재발성 화농성 관절염에 대한 치료로서의 2단계 인공관절 치환술

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재발성 화농성 관절염에 대한 치료로서의 2단계 인공관절 치환술

손욱진 • 이동철 • 이성준 • 문정재 • 손휘승

영남대학교의료원 정형외과

A Two-Stage Approach to Primary Total Knee Arthroplasty in Recurrent Septic Arthritis

Oog Jin Sohn, M.D. , Dong Chul Lee, M.D., Sung Jun Lee, M.D., Jeong Jae Moon, M.D., and Whee Sung Son, M.D.

Department of Orthopedic Surgery, Yeungnam University Medical Center, Daegu, Korea

Purpose: The purpose of this study is to evaluate the usefulness of a two-stage approach to primary knee arthroplasty with recurrent

septic arthritis.

Materials and Methods: We studied 22 patients with recurrent septic arthritis, and we observed them for more than one year of follow-

up survey from January 2005 to April 2012 at Yeungnam University Medical Center. The clinical assessment was performed following Knee Society knee score, Knee Society function score, and International Knee Documentation Committee Score (IKDC) subjective assessment. In addition, we analyzed the causative organisms, significant medical comorbidities (diabetes mellitus), period up to primary knee arthroplasty, and radiologic assessment with reference to disease prognosis.

Results: The average range of postoperative knee motion showed a good result, with an average of 115

^o. Knee Society knee score improved from 23.5 to 81.0, and Knee Society function score also increased from 22.5 to 73.2. Subjective assessment by IKDC was divided into 15 normal patients and 7 nearly normal patients. No significant difference was observed between patients with causative organisms and those with diabetes mellitus. In the final follow-up survey, recurrence of infection was not reported.

Conclusion: A two-stage approach to primary knee arthroplasty with recurrent septic arthritis is a useful method, because it showed good

clinical and radiologic results and favorable subjective assessment.

Key words: septic knee, recurrent, total knee arthroplasty

서 론

슬관절은 감염에 노출되기 가장 쉬운 관절로서 관절 내 감염의 40%-50%를 차지하고 있으며, 고령에서 골관절염 환자의 증가 및 그에 따른 관절강 내 주사와 노화에 따른 면역력의 저하 등의 이 유로 슬관절의 화농성 관절염이 증가하고 있다.^1-3) 또한 고령의

환자에서 화농성 관절염은 재발률이 높으며, 슬관절의 퇴행적 변 화 및 관절염과 같은 국소적 합병증뿐만 아니라 급성 신부전 및 심폐부전, 패혈증 등의 전신적 합병증이 발생 가능하여 예후가 좋지 않은 것으로 알려져 있다.^1,3)

　급성 화농성 슬관절염의 치료는 관절경적 변연절제술 및 세척 술이 일반적인 치료로 알려져 왔으며, 높은 성공률을 보여주었 다.^4,5) 그러나 치료 후 수차례 재발하여 만성적인 경과를 보이는 환자의 치료는 매우 어려우며, 그 방법에 대하여 논란의 여지가 많다. 고식적 치료로 변연 절제술 및 항생제 투여, 절단술, 관절 유합술, 절제 성형술 등을 들 수 있으나 재발성 화농성 관절염에 대한 치료의 한계점 및 관절운동의 제한, 불유합, 부정유합 등의

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The Journal of the Korean Orthopaedic Association Volume 49 Number 2 2014 Received April 9, 2013 Revised September 2, 2013

Accepted December 6, 2013

Correspondence to: Oog Jin Sohn, M.D.

Department of Orthopedic Surgery, Yeungnam University Medical Center, 170 Hyeonchung-ro, Nam-gu, Daegu 705-717, Korea

TEL: +82-53-620-3640 FAX: +82-53-628-4020 E-mail: [email protected]

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합병증을 야기하여 좋지 않은 성공률을 보이고 있다.^6-8)

　인공 슬관절 전치환술 후 발생한 감염에 대한 치료로 항생제 함입 시멘트 충전물을 이용한 2단계 재치환술의 유용성에 대한 연구는 많이 보고되어 왔으며, 현재 감염된 인공 슬관절 전치환 술의 표준 치료로 인정되고 있다.^9-11) 이에 저자들은 심한 관절염 이 동반된 재발성 화농성 슬관절염 환자의 치료로 원위 대퇴골 및 근위 경골부의 절제 및 항생제 함입 시멘트 충전물 삽입 후, 최 소 4-6주간 항생제로 치료한 뒤 인공관절 치환술을 시행하는 이 른바 2단계 인공관절 치환술을 시행하였으며, 그 결과를 분석하 고자 하였다.

