感染は人工関節置換術後の最も深刻な合併症の一つであり、患者に多大の外科的打撃を与えるだけでなく、莫大な医療資源を消費します。過去10年間で人工関節置換術後の感染率は大幅に減少しましたが、現在、人工関節置換術を受ける患者数の増加率は感染率の減少率をはるかに上回っており、術後感染の問題を軽視することはできません。
I. 罹患の原因
人工関節置換術後感染症は、薬剤耐性菌による院内感染症として考慮すべきです。最も一般的なのはブドウ球菌で、70～80%を占めています。その他、グラム陰性桿菌、嫌気性菌、非A群連鎖球菌もよく見られます。
II 病因
感染症は、早期感染と晩期感染、あるいは晩発性感染の2つのカテゴリーに分けられます。早期感染は、手術中に細菌が関節に直接侵入することで発生し、一般的には表皮ブドウ球菌が原因となります。晩発性感染は、血液媒介感染で発生し、最も多くは黄色ブドウ球菌が原因となります。手術を受けた関節は感染しやすい傾向があります。例えば、人工関節置換術後の再置換術では10%の感染率があり、関節リウマチのために人工関節置換術を受けた患者では感染率がさらに高くなります。
感染症のほとんどは手術後数か月以内に発生し、最も早い場合は手術後最初の 2 週間以内に現れることもありますが、遅くとも数年後に急性の関節の腫れ、痛み、発熱などの初期の主な症状が現れることもあります。発熱の症状は、術後肺炎、尿路感染症などの他の合併症と区別する必要があります。
感染初期には、体温が術後3日経っても回復しないどころか、むしろ上昇します。関節痛は徐々に軽減するどころか、むしろ悪化し、安静時にもズキズキと痛みます。切開創から異常な滲出液や分泌物がみられる場合もあります。これらの異常な滲出液や分泌物は注意深く観察する必要があり、発熱を肺や尿路など他の部位の術後感染と安易に判断してはいけません。切開創からの滲出液を、脂肪の融解など、よくある滲出液と単純に考えないことも重要です。感染が表層組織にあるのか、人工関節周囲の深部にあるのかを見極めることも重要です。
感染症が進行した患者の多くはすでに退院していますが、関節の腫れ、痛み、発熱はそれほど重症ではない場合があります。患者の半数は発熱がない場合もあります。表皮ブドウ球菌は、患者のわずか10%に白血球数の増加を伴う無痛性の感染症を引き起こすことがあります。血沈亢進はより一般的ですが、これも特異的ではありません。痛みは、人工関節の緩みと誤診されることがあります。後者は、安静にすることで軽減されるはずの運動関連痛と、安静にすることで軽減されない炎症性痛です。しかし、人工関節の緩みの主な原因は、遅発性の慢性感染症であることが示唆されています。
III. 診断
1. 血液学的検査：
主な検査項目には、白血球数と分類、インターロイキン6（IL-6）、C反応性タンパク質（CRP）、赤血球沈降速度（ESR）などがあります。血液学的検査の利点は、簡便で検査が簡便であり、結果が迅速に得られることです。一方、ESRとCRPは特異度が低いのに対し、IL-6は術後早期の人工関節周囲感染の診断に非常に有用です。
2.画像検査：
X 線フィルム: 感染症の診断に対する感度も特異度も高くありません。
膝関節置換術後の感染症のX線写真
関節造影：感染症の診断における主な代表的な所見は、関節液の流出と膿瘍です。
CT：関節液貯留、副鼻腔管、軟部組織膿瘍、骨侵食、人工関節周囲の骨吸収の可視化。
MRI: 関節液や膿瘍の早期発見には非常に優れていますが、人工関節周囲感染症の診断にはあまり使用されていません。
超音波：体液の蓄積。
3.核医学
テクネチウム99骨スキャンは、人工関節置換術後の人工関節周囲感染症の診断において感度33%、特異度86%を示し、インジウム111標識白血球スキャンは、感度77%、特異度86%を示し、人工関節周囲感染症の診断においてより有用です。これら2つのスキャンを人工関節置換術後の人工関節周囲感染症の検査に併用することで、より高い感度、特異度、精度が得られます。この検査は、人工関節周囲感染症の診断における核医学のゴールドスタンダードであり続けています。フルオロデオキシグルコース陽電子放出断層撮影（FDG-PET）。感染部位におけるグルコースの取り込みが増加した炎症細胞を検出します。
4. 分子生物学技術
PCR：高感度、偽陽性
遺伝子チップ技術：研究段階。
5. 関節穿刺：
