만성 골수염의 치료

1. 항생제의 역할

1) 항생제가 효과를 나타내는 경로

일반적으로 골절 후에 만성 골수염을 일으키는 것은 세균(細菌, bacteria)입니다. 그러므로 원인이 되는 세균을 모두 죽이는 것이 골수염을 치료하는 지름길입니다. 균을 죽이는 거의 유일한 방법은 바로 “항생제”입니다. 그래서 세균에 의한 감염이 발생하면 항생제를 복용하거나 주사로 혈관에 투여하는 것입니다. 항생제를 복용하면 위장관으로 흡수되어 혈관으로 들어간 후에 혈액 순환의 경로를 따라 이동해 균이 있는 곳에 도달한 후 세균을 죽이게 됩니다. 항생제를 혈관에 주사하면 위장관으로 흡수되는 과정을 거치지 않고 바로 혈액 순환을 따라 균이 있는 곳에 도달할 수 있으므로 약으로 복용하는 것보다 더 빨리 강력한 효과를 나타냅니다.

2) 항생제 투여량의 제한이 필요한 이유

감염 치료라는 목적을 위해서는 항생제를 고농도로 많이 투여할수록 좋습니다. 하지만 항생제는 간과 콩팥(신장)을 통해 몸 밖으로 배출되어야 하는데, 지나치게 많은 양의 항생제를 투여하면 간과 콩팥에 손상을 주어서 심한 경우 환자의 생명이 위독해질 수 있습니다. 그래서 항생제를 복용하거나 주사를 통해 투여할 때는 균을 죽일 수 있는 최소한의 양을 투여하는 것이 원칙입니다.

3) 항생제 염주: 항생제를 골수염이 있는 부위에 직접 투여하는 방법

항생제를 복용하거나 혈관에 주사하면 간이나 콩팥에 손상을 주므로 투여 용량에 제한이 따릅니다. 그래서 항생제를 골수염이 있는 부위에 직접 투여하여 간과 콩팥에 손상을 주지 않으면서 매우 높은 농도의 항생제를 투여하는 방법이 개발되어 사용되고 있습니다. 하지만 항생제 가루나 액체를 수술 중에 골수염 부위에 그냥 뿌려 놓으면 수술 부위에 흐르는 피에 쉽게 씻겨 나가기 때문에 효과가 없습니다. 그래서 항생제를 골시멘트에 섞어서 작은 구슬처럼 만들고, 이 구슬들을 실에 꿰어 연결하면 마치 염주(念珠)처럼 보인다고 하여 항생제 염주(抗生劑 念珠)라고 부릅니다.

항생제 염주를 감염 부위에 넣어두면 시멘트에 섞여 있는 항생제가 서서히 배출되면서 골수염이 있는 부위에 정맥 주사로 투여하는 것보다 많게는 150배 정도의 고농도로 항생제를 투여할 수 있습니다. 항생제 염주의 장점은 매우 높은 농도의 항생제를 투여하지만 간이나 콩팥에 손상을 주지 않는다는 점입니다. 하지만 단점도 있습니다. 항생제가 다 배출되고 남은 골시멘트는 이물질이므로 장기간 몸속에 넣어두면 이물 반응을 유발하고 살아남은 균들이 항생제에 대한 내성을 획득하도록 하는 문제를 유발합니다. 그래서 보통 항생제 염주는 3주 내에 제거하는 것이 좋습니다. 제거를 위해서는 봉합한 피부를 다시 절개해야 하는 수술이 필요한데, 이것이 큰 단점으로 지적되고 있습니다.

근래에는 뼈 속에서 흡수되는 골시멘트가 개발되어 흡수성 골 시멘트에 항생제를 섞어 염주를 만들어 넣어두면 항생제를 배출하고, 염주는 시간이 지나면서 흡수되어 없어지므로 제거를 위해 또 한 번의 수술을 하지 않아도 되는 장점이 있습니다. 문제는 일반 골시멘트에 비해 6-7배에 달하는 가격이 부담스럽고 보험도 인정이 되지 않아 사용에 많은 제한이 있습니다.

2. 수술적 치료의 역할과 한계

1) 항생제를 투여해도 이 잘 낫지 않는 이유

앞서 설명한 대로 세균을 죽이는 역할은 항생제가 합니다. 그래서 골수염을 포함한 모든 세균 감염의 치료에 항생제가 반드시 사용되는 것입니다. 그런데 골수염에서 항생제를 계속 투여해도 잘 낫지 않고, 골수염> 치료를 위해 수술적 치료가 필요합니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
세균은 뼈와 뼈를 둘러싸고 있는 골막과 근육 등 모든 조직을 파괴하며 정상적인 혈액 공급을 차단합니다. 그 결과로 뼈를 포함한 모든 조직이 죽게(괴사, 壞死, necrosis) 됩니다. 이렇게 죽은 조직에는 수없이 많은 세균들이 살고 있는데, 외부에서 항생제를 투여해도 죽은 조직에는 혈액 공급이 되지 않으므로 그곳에 숨어 있는 세균들은 잘 죽지 않습니다. 그래서 수술을 통해 죽은 조직을 제거하는 것이며, 이런 수술을 변연절제술(debridement)이라고 합니다.

