1. 골절 후 감염의 정의

최근까지도 골절 후 감염의 정의가 명확하지 않았기 때문에 AO Foundation의 지원을 받아 기초 연구 및 임상 기관으로 이루어진 전문가 그룹에 의해서 2018년 골절 후 감염이 새로이 정의되었으며 2020년 진단 기준이 일부 추가되었다.6, 7)

감염을 시사하는 징후 중 일부는 명확하게 감염의 존재를 특정할 수 있는 반면, 다른 징후들은 감염이 존재할 수 있음을 시사하지만 일부 환자에서는 감염이 없음에도 나타날 수 있어 해석에 주의를 요한다. 이에 ‘Confirmatory criteria’와 ‘Suggestive criteria’의 두 분류로 감염의 징후를 분류할 수 있다(Fig. 1).

Fig. 1
Descriptive flow chart of the diagnostic criteria of fracture-related infections (FRI). Adapted from the article of Govaert et al.7) (J Orthop Trauma, 34: 8-17, 2020) under the terms of the Creative Commons Attribution-Non Commercial-No Derivatives (CC BY-NC-ND 4.0) license.

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Confirmatory criteria는 다음의 5가지이다. (1) 누공이 있거나 또는 수술 부위 상처의 붕괴로 골 혹은 내고정물과 외부의 연결이 있는 경우, (2) 상처 밖으로 화농성 삼출물이 나오거나 수술 도중 고름(pus)이 확인되는 경우, (3) 3개 이상 채취한 심부조직 균배양 검사/내고정물 제거물의 초음파 파쇄법(sonication)을 이용한 균배양 검사/관절 삼출액에서 채취한 균배양 검사(관절 주변 감염일 경우) 중 최소 2개 이상의 검체에서 병원균이 동정된 경우, (4) 수술 중 채취한 심부조직에서 조직병리학적 검사를 통해 세균 혹은 진균 등의 미생물의 존재를 확인한 경우, (5) 400배율의 고배율 조직병리 검사(high power field, HPF)에서 5개 이상의 다형핵백혈구(polymorphonuclear neutrophils [PMN] cell)가 확인될 경우(단, 골절 불유합 등 만성 감염이 의심될 경우에만 적용함).

Suggestive criteria는 다음의 6가지이다. (1) 통증, 국소 열감 및 부종, 홍반, 전신 발열 등의 임상증상, (2) 골절 부위 혹은 내고정물 주변 골흡수, 내고정물 이완(loosening), 부골형성(sequestrum), 골유합의 실패, 골절 부위 외의 골막골화(periosteal ossification) 현상 등의 영상의학적/핵의학적 검사상 증거, (3) 3개 이상 채취한 심부조직 균배양 검사/내고정물 제거물의 초음파 파쇄법을 이용한 균배양 검사/관절 삼출액에서 채취한 균배양 검사(관절 주변 감염일 경우) 중 1개의 검체에서 병원균이 동정된 경우, (4) 적혈구 침강 속도(erythrocyte sedimentation rate, ESR), 백혈구 수(white blood cell count, WBC), C-반응 단백질(C-reactive protein, CRP) 등 혈청 염증 표지자의 상승, (5) 수술 후 지속적으로 증가하거나 새롭게 발생한 상처 부위 삼출액, (6) 관절 내 골절이나 관절 주변의 내고정물이 있을 경우 관절 삼출액의 증가.

환자의 증상 및 검사 결과가 Confirmatory criteria에 해당될 경우 골절 후 감염으로 즉시 진단할 수 있으며 Suggestive criteria에 해당할 경우 수술적 탐색술을 통해 채취한 검체에서 병원균이 배양되거나 조직병리학적으로 병원균의 존재나 다형핵백혈구가 5개 이상 확인될 경우 골절 후 감염으로 진단할 수 있다. 중요한 사실은 Suggestive criteria의 존재 이유가 골절 후 감염을 배제하기 위함이 아니며, 오히려 추가적인 수술적 탐색술(surgical exploration)을 통해 변연절제술을 시행하고 심부 조직 검체 배양을 통해 Confirmatory criteria에 해당하는지를 반드시 확인할 수 있도록 하기 위함이라는 것이다.

