과거력이 없는 47세 남자 환자가 2년 반 전에 교통사고로 발생한 좌측 경골 간부 골절에 대하여 연고지 병원에서 개방적 정복 및 금속판 고정술을 시행하였고 수술 후 1년째 발생한 경골의 골수염에 대하여 금속 제거술 및 antibiotic cement bead를 삽입하였으나 하퇴부 수술 부위의 통증 및 각 변형 소견이 지속되어 내원하였다. Fracture-related infection (FRI) 진단 방법3)에 따라 시행한 이학적 검사상 환자 좌측 하퇴부 간부의 누공 및 삼출물이 있었고(confirmatory criteria), 국소적인 발적, 발열, 부종(suggestive criteria)이 관찰되어 FRI로 진단하였다. 혈액 검사상 white blood cell count, erythrocyte sedimentation rate, C-reactive protein은 모두 정상이었다. 시행한 경골 단순 X-ray 및 기립 scanogram X-ray상 경골의 14도 내반 변형이 관찰되었으며 골절 부위의 불유합 소견이 관찰되었다(Fig. 1). 시행한 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI)에서 누공을 동반하고 피질골과 골수강 전층을 침범한 골수염 병변이 관찰되어 Cierny-Mader 분류상 미만성 골수염(제4형) 증례에 해당하였다(Fig. 2).1)

Fig. 1
Gross image and X-ray images of the patient are shown. (A) Gross image of the left lower leg. Anteroposterior view (B), lateral view (C) of the left lower leg, and the scanogram view (D) of the patient.

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Fig. 2
Magnetic resonance images of the left lower leg are shown. Diffuse osteomyelitis lesion with draining sinuses is shown in the coronal view (A), sagittal view (B), and the axial view (C) of the left lower leg.

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이에 저자들은 1차 수술로 연부조직과 골 조직의 변연 절제술 및 항생제 시멘트 코팅 골수정과 시멘트 spacer 삽입술을 시행하였다(Fig. 3). 변연 절제술은 누공과 연결된 골 결손 부위 및 수술 전 MRI에서 신호 강도(signal intensity)가 변하여 골수염 병변으로 의심되는 골 병변을 중심으로 진행하였고 bleeding이 확인되는 viable한 골 조직이 확인될 때까지 진행하였다. 수술 전부터 경골 간부 전방의 골 결손 부위가 컸고 피질골이 많이 보존되어 있던 후방 피질골 부위는 일부 감염성 불유합 병변 위주로 골 절제가 이루어졌기 때문에 골 절제술 후 전방의 크기가 큰 쐐기형(wedge)의 골 결손 부위가 발생하였고 측정한 골 결손 부위는 6 cm×4 cm 크기가 관찰되었다. 골수강 전장을 reamer를 이용하여 확공술과 세척술을 시행하였고 경골의 감염골 제거로 생긴 골 결손을 통하여 내반 변형을 교정한 후 항생제 시멘트 코팅 골수정을 삽입하였다. 골수정은 Titanium elastic nail (TENS nail; AO Synthes, Oberdorf, Switzerland)을 사용하였고 시멘트는 1 g의 tobramycin 항생제가 함유된 골 시멘트(Simplex; Stryker, Kalamazoo, MI, USA)에 vancomycin 항생제 2 g을 섞어서 사용하였다. 수술 중 시행한 균 배양 검사 결과 Methicillin-resistant Staphylococcus aureus가 배양되었고 감수성에 맞는 항생제인 teicoplanin과 linezolid의 주사 항생제를 각각 5주씩 총 10주간 사용하였다. 첫 수술 후 6주째 피부 및 연부조직의 피복 상태가 양호하게 회복되고 통증, 부종, 발적 등의 염증 증상이 호전되어 2차 수술을 진행하였다. 2차 수술에서 항생제 시멘트 코팅 골수정과 시멘트 spacer를 제거하였고 남아있는 내반 변형 및 축성 불안정성에 대하여 비골의 외측 폐쇄형 쐐기 절골술 및 금속 골수정(Trigen meta nail; Smith & Nephew, London, UK) 삽입술을 이용한 내고정술을 시행하였다. 최종적으로 시멘트 spacer 주변에 형성된 induced membrane 안에 전방 장골극에서 채취한 자가 해면골을 이식하였다(Fig. 4). 수술 후 2주째 환자는 특별한 합병증 없이 창상이 회복되어 퇴원하였고 수술 후 1년째 경골의 골유합이 확인되었으며 20개월째 특별한 합병증 없이 일상 생활 및 이전의 직업이었던 농부로써의 업무가 가능하였다(Fig. 5).

