골수염

"골수염(osteomyelitis)"이라는 용어는 뼈와 골수의 염증을 지칭하기 위해 제안되었습니다(그리스어 "osteomyelitis"는 골수의 염증을 의미함). 현재 이 용어는 뼈 조직(골염), 골수(골수염), 골막(골막염) 및 주변 연조직의 감염성 및 염증성 병변으로 이해됩니다. 골수염은 또한 뼈의 감염으로 정의됩니다.

골수염은 미생물체의 침입 및 증식에 반응하여 발생하는 국소 염증 과정입니다. 혈행성 골수염의 주요 원인은 미생물체가 골수관으로 내인성으로 침입하는 것입니다. 외인성 골수염의 경우, 미생물의 침입은 뼈나 주변 조직의 외상으로 인해 발생합니다. 염증의 국소화는 신체의 보호 반응으로 작용하여 패혈증 발생을 예방하는데, 이는 화농성 괴사 과정을 억제하는 기전이 제대로 작동하지 않을 경우 발생할 수 있습니다. 이는 미생물의 높은 독성과 병원성, 병변의 광범위함, 염증 과정의 지속 기간, 그리고 거대생물의 방어력 약화 때문일 수 있습니다.

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역학

뼈와 관절 감염의 병인에 대한 이해가 꾸준히 진전되고 현대적인 진단 및 치료 방법이 도입되었음에도 불구하고, 이러한 환자 수는 지난 30년 동안 감소 추세를 보이지 않았습니다.

급성 혈행성 골수염은 소아 10,000명 중 2명, 만성 골수염은 소아 10,000명 중 2명에서 발생하며, 하지 뼈가 90%의 경우 영향을 받습니다. 장골 병변의 50%는 경골, 30%는 대퇴골, 12%는 비골, 3%는 상완골, 3%는 척골, 2%는 요골에 발생합니다. 현재 장골 골수염 역학에서 몇 가지 추세가 관찰되고 있으며, 혈행성 골수염의 구조에도 변화가 나타났습니다. 주요 산업국에서는 소아 장골 급성 혈행성 골수염 발생률이 감소한 것으로 나타났습니다(연간 인구 10만 명당 2.9건의 신규 발생). 또한, 이 질병의 주요 원인균인 황색포도상구균의 발생률이 55%에서 31%로 감소했습니다. 사회 기반 시설이 발달한 국가에서는 이러한 질병이 매우 드물어졌습니다.

최근 외상 후 골수염 환자 수가 증가하고 있습니다. 이는 주로 교통사고로 인한 외상 증가, 화농을 유발할 수 있는 미생물총 변화, 그리고 인체 면역 체계 장애 때문입니다. 골 감염은 당뇨병, 혈관 질환, 종양, 알코올 중독, 흡연 등에 의해 악화됩니다. 성인의 경우 골수염의 주요 원인은 장골 골절입니다. 이 병리학적 질환의 발생은 여러 요인에 따라 달라지며, 주로 뼈와 연조직 손상의 위치와 정도, 혈액 공급 및 신경 분포 장애, 1차 수술 치료의 시기적절함과 질, 예방적 항생제 사용, 골유합술의 선택, 그리고 상처 봉합술의 적합성 여부에 따라 결정됩니다. 이와 관련하여 골수염의 발생률은 매우 다양합니다. 폐쇄성 골절과 상지 손상의 수술적 치료에서는 0.5-2%인 반면, 연부조직이 광범위하게 손상된 다리와 허벅지의 개방성 골절에서는 50% 이상이 발생합니다.

현대 사회에서 사지 총상 후 골수염을 포함한 화농성 합병증의 발생 빈도가 증가하고 있는데, 주요 원인은 뼈 및 관절 손상의 심각성과 의료 후송 단계에서 발생한 치료상의 결함입니다. 전후 무력 충돌 경험에 따르면 총상 골수염 발생률은 최소 9~20%입니다.

