437
목 적 :고관절 활동성 감염의 여부를 진단하는데 도움을 주는 술전, 술중 검사와 조합에 대해 평가하는 것이다.
대상 및 방법 : 인공고관절 재치환술 및 감염성 고관절염이 의심되었던 58명 69예를 대상으로 하였다. 술전 검사로 백혈 구, 감별 혈구 계산, 적혈구 침강속도, 씨 반응 단백을 측정하였다. 술중 검사로 동결 절편 및 세균 배양 검사를 시행하여 각각 검사의 민감도, 특이도, 양성 예측률, 음성 예측률과 활동성 감염의 존재를 예측하는 가장 적적한 조합을 분석하였다.
결 과 : 술전 적혈구 침강 속도와 씨 반응 단백이 음성인 경우 감염 가능성은 0%, 둘 다 양성인 경우는 69%의 감염 확률 을 나타내었고, 술전 적혈구 침강 속도 및 씨 반응성 단백, 술중 동결 절편 모두 양성인 경우 감염의 확률은 100%이었다.
결 론 :술전 적혈구 침강속도와 씨 반응성 단백의 조합이 둘 다 상승되지 않은 경우는 감염이 없다고 예측할 수 있었다.
술중 동결 절편은 술전 감염 여부가 불확실한 상황에서 의미 있는 지표이었으나 술중 세균 배양 검사는 신뢰할만한 검사 방법이 아니었다.
색인 단어 : 고관절, 활동성 감염, 술전 및 술중 검사
437
고관절 활동성 감염의 진단을 위한 술전 및 술중 검사의 분석
서근택∙정주영∙백상대
부산대학교 의과대학 정형외과학교실
서 론
술전이나 술중 고관절의 잠재적 감염의 정확한 예측은 매우 중요하나 감염여부의 결정을 위해 단일하게 통용되는 방법은 현 재까지 없다. 이학적 검사, 검사실 소견, 술전 단순 방사선 사진, 핵의학 영상, 관절 천자가 유용한 수단이지만 모두 높은 위음성 및 위양성을 보인다11,12). 항상 100%의 민감도와 특이도를 가진 술전 검사 방법은 없으므로 고관절 감염의 진단은 항상 오류의 가능성을 내포하고 있다.
이 연구의 목적은 고관절 재치환술과 감염이 의심되는 고관절 수술시 술전 및 술중 검사의 유용성에 대해 평가하고, 검사실 소견과 동결 절편을 종합하여 감염의 존재를 증명하는 가장 적 절한 조합을 찾는 것이다.
연구 대상 및 방법
1992년 4월부터 1999년 6월까지 본원에서 인공고관절 재치환
술 및 감염성 고관절염이 의심되어 치료받았던 58명 69예를 대 상으로 하였다. 환자는 남자 36명 여자 22명이었으며 연령은 최 소 20세부터 최고 77세(평균연령 51세)이었다. 추시 기간은 최 단 12개월부터 최장 6년 2개월(평균 추시 기간 3년 10개월)이 었다. 연구 기간중 연구 대상 69예는 인공 고관절의 해리 56예, 술전 고관절 감염이 의심되었던 6예, 고관절 감염의 치유 후 고 관절 치환술 시행 5예, 고관절 치환술후 감염이 의심되었던 1예 그리고 second stage reconstruction이 1예였다.
모든 환자에서 병력과 임상증상, 단순 방사선 사진을 검토하 였으며, 술전 검사로는 백혈구, 감별 혈구 계산, 적혈구 침강속 도(erythrocyte sedimentation rate; ESR), 씨 반응성 단백 (C-reactive protein; CRP), 관절 천자를 시행하였다. 술중 검 사로는 동결 절편, 그램 염색, 호기성 및 혐기성 세균 배양, 진 균 배양, 항산성 간균(AFB) 염색 및 배양을 실시하였고 술중 육안적 소견을 참고로 하였다.
1.술전 검사
1) 혈액학적 검사
백혈구 수(n=69)와 감별 혈구 계산(n=68): 백혈구 수 4.0- 11.0×109/L를 정상치로 하였으며 11.0×109/L 이상을 양성으 로 하였으며 감별 혈구 계산은 총 백혈구 수에서 75% 이상이 다핵 백혈구로 구성된 경우를 양성으로 하였다.
437 437 통신저자 : 서 근 택
부산광역시 서구 아미동 1가 10 부산대학교병원 정형외과학교실
TEL: 051-240-7248∙FAX: 051-247-8395 E-mail: [email protected]
*본 논문의 요지는 1999년 제 38차 고관절 학회 추계 학술대회에서 구연 되었음.