대상 및 방법

1. 연구 대상

2005년 1월부터 2012년 4월까지 영남대학교의료원에서 치료받은 최소 1년 이상의 추시가 가능하였던 화농성 슬관절염 환자 중 최소 2회 이상 재발하였던 환자군에서 총 22예의 환자군을 대상으로 임 상적, 방사선적 결과 및 주관적 만족도를 평가하였다. 환자군은 남 자 9명, 여자 13명이었으며, 평균 연령이 70세(58-85세), 평균 추시 기간은 20.4개월(6-37개월)이었다. 평균 체질량지수(body mass index)는 23.5 kg/m² (19.7-28.4 kg/m²)로 대부분 과체중이었으며, 당뇨 병(diabetes mellitus)을 가진 환자군은 9예로 조사되었다. 균 배양 검 사상 메티실린 저항성 포도상구균(methicillin resistant Staphylococ- cus aureus) 4예, 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 1예, 폐간균(Klebsi- ella pneumoniae) 1예, 대장균(Escherichia coli) 1예, 칸디다균(Candida tropicalis) 2예였으며, 검출이 안된 경우는 13예였다(Table 1).

2. 진단

연구의 대상이 된 화농성 슬관절염 환자들의 진단은 관절액 검사

상 백혈구 수치 50,000/mm³ 이상과 다형핵 백혈구의 비율이 90%

이상인 경우로 하였다.¹²⁾

　진단과 평가를 위하여 국소 염증 소견, 혈중 백혈구 수치, 감별 혈구 계산, 적혈구 침강 속도(erythrocyte sedimentation rate, ESR), C-반응성 단백(C-reactive protein, CRP), 관절 천자액의 배양 검 사, 방사선 소견(슬관절 X-선 사진, 자기공명영상)을 종합하여 시 행하였다.

3. 수술 방법

슬관절 위 정중선 피부 절개 후 슬개골 내측방으로 접근하여 슬 관절을 노출시켰으며, 염증성 활액막 및 괴사 조직의 철저한 변 연 절제술을 시행하였다(Fig. 1). 수술 중 획득한 관절액, 관절막, 활액막으로부터 그람 염색, 호기성 및 혐기성 세균 배양, 진균 배 양, 항산성 간균 염색 및 배양을 실시하였다. 감염이 관절연골을 넘어 골 침범이 있는 것으로 생각되어 원위 대퇴골 및 근위 경골 부의 최소 절제를 시행하였고, 그 후 항생제 함입 시멘트 충전물 을 스페이서와 염주 형태로 만들어 삽입하였다(Fig. 2). 항생제 함 입 시멘트는 Simplex (Stryker, Rutherford, NJ, USA; 40 g/1 pack, erythromycin 0.5 g/1 pack), 혹은 Palacos (Heraeus Medical GmbH, Wehrheim, Germany; 40 g/1 pack, gentamicin 0.5 g/1 pack)를 사용 하였으며, 시멘트 40 g에 vancomycin 1 g을 혼합하였다. 수술 후에 는 부목 고정을 하였으며, 대퇴 사두근의 근력 강화 운동만 하도록 하였다. 수술 후 배양 검사에서 감수성을 보인 경우에는 그 결과에 따라 항생제를 정맥 주사하였으며, 그렇지 않은 경우에는 2세대 Cephalosporine계 항생제와 Aminoglycoside 제제를 주사하였고 경 과 관찰을 위해 1주일에 2회 정도의 혈액 검사를 실시하였다. 인공 관절 치환술은 최소 4-6주간의 항생제 투여 후 임상적으로 슬관절 의 동통을 동반한 전신증상, 화농성 소견, 개방성 창상이나 누공이

Table 1. Demographic Data

Patients data Value

Follow-up (mo) 20.4 (6−37)

Age (yr) 70 (58−85)

Body mass index (kg/m²) 23.5 (19.7−28.4)

Male:female 9:13

Causative organism

Methicillin resistant Staphylococcus aureus 4 Pseudomonas aeruginosa 1

Escherichia coli 1

Klebsiella pneumoniae 1 Candida tropicalis 2

Diabetes mellitus 9

Values are presented as median (range) or number only. Figure 1. Intraoperative photograph (debridement of synovium and infected tissue).