2. 분류

골절 후 감염 consensus에서는 골절 후 감염의 정의만 제시할 뿐, 분류에 대해서는 제시하지 않고 있으나 감염 징후가 발생 후 경과한 시기에 따라 감염을 분류하는 것은 치료 방법의 결정 및 예후의 예측에 있어 임상적으로 의미를 가진다. 하지만 감염의 징후를 보인 후 어느 정도까지의 시기를 ‘급성 감염’으로 간주할지에 대해서도 연구자들마다 견해를 달리하였다.

2008년 Rightmire 등8)은 내고정물을 제거하지 않은 상태에서 감염된 조직에 대한 철저한 수술적 변연절제술과 항생제 정맥 투여 등으로 감염을 조절하면서 골절의 유합을 시도하는 ‘union-first’ strategy에 대한 결과를 보고하며 ‘급성 감염’을 최종적인 내고정술 이후 16주 이내에 감염이 발생한 환자들로 정의를 하였다. 2010년 Berkes 등9) 또한 내고정물을 제거하지 않고 ‘union-first’ strategy에 입각하여 수술 후 초기 감염 환자의 치료 결과를 보고하면서 ‘급성 감염’을 최종 내고정술 이후 6주 이내에 감염이 발생한 환자들로 정의를 하였다.

1980년대 Willenegger와 Roth10)가 감염이 발생한 후 경과한 시기에 따라 급성(2주 이내), 지연성(2주-10주), 만성(10주 이후)으로 세분화하였다. 2018년 Metsemaker 등11)은 위 분류에 따라 감염을 분류하며 이 분류가 시간에 따른 골절 후 감염의 병리생리학적 변화를 대표할 수 있으므로 치료 방침을 결정하는 데 참고할 수 있도록 하였다. 급성기에는 병원균이 존재하더라도 병리학적으로 골용해나 골수염의 징후가 뚜렷하지 않으며 골유합의 과정 중 염증기이거나 연한 가골이 형성되는 시기이기 때문에 골절부의 안정성이 존재하지 않는다.12) 이후 쥐의 감염 모델 실험 연구를 통해 골절 부위에 Staphylococcus epidermis를 접종한 지 2주 이후 병원균이 골침습과 염증을 발생시킨다는 것을 병리학적으로 밝힌 바 있다.

지연성기 감염(delayed)은 대개 독성이 상대적으로 약한 S. epidermis와 같은 병원균에 의해 발생하는 경우가 많으며 이 시기에 세균에서 분비되는 다당류, 단백질 및 세포외 중합체 물질로 균막(biofilm)이 형성되고 균막이 두꺼워지고 성숙하면서 세균은 더욱 증식하게 되며 항생제 치료와 면역 시스템에 저항성을 갖기 시작한다.13) 이 시기에 세균이 골조직 내로 침투하고 염증을 일으키기 시작하기 때문에 급성기와 조직병리학적으로 구분 지을 수 있다.

만성기(late)에 접어들면 병원균에 의해 심한 염증과 골용해가 발생하여 골유합 과정에 큰 영향을 끼치며 감염된 조직과 부골(sequestrum)을 정상조직으로부터 차단하기 위해 감염된 조직 주변으로 골막골화(periosteal bone formation)가 일어난다.12) 이 시기에 균막이 완전히 성숙하여 표현형(phenotype)을 변화하며 병원균을 재생산하므로 내고정물을 제거하지 않으면 감염의 근절을 이룰 수 없다.

1. 혈청학적 검사

감염의 유무를 확인하기 위한 ESR, CRP, 혈청 내 WBC, 혈청 내 중성구 수(neutrophil count), procalcitonin 등 다양한 혈청학적 검사가 있다. 혈청 내 백혈구 수와 중성구 수는 골절 후 감염의 진단을 위해서는 민감도와 특이도가 낮은 것으로 알려져 있다.14) CRP는 수술 후 2일째 가장 높아지며 이후 1-2주에 걸쳐 서서히 감소해 정상 수치로 돌아오며 CRP의 수술 후 지속적인 상승이나 갑작스러운 증가가 있을 경우 감염의 진단에 있어 높은 민감도와 특이도를 보이는 것으로 알려져 있다.15, 16)

