人工関節には急性および慢性感染症のリスクがあり，敗血症や種々の合併症につながり，死に至ることもある。症状としては，関節痛，腫脹，運動制限などがある。診断は確定困難となることがあり，様々な基準に基づく。治療は長期にわたる抗菌薬療法と通常は関節切開による。
人工関節感染症の病因
人工関節では自己関節よりも感染がよくみられる。その多くは，周術期に起こる関節内への細菌の播種が原因であるが，皮膚感染症，肺炎，侵襲度の高い器具使用，尿路感染症のほか，ときに転倒，まれに歯科処置にも起因する術後菌血症が原因である。
関節の感染の3分の2の症例は術後1年以内に発生する(1)。術後最初の数カ月間では，約50％の症例で黄色ブドウ球菌が起因菌となり，比較的まれな起因菌として混合菌叢，グラム陰性菌，および嫌気性菌がある(2)。人工肩関節の感染ではCutibacterium acnesが特によくみられ，その検出には長時間の培養（最長2週間）が必要になることがある(3)。Candida属真菌が人工関節に感染することがあるが，Candida感染症はまれである(4)。
病因論に関する参考文献
1.Hasenauer MD, Ho H, Engh CA 3rd, Engh CA Jr. Factors Associated With the Incidence and Timing of Total Knee Arthroplasty Infection. J Arthroplasty.2022;37(6S):S276-S280.e3.doi:10.1016/j.arth.2022.02.034
2.Tsaras G, Osmon DR, Mabry T, et al. Incidence, secular trends, and outcomes of prosthetic joint infection: a population-based study, olmsted county, Minnesota, 1969-2007. Infect Control Hosp Epidemiol.2012;33(12):1207-1212.doi:10.1086/668421
3.Vilchez HH, Escudero-Sanchez R, Fernandez-Sampedro M, et al. Prosthetic Shoulder Joint Infection by Cutibacterium acnes: Does Rifampin Improve Prognosis?A Retrospective, Multicenter, Observational Study. Antibiotics (Basel).2021;10(5):475.Published 2021 Apr 21.doi:10.3390/antibiotics10050475
4.Grzelecki D, Grajek A, Dudek P, et al. Periprosthetic Joint Infections Caused by Candida Species-A Single-Center Experience and Systematic Review of the Literature. J Fungi (Basel). 2022;8(8):797.Published 2022 Jul 29.doi:10.3390/jof8080797
人工関節感染症の危険因子
危険因子に関する参考文献
1.Kunutsor SK, Whitehouse MR, Blom AW, Beswick AD; INFORM Team.Patient-Related Risk Factors for Periprosthetic Joint Infection after Total Joint Arthroplasty: A Systematic Review and Meta-Analysis. PLoS One. 2016;11(3):e0150866.Published 2016 Mar 3.doi:10.1371/journal.pone.0150866
2.Tande AJ, Palraj BR, Osmon DR, et al. Clinical Presentation, Risk Factors, and Outcomes of Hematogenous Prosthetic Joint Infection in Patients with Staphylococcus aureus Bacteremia. Am J Med.2016;129(2):221.e11-221.e2.21E20.doi:10.1016/j.amjmed.2015.09.006
人工関節感染症の症状と徴候
人工関節感染症の症状と徴候は手術からの経過時間に依存し，さらに早期感染，遅発感染，晩期感染に分類される (1), (2)。
早期/急性感染症は術後3カ月以内に発生する。発症が突然で，罹患関節に腫脹，疼痛，および発赤がみられる。通常は発熱や悪寒などの全身症状がみられる。この種の感染は典型的には外科的手技の施行中に成立する。
遅発感染は，術後3カ月から12カ月までの期間中に発生するものである。創部からの持続的排膿（例，瘻孔）がみられることがあり，罹患関節は熱感，腫脹，および疼痛を呈する。感染は関節形成術中または術後早期に成立したものである可能性が高い。
晩期感染は，最初の手術から12カ月以上が経過した時点で発生するものである。それまで良好に機能していた関節に関節痛，圧痛，および発赤が急性発症する。この感染症は，別の感染部位からの血行性播種が原因である可能性が高い。
症状と徴候に関する参考文献