2) 변연절제술의 한계

그런데 수술로 죽은 조직을 다 제거하면 될 텐데 수술 후에도 왜 항생제를 장기간 투여해야 하는지에 대한 의문이 생깁니다.
균은 크기가 매우 작기 때문에 사람의 눈으로 볼 수 없습니다. 현미경으로 수백 배 확대해서 보아야 균을 볼 수 있습니다. 물론 균의 숫자도 엄청나게 많습니다. 수백만 또는 수천만의 균이, 감염이 발생한 뼈와 주변의 근육 틈새에 파고들어 숨어 있습니다. 또한 변연절제술이 광범위하게 될수록 뼈, 근육 및 피부에 결손이 생기고 이러한 결손을 복원하기 위해 또다시 큰 수술이 필요합니다. 그래서 경험이 많은 정형외과 의사라도 괴사 조직을 제거하는 데는 항상 주저함이 따릅니다. 이런 이유로 의사가 나름대로 철저하게 괴사 조직을 제거한다고 해도 균들 중 일부는 남아 있게 됩니다.

만일 수술을 통해 감염된 괴사조직을 완벽하게 제거하려고 한다면 유일한 방법은 감염 부위를 포함해서 팔, 다리를 절단하는 것입니다. 아주 드물게 뼈 전체에 심한 감염이 장기간 계속되고 골수염이 있는 팔 혹은 다리의 기능 자체가 많이 소실되어 감염을 치료하더라도 기능적이지 못하다면 절단을 해야 할 수도 있습니다. 하지만 골수염 치료를 위해 무분별하게 다리를 절단할 수는 없습니다. 그래서 변연절제술 후에 결손 부위에 항생제 염주를 넣고, 또 정맥 주사를 통해 항생제를 투여해서 남아 있는 균들을 죽이려고 노력하는 것입니다. 경우에 따라서는 변연절제술을 반복해서 몇 차례 해야 할 수도 있습니다.

3) 골수염 치료를 위한 내고정 금속 제거의 필요성

감염이 있는 곳에 골절 고정을 위해 사용된 금속판이나 금속정이 들어 있는 경우가 많습니다. 세균은 금속에 달라붙은 후에 글리코칼릭스(glycocalyx)라고 하는 특수한 물질을 분비하여 바이오필름(biofilm)이라고 불리는 보호막을 형성합니다. 그래서 항생제를 투여해도 바이오필름 속에 숨어 있는 균은 잘 죽지 않습니다. 또한 금속판이나 금속정이 있으면 괴사 조직을 제거하는 데 방해가 되어 변연절제술을 효과적으로 할 수 없습니다. 그래서 감염 부위의 금속은 특별한 상황이 아니면 제거하는 것이 원칙입니다. 변연절제술을 통해 감염이 조절되고 나면 불유합의 치료나 골 결손을 복원하기 위해 다시 금속을 넣어서 고정할 수 있습니다.

4) 결손 부위의 복원

변연절제술 후에는 대부분 크고 작은 정도의 조직 결손(缺損, defect)이 발생합니다. 이는 크게 연부 조직(주로 근육과 피부) 결손과 골 결손으로 나눌 수 있습니다.

(1) 연부조직의 중요성

앞에서 설명했듯이 경골의 전내측면은 근육으로 덮여있지 않아 개방성 골절이 쉽게 발생하고, 피부에 결손이 생기면 뼈가 노출되어 감염의 위험성이 크다고 설명했습니다. 이와 마찬가지로 만성 골수염이 진행되면 뼈와 근육 그리고 피부도 파괴하는데, 이로 인해 특히 경골의 전내측면 피부에 손상이 잘 생깁니다. 고름이 오랫 동안 배출된 주변에는 피하 지방층이 없어지고 딱딱한 뼈 위에 얇은 피부만 살짝 덮여 있는 경우가 많습니다. 괴사 조직을 제거하기 위해 약해진 피부를 절개하면 봉합도 잘 되지 않고 약해진 피부 자체가 죽는 경우도 많습니다. 그러면 그 아래 뼈가 노출되고 다시 감염이 지속되는 원인이 됩니다. 그래서 약해진 피부로 덮인 부위는 피판술 등을 이용하여 건강한 피부나 근육으로 잘 덮어 주는 것이 골수염 치료를 성공시키기 위한 필수 조건입니다.