최근 ESR이나 CRP와 같은 전통적인 혈청학적 표지자에 더해 다양한 혈청학적 표지자들의 연구가 이루어지고 있다. Serum amyloid A는 CRP보다 패혈증 환자의 중증도를 더욱 잘 반영하며 진단에 소요되는 시간을 단축한다는 보고가 있으며17) CRP에 비해 수술 후 감염에 더욱 민감하게 반응하여 진단에 있어 더욱 효과적이라는 보고도 있다.18)

프로칼시토닌(procalcitonin)은 갑상선 내 세포에 의해 생산되며 감염 및 염증이 발생하면 2-4시간 후부터 분비되기 시작하여 24-48시간경에 최고치에 도달하므로 조기 진단에 도움을 줄 수 있으며19) 정형외과적 수술 이후 발생하는 발열의 원인 감별에 있어 프로칼시토닌이 감염성 발열에 더욱 특이적이므로 비감염성 발열과의 감별에 있어 유용하다는 연구가 있다.20)

2. 미생물학적 검사

감염의 진단과 치료를 위해서 병원균의 존재를 확인하는 것과 병원균을 동정하는 것은 매우 중요하다. 대부분의 병원균들은 내고정물의 표면과 사골 내에 위치하며 균막(biofilm)을 형성하여 숙주의 면역계로부터 스스로를 보호하고 있으므로 적절한 검체를 채취해야 이를 확인할 수 있다.21) 개방성 골절의 경우, 처음 수술 시 개방성 상처에서 채취한 검체의 병원균은 이후 감염 발생의 원인균과 달라지는 경우가 많고 표재조직에서의 swab culture에서 동정된 균은 실제 감염을 일으킨 병원균과 다른 경우가 많아 신뢰도가 떨어진다.22, 23) 따라서 감염이 의심될 경우 내고정물 주위의 조직, 심부의 괴사조직이나 불유합 부위의 조직을 채취해야 하며 최소 3개 이상의 검체를 채취해야 한다. 2개 이상의 검체에서 확인된 병원균은 감염의 원인균으로 간주될 수 있으며 병원성이 강한 Staphylococcus aureus나 Escherichia coli와 같은 균은 한 검체에서만 동정되어도 감염의 원인균으로 간주될 수 있다.24) 관절 주변 골절일 경우 주변 관절 흡인 검체에서의 배양검사도 도움이 될 수 있다. 특정 세균의 경우 세균이 존재하더라도 항생제의 투약으로 인해 배양이 불가능한 경우가 있으므로 가능한 한 검체를 채취하기 2주 이내에는 항생제를 중단해야 위음성을 예방할 수 있다.25, 26) 검체의 적절한 배양 시간에 대해서도 논란이 있으나 Propionibacterium acnes와 같은 특정 세균은 짧은 배양 시기로는 확인되지 않는 경우가 있어 7일에서 14일간 배양 후 결과를 확인하는 것이 권장된다.27, 28)

초음파 파쇄법을 이용한 내고정물 검체의 균배양 검사도 병원균의 확인에 도움이 된다. 초음파 파쇄를 이용해 내고정물 검체 표면에 위치한 균막 내의 세균을 내고정물로부터 떨어뜨려 이를 배양하는 방법으로, 특히 검체 채취 전 항생제를 사용한 경우에도 민감도가 높은 것으로 확인되었으며29, 30, 31) 일반 조직 배양 검사와 비교하였을 때 초음파 파쇄법을 이용한 검체의 민감도가 90%로 일반 조직 배양 검사(85%)보다 더 예민하다는 결과를 보고한 논문도 있었다.32)

최근 polymerase chain reaction (PCR)이나 fluorescence in-situ hybridization (FISH)를 이용하여 병원균을 확인하는 방법도 보고되고 있으며33) 검체 채취 전 항생제 치료를 시작한 경우 진단적 가치가 높다는 연구들이 있으나34, 35, 36) 오히려 높은 민감도로 인해 오염균으로부터 위양성을 나타내는 경우도 있고37, 38) 생균과 사균을 구별하지 못하고 항생제 내성 유전자의 유무만 확인할 수 있어 항생제 내성의 정도를 평가하는 데 어려움이 있다.39)

