감염성 심내막염 및 그 합병증 진단에서 심장초음파의 역할
Abstract
Infective endocarditis (IE) remains associated with high morbidity and mortality rates despite advances in medical technology, diagnostics, and treatment. Hospital mortality for IE reaches up to 22%, with a five-year mortality rate of 40%. Globally, the incidence of IE has increased, with recent figures indicating 13.8 cases per 100,000 annually, up from 1.5–11.6 per 100,000 reported between 1990 and 2010. A retrospective cohort study in a tertiary care center in Korea demonstrated a significant rise in the monthly incidence of IE from 2.0 in 2005 to 3.8 in 2017. This increase is attributed to the enhanced utilization of diagnostic tools such as echocardiography, computed tomography (CT), and positron emission tomography (PET). The 2015 European Society of Cardiology (ESC) guidelines incorporated complementary imaging modalities like Single Photon Emission Computed Tomography-CT (SPECT/CT), 18F-FDG PET/CT, and Cardiac CT, alongside traditional transthoracic and transesophageal echocardiography. The 2023 ESC guidelines further expanded these algorithms to include Cardiac CTA, MRI, PET/CT, and WBC SPECT. However, transthoracic, and transesophageal echocardiography remain the primary and essential diagnostic tools for suspected IE. This review examines the role of echocardiography in diagnosing IE, highlighting typical ultrasound findings, valve damage, and associated complications. Ultrasound is pivotal for early detection and prognosis of IE, identifying vegetations, abscesses, pseudoaneurysms, and fistulas. New vegetations typically appear irregular and oscillate, with transthoracic echocardiography detecting vegetations larger than 5mm with 90% sensitivity. Detailed echocardiographic assessment provides critical insights for the surgical management of IE and enhances the understanding of IE’s complex pathology.
Keywords: Endocarditis; bacterial
중심 단어: 감염성 심내막염; 우종
서 론
감염성 심내막염은 발전된 의료 수준과 진단 방법 및 치료에도 불구하고 여전히 높은 이환율과 사망률과 관련이 있다. 감염성 심내막염의 병원 내 사망률은 최대 22%까지 보고되며, 5년 내 사망률은 40%에 이른다[ 1]. 또한, 전 세계적으로 감염성 심내막염은 연간 10만 명당 13.8명에서 발생하는 것으로 보고된다[ 2]. 이는 1990년부터 2010년까지의 문헌 검토에서 확인된 연간 10만 명당 1.5–11.6명보다 더 증가한 수치다[ 3]. 특히 한국의 3차의 료기관에서 시행된 12년간 후향적 코호트 연구에서도 감염성 심내막염의 월별 발생률이 2005년 2.0에서 2017년 3.8로 유의미하게 증가한 것으로 나타났다[ 4]. 이러한 변화는 이 기간 동안 감염성 심내막염 진단을 위한 초음파, computed tomography (CT), positron emission tomography (PET) 사용 증가가 발병률 증가에 기여한 것으로 보인다. 2015년에는 유럽심장학회에서 감염성 심내막염 진료 지침에서 기존의 경흉부심초음파 및 경식도심초음파를 이용한 진단법에 Single-photon emission computed tomography (SPECT)/CT, 18F‐fluorodeoxyglucose (18F-FDG) PET/CT, Cardiac CT와 같은 보완적이고 추가적인 검사를 알고리즘에 포함시켰다[ 5]. 그리고 유럽심장학회의 2023년 감염성 심내막염 진료 지침에서는 모든 알고리즘에 cardiac computed tomography angiography (CTA), magnetic resonance imaging (MRI), PET/CT, WBC SPECT 등을 시행하는 것이 포함되어 있도록 했다[ 6]. 그러나 여전히 경흉부 심초음파와 경식도 심초음파는 감염성 심내막염이 의심되는 환자에서 최초로 시행되어야 하며 핵심적인 검사다. 이 종설에서는 감염성 심내막염 진단에 활용되는 초음파의 역할에 대해 다룬다. 실제 증례를 바탕으로 전형적인 감염성 심내막염의 초음파 소견을 알아보고, 동반된 판막 손상과 관찰 가능한 합병증들을 다룰 예정이다.