다양한 유형의 내부 금속 골유합술이 전 세계적으로 골절 치료에 널리 사용되고 있습니다. 연조직 손상이 심한 중증 골절에서 수술 적응증의 부당한 확대, 수술 시기 및 기법의 미준수, 수술 보조 기구 및 금속 구조의 잘못된 선택은 뼈와 관절의 심각한 화농성 염증을 유발합니다. 스포크와 로드 주변의 화농과 "스포크" 골수염은 외부 고정 장치를 이용한 골유합술 중 가장 흔한 합병증입니다. 전 세계적으로 매년 약 100만 건의 무릎 및 고관절 치환술이 시행되고 있습니다. 따라서 인공관절 수술 후 발생하는 골수염은 특히 선진국에서 큰 문제가 되고 있습니다.

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원인 골수염

1880년 루이 파스퇴르는 골수염 환자의 고름에서 미생물을 최초로 분리하여 포도상구균(staphylococci)이라고 명명했습니다. 이후 화농성 미생물은 모두 골수염을 유발할 수 있으며, 질병의 임상적, 형태적 양상은 종 구성에 따라 달라질 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 현재 소아 장골의 급성 혈행성 골수염 원인균은 주로 단균총(monoflora)(최대 95%)입니다. 이는 일반적으로 50~90%의 사례에서 분리되는 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)입니다. 이 미생물은 골연골친화성과 높은 적응력으로 인해 모든 골수염 사례에서 주요 원인균으로 남아 있으며, 이로 인해 다양한 항생제 내성 병원균이 많이 발생하고 궁극적으로 보존적 치료의 효과가 감소합니다.

1세 미만 영유아에서는 Streptococcus agalactiae와 Escherichia coli가 뼈와 혈액에서 가장 많이 분리되는 반면, 1세 이상 영유아에서는 Streptococcus pyogenes와 Haemophilus influenzae가 분리됩니다. 4세 이상 영유아에서는 H. influenzae 분리율이 감소하는데, 이는 이 병원균에 대한 새로운 백신 사용과도 관련이 있습니다.

연조직에 광범위한 손상을 동반한 개방성 골절로 발생하는 급성 외상후 골수염 환자에서, 그람 음성 미생물, 주로 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)이 우세한 혼합 호기성-무산소성 연합체를 배양합니다. 병변 내 미생물 오염은 일반적으로 뼈 조직 1g당 106~108개의 미생물체입니다.

만성 골수염에서 주요 병인학적 역할은 황색포도상구균(Staphylococcus) 속의 그람 양성 구균이며, 황색포도상구균이 우세합니다. 황색포도상구균의 증식 빈도는 증식 단계에 따라 다르며 60~85%에 이릅니다. 만성 염증 과정에서는 황색포도상구균이 단일 배양되거나 호기성-혐기성 연합의 일부로 존재할 수 있습니다. 황색포도상구균은 그람 음성균과 혐기성균으로 대체되는데, 이 세균들은 그람 양성균보다 널리 사용되는 항균제에 대한 내성이 더 강한 것이 특징입니다.

병인

골수염은 감염의 혈행성 확산, 미생물의 뼈 직접 침투 또는 인접한 외부 감염 부위를 통한 감염으로 발생할 수 있습니다. 외상 후 골수염의 경우, 조직 손상 및 혈액 공급 장애로 인해 미생물총이 직접 침투합니다. 이러한 형태의 골수염의 발생은 미생물의 침입, 그 양, 종류, 독성 및 연조직 손상 정도에 직접적으로 좌우됩니다. 다양한 신체적, 생물학적 요인 및 동반 질환으로 인해 신체의 보호 및 적응 반응에 부정적인 영향을 미치면 감염 억제에 효과적인 대응 능력이 감소하여 질병 초기 단계로 진행될 수 있습니다.