3. 조직학적 검사

조직학적 검사는 급성과 만성 감염의 구별 및 괴사조직이나 악성 종양조직의 유무를 확인하는 데 있어 도움이 될 수 있다.40) 2018년 골절 후 감염 consensus는 인공관절 감염증과 달리, 골절 후 감염에 있어서는 감염을 진단하는 데 있어 몇개 이상의 급성 염증 세포(PMN cell count)가 확인될 경우 감염으로 진단할지에 대한 기준값이 확립된 바가 없어 골절 후 감염의 진단 기준에 조직학적 기준을 포함시키지 않았지만, 최근 만성 감염에서의 조직학적 검사의 가치가 재조명되며 2020년 골절 후 감염의 진단 기준에 추가되었다.6, 7) 최근 연구에서 400배율의 고배율 조직병리 검사에서 다형핵백혈구가 검출되지 않을 경우 비감염성 불유합(aseptic nonunion)을 진단하는 데 있어 민감도 85%, 특이도 98%, 양성 예측도 98%를 보였으며 400배율의 고배율 조직병리 검사에서 다형핵백혈구가 5개 이상일 경우 감염성 불유합(septic nonunion)을 진단하는 데 있어 민감도 80%, 특이도 100%, 양성 예측도 100%를 보였다. 위의 다형핵백혈구 bimodal cut-off 기준값(0개 미만, 5개 이상)을 임상적 징후와 균 배양 검사의 결과와 종합하여 불유합의 감염 여부에 대한 진단의 정확도를 높일 수 있었다고 보고하였다.41)

4. 영상학적 검사

일련의 단순 방사선 검사를 통해 골유합 정도의 평가, 내고정물의 이완, 골용해, 부골 형성, 연부조직 부종, 골막 반응 여부 등을 평가할 수 있으나 이러한 요인들은 감염의 급성기(<2주)에서 특이적으로 나타나는 현상들이 아니므로 감염의 급성기 진단에 있어 단순 방사선 검사의 역할은 제한적인 부분이 있다.42) 하지만 급성기 이후 골절 후 감염이 진행될 경우 골 용해와 내고정물의 이완, 골막골화(periosteal ossification) 등을 확인할 수 있고 이러한 징후들을 통해 감염의 존재를 의심하는 데 도움을 줄 수 있으며 내고정물의 이완이 동반된 경우 기존 금속의 유지가 불가능한 경우가 많아 단순 방사선 검사를 통한 골절 부위의 안정성 파악은 필수적이다.

컴퓨터 단층촬영(computed tomography, CT)은 수술 전 계획의 수립에 도움을 주며 자기공명영상 촬영(magnetic resonance imaging, MRI)은 감염의 연부조직과 골수강 내로의 침범 정도를 확인하는 데 도움이 되나 금속 음영으로 인해 정확한 평가가 제한적일 수 있으며 수술 후 발생한 반흔 조직이나 부종은 감염과 유사한 병변으로 보일 수 있어 해석에 주의를 요한다.43, 44)

핵의학 검사 또한 골절 후 감염의 진단에 있어 유용하게 사용될 수 있다. Tc99m 동위원소를 이용한 골스캔 검사는 골모세포의 활동 정도를 평가하여 감염이 있을 경우 국소적으로 섭취가 증가한다. 하지만 감염과 수술 후 골형성, 악성 종양을 구분할 수 없어 민감도는 높으나 특이도는 낮아 감염의 진단에는 제한점이 있다.45) SPECT/CT (single-photon emission computed tomography/CT)는 감염이 의심되는 부위를 찾고 골과 연부조직 감염을 구분하는 데 있어 효과적으로 사용될 수 있다. WBC 스캔은 생체 외에서 핵의학 동의원소를 표지자를 붙인 백혈구를 이용하여 감염의 여부를 확인하고 부위를 특정하는 데 도움을 주며 18F-FDG PET/CT (fluorine-18 fluorodeoxyglucose [FDG] positron emission tomography/CT)는 18F를 붙인 플루오르디옥시글루코스(FDG)를 추적자로 이용한 핵의학 영상기법으로 근골격 감염을 확인하는 데 있어 높은 민감도와 특이도를 가진다.46)