본 론
감염성 심내막염의 발병 기전에 대해 여러 가설이 있지만 심장 내피세포의 손상이 우종 형성에 선행되는 것으로 보인다. 심장 내피세포의 손 상은 혈소판-피브린 종괴를 촉발시키고 균혈증을 만나게 되어 우종(vegetation)을 형성하는 것으로 보인다. 예를 들어 승모판 역류가 있는 환자에서 역류의 제트로 인해 승모판의 심방 쪽 내피세포 손상이 생기고, 이에 균혈증이 발생하면 해당 부위에 우종이 형성된다[ 7]. 따라서 전형적인 우종은 판막 끝 부분, 승모판이나 삼첨판의 경우 심방 면쪽에서, 대동맥판이나 폐동맥판의 경우 심실 면쪽에서 관찰된다. 심장초음파는 이러한 감염성 심내막염이 의심될 때 가능한 한 빨리 수행해야 하는 첫 번째 영상검사다. 이는 감염성 심내막염의 조기 진단과 예후에 중요한 정보를 제공한다. 또한, 우종과 함께 발생할 수 있는 농양, 가성동맥류, 인공판막열개, 누공 등도 관찰이 가능하다. 새로 발생한 우종은 대개 불규칙한 모양을 가지며 심근과 비슷한 정도의 텍스처를 가진다. Fig. 1은 승모판 후륜에 부착된 우종을 보여준다. 이 우종의 모양은 불규칙하며 승모판의 움직임과 무관한 떨림(oscillating)과 움직임을 보인다. 이러한 과도한 움직임은 우종을 진단하는 데 중요한 단서가 된다. 일반적으로 5 mm 미만의 우종을 탐지하는 경흉부심초음파의 민감도는 25%이지만, 그보다 큰 우종에서는 90%의 민감도를 보인다[ 8]. Fig. 2는 대동맥판 우관첨판(right coronary cusp)에 부착된 우종을 보여준다. 이 우종은 심장 수축기에는 상행대동맥 쪽에서 관찰되다가, 이완기에는 대동맥판역류와 함께 대동맥판의 좌심실 쪽에서 관찰된다. 특히 수축기 혈류 및 대동맥판역류와 함께 떨림(oscillating)이 발생하는 것을 관찰할 수 있다. 우종이 우관첨판에 생성되었으며 우종이 심실유출로 쪽으로 이동하면서 대동맥판 우관첨판 탈출증을 유발했다. 특히 이러한 판막의 손상과 대동맥판 역류의 존재는 우종과 감염성 심내막염을 더 강력하게 시사하는 소견이다. Fig. 3의 경우 비관동맥 첨판(non-coronary cusp)에 발생한 우종을 보여준다. Fig. 3에서 좌심실 중격으로 향하는 심한 대동맥판 역류는 비관동맥첨판이 우종과 함께 탈출증을 일으켰음을 보여준다. 흉골연 단축단면도에서는 6시 방향 비관동맥 첨판 중앙에 위치하고 있는 우종을 확인할 수 있다. 우종의 크기는 수술 적응증을 안내하는 핵심 파라미터이며 크기의 보고는 최대 길이로 한다[ 6]. 이러한 전형적인 소견 이외에도 다른 판막 합병증을 동반하기도 한다. 천공은 자연판막 심내막염(native valve endocarditis)환자의 15%가량에서 발견된다. 천공은 컬러도플러에서 혈류의 흐름이 확인되는 판막 조직의 결손으로 정의된다. 천공은 CT/PET/MR에서는 단순한 판막 조직 결손으로 보이지만, 심초음파에서는 판막 조직 결손과 함께 컬러도플러의 이상 흐름을 확인할 수 있다. 천공이 발생한 환자의 75%는 NYHA Class III–IV의 기능 등급을 보이는데, 이는 판막 기능 장애로 인한 혈류역학적 손상이 발생하기 때문이다. 천공이 강력하게 의심되는 경우 경식도 초음파가 필요하다[ 9]. Fig. 4는 승모판 전륜에 발생한 천공이다. 천공을 통하여 이완기에 flow가 형성되며, 3D 경식도 심초음파 영상에서는 이완기에 11시 방향의 천공을 뚜렷이 확인할 수 있다. 심장 내 농양도 흔한 합병증이다. 특히 황색포도상구균과 장구균 그리고 진균과 같은 공격적인 미생물들에 의해 흔히 발생한다. 2009년 2,781명을 대상으로 조사한 연구에서는 14.4%의 심장 내 농양이 동반된 것으로 보고했다[ 10]. 우종의 크기와 농양 형성 가능성은 상관관계가 없으며[ 11], 승모판막보다 대동맥판 심내막염일 때 더 자주 확인된다. 대동맥판 우종의 경우 농양이 형성되는 곳은 주로 커미셔 부위이며 그중에서도 좌관첨판(Left coronary cusp)과 비관동맥첨판 사이의 커미셔에서 가장 흔히 확인할 수 있다. 