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Korean J Clin Microbiol Vol. 14, No. 1, March, 2011 DOI: 10.5145/KJCM.2011.14.1.1 Clinical Aspects of Bacterial Meningitis in Cerebrospinal Fluid Culture Positive Patients in a Tertiary Care University Hospital Min Jin Kim 1, Song Mi Moon 2, Tae Sung Park 1, Jin-Tae Suh 1, Hee Joo Lee 1 1 Department of Laboratory Medicine, Kyung Hee University School of Medicine, 2 Department of Infectious Diseases, Asan Medical Center, University of Ulsan College of Medicine, Seoul, Korea Background: There have been previous clinical research studies on clinical manifestations of in adults or children; however, few have focused on including both groups and none on the causative organism and its susceptibilities to antibiotics. Here we describe the distribution of causative organism and its antibiotic susceptibilities of from spinal fluid positive patients of a university hospital. Methods: Cases of spinal fluid culture results from admitted patients in Kyung Hee Medical Center from July 2004 to June 2009 were analyzed retrospectively by their medical records and laboratory results. Results: Ninety five cases of positive spinal fluid culture results were obtained and 25 cases fit the diagnostic criteria for bacterial. 5 cases were spontaneous and 20 were post cranial surgery. Among the 25 patients, fever was the most common clinical presentation (100%) and ventriculoperitoneal shunt was the most common causative procedure of post cranial surgery. Streptococcus pneumoniae for spontaneous and Acinetobacter species for post cranial surgery was identified as the most common causative organisms. Conclusion: Recurrent positive spinal fluid culture results of the same organism was found in expired patients due to post cranial surgery and also from the culture results of the wound and intra-cranial inserted instruments, suggesting post operative infection control is directly related to morbidity requiring adequate usage of antibiotics rather than empirical broad spectrum antibiotics. (Korean J Clin Microbiol 2011;14:1-6) Key Words: Bacterial, CSF, Antibiotic susceptibilities of, Spinal fluid culture 서 뇌척수액은하루에 500 ml 정도생성이되며, 약 70% 정도가맥락막총 (choroid plexuses) 을통해분비되고, 나머지는뇌실과대뇌지주막하공간 (cerebral subarachnoid space) 의뇌실막표면 (ependymal lining) 에서분비된다. 