1. DAIR 방법

과거 감염의 징후가 발생한 이후 경과한 시간에 따라서 급성기일 경우 DAIR 방법을 채택하였지만, 현재로서는 균막이 성숙하기 전인 급성과 지연성기에 (1) 내고정물의 안정성, (2) 골절의 정복도, (3) 환자의 전신적 상태, (4) 병원균의 독성을 고려하여 DAIR 방법을 시행할 수 있다. 2010년 Berkes 등9)은 최종 내고정술 이후 6주 이내에 발생한 골절 후 감염 환자에서 DAIR 방법을 사용하여 86/123 (71%)의 환자에서 골유합과 더불어 감염의 근치를 이루었다고 보고하였다. 2008년 Rightmire 등8)은 최종 내고정술 이후 16주 이내에 발생한 골절 관련 환자에서 DAIR 방법을 사용하여 47/69 (68%)의 환자에서 골유합을 획득했다고 보고하였다. 하지만 환자 한 명당 평균적으로 2.1번의 변연절제술을 시행해야 했으며 골유합의 획득 이후에도 감염이 지속되어 내고정물을 제거한 환자가 28/47 (60%)에 달했다.8) 최근 다기관 후향적 코호트 연구에서 최종 내고정술 이후 6주 이내에 감염이 발생한 환자에서 DAIR 방법을 사용하여 116/141 (82%)의 환자에서 23.1개월 이내에 재발 없이 감염이 조절되었다는 결과를 보고하였다.50)

감염 이후 경과된 시간뿐 아니라 내고정물의 안정성, 골절의 정복도, 전신 상태, 병원균의 독성을 종합적으로 고려하여 DAIR 방법의 적응증을 선택해야 한다. 저자들의 견해로는 골절 후 감염의 급성기/지연기 환자 중 영상의학적 검사상 내고정물의 이완이나 골용해의 증거가 없으며 골절의 정복이 적절하고 환자의 전신 상태가 양호하며(Host A 혹은 B) 강한 독성의 병원균(S. aureus, Enterococcus species, Pseudomonas aeruginosa 등)이 아닌 경우 시행할 수 있다.

1) 증례 1

75세 여자 환자로 내원 3년 전 대퇴골 간부 골절로 타원에서 관혈적 정복술 및 금속판 내고정술을 받았으며 내원 2일 전 우측 무릎으로 수상한 후 우측 원위부 대퇴골에 내고정물 주변 골절(peri-implant fracture)이 발생하였다. 삽입되어 있던 기존 금속판을 제거하였으며 Steinmann pin을 원위 골편에 삽입한 뒤 이를 Joystick으로 이용하여 골절의 정복을 시행하였다. 이후 MIPO (minimally invasive plate osteosynthesis) technique을 이용하여 내고정을 하였다(Fig. 2).

Fig. 2
A 75-year-old female with a distal femur peri-implant fracture.
Initial radiographs and postoperative radiographs.

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수술 후 14일째 외래로 내원하여 시행한 혈청학적 검사상 ESR 73 mm/h (정상 수치 <20 mm/h), CRP 23.75 mg/L (정상 수치 <5 mg/L)로 상승하였으며 원위 대퇴골 수술 부위의 삼출액과 홍반이 있어 골절 후 감염의 Suggestive criteria가 확인되었다(Fig. 3). 시행한 영상의학적 검사상 내고정물의 이완이나 골용해의 증거는 보이지 않았으며 골절의 정복은 적절하게 유지되고 있었고 Host A 환자로 전신 상태가 양호하였다. 이에 DAIR 방법을 통해 내고정물을 유지한 상태로 철저한 변연절제술을 시행하였으며 심부 조직에서 검체를 채취하여 균배양 검사를 하였다(Fig. 4).

Fig. 3
Left image shows new onset wound drainage and operative site redness. Right radiographs show that there is no sign o R f loosening of the implant.

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Fig. 4
Intraoperative images after first debridement and irrigation of the patient.

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수술 직후 경험적 항생제인 1세대 cephalosporin 투여를 시작하였고 5일 뒤 심부조직에서 Staphylococcus caprae가 동정되어 감염내과와 상의하여 감수성이 있는 tigecycline으로 항생제를 변경하였다. 감염된 환부는 봉합술을 시행하지 않고 음압 창상치료 시스템을 적용하여 2일마다 국소 마취하변연절제술 및 세척술과 심부조직 검체 채취를 시행하여 심부조직에서 균이 동정되지 않을 때까지 음압 창상치료와 변연절제술을 지속하였다. 10일 뒤 심부조직에서 균이 더 이상 동정되지 않는 것을 확인하였으며 ESR, CRP의 감소를 확인한 뒤 상처를 봉합하였다(Fig. 5).