関節液の細胞学的検査、細菌培養、薬剤感受性試験。
この方法はシンプルで速く、正確です
股関節感染症の場合、関節液中の白血球数が 3,000/ml を超え、ESR および CRP が上昇していることが、人工関節周囲感染症の存在を示す最良の基準となります。
6. 術中迅速凍結切片による組織病理学
術中迅速凍結切片による人工関節周囲組織の観察は、組織病理学的検査において最も一般的に用いられる術中検査法です。フェルドマンの診断基準（高倍率（400倍）で少なくとも5視野において5個以上の好中球が認められること）は、凍結切片にもしばしば適用されます。この方法の感度と特異度はそれぞれ80%と90%を超えることが示されています。現在、この方法は術中診断のゴールドスタンダードとなっています。
7. 病理組織の細菌培養
人工関節周囲組織の細菌培養は感染症の診断に高い特異性があり、人工関節周囲感染症の診断のゴールドスタンダードとみなされており、薬剤感受性試験にも使用できます。
IV. 鑑別診断s
表皮ブドウ球菌による無痛性の人工関節感染症は、人工関節の緩みとの鑑別が困難です。X線検査などの検査で確認する必要があります。
V. 治療
1. 単純な抗生物質による保存的治療
TsakaysmaとSe,gawaは、人工関節置換術後の感染症を4つのタイプに分類しました。I型は無症候性で、再置換術の組織培養でのみ細菌の増殖が認められ、少なくとも2つの検体で同じ細菌が培養されます。II型は早期感染で、手術後1ヶ月以内に発症します。IIl型は遅延性慢性感染です。IV型は急性血行性感染です。抗生物質治療の原則は、感受性、適切な量と時間です。術前の関節腔穿刺と術中の組織培養は、抗生物質の正しい選択に非常に重要です。細菌培養でI型感染が陽性の場合、感受性抗生物質を6週間使用するだけで良好な結果が得られます。
2. インプラントの保持、デブリードマンとドレナージ、チューブ灌流手術
外傷性義歯温存治療の前提は、義歯が安定しており、急性感染症に罹患していないことです。感染源が明確で、細菌の毒性が低く、感受性のある抗生物質が利用可能であり、デブリードマン中にライナーまたはスペーサーを交換できることが前提となります。文献では、抗生物質単独の場合の治癒率はわずか6%であるのに対し、抗生物質とデブリードマンおよび義歯温存を組み合わせた場合の治癒率は27%であることが報告されています。
感染初期段階または急性血行性感染症で、インプラントの固定が良好で、かつ抗菌療法に感受性のある低毒性細菌感染症であることが明らかな場合に適しています。この治療法は、徹底的なデブリードマン、抗菌薬によるフラッシングとドレナージ（6週間）、術後の全身静脈内抗菌薬投与（6週間～6ヶ月）で構成されます。欠点：失敗率が高い（最大45%）、治療期間が長い。
3. 一段階再手術
この方法は、外傷が少なく、入院期間が短く、医療費が安く、創傷痕や関節の硬直が軽減されるなどの利点があり、術後の関節機能の回復に寄与します。主に初期感染症や急性血行性感染症の治療に適しています。
一期的置換術、すなわちワンステップ法は、低毒性感染症、徹底したデブリードマン、抗生物質骨セメント、および感受性抗生物質が入手可能な場合に限られます。術中組織凍結切片の結果に基づくと、高倍率視野あたり白血球数が5個未満の場合、低毒性感染症が示唆されます。徹底したデブリードマンの後、一期的人工関節置換術を施行し、術後感染症の再発はありませんでした。
徹底したデブリードマンの後、開腹手術を必要とせずに人工関節を直ちに交換します。外傷が小さく、治療期間が短く、費用が低いなどの利点がありますが、術後感染の再発率は高く、統計によると約 23%～73% です。 一段階人工関節置換術は、主に高齢患者で、以下のいずれも合併していない患者に適しています。(1) 置換関節の複数回の手術歴。(2) 洞管形成。(3) 重度の感染症 (例、化膿性)、虚血、周囲組織の瘢痕化。(4) 外傷の不完全なデブリードマンでセメントが部分的に残っている。(5) X 線で骨髄炎が疑われる。(6) 骨移植を必要とする骨欠損。(7) 混合感染または毒性の強い細菌 (例、連鎖球菌 D、グラム陰性細菌)。(8) 骨移植を必要とする骨損失。(9) 骨移植を必要とする骨損失。 （10）骨移植を必要とする骨移植。連鎖球菌D、グラム陰性細菌（特に緑膿菌など）、または真菌感染症、結核菌感染症。（8）細菌培養が明らかでない。