뇌척수액의생화학, 미생물검사등을통해지주막하출혈, 다발성경화증, 신경매독, 뇌척수막종양및세균, 결핵, 바이러스, 진균등의수막염의원인을감별할수있다. 이중특히세균성수막염의경우, 뇌척수액의생화학적, 미생물학적검사를통해그진단과치료, 예후등을예측할수있다 [1]. 세균성수막염은소아에서발생하는주요감염질환의하나 Received 4 May, 2010, Revised 28 June, 2010 Accepted 20 July, 2010 Correspondence: Hee Joo Lee, Department of Laboratory Medicine, Kyung Hee University School of Medicine, 1 Hoegi-dong, Dongdaemun-gu, Seoul 130-702, Korea. (Tel) 82-2-958-8672, (Fax) 82-2-958-8609, (E-mail) leehejo@khmc.or.kr 론 로 5 10% 정도의높은사망률이보고되며, 소아에있어후천성으로발생하는청력소실의가장큰원인중의하나이다. 세균성수막염은다양한원인균이존재하며연령에따라원인균의빈도에차이가있으나일반적으로 Haemophilus influenzae 가가장많고, Streptococcus pneumoniae 및 Neisseria meningitidis 순으로많다 [2-4]. 뇌수술후수막염은흔하지는않지만매년그빈도가증가하고있다 [5]. 원인으로는두부외상후에뇌막에손상을받았거나, 뇌출혈이있어뇌안삽입기구를통한배액술을시행한경우및종양제거수술이있으며, 이경우외부에서뇌막으로세균이쉽게접근하여염증이생길수있다. 흔한원인균으로는 Staphylococcus aureus, coagulase-negative staphylococci (CoNS), Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli 및 Acinetobacter baumannii가있다 [5-7]. 국내보고에따르면원외수막염을유발하는원인균주로는 S. pneumoniae 가제일많이보고되었으며, 선행원인이신경외과적수술인경우에는 S. aureus와 gram-negative bacilli가높은것으로보고되었다 [8]. 1

2 Korean J Clin Microbiol 2011;14(1):1-6 이전연구에서는소아나성인에국한되어수막염의임상양상을보고하여왔으나소아나성인을함께시행한연구는적었으며 [8], 원인균주와항균제감수성에관련된연구는없어국내한 3차의료기관에서분리된뇌척수액배양양성환자를대상으로균종분포와항균제내성양상을알아보고자하였다. 특히세균성수막염으로진단받은환자를대상으로뇌수술후와자연적인수막염으로따로분류하여관련된균종분포, 항균제내성및임상양상을분석하여더나은치료의지침에도움이되고자하였다. 대상및방법 2004년 7월부터 2009년 6월까지경희의료원에내원하여뇌척수액검사를의뢰한환자를대상으로뇌척수액배양사례들을의무기록, 검사실기록을통해후향적으로분석하였다. 환자군은신생아를포함한전연령대의환자로하였다. 뇌척수액은실온에서검체를운반하여그람염색을시행하였고 Blood agar plate, Chocolate agar plate, Thioglychollate broth 배지에서배양하였다. 자란균에대한항균제감수성검사는 2004년부터 2006년 5월까지는 VITEK (Bio-Merieux, Durham, NC, USA) 으로최소항균제억제농도를측정하였으며, 2006년 6월이후로는 MicroScan WalkAway 96 System (Dade Behring, West Sacramento, CA, USA) 을이용해항균제감수성검사를하였다. 세균성수막염의진단기준은 Chang 등이시행한연구를참고로하였다 [7]. 첫째, 뇌척수액에서세균이배양되고둘째, 뇌수막염의임상증상 ( 고열, 발작, 의식저하, 두통, 구토및경부강직등뇌막자극증상 ) 을보이며셋째, 뇌척수액백혈구수가 100/mm 3 이상으로주로호중구가증가하였거나혈청에대한뇌척수액당비율 (CSF glucose/serum glucose) 이 0.4 이하인화농성의뇌척수액양상이보이는경우로하였다 [7]. 뇌척수액에대한미생물동정검사결과, streptococci와 CoNS로확인된경우는오염의가능성을배제할수없으므로, 뇌척수액배양에서반복적으로같은균주가배양되는경우와카테터팁이나삽입한뇌수술용기구에서동일균주가분리되는경우및임상경과등을고려하여원인균주여부를판단하였다 [9-11]. 동일환자에서같은균종이여러번분리되었을경우에는 1건으로하였다. 한편이연구에서는머리외상과뇌수술후발전한수막염을 뇌수술후수막염 으로정의하였으며, 침습적인시술을받지않고다른원인을확실하게알수없는경우에는 자연적인수막염 으로정의하였다. 결과 1. 뇌척수액배양양성균종의분포 2004년 7월부터 2009년 6월까지 2,557검체의뇌척수액검사 가의뢰되었고, 139검체에서 95건의뇌척수액배양양성사례를확인하였다. 