7年目に痛み出した人工股関節―「ゆるみ」の裏に潜む感染を見抜く
第117回医師国家試験 D問題 第64問
国試問題にチャレンジ
74歳の女性。右股関節痛を主訴に来院した。7年前に右変形性股関節症で右人工股関節置換術を受けた。その後，問題なく経過していたが，半年前から右股関節痛が出現し，徐々に痛みが増悪し歩行困難になったため受診した。意識は清明。身長156cm，体重46kg。体温37.2℃。脈拍84/分，整。血圧132/72mmHg。右股関節に腫脹と熱感を認め，発赤も伴っている。血液所見：赤血球370万，Hb 10.8g/dL，Ht 33％，白血球12,700，血小板30万。血液生化学所見：総蛋白7.4g/dL，アルブミン3.4g/dL，総ビリルビン0.6mg/dL，AST 17U/L，ALT 8U/L，LD 134U/L（基準120～245），ALP 144U/L（基準38～113），γ-GT 16U/L（基準8～50），アミラーゼ70U/L（基準37～160），尿素窒素12mg/dL，クレアチニン0.7mg/dL，血糖90mg/dL，Na 143mEq/L，K 4.0mEq/L，Cl 105mEq/L。CRP 6.2mg/dL。来院時の両側股関節エックス線写真で，右人工股関節にゆるみを認めた。 次に行うべきなのはどれか。
- a.副腎皮質ステロイド関節内注入
- b.下肢持続牽引
- c.可動域訓練
- d.関節液培養
- e.ギプス固定
対話形式の解説
ドクター
医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクター医学生ドクターまとめ
人工関節置換術から数年後に、痛み・局所の発赤や熱感・炎症反応の上昇・人工関節のゆるみがみられた場合は、摩耗粉による無菌性ゆるみではなく遅発性の人工関節周囲感染を強く疑います。人工関節表面のバイオフィルムのため治療は長期の抗菌薬と手術の組み合わせとなり、その選択には起炎菌と薬剤感受性の同定が欠かせないため、まず関節穿刺で関節液の培養・グラム染色・細胞数を調べ、可能なら抗菌薬開始前に検体を採取します。感染関節へのステロイド関節内注射は禁忌であり、牽引、ギプス固定、可動域訓練は診断にも根本的な治療にもなりません。ゆるみを伴う感染例では人工関節を抜去し、抗菌薬入りスペーサーを経て入れ直す二期的再置換術が代表的な治療です。「治療の前に菌を確かめる」という原則は、自己関節の化膿性関節炎を含む感染症診療全般の基本となります。
解答・解説
正解はdです
所見の整理
・74歳女性。7年前に右変形性股関節症に対して右人工股関節全置換術（THA）を受けた。術後早期には問題がなかった。 ・半年前から右股関節痛が出現し、徐々に悪化して歩けなくなった。外傷などをきっかけに急に起こったのではなく、慢性に進む経過である。 ・体温37.2℃の微熱がある。右股関節に腫脹・熱感・発赤があり、局所の炎症を示す所見がそろっている。 ・白血球12,700、CRP 6.2 mg/dLと炎症反応が上昇している。Hb 10.8 g/dLの軽い貧血とアルブミン3.4 g/dLの軽い低下は、慢性炎症に伴う変化として矛盾しない。 ・エックス線写真で右人工股関節にゆるみを認める。
診断へのプロセス
人工関節置換術後に痛みとゆるみが生じる原因は、大きく二つに分けられる。一つは、ポリエチレンなどの摩耗粉に対する異物反応で骨が溶ける無菌性ゆるみ（非感染性）であり、もう一つは人工関節周囲感染（PJI: periprosthetic joint infection）である。無菌性ゆるみでは、局所の発赤・熱感や全身の炎症反応は通常目立たない。本例は局所の炎症の四徴（発赤・腫脹・熱感・疼痛）と白血球・CRPの上昇を伴っており、人工関節周囲感染（術後数年たって発症した遅発性感染）を強く疑う。遅発性感染は、術中に入り込んだ毒性の弱い菌がゆっくり増えた場合や、他の部位の感染巣から血流に乗って菌が届いた場合（血行性感染）に起こる。
設問の考え方
人工関節周囲感染を疑ったら、まず起炎菌を確かめることが最優先である。人工関節の表面には細菌がバイオフィルム（菌と菌が作る粘液性の物質の膜）を形成し、抗菌薬が効きにくい。そのため治療は長期間の抗菌薬投与と手術（人工関節の抜去と再置換など）を組み合わせて行う。抗菌薬の選択も、手術法の決定も、起炎菌とその薬剤感受性がわかっていることが前提となる。関節穿刺で得た関節液について、培養・グラム染色・細胞数（白血球数と好中球の割合）を調べることが次に行うべき検査である。全身状態が安定していれば、培養の検出率を下げないために、抗菌薬は検体を採取してから開始するのが原則である。
選択肢考察
- ×a. 副腎皮質ステロイド関節内注入
誤り。副腎皮質ステロイドの関節内注射は、関節リウマチや結晶誘発性関節炎（偽痛風など）、変形性関節症のような非感染性の関節炎で、炎症や痛みを抑える目的に用いられることがある。しかしステロイドは局所の免疫を抑えるため、感染を悪化させる。感染が疑われる関節への注射は禁忌である。そもそも関節内注射自体が化膿性関節炎の原因となりうる手技でもある。