4. 第二段階の再手術
この治療法は、適応症が広範囲であること（十分な骨量、関節周囲の軟部組織が豊富）と感染の根絶率の高さから、過去 20 年間にわたり外科医に好まれてきました。
スペーサー、抗生物質キャリア、抗生物質
スペーサー法の種類に関わらず、関節内の抗生物質濃度を高め、感染症の治癒率を高めるためには、抗生物質を用いたセメント固定が不可欠です。一般的に使用される抗生物質は、トブラマイシン、ゲンタマイシン、バンコマイシンです。
国際整形外科学会は、人工関節置換術後の深部感染症に対する最も効果的な治療法を認識しています。この治療法は、徹底したデブリードマン、人工関節と異物の除去、関節スペーサーの設置、少なくとも6週間の静脈内感受性抗菌薬の継続使用、そして感染の効果的なコントロール後に人工関節の再植込みから構成されます。
利点:
修正手術の前に、効果的に使用できる細菌種と感受性抗菌剤を特定するための十分な時間。
他の全身感染巣との組み合わせも、適時に治療することができます。
壊死組織や異物をさらに徹底的に除去するためのデブリードマンの機会が 2 回あり、これにより術後感染の再発率が大幅に減少します。
デメリット:
再麻酔や手術はリスクを高めます。
治療期間が長くなり、医療費も高くなります。
術後の機能回復は悪く、遅い。
人工関節置換術：治療に反応しない持続性感染症、または大きな骨欠損に適応しますが、患者の状態によっては再手術や再建術の失敗が制限されます。術後疼痛の残存、可動性補助のための長期装具装着の必要性、関節の安定性の低下、四肢短縮、機能への影響などがあり、適用範囲は限定的です。
人工関節置換術：術後感染症に対する伝統的な治療法であり、術後の安定性と疼痛緩和に優れています。欠点としては、肢体の短縮、歩行障害、関節可動域の喪失などが挙げられます。
切断術：術後深部感染症の治療における最後の手段です。適応となるのは、(1) 修復不可能な重度の骨量減少、軟部組織欠損、(2) 細菌毒性が強く、混合感染があり、抗菌薬治療が無効で全身毒性を呈し、生命を脅かす場合、(3) 慢性感染患者の再手術が複数回失敗した場合です。
VI. 予防
1. 術前因子：
患者の術前状態を最適な状態にし、既存の感染症はすべて術前に治癒させる必要があります。最も一般的な血液媒介感染症は、皮膚、尿路、および呼吸器系の感染症です。股関節または膝関節置換術では、下肢の皮膚に傷をつけないようにする必要があります。高齢患者によく見られる無症候性細菌尿は、術前に治療する必要はありませんが、症状が現れた場合は速やかに治療する必要があります。扁桃炎、上気道感染症、および足白癬の患者は、局所感染巣を除去する必要があります。大規模な歯科手術は血流感染の潜在的な原因となるため、避けるべきですが、歯科手術が必要な場合は、関節置換術前に実施することをお勧めします。貧血、低タンパク血症、糖尿病、慢性尿路感染症などの全身状態が悪い患者は、全身状態を改善するために、原疾患を早期に積極的に治療する必要があります。
2. 術中管理：
（１）人工関節置換術の通常の治療においても、完全に無菌的な技術と器具を使用すべきである。
（２）院内感染した細菌株が患者の皮膚に定着するリスクを減らすため、術前の入院は最小限に抑え、通常の治療は手術当日に行うべきである。
（３）術前に皮膚の準備を適切に行う必要がある。
（4）手術衣、マスク、帽子、そして層流手術室は、手術室内の空気中の細菌を減らすのに効果的です。二重手袋の着用は、外科医と患者の手の接触リスクを低減するため、推奨されます。
（５）より制限的な、特にヒンジ付きの人工関節の使用は、貪食活性を低下させる研磨性の金属片のために、制限のない全膝関節置換術よりも感染のリスクが高くなることが臨床的に証明されているため、人工関節の選択においては避けるべきである。
（6）術者の手術技術を向上させ、手術時間を短縮する（可能であれば2.5時間未満）。手術時間の短縮は空気への曝露時間を短縮し、ひいては止血帯の使用時間を短縮する。手術中は乱暴な操作を避け、創傷部を繰り返し洗浄する（パルス洗浄ガンが最適）。また、汚染が疑われる切開部にはヨウ素蒸気浸漬を行う。
3. 術後因子：