깊고 장기적인 골 감염은 박테리아에 둘러싸인 혈관이 파괴된 피질의 존재로 인해 유지됩니다. 이는 이물질로 작용하여 대부분의 개방성 골절에서 골수염의 주요 원인입니다. 외상 후 골수염은 일반적인 병원성 미생물 외에도 비병원성 포도상구균과 혐기성 구균에 의해 발생할 수 있습니다. 손상 시, 이들은 피질의 죽은 부위로 침입하여 혐기성 조건에서 골수염의 격리 및 발생을 촉진합니다. 이러한 골 감염은 종종 개방성 골절 후에 발생합니다.

골수염 발생 과정에서 면역 반응, 대사, 그리고 국소 혈액 공급에 영향을 미치는 여러 전신적 및 국소적 요인들이 있습니다. 전신적 요인으로는 영양실조, 신장 및 간 기능 장애, 당뇨병, 만성 저산소증, 면역 질환, 악성 질환, 고령 및 노령, 면역억제 및 면역결핍, 비장절제술, 바이러스 감염, 알코올 중독, 흡연 등이 있습니다. 만성 림프부종, 정맥 울혈, 혈관 병변, 동맥염, 심각한 반흔 변화, 섬유증, 소혈관 병변, 신경병증과 같은 국소적 요인 또한 감염 발생에 영향을 미칩니다.

급성 골수염은 부종, 혈관 정체, 그리고 소혈관의 혈전을 동반하는 화농성 감염으로 특징지어집니다. 질병의 급성기에는 국소 염증으로 인해 골내 및 골막의 혈액 공급이 차단되어 죽은 뼈의 큰 조각(격리자)이 형성됩니다. 감염되고 생존 불가능한 조직의 존재, 거대 미생물의 비효과적인 반응, 그리고 부적절한 치료는 질병의 만성화를 초래합니다. 화농성 과정이 만성 단계로 접어들면서 미생물 환경에 점진적인 변화가 발생합니다. 저독성의 표피포도상구균(Staphylococcus epidermidis)과 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) 균주가 지배적인 역할을 하기 시작합니다.

골 조직 괴사는 급성 외상 후 골수염의 중요한 특징입니다. 죽은 뼈는 육아조직 효소에 의해 천천히 재흡수됩니다. 재흡수는 살아있는 뼈와 괴사된 뼈의 접합부에서 가장 빠르고 초기에 일어납니다. 국소 골수염에서 죽은 해면골은 천천히 재흡수됩니다. 뼈 피질 부분의 죽은 부위는 살아있는 뼈와 점차 분리되어 격리막을 형성합니다. 죽은 뼈의 유기 성분은 대식세포나 다형핵백혈구가 생성하는 단백질 분해 효소에 의해 대부분 파괴됩니다. 혈액 공급 장애로 인해 죽은 뼈는 살아있는 뼈보다 시각적으로 더 밝게 보입니다. 생존하지 못하는 해면골의 작은 부위는 2~3주 이내에 재흡수되지만, 피질 부분의 격리에는 수개월이 걸릴 수 있습니다.

만성 골수염의 형태학적 특징은 골괴사, 신생골 형성, 그리고 다형핵백혈구의 삼출이며, 여기에 다량의 림프구, 조직구, 그리고 때로는 형질세포가 추가됩니다. 죽은 뼈의 존재는 종종 누공을 형성하게 하며, 이를 통해 고름이 주변 연조직으로 들어가 결국 피부 표면으로 나와 만성 누공을 형성합니다. 새로 형성된 뼈의 밀도와 두께는 비교적 유리한 조건에서 점차 증가하여 새로운 골간부의 일부 또는 전부를 형성할 수 있습니다. 이 두 가지 병행 과정은 괴사의 정도와 감염의 정도 및 기간에 따라 수주 또는 수개월에 걸쳐 진행됩니다. 골내골 증식으로 인해 골수관이 막힐 수 있습니다.