2) 적혈구 침강속도(n=64)와 씨 반응성 단백(n=63)
적혈구 침강속도는 30 mm/hr 이상과 씨 반응성 단백 10 mg/L 이상을 양성으로 하였다.
3) 관절 천자(n=6)
적혈구 침강속도, 씨 반응성 단백이 양성이며 감염이 강력히 의심되는 경우에 제한적으로 시행하여 균이 단독으로 동정되는 경우 양성으로 하였다.
2.술중 검사
1)그램 염색과 세균 배양(n=59)
수술중 세균 배양 검사는 동결 절편 검사를 획득한 곳에서 최 소한 3군데를 의뢰하였다. 검사한 세균 배지에서 균이 단독으로 동정되는 경우 양성으로 하였으며 여러 균이 혼재해서 자라는 경우는 음성으로 하였다. 그램 염색은 세균 배양에서 자란 균이 보일 때 후향적으로 양성으로 판정하였다.
2) 동결 절편(n=69)
표본과 분석의 적절성을 위해 첫째 단순한 흰색 반흔 섬유성 조직의 채취를 피하고 짙은 분홍색을 띤 조직, 둘째 표본 추출 오류를 피하기 위해 최하 2개의 표본, 셋째 5군데의 가장 세포 가 많은 곳을 선정 후 400배 고배율 시야에서 다핵 백혈구를 검 사, 넷째 모든 다핵 백혈구는 분명한 세포질 경계를 가지고 있 는 것만 선택하는 Feldmann 방법5)을 사용하였다(Table 1).
3.고관절 감염의 진단기준
첫째 개방성 창상이나 누공이 있는 경우, 둘째 고관절 통증을 동반한 전신증상과 관절내에 화농이 있는 경우, 셋째 적혈구 침 강속도 30 mm/hr 이상, 씨 반응성 단백 10 mg/L 이상, 술전 관절 천자에서 세균이 배양된 경우, 동결 절편에서 고배율 소견 상 다핵 백혈구가 5개 이상인 경우, 술중 세균 배양 검사에서 세균이 배양된 경우중 3개 이상이 양성인 경우이다. 이 3가지중
1개 이상이 양성인 경우를 고관절 감염이라 진단하는 Spangehl 방법16)을 사용하였다.
결 과
Spangehl 방법16)에 의해 무균성 고관절 상태는 57예로 비구 컵 재치환술 20예, 대퇴삽입물 재치환술 12예, 비구컵과 대퇴삽 입물 재치환술 19예, 절제 관절 성형술후 고관절 전치환술로의 전환이 5예, second stage reconstruction이 1예였으며, 고관절 감염은 12예로 절제 관절 성형술이 6예, 삽입물 제거술과 변연 절제술이 4예, 비구컵 재치환술이 1예, 삽입물 제거술 및 프로 스탈락(PROSTALAC)을 시행한 경우가 1예였다. 12예의 고 관절 감염중 병력과 이학적 검사로 9예가 진단 가능하였고 혈액 학적 검사로 12예 중 9예에서 감염이 의심되었으며, 병력과 혈 액학적 검사, 술중 동결 절편 검사와 술중 육안적 소견으로 12 예 모두 진단이 가능하였다(Table 2).
백혈구 검사는 민감도 0.17, 특이도 0.96, 양성 예측률 0.50, 음성 예측률 0.85를 나타내었고 감별 혈구 계산은 각각 0.75, 0.71, 0.36, 0.93이었다. 적혈구 침강 속도는 민감도 0.92, 특이도 0.79, 양성 예측률 0.50, 음성 예측률 0.98, 씨 반응성 단백은 민 감도 0.83, 특이도 0.88, 양성 예측률 0.63, 음성 예측률 0.96이 었다. 관절 천자와 그램 염색은 0.60, 1.00, 1.00, 0.33과 0.33, 0.94, 0.57, 0.85이었다(Table 3).
세균 배양을 시행한 57예 중 세균 배양 진양성인 4예 중 2예 는 술전 항생제의 사용에도 불구하고 세균이 배양되었으며, 세 균 배양 위음성인 8예 중 2예는 항생제를 사용하지 않았음에도 세균 배양 음성이었다(Table 1). 감염된 12예 중 세균 배양 양 성 4예를 보여 민감도 0.33, 감염되지 않은 57예 중 45예에서 세 균 배양을 실시하여 42예에서 음성이 나와 특이도 0.93을 보였 다(Table 3). 양성 예측률과 음성 예측률은 각각 0.57과 0.84였 다. 균 배양 검사 결과 7예에서 양성이었는데 포도상 구균 3예, 메치실린 저항성 포도상 구균 2예, Flavobacterium midologens 1예, 결핵균 1예가 배양되었다.