Fig. 3
Intraoperative gross images (A-E) and postoperative X-ray images (F, G) of the patient are shown. Radical excision of infective skin ulcer with draining sinus (A) and debridement of infective bone tissue was performed to expose 6 cm× 4 cm bone defect (B). After reaming of the intramedullary canal of the tibia (C), antibiotic cement coated nail was inserted (D), and antibiotic cement spacer was used to fill in the bone defect (E). (F, G) Postoperative X-ray images of the left lower leg show a well-aligned axis of the tibia.

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Fig. 4
Intraoperative gross images (A, B) and postoperative X-ray images (C, D) of the patient are shown. Induced membrane (arrows) was shown after removing the antibiotic cement spacer (A) and autogenous iliac bone graft filled in the membrane (B). (C, D) X-ray images of the left lower leg after internal fixation and bone graft.

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Fig. 5
Twelve-month follow-up X-ray images (A, B) and 20-month follow-up computed tomography images (C, D) show the complete union of the left tibia.

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감염성 불유합은 수상 후 6-8개월 후까지 골유합이 되지 않고 불유합 부위에 감염이 동반된 것으로 정의할 수 있다.1) 골절부 감염에서 생체막(biofilm)의 형성은 감염의 발생 및 지속에 중요한 작용을 하고, 생체막이 두꺼워지고 성숙하면서 세균은 더욱 증식하게 되며 항생제 및 인체의 방어 기전에 대한 저항성을 보이게 된다.4) 정형외과적 고정물과 관련한 감염의 경우 59%에서 이러한 생체막의 존재가 확인되고 있으며, 생체막이 부착되어 감염된 내고정물과 조직을 제거하는 것이 골절부 감염에 대한 수술적 치료 시 중요하다.4) 감염성 불유합의 치료는 일차적으로 감염을 일으키는 원인의 제거와 동시에 골유합을 얻어야 하는 어려운 과정으로 골 결손과 변형 등의 합병증을 동반한 사례에서는 보다 체계적인 수술적 치료를 병행해야 하며 이로 인하여 장기간의 치료와 수차례의 수술이 요구될 수 있다.1)

감염성 불유합의 치료 목적은 감염된 골 조직 및 연부조직에 대한 철저한 절제술로 감염의 요인을 제거하면서 골 유합을 얻기 위한 안정적인 골절부의 고정을 시행하는 것이다. 저자들은 1차 수술에서 연부조직과 골 조직의 변연 절제술, 항생제 시멘트 코팅 골수정과 spacer 삽입술을 통한 염증의 조절 후 2차 수술에서 내고정술과 골 이식을 시행하는 2단계 수술을 계획하였다. 이러한 2단계 혹은 다단계 수술 전략은 최근에 많은 술자들에서 선호되는 방법으로 변연 절제술, 항생제 시멘트 충전, 이차적인 내고정 및 골이식의 과정이 필요하며, 이러한 치료법에서 93%-100%의 골유합률과 0%-18%의 감염률이 보고되고 있다.1,5)

