人工膝関節術後の発熱と膝の腫れ―抗菌薬の前に「血液培養2セット」を採る理由
第118回医師国家試験 F問題 第61問（連問）
国試問題にチャレンジ
連問の共通文
次の文を読み，61～63の問いに答えよ。 75歳の女性。人工膝関節置換術のため入院中である。 現病歴：7日前に右変形性膝関節症に対して人工膝関節置換術を実施し，入院中である。3日前から右膝の疼痛を自覚していた。前日から鎮痛薬を内服したが，疼痛が増悪し歩行困難となった。また38℃台の発熱も出現した。 既往歴：60歳から高血圧症と糖尿病に対して内服治療中である。 生活歴：65歳まで小学校の教師をしていた。夫と2人暮らし。アレルギー歴はない。 家族歴：父が高血圧症，母が糖尿病。 術後7日目の現症：意識は清明。身長154cm，体重50kg。体温38.1℃。脈拍124/分，整。血圧88/50mmHg。呼吸数24/分。SpO2 96％（room air）。眼瞼結膜はやや貧血様で，眼球結膜に黄染を認めない。頭頸部に異常を認めない。心音と呼吸音とに異常を認めない。腹部は平坦，軟で，肝・脾を触知しない。背部に異常を認めない。右膝は手術創周囲に発赤と腫脹があり，疼痛で可動が困難である。創部の離開や滲出液は認めない。他の部位に皮膚の異常を認めない。 検査所見：尿所見：蛋白（±），糖1＋，潜血（－）。血液所見：赤血球372万，Hb 11.3g/dL，Ht 32％，白血球11,900（桿状核好中球12％，分葉核好中球79％，好酸球1％，単球2％，リンパ球6％），血小板10万，PT-INR 1.34（基準0.9～1.1），血漿フィブリノゲン810mg/dL（基準186～355），Dダイマー5.7μg/mL（基準1.0以下）。血液生化学所見：総蛋白6.2g/dL，アルブミン3.0g/dL，総ビリルビン0.8mg/dL，AST 30U/L，ALT 20U/L，LD 220U/L（基準124～222），ALP 104U/L（基準38～113），γ-GT 29U/L（基準9～32），CK 150U/L（基準41～153），尿素窒素15mg/dL，クレアチニン0.6mg/dL，血糖228mg/dL，HbA1c 6.5％（基準4.9～6.0）。Na 138mEq/L，K 3.8mEq/L，Cl 103mEq/L。CRP 34mg/dL。 指導医と共に右膝関節穿刺を実施した。関節液のGram染色所見を示す。
この時点で追加すべき検査はどれか。
- a.エンドトキシン
- b.血液培養
- c.尿酸
- d.尿中アルブミン
- e.フェリチン
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
人工関節置換術後早期に手術した関節の疼痛・発赤・腫脹と発熱が出現し、関節液のGram染色でブドウの房状のGram陽性球菌を認めれば、黄色ブドウ球菌による人工関節周囲感染を考えます。頻脈・低血圧・頻呼吸、血小板減少や凝固異常を伴う場合は敗血症（さらにはショック）へ進行していると判断し、抗菌薬開始前に採取部位を変えて血液培養を2セット以上採取します。血液培養は菌血症の有無や薬剤感受性を明らかにし、治療期間や感染性心内膜炎の検索など、その後の方針を左右します。エンドトキシンはGram陰性菌の成分でありGram陽性菌感染の評価には使えず、尿酸・尿中アルブミン・フェリチンも敗血症への初期対応では優先されません。「敗血症を疑ったら抗菌薬の前に血液培養2セット、ただし抗菌薬は遅らせない」という原則は、診療科を問わず必須の臨床判断です。
解答・解説
正解はbです
所見の整理
・75歳女性。右変形性膝関節症に対し人工膝関節置換術（TKA：total knee arthroplasty）を受け、術後7日目である。 ・3日前から右膝痛が出現し、鎮痛薬でも増悪して歩行困難となり、38℃台の発熱を伴う。 ・右膝の手術創周囲に発赤・腫脹があり、疼痛のため可動できない。創離開や滲出液はないが、局所の炎症は明らかである。 ・バイタルサイン：体温38.1℃、脈拍124/分、血圧88/50mmHg、呼吸数24/分。頻脈・頻呼吸・低血圧がそろっている。平均血圧は約63mmHgで、ショックの状態にあると考えてよい。 ・白血球11,900で好中球（桿状核12％＋分葉核79％）が優位、いわゆる左方移動を伴う。CRP 34mg/dLと著明高値である。 ・血小板10万と低下し、PT-INR 1.34と延長している。感染に伴う凝固異常の始まりを示唆する。フィブリノゲン810mg/dLの高値は、フィブリノゲンが急性期蛋白として増えていることを反映する。Dダイマー5.7μg/mLの上昇は、術後であること、炎症があることのほか、静脈血栓の存在も念頭に置くべき所見である。 ・血糖228mg/dL、尿糖1＋。HbA1c 6.5％と慢性的なコントロールは極端に悪くないが、手術侵襲と感染によるストレス高血糖がある。糖尿病は術後感染の危険因子である。 ・関節液のGram染色では、多数の好中球の中に、紫色に染まる球菌がブドウの房状に集まっている。Gram陽性球菌（クラスター形成）であり、黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）が最も考えられる。
診断に至るプロセス