True positive True negative False positive False negative
White blood cell (n=69) 2 55 2 10
Differential count (n=68) 9 40 16 3
Erythrocyte sedimentation rate (n=64) 11 41 11 1
C-reactive protein (n=63) 10 45 6 2
Aspiration (n=6) 3 1 0 2
Gram and AFB stain (n=59) 4 44 3 8
Culture (n=57) 4 42 3 8
5 frozen (n=69) 11 56 1 1
5 permanent (n=69) 12 56 1 0
10 frozen (n=69) 9 57 0 3
10 permanent (n=69) 9 57 0 3
Table 1.Result of investigations
동결 절편상 고배율 시야에서 5개 이상의 다핵 백혈구를 양성 기준으로 할 때 민감도 0.92, 특이도 0.98, 양성 예측률 0.92, 음 성 예측률 0.98이었고 영구 절편상 고배율 시야에서 5개 이상의 다핵 백혈구를 양성 기준으로 할 때 민감도 1.00, 특이도 0.98, 양성 예측률 0.92, 음성 예측률 1.00이었다(Table 3). 고배율 시 야에서 10개 이상의 다핵 백혈구를 양성 기준으로 할 때 동결 절편과 영구 절편은 민감도 0.75, 특이도 1.00, 양성 예측률 1.00, 음성 예측률 0.95로 동일한 소견을 보였다.
민감도는 5개 기준 영구 절편, 5개 기준 동결 절편, 적혈구 침강속도, 씨 반응성 단백순이며, 특이도는 다핵 백혈구 10개 기준 영구 절편과 10개 기준 동결 절편, 관절 천자, 다핵 백혈구 5개 기준 영구 절편과 동결 절편순이었다. 양성 예측도는 다핵 백혈구 10개 기준 영구 절편과 동결 절편 및 관절 천자 순이며 음성예측도는 다핵 백혈구 5개 기준 영구 절편과 동결 절편, 적 혈구 침강속도, 씨 반응성 단백순이었다(Table 3).
다핵 백혈구 5개 기준시 위음성 1예, 위 양성 1예를 보였다 (Table 1, 2). 위음성 1예에서는 술전 고관절 천자에서 화농이 나와 술중 동결 절편이 음성이라도 비구컵 제거술을 시행후 6주
간의 항생제를 투여 후 감염이 치유되어 재 삽입술을 시행하였 으며 술 후 판명된 영구 절편 결과는 양성이었다. 위양성 1예에 서는 술전 검사 및 술중 육안적 소견이 정상이어서 고관절 전치 환술을 시행하였다. 5-9개의 다핵 백혈구를 가지고 있었던 3예 는 동결 절편이 모호한 소견을 보여 술전 적혈구 침강속도와 씨 반응성 단백이 115 mm/hr, 5 mg/L 및 관절 천자에서 화농이 나온 1예와, 적혈구 침강속도와 씨 반응성 단백이 50 mm/hr, 12 mg/L가 나온 1예는 감염으로, 적혈구 침강속도와 씨 반응 성 단백이 5 mm/hr, 5.8 mg/L인 1예는 감염이 아닌 것으로 진단되었다.
감염의 진단을 위해 여러 검사를 5개 기준 동결 절편과 10개 기준 동결 절편을 조합하여 분석하였다(Table 4, 5). 술전 적혈 구 침강속도와 씨 반응성 단백이 음성인 경우 감염 가능성은 0%, 둘 다 양성인 경우는 69%의 감염 확률을 나타내었고, 적 혈구 침강속도와 씨 반응성 단백, 5개의 다핵 백혈구 동결 절편 음성인 경우 감염의 확률은 0%이며 모두 양성인 경우는 감염의 확률은 100%이었다. 다핵 백혈구 10개 기준도 동일한 결과를 보여서 혈액학적 검사와 동결 절편 검사를 종합하여 판단할 경
Sensitivity Specificity PPV* NPV�
White blood cell (n=69) 0.17 0.96 0.50 0.85
Differential count (n=68) 0.75 0.71 0.36 0.93
Erythrocyte sedimentation rate (n=64) 0.92 0.79 0.50 0.98
C-reactive protein (n=63) 0.83 0.88 0.63 0.96
Aspiration (n=6) 0.60 1.00 1.00 0.33
Gram and AFB stain (n=59) 0.33 0.94 0.57 0.85
Culture (n=57) 0.33 0.93 0.57 0.84
5 frozen (n=69) 0.92 0.98 0.92 0.98
5 permanent (n=69) 1.00 0.98 0.92 1.00
10 frozen (n=69) 0.75 1.00 1.00 0.95
10 permanent (n=69) 0.75 1.00 1.00 0.95
Table 3.Sensitivity, specificity, and positive and negative predictive values of investigations Case Hx* & P/E� Draining
sinus
Systemic
sign ESR� CRP� Aspiration Frozen section
Permanent section
Operation
finding Culture
1 + - + + + pus + + pus+ +
2 + + + + + + + pus+ -
3 + + + + + + + pus+ +
4 + - + + + + + pus+ -
5 + - - + + + + pus+ +
6 + - - - + + + pus+ -
7 + + + + + pus + + pus+ -
8 + - + + + pus - + pus- -
9 + - + + + + + pus+ -
10 - - - + - + + pus- -
11 - - - + + + + pus- +
12 - - - + - + + pus+ -
Table 2.Analysis of 12 infected hips
*, History; �, Physical examination; �, Erythrocyte sedimentation rate; �, C-reactive protein.