이러한 감염이 우심방이나 코흐 트라이앵글 쪽으로 확산되면 방실차단을 일으킬 수 있다[ 12]. Fig. 5는 대동맥판의 모든 첨판에 발생된 우종과 함께, 좌관첨판 및 비관동맥첨판의 커미셔부위 조직이 비후된 것을 확인할 수 있다. 이러한 소견은 농양을 시사하는 소견이다. 농양의 발생은 국소적으로 통제되지 않는 감염(locally uncontrolled infection)으로 취급되며, 조기 수술의 적응증이 된다[ 6]. 가성동맥류는 심장이나 주요 혈관벽의 파열을 특징으로 하는 감염성 심내막염의 또 다른 심각한 합병증이다. 실제 동맥류와 달리 가성 동맥류는 혈관벽의 모든 층을 침범하지 않고 대신 섬유 조직 층이나 주변 심장 구조로 싸여 있다. 농양 조직 주변으로 심실에서 생긴 압력의 효과로 인접한 구조들이 무너지면서 생성된다. 이러한 구조적 변화는 대동맥의 루트나 심실 중격에서 주로 생성된다[ 7]. 가성동맥류는 영향을 받은 판막 근처에 박동성 덩어리로 나타날 수 있으며, 종괴의 효과로 인해 흉통이나 호흡 곤란이 발생할 수 있다. 가성동맥류의 위치, 크기, 정도를 확인하려면 경흉부/경식도심초음파뿐 아니라, 컴퓨터 단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI)을 포함한 진단 영상이 필수적이다. 감염성 심내막염에서 가성동맥류가 확인되면 국소적으로 통제되지 않는 감염으로 취급되며, 치명적인 파열이나 급사를 예방하기 위해 3–5일 이내 비교적 조기 수술(urgent surgery)이 필요하다[ 6]. Fig. 6은 승모판 후륜과 좌심실조직 일부로 발생한 가성 동맥류이다. 모양이 불규칙하며, 정상 구조에서 볼 수 없는 공간을 형성하였다. 컬러도플러에서는 손상된 조직을 통과하는 플로우는 관찰되지 않았다. 누공은 상대적으로 드물지만 감염성 심내막염의 심각한 합병증으로, 판막과 판막 주위 구조에 농양이나 가성동맥류가 형성되었다가 천공으로 진행되어 발생하게 된다. 누공은 관상동맥을 포함한 모든 심장의 챔버들이 서로 연결되면서 발생할 수 있다. 누공의 발생 빈도는 약 1.6%이며, 대동맥판막에서 더 흔하게 발견된다[ 13]. 이러한 누공은 각 챔버 간의 압력 구배에 따라 컬러 도플러에서 난류로 확인될 수 있다. 이러한 누공의 탐지에서 경흉부심초음파는 약 50%의 민감도를 가지며, 경식도심초음파에서는 97%의 민감도를 가지므로 누공이 의심되는 모든 심내막염 환자에서 경식도심초음파를 하는 것이 권장된다[ 14]. 또한, 3D 경식도심초음파는 수술 전 평가에서 비정상적인 혈류 경로에 대한 자세한 이미지를 보여줄 수 있다. 누공 또한 국소적으로 통제되지 않는 감염으로 취급되며, 이 또한 조기 수술(3–5일)의 적응증이 된다. 만약 대동맥판이나 승모판의 누공으로 인하여 심인성쇼크가 유발되거나, 치료에 불응하는 폐부종(refractory pulmonary oedema)이 있는 경우에는 응급 수술이 필요하다[ 6]. 심장 이식형 전자장치(cardiac implantable electronic device, CIED)의 삽입 환자 수가 증가함에 따라 이와 연관된 감염성 심내막염도 증가하고 있다. CIED 감염은 일반적으로 삽입 시 발생하는 오염으로 인해 시작하여 장치의 리드, 그리고 삼첨판 심내막염으로까지 진행될 수 있다. 따라서 CIED 감염에서 흔한 감염균은 황색포도상구균과 응집효소음성-포도상구균이다. 리드와 판막으로 감염이 확장되면 전신 감염 증상들로 나타난다. 이러한 경우 경색에 의한 증상보다는 비특이적인 증상인 발열, 오한, 야간발한, 식욕부진 등이 나타나기에 진단에 더 어려움을 겪을 수 있다. Fig. 7에서는 CIED 리드에 붙어 있는 우종을 확인할 수 있었다. 이 환자의 경우 우종이 CIED 리드에만 붙어 있었고, 삼첨판을 침범하지 않아 CIED 및 CIED 리드 제거로 치료되었다. 경흉부/경식도심초음파 모두 CIED 감염에서는 민감도가 제한적이다. 리드가 지나가는 위치인 상대정맥보다 높은 위치에서는 시각화가 어렵기 때문이다[ 7]. 따라서 최근의 유럽 진료 지침은 CIED 연관 감염성 심내막염에 대한 진단 알고리즘을 따로 제공하고 있으며, 여기에는 경흉부/경식도심초음파뿐 아니라 PET/CT의 시행이 포함된다[ 6].