1.Parvizi J, Gehrke T; International Consensus Group on Periprosthetic Joint Infection. Definition of periprosthetic joint infection. J Arthroplasty.2014;29(7):1331.doi:10.1016/j.arth.2014.03.009
2.Barrett L, Atkins B. The clinical presentation of prosthetic joint infection. J Antimicrob Chemother.2014;69 Suppl 1:i25-i27.doi:10.1093/jac/dku250
人工関節感染症の診断
臨床基準，微生物学的基準，病理学的基準，および画像診断基準
人工関節感染症の診断には，しばしば臨床基準，微生物学的基準，病理学的基準，画像診断基準を組み合わせる必要がある。人工関節感染症の診断に標準化されたアプローチはなく，複数の診断基準が提唱されている(1, 2, 3, 4)。
人工関節感染症の診断は，罹患関節から採取した2つの検体の培養で同じ微生物が陽性となった場合に確定することができる。瘻孔と人工関節との連絡も診断の決め手になりうる(2)。
人工関節感染症では，血清C反応性タンパク（CRP）値，赤血球沈降速度（赤沈），およびDダイマー値が全て上昇することがある。細胞数測定と培養のために関節液を採取すべきである。早期感染では，関節液の白血球数は典型的には10,000/μL（10 × 109/L）を超える(5)。
遅発または晩期感染では，関節液の白血球数は典型的には3000/μLを超える。関節液は白血球分画についても分析すべきである。
好中球の割合は，急性感染では典型的には90％を超え，遅発および晩期感染では典型的には80％を超える。関節液のα-デフェンシン検査陽性も感染のマーカーとなりうる(6)。
X線で人工関節の緩みまたは骨膜反応を認めることがあるが，X線では診断に至らない。テクネチウム99mによる骨シンチグラフィーおよびインジウムで標識した白血球シンチグラフィーはX線よりも感度が高いが，手術直後では特異性に欠ける。手術時に採取した人工関節周囲組織を培養および組織学的分析に供することがある(4)。
診断に関する参考文献
1.Parvizi J, Gehrke T; International Consensus Group on Periprosthetic Joint Infection. Definition of periprosthetic joint infection. J Arthroplasty. 2014;29(7):1331.doi:10.1016/j.arth.2014.03.009
2.Parvizi J, Tan TL, Goswami K, et al. The 2018 Definition of Periprosthetic Hip and Knee Infection: An Evidence-Based and Validated Criteria. J Arthroplasty. 2018;33(5):1309-1314.e2.doi:10.1016/j.arth.2018.02.078
3.McNally M, Sousa R, Wouthuyzen-Bakker M, et al. The EBJIS definition of periprosthetic joint infection. Bone Joint J.2021;103-B(1):18-25.doi:10.1302/0301-620X.103B1.BJJ-2020-1381.R1
4.Osmon DR, Berbari EF, Berendt AR, et al. Diagnosis and management of prosthetic joint infection: clinical practice guidelines by the Infectious Diseases Society of America. Clin Infect Dis.2013;56(1):e1-e25.doi:10.1093/cid/cis803
5.Beam E, Osmon D. Prosthetic Joint Infection Update. Infect Dis Clin North Am. 2018;32(4):843-859.doi:10.1016/j.idc.2018.06.005
6.Lee YS, Koo KH, Kim HJ, et al. Synovial Fluid Biomarkers for the Diagnosis of Periprosthetic Joint Infection: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Bone Joint Surg Am.2017;99(24):2077-2084.doi:10.2106/JBJS.17.00123
人工関節感染症の治療
デブリドマンを伴う関節切開
人工関節の再置換
長期にわたる全身投与の抗菌薬療法
人工関節感染症の治療は長期にわたって行う必要があり，通常は全てのセメント，膿瘍，および壊死組織の慎重なデブリドマンとともに人工関節抜去のための関節切開を含む。デブリドマンの後，直ちに人工関節の再置換または抗菌薬をしみこませたスペーサーの留置を行い，その後先延ばしにした（2～4カ月）新しい人工関節の埋め込みを，抗菌薬をしみこませたセメントを用いて行う(1)。
いずれの場合も長期にわたる全身投与の抗菌薬療法を用いる(1)；術中培養を行った後に経験的な治療を開始し，通常はメチシリン耐性を有するグラム陽性菌（例，バンコマイシン1gを12時間毎に静注）および好気性グラム陰性菌（例，ピペラシリン/タゾバクタム3.375gを6時間毎に静注またはセフタジジム2gを8時間毎に静注）をカバーする薬剤を組み合わせ，培養および感受性試験の結果に基づいて見直す。