골막 제거 후 남은 공간을 새로운 뼈로 채울 수 있습니다. 이는 특히 소아에서 흔히 발생합니다. 외상 후 이차성 골수염은 외상으로 인한 조직 손상과 미생물의 침입 및 증식의 결과로 발생합니다. 손상된 뼈의 충분한 안정화가 이루어지지 않으면 화농성 감염이 발생하고 확산되어 이차 괴사와 골막이 형성됩니다.

대부분의 저자들은 개방성 골절 환자의 광범위한 상처는 상처 표면을 조기에 봉합하지 않고 치료하는 것이 바람직하다고 생각합니다. 이는 급성 화농성 감염을 퇴치하는 데 어려움을 야기하기 때문입니다. 이러한 상처를 장기간 개방적으로 치료하는 것은 골수염 발생의 실질적인 위험을 수반합니다. 따라서 개방성 골절 환자에서 외상 후 골수염의 주요 원인을 고려해야 합니다.

• 병변에 대한 시기적절하지 않고 부적절한 수술적 치료
• 부적절하고 잘못 선택된 고정 방법
• 오래되고 광범위한 상처
• 연조직 손상 정도에 대한 잘못된 평가
• 수술 후 모니터링이 부족함.

개방성 골절에서 골수염 예방에 있어 매우 중요한 것은 상처 표면을 임시 및 최종적으로 봉합하는 과정에서 상처 삼출물을 적시에 제거하는 것입니다. 상처 삼출물 축적은 이차 괴사 발생의 원인 중 하나이기도 합니다.

외상 후 골수염 발생 원인 분석 결과, 개방성 골절 및 골수염 발생 시 화농성 합병증 발생 빈도에 영향을 미치는 요인으로 침수형 금속 골유합술이 포함됨이 확인되었습니다. 특히 정강이 부위의 연조직 손상이 심한 개방성 골절에서 침수형 금속 골유합술을 사용하면 감염 위험이 급격히 증가하는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 양상은 특히 총상 골절에서 뚜렷하게 나타나, 여러 전문가들이 이러한 유형의 손상에서 침수형 금속 골유합술 사용을 금지해야 한다는 의견을 제시했습니다.

고정 장치 제조에 사용되는 합금이 면역학적으로 불활성으로 간주됨에도 불구하고, 때때로 금속 "불내성" 사례를 관찰해야 합니다. 심각한 경우, 이러한 반응의 결과로 누공 형성 및 이차 감염을 동반한 급성 염증이 임상적으로 나타납니다. 이 과정은 금속의 생물학적 변형과 금속 분자와 단백질의 결합으로 인해 생성되는 물질인 합텐의 형성에 기반하며, 이는 감작의 전제 조건을 형성합니다. 이 과정의 원인은 과산화물 화합물에 의한 산화, 식세포작용 또는 기계적 파괴(뼈 조각의 안정성 파괴 또는 고정 장치 요소 간의 마찰)로 인한 임플란트의 표면 파괴입니다. 금속에 대한 감작은 초기에 발생하거나 금속 침적 골유합술의 결과로 발생할 수 있습니다.

골수염에 대한 지식 심화의 새로운 단계는 아분자, 분자, 세포 및 기관의 다양한 조직 수준에서의 병인 연구와 관련이 있습니다. 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)과 같은 골수염의 주요 원인균에 대한 연구를 통해 세포외 및 세포내 미생물의 공격 및 침입 기전을 규명할 수 있었습니다. 이러한 기전을 통해 박테리아는 감염을 유발하고 유지하며, 뼈 조직 세포를 직접 손상시키고, 신체의 보호 면역 반응을 교란하며, 항생제의 효과를 감소시킵니다. 최근 세포 및 체액 면역 조절 인자 중 하나인 사이토카인의 역할에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 또한, 골 생성 세포인 조골세포의 새로운 역할이 밝혀졌습니다. 조골세포는 뼈 조직 내 미생물의 세포 내 침입에 반응하여 항원 특이적 면역 세포 및 염증 매개체를 활성화시킬 수 있습니다. 동시에, 골수염의 발병 기전이 매우 다양하기 때문에 모든 것이 완전히 밝혀진 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 제안된 많은 발병 기전은 가설적인 수준에 머물러 있습니다.