배양된균주는그람양성균주 76건과그람음성균주 19건이분리되었다 (Table 1). 그중피부상재균에의한오염균의가능성이높은 CoNS는 35건, Micrococcus 균종은 3 건으로전체양성환자의 40.0% 를차지하였다. CoNS에서는 S. epidermidis 가 17건으로가장많았다. S. aureus는 CoNS의뒤를이어 8건을차지하였으며, 그외그람양성균주로는 Enterococcus 균종이 6건 (7.9%), Streptococcus 균종은 12건 (15.8%) 이관찰되었다. Enterococcus faecalis와 S. aureus가같이관찰된혼합감염은 1건 (1.3%) 이었다. 그람음성균주에서는 Klebsiella pneumoniae가 6건 (31.6%) 으로가장많았으며그다음으로 Acinetobacter 균종이 4건 (21.1%), Enterobacter 균종이 3건 (15.8%), Flavobacterium 균종이 2건 (10.5%) 순이었다. 2. 세균성수막염환자의임상증상, 이학적소견및관련수술 95건의뇌척수액배양양성사례중세균성수막염의진단기준에합당한것은 25건이었다. 따라서 70검체에의한뇌척수액배양양성사례가오염균에의한양성사례로보이며, 오염률은 73.7% 이었다. 2004년 7월부터 12월까지 2건, 2005년도에 2건, 2006년도에 5건, 2007년도에 5건 2008년도에 8건, 그리고 2009년도 6월까지 3건의양성환자를보여연도별로증가하는양상을보이고있었다. 자연적인수막염으로진단된예가 5건이었고, 뇌수술후수막염은 20건이었으며, 그중여성은 6명이었고남성은 19명이었다. 세균성수막염환자가지닌기저질환으로는당뇨와고혈압이가장많았으며알코올중독, 신장질환 Table 1. Ninety-five cases of cerebrospinal fluid culture-positive bacteria Gram positive bacteria 76 Staphylococcus aureus, MSSA 1 Staphylococcus aureus, MRSA 7 Coagulase negative staphylococcus 35 Streptococcus viridans, α-hemolytic 2 Streptococcus pneumoniae 7 Streptococcus salivarius 2 Streptococcus, non-hemolytic 1 Micrococcus species 3 Enterococcus species 6 Bacillus species 11 Enterococcus faecalis+staphylococcus aureus 1 Gram negative bacteria 19 Acinetobacter baumannii 4 Klebsiella pneumoniae 6 Enterobacter species 3 Flavobacterium species 2 Pseudomonas aeruginosa 2 Citrobacter freundii 1 Non-fermenting gram negative rods 1 Total 95

Min Jin Kim, et al. : Bacterial Meningitis in CSF Positive Patient 3 및악성종양순이었다. 자연적인수막염의경우임상증상으로는고열이가장흔하게나타나는증상이었고, 1건에서감염성심내막염이함께동반되었으며, 뇌수술후수막염의경우고열 (70%) 에이어의식변화 (45%) 및경련 (25%) 순이었다. 뇌수술후수막염의경우뇌실복강지름술 (ventriculoperitoneal shunt) 후에가장많이발생하였으며뇌실외배액 (extraventricular drainage) 후, 두개골절제 (craniectomy), 종양제거 (mass removal), 뇌실외배액과두개골절제후자연적인뇌실내출혈 (spontaneous intracerebral hemorrhage, post-state craniotomy, post-state extraventricular drainage) 순이었다. 3. 세균성수막염환자의균종분포 자연적인뇌수막염의경우 5명에서 Streptococcus 균종이분리되었고, 모두 S. pneumoniae로동정되었다. 뇌수술후수막염은그람음성균으로는 Acinetobacter 균종이 4명으로가장많았으며그뒤로 K. pneumoniae 2명, Enterobacter 균종이 2명, Pseudomonas 균종과 Flavobacterium 균종에서각각 1명씩나타났다. 그람양성균으로는 S. aureus가 3명, CoNS가 3명으로분리되었으며, Streptococcus 균종과 Enterococcus 균종이 2명에서검출되었다 (Table 2). 4. 세균성수막염환자의뇌척수액소견 뇌척수액검사상백혈구수는자연적인수막염의경우 800 8,480/mm 3 ( 평균 4,902/mm 3 ) 에이르는다양한분포를보였으며, 다핵구분획은평균 82% ( 범위 69 95%) 으로나타났다. 