（1）外科的刺激はインスリン抵抗性を誘発し、高血糖につながる可能性があります。この現象は術後数週間持続し、創傷関連合併症のリスクを高めます。さらに、この現象は糖尿病以外の患者にも発生します。したがって、術後の血糖値の臨床モニタリングは同様に重要です。
（2）深部静脈血栓症は血腫の発生リスクを高め、結果として創傷関連の問題を引き起こす。症例対照研究では、深部静脈血栓症の予防のために低分子ヘパリンを術後に投与すると、感染リスクを低減する効果があることが明らかになった。
（3）閉鎖式ドレナージは感染の入り口となる可能性があるが、創傷感染率との関連性については具体的な研究は行われていない。予備的な結果では、術後の鎮痛剤投与に使用される関節内カテーテルも創傷感染の影響を受けやすい可能性が示唆されている。
4. 抗生物質予防：
現在、術前および術後に予防的に全身静脈内投与する抗生物質の日常的な臨床応用により、術後感染のリスクが低減しています。臨床ではセファロスポリンが抗生物質の第一選択薬として最も多く使用されており、抗生物質の使用時期と手術部位感染率の間にはU字型曲線の関係があり、抗生物質の使用に最適な時期の前後で感染リスクが高くなります。最近の大規模研究では、切開前30～60分以内に抗生物質を使用した場合、感染率が最も低いことがわかりました。一方、人工股関節全置換術に関する別の大規模研究では、切開後30分以内に抗生物質を投与した場合、感染率が最も低いことが示されました。したがって、投与時期は一般的に手術前30分と考えられており、麻酔導入時に最良の結果が得られます。抗生物質の予防投与は術後に行われます。欧米では、抗生物質は通常、術後3日目まで使用されますが、中国では通常、1～2週間継続して使用されると報告されています。しかし、一般的な見解としては、特別な事情がない限り、強力な広域スペクトル抗生物質の長期使用は避けるべきであり、抗生物質の長期使用が必要な場合は、真菌感染症を予防するために抗生物質と併用して抗真菌薬を使用することが望ましいとされています。バンコマイシンは、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌を保有する高リスク患者に有効であることが示されています。特に抗生物質の半減期が短い場合、両側手術を含む長時間の手術では、より高用量の抗生物質を使用する必要があります。
5. 骨セメントと抗生物質の併用：
抗生物質注入セメントが人工関節形成術に初めて使用されたのはノルウェーで、ノルウェー人工関節形成術登録機関の調査で、抗生物質の静脈内投与とセメント（抗生物質併用人工関節）の注入を併用すると、どちらか一方の方法だけを使用する場合よりも深部感染率がより効果的に低下することが示されました。この知見は、その後 16 年間にわたる一連の大規模調査で確認されました。フィンランドの研究とオーストラリア整形外科協会 2009 でも、初回および再置換膝関節形成術における抗生物質注入セメントの役割について同様の結論に達しています。また、骨セメント 40 g あたり 2 g 以下の用量で抗生物質粉末を添加した場合、骨セメントの生体力学的特性は影響を受けないことも示されています。ただし、すべての抗生物質を骨セメントに添加できるわけではありません。骨セメントに添加できる抗生物質は、安全性、熱安定性、低アレルギー性、良好な水溶性、広い抗菌スペクトル、粉末状材料などの条件を満たす必要があります。現在、臨床現場ではバンコマイシンとゲンタマイシンがより一般的に使用されています。セメントへの抗生物質の注入は、アレルギー反応、耐性菌の出現、そして人工関節の無菌性緩みのリスクを高めると考えられていましたが、これまでのところ、これらの懸念を裏付ける証拠はありません。
VII. 要約
関節感染症の治療を成功させるには、病歴、身体検査、補助検査などを通して迅速かつ正確な診断を下すことが不可欠です。関節感染症の治療においては、感染を根絶し、痛みのない、正常に機能する人工関節を修復することが基本原則です。関節感染症の抗生物質治療は簡便で費用も安価ですが、根絶には多くの場合、複数の外科的治療法を組み合わせる必要があります。外科的治療を選択する上で重要なのは、関節感染症治療の中核を成す人工関節の除去という問題を考慮することです。現在、抗生物質、デブリードマン、関節形成術の併用は、ほとんどの複雑な関節感染症に対する包括的な治療法となっていますが、依然として改良と完成が必要です。
投稿日時: 2024年5月6日