*, Positive predictive value; �, Negative predictive value.
우 100%의 정확도를 나타내었다. 술전 혈액학적 검사를 고려 사항에서 배제한 후 세균 배양과 5개 기준 동결 절편의 조합은 둘 다 음성이라도 2%, 10개 기준 동결 절편의 조합에서는 7%
의 감염확률을 보였다.
고 찰
많은 저자들은 감염의 진단에 있어서 백혈구와 적혈구 침강 속도는 특이도가 낮아서 씨 반응성 단백이 더욱 가치가 있다고 하였다1,7). Spangehl 등17)은 적혈구 침강 속도 30 mm/hr 이 상, 씨 반응성 단백 10 mg/L 이상을 기준으로 할 때 적혈구 침강 속도는 민감도와 특이도가 각각 0.82, 0.85, 씨 반응성 단 백은 0.96, 0.92를 보인다고 하여 정확성을 높이기 위하여 두 개 의 검사를 조합할 것을 권유하였다. 저자들이 시행한 검사에서 도 유사한 결과를 보였으며 감염이 있는 환자중 둘 다 음성인 경우는 없었다. 따라서 두 개의 검사 조합이 매우 유용한 선별 검사임을 보여준다.
술중 세균 배양은 감염의 진단을 위한 기준으로 사용되었지만 100% 정확하지는 않다. Fitzgerald 등6)은 이전에 수술 받은 적 이 없는 고관절에서 25%의 세균 배양이 나왔다고 하였으며
Padgett 등14)은 재치환술을 시행한 고관절에서 30%의 세균 배 양 양성을 보였으나 진정한 고관절 감염은 1예로 양성 예측률이 겨우 2.4%에 불과하다고 하였다. Dietz 등4)도 무균적 술기중 40명에서 얻은 표본에서 58%의 세균 배양 양성을 보인다고 하 였다. 다른 저자들도 일차 수술에서 세균 오염률이 7%에서 33%에 이른다고 하였다6,8,9). 술중 세균 배양은 전통적으로 소위 감염의 진단을 위해 황금 기준으로 사용되어 왔지만 채취된 세 균 배양 검사에서 흔히 임상적으로 중요하지 않은 세균이 자라 므로 감염의 진단 기준으로 세균 배양을 황금 기준으로 하는 것 은 많은 오류를 초래한다15). 많은 저자들이 보고한 바와 같이 세균 배양의 위양성 및 위음성의 결과가 수술중 얻어진 조직 표 본의 병리 조직학적인 결과가 나올 때까지 외과의가 치료 방법 에 대한 결정을 보류하게 만들었다15,17). 저자들이 시행한 세균 배양 검사에서도 위양성이 3예로 메치실린 저항성 포도상 구균 2예, Flavobacterium midologens 1예가 각각 배양되었다. 이는 세균 배양을 시행한 표본이 57예로 비교적 적지만 메치실린 저 항성 포도상 구균의 병원 감염의 상주균화를 의심하게 한다.
술중 동결 절편의 분석이 활동성 감염을 확인하는 상당히 신 뢰할만한 방법이라고 주장하는 저자들이 많다2,3,10,13). 술중 동결 절편을 이용하는 방법은 Charosky 등3)이 처음 기술하였는데 위막에서 채취한 동결 절편이 급성 염증 또는 심한 만성 염증
No. of patients ESR� CRP� Culture Frozen (5)* Infection Probability
35 Negative Negative - - 0 0.00
13 Positive Positive - - 9 0.69
29 Negative Negative Negative - 0 0.00
4 Positive Positive Positive - 4 1.00
34 Negative Negative - Negative 0 0.00
8 Positive Positive - Positive 8 1.00
28 Negative Negative Negative Negative 0 0.00
4 Positive Positive Positive Positive 4 1.00
42 - - Negative Negative 1 0.02
4 - - Positive Positive 4 1.00
Table 4.Probability of infection with a combination
*, ≥5 PMN per HPF; �, Erythrocyte sedimentation rate; �, C-reactive protein.