단백질평균 218.8 mg/dl ( 범위 131 270 mg/dl) 로증가하였으며, 당은평균 39.4 mg/dl ( 범위 23 73 mg/dl) 로감소한양상을보였다. 뇌수술후수막염은백혈구수가 20 65,850/mm 3 ( 평균 6,568/mm 3 ) 에이르는다양한분포를보였으며, 다핵구분획은평균 72% ( 범위 46 100%) 로나타났다. 단백질평균 658.5 mg/dl ( 범위 14 5,700 mg/dl) 로증가하였으며, 당은평 Table 2. Causative organisms of the 25 bacterial cases Pathogen Spontaneous (n=5) Postneurosurgical (n=20) Gram-negative pathogens Klebsiella pneumoniae 0 2 Pseudomonas species 0 1 Acinetobacter species 0 4 Enterobacter species 0 2 Flavobacterium species 0 1 Gram-positive pathogens Staphylococcus aureus 0 3 Coagulase-negative staphylococci 0 3 Streptococcus species 5 2 Enterococcus species 0 2 균 23.4 mg/dl ( 범위 0 79 mg/dl) 로감소한양상을보였다 (Ta ble 3). SPSS (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 를이용하여뇌수술후수막염을자연적인수막염과비교하였을때백혈구수 (P=0.772), 다핵구분획 (P=0.835), 단백질 (P=0.164), 및당 (P=0.468) 에서통계학적으로유의한차이는보이지않았다. 5. 세균성수막염환자에서의항균제감수성양상 자연적인수막염의원인균주였던 S. pneumoniae는 oxacillin, penicillin-g에 4예가내성을보였고, trimethoprim/sulfamethoxazole에 3예가내성을보였으며, clindamycin, erythromycin, tetracycline에 2예가내성을보였다. Ciprofloxacin, teicoplanin, vancomycin에는 5예모두감수성을보였다. 뇌수술후수막염의경우 S. aureus는 ciprofloxacin, clindamycin, erythromycin, oxacillin, imipenem, cefepime, cefotaxime, cephalothin, cefazolin에 1예가감수성을보였고, teicoplanin, trimethoprim/sulfamethoxazole, vancomycin에서는 3예모두감수성을보였다. Acinetobacter 균종은 ciprofloxacin, trimethoprim/sulfamethoxazole, cefotaxime, ceftriaxone, amikacin, gentamicin, aztreonam에서 4예모두내성을보였다. Enterococcus 균종은항균제감수성을시행한 erythromycin, oxacillin, penicillin-g, trimethoprim/sulfamethoxazole, ampicillin, gentamicin 에모두내성을보였으며, Enterobacter 균종과 K. pneumoniae 에서는 ciprofloxacin, trimethoprim/sulfamethoxazole, imipenem, amikacin, gentamicin에서모두감수성을보였다. S. pneumoniae는 penicillin-g, teicoplanin, trimethoprim/sulfamethoxazole, vancomycin에 2예모두감수성을보였다. Table 3. Cerebrospinal fluid finding of bacterial Test 고 뇌척수액검사를시행한 2,557검체중 139검체에서배양양성으로보고되어, 5.4% 의양성률을보였다. 뇌척수액배양양성으로보고된 139검체에서중복된환자를제외한 95건중 25 건만이세균성수막염의진단기준에합당하였으며나머지 70 건은오염균이었다. 세균성수막염으로진단된 25건은연도별 Spontaneous (n=5) Postneurosurgical (n=20) Mean Range Mean Range P value WBC (/mm 3 ) 4,902 800 8,480 6,568 20 65,850 0.772 Neutrophil (%) 82 69 95 72 46 100 0.835 Lymphocyte (%) 7 1 14 9 0 27 Protein (mg/dl) 218.8 131 270 658.5 14 5,700 0.164 Glucose (mg/dl) 39.4 23 73 23.4 0 79 0.468 찰