- ×b. 下肢持続牽引
誤り。下肢の持続牽引は、大腿骨骨折の手術までの間の整復・固定や、股関節脱臼の整復後の安静などに用いられる。痛みを和らげるために一時的に行われることはあっても、感染の診断にも根本的な治療にもならない。起炎菌を調べることを優先すべき本例で、次に行う対応ではない。
- ×c. 可動域訓練
誤り。可動域訓練は関節の拘縮を防ぎ、機能を回復させるためのリハビリテーションである。強い炎症が起きている感染関節を急性期に動かすと、痛みと炎症が増す。また、ゆるんだ人工関節に負担をかけることにもなる。感染の診断と治療が先であり、可動域訓練は炎症が落ち着いてから行う。
- ○d. 関節液培養
正しい。局所の炎症所見、炎症反応の上昇、人工関節のゆるみがそろっており、遅発性の人工関節周囲感染が疑われる。診断を確定し、適切な抗菌薬と治療方針（再置換術の方法など）を決めるには、起炎菌とその薬剤感受性を明らかにする必要がある。股関節は深い位置にあるため、超音波やX線透視で確認しながら清潔操作で穿刺し、関節液を採る。そして培養に加えて、グラム染色、白血球数と好中球の割合を調べる。人工関節に穿刺することで新たに感染させる危険はあるが、感染が強く疑われる場合は診断のために得られる利益の方が大きい。
- ×e. ギプス固定
誤り。ギプス固定は骨折や靱帯損傷などで患部を固定するために行う。股関節はギプスで固定しにくい部位であるうえ、固定すると局所の腫脹や発赤の観察ができなくなる。また、高齢者では関節拘縮や廃用（筋力低下など）、深部静脈血栓症の原因にもなる。感染の診断にも治療にもならず、本例で次に行う対応ではない。
人工関節周囲感染（PJI）
・人工関節置換術の重い合併症の一つである。発症時期によって、術後早期の感染（術中に菌が入り込むのが主な原因）と、遅発性の感染（毒性の弱い菌がゆっくり増える場合や、歯科処置・尿路感染・皮膚の感染などから血流に乗って菌が届く血行性感染）に分けられる。 ・起炎菌：黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌などのコアグラーゼ陰性ブドウ球菌が多い。遅発性の感染では、Cutibacterium acnes（旧名 Propionibacterium acnes）のような毒性の弱い菌が原因になることもある。 ・症状：痛みが最も多い。発赤・熱感・腫脹、発熱、皮膚と関節腔がつながる瘻孔（皮膚にできる排膿路）がみられる。慢性に経過した例では、症状がはっきりしないこともある。 ・検査：血液ではCRPや赤沈が上昇する。関節液では白血球数の増加、好中球の割合の増加がみられ、培養で菌が検出される。手術中に組織を採取して培養や病理検査を行うこともある。皮膚に通じる瘻孔がある場合や、複数の検体から同じ菌が培養された場合は、確定診断の根拠となる。画像では人工関節のゆるみや、人工関節周囲の骨吸収（骨と人工関節の境界にできる透亮像の拡大）がみられる。 ・治療：抗菌薬の長期投与と手術を組み合わせる。発症してから時間がたっておらず、人工関節が固定されている場合は、人工関節を残したまま感染組織を除去し洗浄する方法（DAIR: debridement, antibiotics and implant retention）が選ばれることがある。慢性化した例や、本例のように人工関節がゆるんでいる例では、人工関節を抜去する。抜去後は抗菌薬を混ぜた骨セメントでできたスペーサーを一時的に入れて感染を鎮め、その後に新しい人工関節を入れ直す二期的再置換術が代表的な治療である。
無菌性ゆるみとの違い
・無菌性ゆるみ：長い経過の中で、摺動面の摩耗粉に対するマクロファージの反応によって骨が溶け（osteolysis）、人工関節がゆるむ。体重をかけたときや動き始めに痛むが、局所の炎症所見やCRPの上昇は通常みられない。治療は再置換術である。 ・感染性ゆるみ：局所の炎症所見、炎症反応の上昇がみられ、関節液の検査で感染が証明される。無菌性ゆるみとは治療方針（一期的に入れ替えるか、二期的に入れ替えるか、抗菌薬を使うか）が大きく異なるため、再置換術の前に感染かどうかを見極めることが重要である。
自己関節の化膿性関節炎との共通点
・どちらも、関節穿刺・関節液検査（培養、グラム染色、細胞数）をまず行い、検体を採取してから抗菌薬を開始するのが原則である。自己関節では、関節切開あるいは関節鏡で関節内を洗浄・排膿する治療を早急に行う。
POINT
・人工関節置換術後に、遅れて痛み・局所の炎症所見・炎症反応の上昇・ゆるみがみられたら、人工関節周囲感染を疑う。 ・最初に行うのは関節穿刺による関節液の検査（培養、グラム染色、細胞数）である。可能なら抗菌薬開始前に検体を採取する。 ・感染が疑われる関節へのステロイド関節内注射は禁忌である。 ・感染でゆるんだ人工関節は抜去が必要で、二期的再置換術が代表的な治療である。 ・人工関節のゆるみには感染性と無菌性（摩耗粉による骨溶解）があり、治療方針が異なる。