soo Kim, M.D. and Yu Mi Kim, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Seoul Medical Center, Seoul, Korea
Purpose: To analyze the clinical results of treatment for infected total knee arthroplasty(TKA).
Materials and Method: Between October 1993 and March 2003, 20 patients with infection after TKA were treated at our department. The average follow-up period was 3 years 8 months and the average age was 65.5 years(range, 50-79); there were 18 females and two men. Infected TKAs were managed with several methods ; 16 patients were treated two-stage reimplantation, 2 arthrodesis, and 2 debridement and polyethylene insert change. We assessed knee function before and after revision, according to the knee rating system of the Hospital for Special Surgery.
Results: Prior to revision operation, the average knee score in 16 reimplantation cases was 49.3 points and the average range of motion was 64.9°. After revision, the average knee score was 80.5 points and the average range of motion was 90.3°. Two of them relapsed within postoperative two weeks, and then we performed debridement. There was one recurrence of infection after debridement and polyethylene insert change and then we performed two stage reimplantation. Two patients had complete union at each 4, 5 months after arhtrodesis.
Conclusion: Thoughtful method of treatment should be decided and precise operative technique should be performed in managing infected TKA.
Key Words: Knee, Total Knee Arthroplasty, Infection