4 Korean J Clin Microbiol 2011;14(1):1-6 로증가하는양상을보이고있었으며, 자연적인수막염 (5건) 보다뇌수술후수막염 (20건) 이더많은양상을보였다. 그중여성보다는남성에서더많이관찰되었으며기저질환으로는당뇨와고혈압이가장많았다. 세균성수막염이성인수막염중약 20% 정도차지하는것으로보고한이전연구와비교하여보았을때 [12], 이번연구에서보인낮은뇌척수액배양양성률 (5.4%) 을고려하면세균성수막염의진단에뇌척수액의그람염색과배양이유용한검사이기는하나단독으로진단에이용하기에는한계가있는것으로생각되었다. 따라서면역반응을이용한세균성항원검사나중합효소연쇄반응 (polymerase chain reaction) 과같은검사를병행한다면위음성및항균제치료를받은환자에서보다도움을줄수있을것으로보인다 [13,14]. 검출된균주중에서는 40% 가 CoNS와 Micrococcus 균종이었으나세균성수막염으로진단받은환자에서는 CoNS가적은것으로보아뇌척수액배양에서피부상재균의오염이많았다는것도알수있었다. 이번연구에서는경희의료원에서 2004년 7월부터 2009년 6 월까지세균성수막염으로진단받은환자 25명중에서 17세이하환자는 8명 (32%) 이었고 18세이상인환자는 17명 (68%) 이었다. 따라서소아환자보다는어른에서더많은세균성수막염을보였다. 하지만 17명의어른환자중대부분이뇌수술후수막염으로진단받은환자여서연령에따른수막염의차이를설명하기에는환자수가부족해앞으로장기간조사를통하여분석이필요할것으로보인다. 한편자연적인수막염 (5명) 보다는뇌수술후수막염 (20명) 이 4배정도많았고매년증가하는양상을보였다. 이는뇌수술의발달과빠른처치와연관된수술의증가로인해이런양상을보이는것으로생각하였고, Wang 등이발표한연구를보았을때앞으로도뇌수술후수막염이더욱증가할것으로생각한다 [5-7]. 한편, 외국의보고에따르면자연적인수막염이뇌수술후수막염보다많은빈도를보이고한국에서발표한다른연구에서도외국연구와비슷한결과를보고하였다 [8,9,15]. 이번연구에서는이와다르게뇌수술후수막염이더많았던이유로는수막염의진단기준이엄격하였기때문에자연적인수막염으로진단받은환자수가적었던것으로보이며, 또한본원에서뇌수술이증가하여뇌수술후수막염으로진단받은환자가증가하여이와같은결과를보인것으로생각한다. 따라서앞으로는뇌수술후감염관리가적극적으로이루어져야할것으로보인다. 뇌수술후수막염 (20명) 으로진단받은환자중에 4명 (20%) 이사망하였으며자연적인수막염 (5명) 에서는사망자가관찰되지않았다. 뇌수술후수막염사망자들의경우뇌척수액에서반복적으로같은균주가검출되었고, 상처부위배양과배액을위해뇌안으로삽입한기구에서도동일균주가나오는양상을보여수술후감염관리가사망률과연관이되는것으로보인다 [5]. 또한뇌수술후적절한항균제를선택하여사용하여, extended spectrum β-lactamase (ESBL) 을생성하는그람음성간균, 페니실린에내성을갖는 pneumococci 및 vancomycin에내성을갖는 enterococci (VRE) 등의항균제내성세균이생기지않게하는것이필요할것으로생각되었다 [16]. 이번연구는경희의료원에서최근 5년동안내원한환자를대상으로분리된뇌척수액배양양성환자를알아보고균종분포를살펴본것으로세균성수막염으로진단받은환자수가 25명으로대상군의환자수가적다는제한점이있었다. 또한뇌수술후수막염환자의경우수술전예방적항균제의영향으로그람염색과배양검사에서음성결과가나올수있어뇌척수액배양시양성이나온환자들의결과만을가지고수막염을설명하기에는한계가있다고생각한다. 하지만자연적인수막염은기존의보고와같이 S. pneumoniae가원인균이었고, 뇌수술후수막염은흔한원인균인 S. aureus, gram-negative bacilli외에그람양성균인 CoNS, enterococci, streptococci도원인균으로분리된다는것을이번연구를통해알수있었고, 뇌수술후수막염이해마다증가추세를보이고높은사망률을나타내앞으로뇌수술후수막염에대한적절한항균제사용이필요할것으로생각되었다. 참고문헌 1. Knight JA and Kjeldsberg CR. Cerebrospinal, synovial and serous body fluids. In: Mcpherson RA and Pincus MR, eds. Henry s Clinical Diagnosis and Management by Laboratory Methods. 21th ed, Philadelphia: WB Saunders, 2007:426-31. 2. Schlech WF 3rd, Ward JI, Band JD, Hightower A, Fraser DW, Broome CV. Bacterial in the United States, 1978 through 1981. The National Bacterial Meningitis Surveillance Study. JAMA 1985;253:1749-54. 