Fig. 5
Left: Clinical photo after final debridement and irrigation. Right: No clinical signs of infection after 1 month.

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이후 더 이상 감염의 임상적 징후는 보이지 않았고 ESR과 CRP가 정상 범주 내로 감소하였다. 수술 후 3개월에 골절 부위에 가골이 형성되었으며 수술 후 6개월에 골유합을 얻을 수 있었다(Fig. 6).

Fig. 6
(A) Bridging callus was formed on the fracture site after 3 months. (B) Complete bone union was gained after 6 months.

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2. Staged reconstruction 방법

위에 기술한 DAIR 방법의 적응증이 되지 않는 경우 staged reconstruction 방법을 적용할 수 있다. 첫 단계에서 내고정물을 제거하거나 교체하고, 감염이 의심되는 골과 연부조직의 철저한 변연절제술을 시행하고 임시 고정술을 적용하며 이후 단계에서 감염이 소실된 후 안정적인 내고정과 골이식을 통해 골유합을 얻는 방식이다. 2022년 저자들은 ‘multi-staged induced membrane technique protocol based on post-debridement culture’ 방식에 따라 staged reconstruction 방법으로 골절 후 감염을 치료한 결과를 보고한 바 있다. 크게 세 단계로 나뉘는 위 프로토콜은 1단계에서는 내고정물을 제거하고 변연절제술을 시행하며 골결손부에 대해 항생제가 함유된 골시멘트(polymethyl methacrylate, PMMA)로 충전하고 임시 내고정/외고정술을 시행한다. 철저한 변연절제술 후 심부조직에서 채취한 post-debridement 검체의 균검사가 전부 음성이 나올 경우에만 2단계로 넘어가 변연절제술과 최종 내고정술을 시행하며, 만약 postdebridement 검사에서 균이 배양될 경우 균배양 검사가 음성이 될 때까지 1단계를 반복해서 시행한다. 2단계의 postdebridement 검체에서도 음성이 나올 경우 유도막 골이식술(induced membrane technique) 방법을 이용하여 골이식을 시행하는 방식으로 105/140 (75%)의 환자에서 45.3개월 이내에 감염의 재발 없이 골유합을 얻을 수 있었다.51)

1) 증례 2

16세 남자 환자로 오토바이 운전 도중 가로등에 부딪힌 후 우측 경비골 간부에 사선골절(oblique fracture)이 발생하였다. 수술 당시 골절 부위에 작은 stab incision을 넣고 Hohmann retractor를 지렛대로 이용하여 골절의 정복을 시행하였으며, 이후 골수강내 금속정을 이용하여 내고정 하였으며 급성기 합병증 없이 수술 후 퇴원하였다(Fig. 7).

Fig. 7
(A) A 16-year-old male with a closed tibiofibular shaft oblique fracture. (B) Postoperative radiographs. (C) Percutaneous leverage technique was performed using a Hohmann retractor to reduce the fracture.

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수술 후 6주째에 새롭게 발생한 수술 부위 통증과 홍반 및 열감을 주소로 응급실로 내원하였다. 내원 당시 시행한 검사상 ESR 36 mm/h (정상 수치 <20 mm/h), CRP 54.47 mg/L(정상 수치 <5 mg/L)로 증가하였기에 골절 후 감염의 Suggestive criteria에 해당하였다(Fig. 8). 단순 방사선 검사상 내고정물의 이완은 보이지 않았으나 골절 부위에 골막 반응이 보였고, 시행한 조영 증강 MRI상에서 골절 부위 주변에 농양이 형성되었으며 주변 골과 골막, 연부조직으로의 침습이 진행된 것을 확인할 수 있었다(Fig. 9).

Fig. 8
Six weeks after fracture fixation. Newly occurred pain, redness, and warmth has developed in the surgical site. There was no sign of implant loosening, but a periosteal reaction rather than callus formation appeared on the fracture site.

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Fig. 9
Abscess pockets were formed around the fracture site. Infiltration extending to the bone marrow through the fracture site, with adjacent muscle (tibialis anterior and flexor digitorum longus) infiltrations, were found.