1차 수술에서 염증성 연부조직은 누공을 중심으로 변연 절제술을 시행하였고 수술 마지막 단계에서 일차 봉합이 가능하였다. 항생제 시멘트 코팅 골수정 삽입술은 확공과 세척 과정에서 골수강 내에 존재하고 있는 생체막과 골수염 병변을 효과적으로 제거할 수 있고, 항생제 시멘트 고정을 통하여 골수염 병변에 항생제가 직접적으로 작용할 수 있는 장점 외에도, 6주간 골수정의 고정을 통하여 불안정하였던 불유합 부위의 안정성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.6) 항생제는 주로 열 안정성이 있는 tobramycin, vancomycin 등을 시멘트에 혼합하는데 감염 부위에 도달하는 국소적 항생제 농도를 높여 수술적 변연 절제술과 더불어 효과적으로 감염을 조절할 수 있다.1) 상기 환자에서는 경골의 내반 변형이 동반되었기 때문에 curettage와 염증성 가골과 사골의 제거를 시행 후 정렬을 교정한 상태에서 골수정을 삽입하였다. 감염된 골 조직의 제거를 시행 후 발생한 큰 골 결손의 치료를 위해서는 Masquelet 술기를 시행하였다.7) Masquelet 술기는 골 결손 부위를 시멘트(polymethyl methacrylate, PMMA) spacer로 충전하는 방식으로, 기존의 시멘트 염주에 비하여 골 결손 부위의 공간을 유지하고 섬유성 조직의 침식을 막아 이차적인 골 이식술을 용이하게 할 수 있다.1,7) 또한 이런 시멘트 spacer에 항생제를 포함하게 되면 국소 감염의 조절에 도움이 된다. 인체 내에서는 이러한 시멘트 표면에 대한 이물질 반응으로 염증성 육아조직이 시멘트를 둘러싸게 되고 이로 인하여 새로 형성된 막(membrane)에는 골 형성과 혈관 생성을 유도하는 다양한 인자들이 포함되게 되는데 해당 막 안으로 자가골을 이식하면 골 형성이 촉진되고 보호될 수 있는 장점이 있다.1,7)

2차 수술로 진행되는 내고정술 및 골 이식술은 피부 및 연부조직의 피복 상태가 양호하게 회복되고 감염이 조절된 후에 시행하게 되며 보통 약 6-8주 정도의 시간이 필요하다.1) 크기가 작은 골 결손 부위에 대하여는 자가 해면골 이식술로도 충분한 골 유합을 얻을 수 있으나 6 cm 이상의 광범위한 골결손에 대하여는 골 단축, 신연 골 형성술을 이용한 골 이동술, 혈관 부착 비골 이식술 등의 수술적 치료가 요구될 수 있다. 환자는 골 결손 부위가 6 cm×4 cm 크기의 다소 큰 병변을 보였으나 금속정을 이용한 안정적인 내고정술을 시행한 후 자가 해면골 이식을 시행하기로 하였다. 자가 해면골 이식술은 감염에 대한 저항력과 골 형성능이 좋고 혈관 재형성이 빠르며, 건강한 연부조직 상태에서 골 이식의 성공률이 높다.1) 환자의 경우에는 1차 수술 시 Masquelet 술기를 통하여 충전한 항생제 시멘트 주위로 6주 후 막이 생성되어 2차 수술 시 해당 막 안으로 장골의 자가 해면골 이식술을 시행하였고 1년째 성공적인 골 유합을 얻을 수 있었다.

최근 장관골 감염의 치료에 있어서 항생제 시멘트 코팅 골수정 삽입술의 좋은 결과가 여러 문헌을 통하여 보고되었다.8,9) 특히 chest tube를 사용하면 골수정에 시멘트를 쉽고 효과적으로 코팅할 수 있음이 보고되었다.8,9) 본 저자들은 본 증례에서 chest tube를 사용하지는 않고 손으로 시멘트를 골수정에 맞게 주조하여 코팅을 시행했지만 추후 유사한 사례에서 chest tube를 이용하면 시멘트 코팅 과정이 더 빠르고 편리해질 것으로 예상한다.9) 큰 골 결손의 치료에 있어서는 최근 Masquelet 술기가 소개되면서 많은 술자에 의해서 그 치료의 우수성이 보고되었다.7,10) Masquelet 등7)에 의하면 2차 수술의 최적의 시기는 4주에서 8주이고, 1, 2차 수술 시 여러 번의 균 배양 검사를 하는 것을 권고하였으며 골 이식술은 골유도, 골전도, 골형성 효과가 있는 자가 해면골 이식술 또는 reamer-irrigator-aspirator graft를 권장하였다.

본 저자들은 경골의 골 결손, 내반 변형을 동반한 감염성 불유합 환자에서 항생제 시멘트 코팅 골수정과 Masquelet 술기를 이용한 내고정술의 치료를 성공적으로 시행하였고 향후 유사한 증례에서 적용해볼 수 있도록 본 증례를 보고한다.