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없고 혈액적으로 ESR이 50 mm/h 이하, CRP 0.5 mg/dl 이하, 치환 술 중 동결 절편 400배 고배율 소견상 다형핵 백혈구가 5개 이하인 경우에 감염이 소실된 것으로 판단하여 시행하였다. 인공관절 치 환술 시 삽입물은 후방 십자인대 치환형의 삽입물(Depuy-PFC 14 예, Zimmer-Nexgen 8예)을 사용하였으며, 항생제가 혼합된 시멘 트(Simplex, Palacos)의 고정은 모든 예에서 시행되었다.

4. 결과의 평가 및 분석

최종 추시 시에 임상적으로 슬관절 점수(Knee Society knee score), 슬관절 기능 점수(Knee Society function score), International Knee Documentation Committee Score (IKDC) 평가를 이용하였으며, 방 사선 평가는 미국 방사선학회 평가법을 이용하였고, 예후에 영향 을 줄 수 있는 배양 균주 및 당뇨병의 유무, 인공관절 치환술까지 소요된 기간 등에 따른 결과를 분석하였다. 또한 균 배양 검사상 균이 검출된 군과 검출되지 않은 군 간의 비교, 당뇨병의 유무에 따른 군 간의 비교는 비모수 검정(Mann-Whitney 검정) 통계방법 을 이용하여 평가하였으며, 유의수준은 p＜0.05로 하였다(SPSS ver. 16.0; SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

결 과

1. 검사 소견

술 전에 시행한 혈액적 검사에서 염증 수치를 나타내는 ESR, CRP는 평균 85.7±15.7 mm/h (40-120 mm/h), 7.9±3.1 mg/dl (3.2- 12.1 mg/dl)로 조사되었고, 원위 대퇴골 및 근위 경골부의 최소 절 제 및 항생제 함입 시멘트 충전물을 삽입한 후 평균 37.5±6.5일 (32-44일) 동안 항생제를 병행한 후에 시행한 혈액적 검사에서 ESR 및 CRP는 각각 평균 34.3±13.4 mm/h (6.0-48.0 mm/h), 0.3±

0.4 mg/dl (0.03-0.50 mg/dl)의 결과를 보여주었다.

2. 인공관절 치환술의 시기

2단계 인공관절 치환술을 시행하기까지 걸린 기간은 평균 43.6±

7.9일(37-49일)이었으며, ESR 및 CRP가 정상치에 도달하기까지 소요된 기간은 평균 19.2±8.5일(8-35일)로 조사되었다.

3. 임상적 결과

2단계 인공관절 치환술을 시행한 22예에서 최종 추시 시 슬관 절 운동 범위는 평균 115ô±8.9ô (90ô-140ô)로 양호한 결과를 보 였으며, 16예에서 100ô 이상 굴곡이 가능하였고, 3예에서 5ô 이상 의 굴곡 구축을 보였다. 슬관절 점수와 슬관절 기능 점수는 호전 된 것으로 나타났으며, 통계적으로 유의한 결과를 보였다(Fig.

3). IKDC를 통한 주관적 만족도 평가에서는 normal 15예, nearly normal 7예로 조사되었다(Table 2).

　균 배양 검사 시 균이 검출된 예는 9예로 인공관절 치환술까지 소요된 기간은 평균 51.2±8.3일(44-65일), 최종 추시 시 슬관절 운 Table 2. International Knee Documentation Committee Score Subjective Assessment

Variable Preoperative (n) Postoperative (n)

Normal 0 15

Nearly normal 0 7

Abnormal 22 0

Figure 2. Intraoperative photograph. (A) Bone cutting on distal femur and proximal tibia.

(B) Insertion of an antibiotic-impregnated cement spacer block and beads.

Figure 3. Change of the Knee Society knee score and function score.

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동 범위는 평균 103.3ô±18.3ô (90ô-140ô)로 조사되었으며, 슬관절 점수는 평균 78.5점(68-95점), 슬관절 기능 점수는 평균 70.8점(65- 80점)의 결과를 보였다. 균이 검출되지 않은 경우는 13예로 인공 관절 치환술까지 소요된 기간은 평균 54.4±8.0일(48-65일), 최종 추시 시 슬관절 운동 범위는 평균 119.0ô±16.0ô (95ô-140ô)로 조사 되었으며, 슬관절 점수는 평균 84.0점(75-95점), 슬관절 기능 점수 는 평균 76.0점(70-80점)의 결과를 보였다. 굴곡 구축을 보인 예는 없었다. 균 배양 검사상 균이 검출된 군과 검출되지 않은 군 간의 인공관절 치환술까지의 기간(p=0.408), 운동 범위(p=0.161)와 슬관 절(p=0.194) 및 슬관절 기능 점수(p=0.132)에서 유의한 차이는 보 이지 않았다(Fig. 4).