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지연기(내고정 후 6주)에 발생한 골절 후 감염으로 시행한 영상의학적 검사상 내고정물의 이완은 보이지 않았으나 MRI 검사상 넓은 범위의 염증 침윤(infiltration)과 다수의 농양이 형성되어 있었으므로 DAIR 방식을 통한 감염의 억제가 어려울 것으로 판단하였다. 이에 staged reconstruction 방법을 통해 내고정물을 제거하고 감염이 의심되는 골과 연부조직의 철저한 변연절제술을 시행하며 임시 고정술을 적용하고, 이후 감염이 소실된 후 안정적인 내고정과 골이식을 통해 골유합을 얻고자 하였다.

골수강내 금속정을 제거 후 감염 부위의 변연절제술을 시행한 뒤 골수강 내에 국소적으로 항생제를 전달하고 임시 내고정을 하기 위해 항생제 혼합 시멘트를 도포한 일리자로프 로드(Ilizarov rod)를 골수강 내에 삽입하였다(Fig. 10).52) ‘Multi-staged induced membrane technique protocol based on post-debridement culture’에 따라 심부조직에서 10개의 검체를 채취하였으며 post-debridement 검체를 포함하여 총 7개의 검체에서 methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis (MRSE)가 확인되었다. 감염내과와 상의하여 MRSE에 감수성이 있는 ciprofloxacin으로 항생제 치료를 시행하였으며 1차례 더 변연절제술을 시행 후 post-debridement 검체에서 균 음성이 확인되어 금속정 내고정술을 재시행하였다.

Fig. 10
Infected periosteum and dead bone were found near the fracture site. After debridement and deep tissue culture sampling, an antibiotic-loaded polymethyl methacrylate (PMMA) cement spacer and an antibiotic-coated hinged threaded rod were placed.

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이후 감염의 임상적 징후는 보이지 않았고 ESR과 CRP가 정상 범주 내로 감소하였다. 수술 후 6개월에 골절 부위에 가골이 형성되었으며 골절 부위 유합을 촉진하기 위해 교합나사를 제거하여 골절부 역동화(dynamization)를 시행하였고 역동화 후 8개월에 골유합을 얻을 수 있었다(Fig. 11).

Fig. 11
(A) Postoperative radiographs after intramedullary nailing. (B) Bridging callus was formed on the fracture site after 6 months. (C) Complete bone union was gained 8 months after dynamization.

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DAIR과 staged reconstruction 두 방법 모두 심부 조직에서 채취한 검체로 균배양검사를 시행해야 하며 철저한 수술적 변연절제술 및 세척술, 골절 부위 안정성 확보, 골결손부의 재건과 연부조직의 적절한 피복, 항생제 요법이 공통적인 핵심 요소이다.53)

1. 변연절제술과 세척술

변연절제술의 목적은 혈액 공급이 되지 않아 항생제가 도달할 수 없는 골조직을 포함하여 모든 괴사된 조직과 골절의 안정화에 필수적이지 않은 내고정물을 제거하는 것이다.13) 적절한 변연절제술의 범위에 대해서도 여러 논란이 있어 왔다. 골표면에 출혈이 보이는 ‘Paprika sign’이 보일 때까지 변연절제술을 시행함을 원칙으로 해야 하는데, 이는 감염된 골 조직이라도 출혈이 있다면 아직 살아있는 조직으로 간주할 수 있으며, 항생제가 조직으로 도달하여 감염을 치료할 수 있기 때문이다.54) 변연절제술을 시행할 때는 표재층부터 시작하여 심부 조직의 순서로 점차적으로 진행해야 하며 철저하고 빈틈없이 시행해야 한다.