No. of patients ESR� CRP� Culture Frozen (10)* Infection Probability
35 Negative Negative - - 0 0.00
13 Positive Positive - - 9 0.96
29 Negative Negative Negative - 0 0.00
4 Positive Positive Positive - 4 1.00
35 Negative Negative - Negative 0 0.00
7 Positive Positive - Positive 7 1.00
29 Negative Negative Negative Negative 0 0.00
4 Positive Positive Positive Positive 4 1.00
44 - - Negative Negative 3 0.07
4 - - Positive Positive 4 1.00
Table 5.Probability of infection with a combination
*, ≥10 PMN per HPF; �, Erythrocyte sedimentation rate; �, C-reactive protein.
소견을 보인다면 감염의 추정 증거로 해석해야 한다고 말했다.
Mirra 등13)은 급성 감염과 관련이 있는 급성 염증 반응을 정량 화 하였다. 36명 환자중 15명이 관절 세균 배양이 양성이었고 양성인 15명에서 모두 급성 염증 소견이었다. 감염의 세균학적 및 임상적 증거가 없는 나머지 21명은 많은 마모 입자(wear debris)가 존재하더라도 동결 절편에서 급성 염증 반응은 보이 지 않는다고 보고하였다. 이 연구는 고배율 소견에서 5개 이상 의 다핵 백혈구와 감염의 상관 관계를 보여 주었으며 만약 조직 학적 소견에서 다핵 백혈구가 많이 존재한다면 지연 재치환술을 추천하였다.
저자들의 연구 결과에서는 인공 고관절 재치환술 및 감염성 고관절염이 의심되었던 58명 69예를 대상으로 하여 술전 및 술 중 검사를 분석한 결과 술전 적혈구 침강 속도와 씨 반응성 단 백의 조합이 감염 여부를 예측하는데 중요하며, 술중 동결 절편 은 술전 감염의 결정이 불확실한 상황에서 의미 있는 지표였으 며, 동결 절편이 모호한 소견을 보이는 경우는 역으로 술전 검 사들이 정확한 진단에 도움이 된다.
결 론
술전 적혈구 침강속도와 씨 반응성 단백의 조합이 둘 다 상승 되지 않은 경우는 감염이 없다고 예측할 수 있다. 술중 동결 절 편은 술전 감염 여부가 불확실한 상황에서 의미 있는 지표이었 으나 술중 세균 배양 검사는 신뢰할만한 검사 방법이 아니었다.
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Purpose :To evaluate the usefulness of preoperative, intraoperative studies and combination for the diagnosis of active infection in the hip.
Materials and Methods :We analyzed results of the preoperative and intraoperative investiga- tions in 58 patients with a total of 69 hip surgeries. White blood cell, differential counts, erythrocyte sedimentation rate, and C-reactive protein were determined preoperatively. Frozen sections and culture were analyzed intraoperatively, and the sensitivity, specificity, positive and negative predic- tive values of each investigation were calculated and analyzed to determine if any combination of studies could be used to diagnosis hip infection.
Results : When both the erythrocyte sedimentation rate and the level of C-reactive protein show negative findings, the probability of hip infection is 0%, and when both tests are positive, the proba- bility of infection is 67%. Moreover, when intraoperative frozen section of tissue, erythrocyte sedi- mentation rate, and C-reactive protein are all positive, the probability of infection is 100%.
Conclusion :The combination of a normal erythrocyte sedimentation rate and normal C-reactive protein is a reliable predictor of the absence of infection. Intraoperative frozen sections are useful in an equivocal situation, but the intraoperative culture proved to be an unreliable predictor of infec- tion.
Key Words : Hip, Active infection, Preoperative and intraoperative investigations
Analysis of Preoperative and Intraoperative Investigations for the Diagnosis of Active Infection in the Hip
Kuen Tak Suh, M.D., Ju Young Jung, M.D., and Sang Dai Baik, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, College of Medicine, Pusan National University, Pusan, Korea
Abstract
Address reprint requests to Kuen Tak Suh, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Pusan National University Hospital 1-10 Ami-dong, Seo-gu, Pusan 602-739, Korea
Tel : +82.51-240-7248, Fax : +82.51-247-8395 E-mail: [email protected]