人工関節術後早期に、手術した関節の痛み・発赤・腫脹・発熱が出現し、関節液から細菌が見つかったことから、人工関節周囲感染（PJI：periprosthetic joint infection）、すなわち人工関節術後の化膿性関節炎と診断できる。術後4週以内に生じた早期感染にあたる。 さらに、頻呼吸（22/分以上）と収縮期血圧低下（100mmHg以下）があり、qSOFA（quick SOFA）で2項目を満たす。血小板減少や凝固異常も含めて臓器障害が始まっており、局所感染から敗血症、さらに敗血症性ショックへ進行しつつある状態と判断される。
設問の考え方
敗血症が疑われる患者では、原因菌の同定と菌血症の有無の確認が不可欠である。そのため、抗菌薬を投与する前に、採取部位を変えて血液培養を2セット以上採取する。関節液の培養だけでは、血流感染の有無や、治療期間の決定（菌血症があれば治療が長くなる）、感染性心内膜炎などの播種性病変を探す必要性を判断できない。一方で、敗血症性ショックでは抗菌薬投与の遅れが予後を悪くするため、血液培養の採取は短時間で済ませ、速やかに抗菌薬を開始する。
選択肢考察
- ×a. エンドトキシン
エンドトキシンはGram陰性菌の外膜にあるリポ多糖（LPS：lipopolysaccharide）で、菌が壊れる際に血中へ放出される。Gram陰性菌による敗血症の補助診断に用いられることがあるが、感度・特異度は十分でない。本例の関節液から見つかったのはGram陽性球菌であり、Gram陽性菌はエンドトキシンを持たないため、測定しても診断や治療方針の決定には役立たない。
- ○b. 血液培養
本例は人工関節感染を感染巣とする敗血症性ショックが疑われる。菌血症の有無を確かめ、原因菌と薬剤感受性を明らかにするため、抗菌薬開始前に血液培養を2セット以上（別々の部位から）採取する必要がある。黄色ブドウ球菌の菌血症と判明すれば、感染性心内膜炎や他部位への播種を心エコーなどで検索し、治療期間を長く設定するなど、その後の方針が大きく変わる。関節液培養とあわせて採取すべき最優先の検査である。
- ×c. 尿酸
血清尿酸値は高尿酸血症の評価に用いられ、痛風性関節炎を疑うときの参考になる。ただし痛風発作の最中には血清尿酸値がむしろ正常範囲にとどまることも多く、確定診断は関節液中の尿酸ナトリウム結晶の証明による。術後には痛風や偽痛風（ピロリン酸カルシウム結晶沈着症）が関節炎を起こすこともあるが、本例は関節液から細菌が見つかり、ショックを伴っている。敗血症の対応として追加すべき検査ではない。
- ×d. 尿中アルブミン
尿中アルブミンは糖尿病性腎症を早期にみつけるための検査で、微量アルブミン尿が早期腎症の指標となる。本例は糖尿病があるが、腎症の評価は慢性期に落ち着いた状態で行うもので、急性感染症やショックでは一時的にアルブミン尿が増えるので正しく評価できない。現時点で行う意義はない。
- ×e. フェリチン
フェリチンは体内の貯蔵鉄を反映し、鉄欠乏性貧血では低値になる。また急性期蛋白でもあり、炎症で上昇する。成人Still病や血球貪食症候群では著明な高値となり、診断の手がかりになる。本例の軽度貧血は術後の出血や炎症で説明でき、ショックを伴う細菌感染の診療で優先して調べる検査ではない。
人工関節周囲感染（PJI）
・人工関節置換術後に起こる重大な合併症である。人工物の表面には細菌がバイオフィルム（細菌が作る膜状の集合体）を形成しやすく、抗菌薬や免疫が届きにくいため治りにくい。 ・危険因子：糖尿病、関節リウマチ、ステロイドや免疫抑制薬の使用、肥満、低栄養、高齢、手術時間の延長など。 ・原因菌：黄色ブドウ球菌（MSSA・MRSA）とコアグラーゼ陰性ブドウ球菌（表皮ブドウ球菌など）が多い。 ・病型：術後早期（おおむね4週以内）、遅発性（慢性）、血行性（遠隔の感染巣から菌が運ばれる）に分けられる。 ・診断：関節穿刺による関節液の白血球数・好中球比率、Gram染色、培養が重要である。抗菌薬を始める前に検体を採取する。 ・治療：早期感染ではデブリドマン（感染組織の除去）と洗浄を行い、インプラントは残して抗菌薬を長期投与する方法（DAIR：debridement, antibiotics and implant retention）がとられることが多い。慢性感染ではインプラントの抜去と再置換が必要となることが多い。
敗血症・敗血症性ショックの定義（Sepsis-3）
・敗血症：感染症に対する生体反応の調節不全により、生命を脅かす臓器障害が生じた状態。SOFAスコアが2点以上急に上昇したもの。 ・qSOFA：呼吸数22/分以上、意識の変容、収縮期血圧100mmHg以下のうち2項目以上で敗血症を疑うきっかけとなる。 ・敗血症性ショック：十分な輸液をしても平均血圧65mmHg以上を保つのに血管収縮薬が必要で、かつ血清乳酸値が2mmol/Lを超える状態。
血液培養の要点
・抗菌薬を始める前に採取する。 ・2セット以上（1セット＝好気ボトル＋嫌気ボトル）を別々の部位から採る。皮膚の常在菌が混入しただけなのか、本当に菌血症なのかを見分けるためである。 ・黄色ブドウ球菌が血液から検出された場合は、1本だけでも混入とは考えず、真の菌血症として扱う。
POINT
・人工関節術後早期の関節痛・腫脹・発熱では人工関節周囲感染を疑い、関節穿刺でGram染色と培養を行う。 ・Gram陽性球菌がブドウの房状に集まっていれば、ブドウ球菌を考える。 ・敗血症・ショックを疑えば、抗菌薬投与前に血液培養を2セット以上採取する。 ・エンドトキシンはGram陰性菌の成分であり、Gram陽性菌感染の評価には使えない。