3. Schuchat A, Robinson K, Wenger JD, Harrison LH, Farley M, Reingold AL, et al. Bacterial in the United States in 1995. Active Surveillance Team. N Engl J Med 1997;337:970-6. 4. Wenger JD. Epidemiology of Haemophilus influenzae type b disease and impact of Haemophilus influenzae type b conjugate vaccines in the United States and Canada. Pediatr Infect Dis J 1998;17(9 Suppl):S132-6. 5. Wang KW, Chang WN, Huang CR, Tsai NW, Tsui HW, Wang HC, et al. Post-neurosurgical nosocomial bacterial in adults: microbiology, clinical features, and outcomes. J Clin Neurosci 2005;12:647-50. 6. Lu CH, Chang WN, Chang HW. Adult bacterial in Southern Taiwan: epidemiologic trend and prognostic factors. J Neurol Sci 2000;182:36-44. 7. Chang WN, Lu CH, Huang CR, Tsai NW, Chuang YC, Chang CC, et al. Changing epidemiology of adult bacterial in southern taiwan: a hospital-based study. Infection 2008;36:15-22. 8. Park DC, Choi IS, Heo JH, Lee KW. Acute bacterial : causative organisms, clinical characteristics and prognosis. J Korean Neurol Assoc 2000;18:556-61. 9. Durand ML, Calderwood SB, Weber DJ, Miller SI, Southwick FS, Caviness VS Jr, et al. Acute bacterial in adults. A

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6 Korean J Clin Microbiol 2011;14(1):1-6 = 국문초록 = 국내한 3 차의료기관에서분리된뇌척수액배양양성환자의균종분포와임상적고찰 1 경희대학교의과대학진단검사의학교실, 2 울산대학교의과대학서울아산병원감염내과학교실김민진 1, 문송미 2, 박태성 1, 서진태 1, 이희주 1 배경 : 이전연구에서는소아나성인에국한되어뇌막염의임상양상을알아보았으나소아나성인을통틀어시행한연구는적었으며원인균주와항균제감수성에관련된연구는없어국내한 3차의료기관에서분리된뇌척수액배양양성환자를대상으로균종분포와항균제내성양상을알아보고자하였다. 방법 : 2004년 7월부터 2009년 6월까지경희의료원에내원중뇌척수액검사를의뢰한환자를대상으로시행한뇌척수액배양사례들을의무기록, 검사실기록을통해후향적으로분석하였다. 세균성수막염의진단기준에따라분류하였고자연적인수막염과뇌수술후수막염으로나누어비교하였다. 결과 : 연구기간중 95건의뇌척수액배양양성사례가나왔고, 세균성수막염의진단기준에합당한것으로 25건이나왔다. 그중자연적인수막염은 5건이었고, 뇌수술후수막염은 20건이나왔다. 그중여성은 6명이었고남성은 19명이었으며세균성수막염환자에서기저질환으로는당뇨와고혈압이가장많았다. 임상증상으로는고열 (100%) 이가장흔하게나타나는증상이었고, 뇌수술후수막염의경우뇌실복강지름술 (ventriculoperitoneal shunt) 후에가장많이발생하였다. 자연적인수막염의경우 Streptococcus 균종이나왔고뇌수술후수막염은 Acinetobacter 균종이가장많았다. 뇌수술후수막염은자연적인수막염과비교하였을때단백질평균이좀더높고당평균이좀더낮으나큰차이는보이지않았다. 결론 : 자연적인수막염 (5명) 보다는뇌수술후수막염 (20명) 이 4배정도많았으며매년증가하는양상을보여뇌수술의발달과빠른처치와연관된수술의증가로인해이런양상을보이는것으로생각된다. 뇌수술후수막염사망자들의경우같은균주의반복된뇌척수액에서의검출이있었으며상처부위배양과뇌안삽입기구에서도동일균주가나오는양상을보여수술후감염관리가사망률과연관이되며광범위항균제의사용보다적절한항균제의사용이필요할것으로생각된다. [ 대한임상미생물학회지 2011;14:1-6] 교신저자 : 이희주, 130-702, 서울시동대문구회기동 1 동경희의료원진단검사의학과 Tel: 02-958-8672, Fax: 02-958-8609 E-mail: leehejo@khmc.or.kr