　당뇨병을 가진 환자군은 9예로 인공관절 치환술까지 소요된 기간은 평균 50.4±8.5일(44-65일), 최종 추시 시 슬관절 운동 범 위는 평균 100.0ô (90ô-120ô)로 조사되었으며, 슬관절 점수는 평균 76.6점(68-85점), 슬관절 기능 점수는 평균 69.0점(65-75점)의 결 과를 보였다. 당뇨병이 없는 환자군은 13예로 인공관절 치환술까 지 소요된 기간은 평균 54.5±7.7일(45-65일), 최종 추시 시 슬관 절 운동 범위는 평균 119.1ô (95ô-140ô)로 조사되었으며, 슬관절 점 수는 평균 84.6점(73-95점), 슬관절 기능 점수는 평균 76.6점(70-80 점)의 결과를 보였다. 당뇨병을 가진 환자군과 당뇨병이 없는 환 자군 간의 인공관절 치환술까지의 기간(p=0.783), 슬관절 운동 범 위(p=0.575)와 슬관절 점수(p=0.194) 및 슬관절 기능 점수(p=0.925) 에서 유의한 차이는 보이지 않았다(Fig. 5).

　최종 추시 시 모든 예에서 백혈구 수치, ESR, CRP는 정상 범위 내에 있었으며, 수술 부위의 국소 열감, 부종, 압통 등의 감염 재 발의 소견은 전혀 없었다.

고 찰

심한 퇴행성 관절염이 동반된 재발성 화농성 슬관절염 환자에서

치료로서의 2단계 인공관절 치환술의 유용성을 평가하고자 하였 으며, 이는 본 연구에서 임상적으로 만족할 만한 결과를 보였다.

　급성 화농성 슬관절염의 치료에는 즉각적인 관절 감압술 및 항 생제 투여가 사용되어 왔고, 이 관절 감압술에 대한 적절한 방법 에 대해서는 아직 논쟁의 대상이 되고 있다.^4,5,13) 현재 급성 화농성 슬관절염의 표준 치료로 관절경을 통한 변연 절제술이 표준 치료 로 사용되고 있으며, 만성 화농성 슬관절염이나 골수염의 경우에 는 개방성 관절 절개술을 사용하는 것이 일반적이다.^8,14) 하지만 심한 관절 파괴를 동반한 화농성 슬관절염의 재발 및 만성 화농 성 슬관절염의 치료에는 한계점이 있었고, 이에 대한 연구는 보 고된 바가 많지 않다.¹⁵⁾ 관절 유합술은 수술적 치료에도 불구하고 감염 및 통증의 제거에 실패한 환자들을 위한 적절한 치료로 사 용되었으나⁷⁾ 불유합, 부정유합, 감염 재발, 기능적 결함 등의 합

병증으로^6,16) 그 치료적 대안에 대한 연구가 진행되고 있다. 절단

술은 감염 박멸에 있어 높은 성공률을 보이지만 현저한 기능적 결함을 남기는 문제점을 가지고 있다.¹⁷⁾ 화농성 슬관절염 치료 후 관절 치환술에 대한 보고는 많지 않으며, 일반적으로 화농성 슬 관절염이나 만성 골수염은 감염 재발 시 심각성으로 인해 인공 슬관절 전치환술의 비적응증으로 알려져 있다.

　감염된 인공 슬관절 전치환술의 치료에 있어 2단계 인공 슬관 절 재치환술은 90%의 높은 성공률을 보이는 것으로 보고되고 있

다.^10,11) 이 방법에 이용되는 항생제 함입 충전물은 관절 내 항생제

농도를 증가시켜 감염을 조절하고 관절 간격을 유지시킬 수 있어 재치환술을 용이하게 할 수 있다는 장점을 가지고 있으며, 현재 2 단계 인공 슬관절 재치환술은 감염된 인공 슬관절 전치환술의 표 준 치료로 사용되고 있다. 이에 착안하여 만성 화농성 관절염 및 골수염 환자에 있어 2단계 인공 슬관절 치환술을 사용하게 되었 다.⁹⁾ Nazarian 등¹⁸⁾의 연구와 그 외 연구들^19,20)이 관절염이 심한 화 농성 슬관절염 환자에서 2단계 인공 슬관절 치환술에 대한 효용 성을 보고한 바 있다. Nazarian 등¹⁸⁾은 슬관절에 만성적인 감염이 Figure 4. Postoperative Knee Society knee score and function score

according to the causative organism. MRSA, Methicillin resistant Staphylococcus aureus.