(2) 골 결손의 복원: 뼈 이식 수술

괴사 조직 제거 후 발생한 골 결손은 그 크기에 따라 다양한 방법으로 복원할 수 있습니다. 가장 흔한 방법은 뼈 이식 수술입니다. 뼈 이식은 크기가 크지 않은 골 결손을 복원하는 데 유용한 방법으로, 자신의 뼈를 다른 곳(주로 골반뼈)에서 떼어서 이식하는 자가골 이식술이 가장 좋은 방법입니다. 하지만 자가골 이식은 몇 가지 단점이 있습니다. 뼈를 떼어낸 부위에 심한 통증이 있고, 얻을 수 있는 뼈의 양에 제한이 있고, 또 감염 등 각종 합병증이 생길 수 있습니다. 기증받은 다른 사람의 뼈를 사용하는 동종골 이식술을 할 수도 있는데, 자기 뼈보다 효과가 떨어지는 단점이 있습니다.

(3) 골 결손의 복원: 골 이동 수술

결손의 크기가 커서 뼈 이식 수술로 골유합을 얻기 어려운 뼈의 중간 부위가 통째로 없어진 형태의 분절 결손(分節 缺損, segmental defect)은 골 이동술(骨 移動術, bone transport)이 많이 사용됩니다. 골 이동술은 키를 늘이는 수술 원리와 방법을 응용한 것으로, 원래는 일리자로프(Ilizarov, 골연장술의 원리 및 외고정 장치를 개발한 러시아의 정형외과 의사) 외고정 장치를 사용합니다. 기본적인 원리는 뼈에 골절을 만든 후(절골술, 切骨術, osteotomy) 외고정 장치로 고정하고 하루 1mm씩 4회에 나눠서 서서히 골절 부위를 늘려 나가면 늘어난 부위에 저절로 뼈가 생기는 것입니다. 골 이동술은 10cm가 넘는 골 결손도 복원할 수 있는 아주 유용한 방법입니다. 의사들은 변연절제술을 할 때 괴사 조직을 제거함으로써 발생할 커다란 골 결손의 복원에 대한 부담을 상당히 덜 수 있게 되었고, 이로 인해 지난 십여 년 간골수염 치료에 획기적인 발전이 있었습니다.

원위(부)에서 절골술을 시행하고 골 이동술로 결손을 복원한 증례. 근위(부)에 뼈가 만난 자리에는 골이식 수술이 필요" />

물론 골 이동술에도 단점이 있습니다. 치료 기간이 오래 걸리는 것입니다. 환자는 오랜 치료 기간 동안 외고정 장치를 착용해야 하므로 일상생활에 매우 많은 제한을 받습니다. 샤워를 하기도 어렵고 잠을 잘 때조차도 편하질 않습니다. 예를 들어, 10cm의 골 결손이 있는 환자를 골 이동술로 치료하려면 하루에 1mm씩 이동하므로 100일이 걸립니다. 하지만 이동이 다 끝났다고 바로 외고정 장치를 제거할 수 있는 것은 아닙니다. 이동한 부위에 뼈가 생기고 단단해져서 외고정 장치를 제거하기까지는 보통 이동하는데 걸린 시간의 두 배 정도가 더 소요됩니다. 그래서 200일 정도를 더 기다려야 하는 것입니다. 그러면 약 300일이라는 계산이 나옵니다. 뼈가 단단해지는 기간이 좀 더 길어지는 경우도 많이 있는데, 이럴 때는 외고정 장치의 착용기간이 1년을 넘기도 합니다.

외고정 장치의 착용기간이 길어지면 단순히 불편한 것을 넘어서 핀 주위에 감염이 발생하는 경우가 많고, 핀을 다시 삽입해야 하는 경우도 자주 생깁니다. 이런 문제를 해결하기 위해서 최근에는 금속정이나 금속판을 먼저 고정하고 외고정 장치로 이동술을 시행한 후, 이동이 끝나면 이동한 골편에 나사못을 삽입하고 외고정 장치를 제거하는 수술 방법(transport over nail or plate)이 점차 주목을 받고 있습니다. 이 방법을 이용하면 외고정 장치 착용 기간을 약 1/3로 줄일 수 있어서 환자의 고통을 크게 줄일 수 있습니다. 하지만 수술 방법이 어렵고 감염이 있던 곳에 다시 금속을 넣는 부담을 감수해야 하므로 골수염 치료에 경험이 많고 숙련된 정형외과 의사의 시술이 필요합니다.

금속정으로 고정하고 근위부에 절골술을 시행한 후 작은 외고정 장치를 설치합니다. 절골술을 하고 일주일 지난 다음에 외고정 장치를 이용해서 뼈를 이동합니다. 뼈를 이동하는 데는 약 3개월(90일)이 걸렸습니다. 이동이 끝난 다음 금속판을 고정하고 이동한 뼈가 만난 부분에는 뼈 이식수술을 했습니다. 그리고 외고정 장치는 제거했습니다. 이후에도 뼈가 완전히 단단해지기까지는 약 9개월 정도가 걸렸습니다. 골 결손의 복원에는 모두 12개월이 걸렸습니다. 전통적인 일리자로프 외고정 방법을 사용했더라면 12개월간 외고정 장치를 착용해야 했겠지만, 금속정을 삽입하고 골이동술을 시행하여 외고정 장치 착용기간을 3개월로 줄일 수 있었습니다.