人工関節感染症の起因菌が黄色ブドウ球菌である場合の抗菌薬療法としては，6週間の病原体特異的治療とバイオフィルムへの浸透を狙ったリファンピシン300～450mg，経口，1日2回の併用などがある。6週間の初期治療コースの終了後も，リファンピシンに経口抗菌薬（感受性があるなら理想的にはレボフロキサシンまたはシプロフロキサシン）を併用する治療を，股関節の感染症では3カ月間，膝関節の感染症では6カ月間にわたり継続する(1)。
5年時点での無感染治療成功率は外科的アプローチに依存するが，内科的治療と外科的治療を併用すると80％近くになる可能性がある(2), (3)。
状況により関節固定を伴う切除関節形成術は，通常は感染のコントロールが不良で十分なbone stockがない患者に対象を限定する。
治療に関する参考文献
1.Osmon DR, Berbari EF, Berendt AR, et al. Diagnosis and management of prosthetic joint infection: clinical practice guidelines by the Infectious Diseases Society of America. Clin Infect Dis. 2013;56(1):e1-e25.doi:10.1093/cid/cis803
2.Berbari EF, Osmon DR, Duffy MC, et al. Outcome of prosthetic joint infection in patients with rheumatoid arthritis: the impact of medical and surgical therapy in 200 episodes. Clin Infect Dis.2006;42(2):216-223.doi:10.1086/498507
3.Sousa R, Abreu MA.Treatment of Prosthetic Joint Infection with Debridement, Antibiotics and Irrigation with Implant Retention - a Narrative Review. J Bone Jt Infect.2018;3(3):108-117.Published 2018 Jun 8.doi:10.7150/jbji.24285
人工関節感染症の予防
歯科処置前の予防的抗菌薬投与は，ほかに適応（例，心臓弁膜症）がない場合，ルーチンには推奨されない(1)。歯科処置を受ける患者における整形外科インプラントの感染予防については，American Academy of Orthopaedic Surgeons（AAOS）のAppropriate Use Criteriaを参照のこと。しかしながら，菌血症のリスクが高い泌尿器科的処置（例，砕石術）を受ける患者には，予防的抗菌薬投与が推奨されることがある。
多くの施設では，鼻腔培養で黄色ブドウ球菌（S. aureus）の定着をスクリーニングしている。保菌者については，人工関節を埋め込む手術に先立ってムピロシン軟膏で定着を解消する(2)。
予防に関する参考文献
1.Sollecito TP, Abt E, Lockhart PB, et al. The use of prophylactic antibiotics prior to dental procedures in patients with prosthetic joints: Evidence-based clinical practice guideline for dental practitioners--a report of the American Dental Association Council on Scientific Affairs. J Am Dent Assoc. 2015;146(1):11-16.e8.doi:10.1016/j.adaj.2014.11.012
2.Smith M, Herwaldt L. Nasal decolonization: What antimicrobials and antiseptics are most effective before surgery and in the ICU. Am J Infect Control.2023;51(11S):A64-A71.doi:10.1016/j.ajic.2023.02.004
要点
関節に熱感，発赤，または圧痛がみられるか，原因不明の持続する関節痛がみられる患者では，人工関節感染症を疑うが，そのリスクは術後1年間で最も高くなる。
関節穿刺を行い，検体を培養および関節液検査に供する；X線やルーチンの臨床検査は滅多に役に立たない。
関節切開およびデブリドマンの両方と標的を絞った長期にわたる抗菌薬の全身投与により治療する。
バイオフィルムへの浸透を促進するため，ブドウ球菌に有効な抗菌薬にリファンピシンを追加する。
参考文献
1.Sollecito TP, Abt E, Lockhart PB, et al. The use of prophylactic antibiotics prior to dental procedures in patients with prosthetic joints: Evidence-based clinical practice guideline for dental practitioners--a report of the American Dental Association Council on Scientific Affairs. J Am Dent Assoc.2015;146(1):11-16.e8.doi:10.1016/j.adaj.2014.11.012