Figure 5. Postoperative clinical outcomes according to the underlying disease (diabetes mellitus).

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있는 화농성 관절염이나 골수염 환자에서 2단계 인공관절 치환 술을 시행하였으며 슬관절 점수는 술 전 46점에서 술 후 89점으 로, 관절 운동 범위는 3^o에서 105^o로 호전된 결과를 보여 이것이 성공적인 치료 방법임을 보고하였다. Kirpalani 등¹⁹⁾의 연구에서 는 당뇨가 있으며 일반적인 관절경적 치료에 반응하지 않는 화농 성 관절염 환자에서 2단계 인공관절 치환술을 시행하여 좋은 임 상적 결과가 보고되었다. Bauer 등²⁰⁾은 고관절과 슬관절의 화농성 관절염이 있는 환자에서 2단계로 인공관절 치환술을 시행하였을 때 만족할 만한 기능적 결과를 얻었음을 보고하였다. 그러나 이 러한 연구들은 많지는 않은 실정으로, 이에 저자들은 특히 치료 가 어려운 재발성 화농성 슬관절염 및 만성 화농성 슬관절염을 진단 받은 환자에서 2단계 인공 슬관절 치환술 후 결과에 대한 연 구를 계획하였다.

　심한 관절염을 동반한 화농성 슬관절염 재발 및 만성 화농성 관절염으로 진단받은 환자들은 1단계 치료로 철저한 변연 절제 술 및 세척술 후 항생제 함입 충전물의 삽입을 시행하였으며, 최 소 4-6주간의 항생제 치료를 병행하였다. 혈액 및 이학적 검사를 통해 감염 박멸을 확인한 후 2단계 치료로 인공 슬관절 전치환술 을 시행하였다.

　Farrel과 Bryan¹⁵⁾은 2단계 인공 슬관절 전치환술을 시행한 10명 의 환자를 통한 연구에서 모두 슬관절 전치환술 후 통증이 소실 되었으며, 감염 재발을 보인 경우는 없었다고 보고하였다. Bauer 등²⁰⁾의 연구와 Mirza 등²¹⁾의 연구에서도 화농성 슬관절염 후 인공 슬관절 전치환술을 시행한 환자에서 우수한 기능과 만족할 만한 결과가 보고되었다.

　본 연구에서 연구 대상이 된 환자들은 모두 통증이 소실되었으 며, 감염 재발을 보인 예는 없었다. 염증의 치료에는 철저한 감염 의 박멸이 필수적이며, 염증 조직에 대한 변연 절제술과 항생제 함입 충전물의 삽입 또한 좋은 기능을 하였을 것으로 생각된다.

화농성 슬관절염이 관절연골을 넘어 골 침범을 보이는 경우는 침 범된 골 관절면의 절제가 중요한 역할을 하였을 것으로 추정되 어, 자기공명영상에서 골침범 여부를 확인하여 수술 계획을 세우 는 것이 필요할 것으로 생각한다. 환자들의 평균 슬관절 점수는 23.5점에서 81.0점으로 향상된 결과를 보였고, 슬관절 기능 점수 는 22.5점에서 73.2점으로 양호한 결과를 보였다. 이와 같은 결과 는 관절염으로 1차 인공 슬관절 전치환술을 시행한 경우에 부족 함이 없는 양호한 결과이며, 기존의 연구와 비교하여 고려할 때 재발성 화농성 슬관절염 및 만성 화농성 슬관절염 환자의 치료에 서 매우 유용할 것으로 생각된다.

　본 연구의 제한점은 대상이 된 환자의 수가 적으며, 추시 기간 이 짧으며 비교가 된 대조군이 없는 점 등이 있다. 또한 화농성 슬 관절염의 완전한 치료 후 인공 슬관절 전치환술을 시행한 군과의 비교가 없으며, 초기 보행에 대한 평가를 시행할 수 없어 기능적 호전의 정도를 정확히 파악할 수 없었다는 한계점이 있다.

결 론

퇴행성 관절염이 동반된 재발하는 화농성 슬관절염 환자에서 2 단계 인공관절 치환술은 임상적, 방사선적 결과 및 주관적 만족 도에서 재발 없이 만족할만한 결과를 보여, 재발성 감염이 골침 범을 보이는 경우에 유용한 치료 방법의 하나로서 선택적으로 사 용할 수 있을 것으로 생각한다.

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