조짐 골수염

자세한 병력만으로도 골수염 진단에 충분한 경우가 많습니다. 혈행성 골수염 소아는 발열, 과민성, 피로, 쇠약, 국소 염증 징후 등 급성 감염 징후를 보일 수 있습니다. 그러나 비정형적인 경과를 보이는 경우도 흔합니다. 혈행성 골수염 소아의 경우, 감염된 뼈를 둘러싼 연조직을 통해 감염 부위를 확인할 수 있습니다. 관절은 일반적으로 감염의 영향을 받지 않습니다. 혈행성 골수염 성인의 경우, 지속적인 통증과 미열 등 모호한 징후가 주로 나타납니다. 또한, 고열, 오한, 부기, 그리고 감염된 뼈 부위의 충혈이 발생할 수 있습니다. 접촉성 골수염의 경우, 손상 부위 주변에 국소적인 뼈 및 관절 통증, 충혈, 부기, 그리고 삼출물이 나타나는 경우가 많습니다. 골수염의 급성기에는 발열, 오한, 야간 발한과 같은 심각한 전신 염증 반응 징후가 나타날 수 있지만, 만성기에는 관찰되지 않습니다. 혈행성 골수염과 접촉성 골수염 모두 만성 단계로 진행될 수 있습니다. 만성 단계는 지속적인 통증, 삼출물, 그리고 미열이 특징입니다. 누관은 감염 부위 근처에서 흔히 발견됩니다. 누관이 막히면 환자는 농양이나 급성 파종성 연조직 감염을 겪을 수 있습니다.

양식

골수염은 임상 경과와 질병 기간에 따라 전통적으로 급성과 만성으로 구분됩니다. 병인학적 원리에 따라 골수염은 혈행성 골수염과 외상 후 골수염으로 나뉘며, 외상 후 골수염은 뼈 조직과 주변 연조직 모두에 대한 기계적, 수술적, 총상 손상의 결과로 발생할 수 있습니다. 혈행성 골수염은 주로 만성 경과(브로디 농양, 가르 경화성 골수염, 올리에 알부민성 골수염)로 나타날 수 있습니다.

텍사스 대학교 의과대학에서 채택한 성인 장골 골수염의 임상적 및 해부학적 분류인 체르니-마더 분류법은 실제 적용에 편리해 보입니다. 이 분류는 골 손상의 구조와 환자 상태라는 두 가지 원칙에 기반합니다. 이 분류에 따르면, 구조적 골 손상은 조건부로 네 가지 유형으로 나뉩니다.

• 1형(수질성 골수염) - 혈액성 골수염과 골수내 골접합술 후 농양으로 인해 긴 뼈의 골수강 구조가 광범위하게 손상됨.
• 2형(표재성 골수염) - 뼈의 피질 부분만 손상되는 질환으로, 일반적으로 뼈에 직접 감염이 생기거나 연조직에 인접한 감염원이 있을 때 발생합니다. 화농성 관절도 표재성 골수염(골연골염)으로 분류됩니다.
• 제3형(국소성 골수염) - 뼈의 피질 부분과 골수관 구조가 손상됩니다. 그러나 이러한 손상은 감염 과정이 뼈 전체 직경으로 퍼지지 않기 때문에 뼈가 여전히 안정적입니다.
• 4형(확산성 골수염) - 안정성을 상실하고 뼈의 전체 직경이 손상됨. 예로는 감염된 유사관절증, 개방성 분쇄 골절 후 발생하는 골수염이 있습니다.

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