세척술의 목적은 세균의 농도를 감소시키고 떨어진 조직파편들을 제거하기 위함이다. 주변 조직으로 병원균이 전파되는 것을 방지하고 정상 조직에 가해지는 손상을 막기 위해서는 낮은 압력의 생리식염수로 시행하는 것이 권장되나, 압력의 세기에 따라서는 유의미한 차이를 보이지 않는다는 연구 결과도 있다.55, 56) 생리식염수에 포비돈 아이오딘, 항생제 또는 castile soap을 섞어서 사용하는 것이 도움이 된다는 연구도 있으나 세포 독성으로 인해 오히려 정상 조직에 손상을 줄 수 있으며 생리식염수 단독으로 사용한 것과 비교했을 때 차이가 없다는 결과를 보인 연구도 있다.56, 57)

2. 국소 항생제 요법과 사공간 관리

변연절제술의 시행으로 괴사조직을 제거할 경우 사공간(dead space)이 발생한다. 이 공간에 살아있는 조직을 채움으로써 혈관신생을 유도하여 항생제와 면역세포가 도달할 수 있도록 하는 것이 이상적이나 넓은 범위의 변연절제술을 시행할 경우 한계가 있다. 이 경우 골결손 부위를 PMMA로 충전하여 spacer로 이용하는 방식이 널리 사용되며 여기에 항생제를 포함시키는 방법은 국소 감염의 조절에 도움이 된다. PMMA가 국소 항생제의 전달물질로서 가장 흔히 사용되나 최근 calcium-sulphate/hydroxyapatite 등 흡수성 전달물질도 효과적이라는 연구가 보고되고 있다.58)

3. 골결손부 치료

단계적 골재건술(staged reconstruction)을 시행할 경우 감염이 치료된 이후 골결손 부위를 채우고 골유합을 얻기 위한 골이식술이 필요하다. 수차례의 수술과 철저한 변연절제술로 인해 골결손부가 큰 경우가 많으며, 골결손에 대해 수술적 개입을 하지 않았을 경우 결손 부위의 골이 자동적으로 재생되기 힘든 경우를 광범위한 골결손으로 정의하며, 일반적으로 이는 2 cm 이상의 segmental bone defect, 50% 이상의 circumferential loss가 있는 경우를 말한다.59, 60) 크기가 작은 골결손부는 자가 해면골 이식술만으로는 충분히 골유합을 얻을 수 있지만 크기가 클 경우 골단축, 골이동술, 혈관 부착 비골 이식술, 유도막 골이식술 등의 방법이 이용된다.61)

4. 연부조직 재건

골절 후 감염의 변연절제술로 인해 골결손뿐 아니라 연부조직의 결손이 초래되는 경우가 많으므로 이를 적절하게 피복하는 것은 중요하다. 일반적으로 근위 경골과 원위 대퇴골 부위에 발생하는 연부조직 결손은 국소 근육 피판술이 유용하며 원위 경골 부위의 결손은 유리 피판 이전술을 필요로 하는 경우가 많다.53) 경골의 개방성 골절에서는 근육 피판술(muscle flap)을 받은 환자들이 근막 피부 피판술(fasciocutaneous free flaps)을 받은 환자보다 초기에 골유합의 속도가 빠르다는 연구결과가 있으나 현재까지는 특정 연부조직 재건방법이 더 우월하다는 보고는 없다.62, 63, 64)

개방된 상처에 음압을 적용하여 상처 치유를 돕는 음압 창상치료 또한 최종 연부조직 피복술을 시행하기 전 일시적으로 사용할 수 있으나 장기간 사용 시 이 또한 병원균이 집락을 형성할 수 있어 주의해야 한다.65)

5. 항생제 치료

심부 조직 검체 채취 이전에 전신적 항생제 치료를 시작할 경우 배양 검사에서 위음성을 보일 가능성이 높아지므로 항생제 치료는 균배양 검체 채취 이후에 시작하는 것이 권고된다. 검체를 채취한 직후 가장 흔한 균주를 대상으로 경험적 항생제 치료를 시작하고 균 배양 검사에서 동정된 균과 항생제 감수성 결과에 따라 적절한 항생제의 투여를 결정한다.

항생제의 유지 기간에 대해서도 논란이 많다. 일반적으로 4-6주간의 정주 항생제 투여가 권고되어 왔으나66, 67) 생체이용률과 골 침투력이 높은 경구 항생제가 개발됨에 따라 경구 항생제로도 혈액과 골 내에서 최소 억제 농도 이상의 항생제 농도를 유지하는 것이 가능하게 되었다. 이에 2020년 Depypere 등68)과 International Expert group에서는 1-2주간 정주 항생제를 투여하고 이후 경구 항생제로 전환하여 총 6-12주간 항생제를 투여할 것을 권고하였다.