결 론
감염성 심내막염 진단을 위한 과거의 듀크 진단 기준에는 영상 검사가 오직 심초음파뿐이었다[ 15]. 그러나, 감염성 심내막염 진단에 다른 영상학적인 진단 가치가 높아짐에 따라, 현재는 심초음파(경흉부/경식도), 심장CT, 18-FDG PET/CT, WBC SPECT/CT에서 보이는 판막, 판막 주위/삽입물 주위의 이물질이나 해부학적 및 대사성 병변으로 이미지 양성 기준이 확대되었다[ 6]. Table 1은 2023년 유럽 심장학회의 수정된 감염성 심내막염 진단 기준이며, 이 진단 기준에 따라 감염성 심내막염의 진단 혹은 배제를 할 수 있다. 이러한 진단 기준의 변화에도 여전히 경흉부/경식도심초음파는 가장 먼저 수행되어야 하는 검사이며, 감염성 심내막염이 의심될 때 반복해서 시행해야 하는 검사다. 우종과 감염성심내막염의 합병증들을 시사하는 위의 이미지는 앞으로도 감염성 심내막염 진단의 중요한 단서를 제공할 것이다.
Figure 1.
A vegetation attached to the posterior leaflet of the mitral valve, showing irregular shapes and oscillating movements. 
Figure 2.
A vegetation on the right coronary cusp of the aortic valve observed during systole and diastole along with aortic regurgitation. 
Figure 3.
A vegetation on the non-coronary cusp of the aortic valve significant for aortic regurgitation towards the left ventricular septal side. 
Figure 4.
A perforation in the anterior annulus of the mitral valve with flow detected during diastole, clearly identified in a 3D transthoracic echocardiogram. 
Figure 5.
Vegetation on the cusps of the aortic valve with hypertrophy at the base of the non-coronary and left coronary cusps, suggestive of abscess formation. 
Figure 6.
A vegetation forming an irregular space on the posterior annulus of the mitral valve, and a pseudoaneurysm damaging parts of the left ventricular tissue. 
Figure 7.
Vegetation localized on the CIED lead, attached to the lead. 
Table 1.
Definitions of the 2023 European Society of Cardiology modified diagnostic criteria of infective endocarditis
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Major criteria |
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I. 감염성 심내막염(IE)에 합당한 혈액배양 양성 |
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A. 두 개의 개별 혈액 배양에서 IE에 합당한 전형적인 미생물: |
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Oral streptococci, Streptococcus gallolyticus (formerly S. bovis), HACEK group, S. aureus, E. faecalis |
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B. 감염성 심내막염에 합당한 전형적인 균이 지속적으로 배양되는 경우: |
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12시간 이상 떨어진 혈액배양에서 2회 이상 균이 검출 |
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4회 이상의 혈액배양에서 대부분 균이 자라거나 3회 모두에서 균이 배양(첫 샘플과 마지막 샘플은 1시간 이상 떨어져 채취되어야 함) |
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C. Coxiella burnetii가 1회 혈액배양 되거나 phase I IgG antibody 역가 > 1:800 |
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II. 감염성 심내막염의 영상 양성 소견 |
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A. 다음의 영상 기법으로 감염성 심내막염에서 특징적인 판막, 판막 주위/삽입물 주변의 해부학적 및 대사적 병변을 탐지 |
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심초음파(경흉부와 경식도) |
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심장 CT |
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[18F]-FDG-PET/CT(A) |
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WBC SPECT/CT |
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Minor criteria
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I. 질병 소인(predisposition): 심장의 선행요인이 있는 상태, 주사 약물 사용 |
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II. 발열: 체온 > 38 ℃ |
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III. 혈관 현상: 주 동맥 색전, 혈행성 골관절 패혈성 합병증(i.e., 척추디스크염), 진균성 동맥류, 뇌경색/뇌출혈, 결막 출혈, Janeway 병변들 |
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IV. 면역 현상: 사구체신염, Osler 결절, Roth 반점, 류마티스 유사인자 |
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V. 세균학적 증거: 주 기준에 맞지 않는 혈액배양 양성 혹은 감염성 심내막염 균주에 의한 급성 감염 혈청학적 증거 |
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IE Classification (at admission and during follow-up)
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확진: 2개의 주 기준, 1개의 주 기준과 3개의 소 기준, 5개의 소 기준 |
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가능: 1개의 주 기준과 1 혹은 2개의 소 기준 |
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배제: 확진 혹은 가능 기준에 합당하지 않은 경우(대체 진단 유무와 관계없이) |
REFERENCES
1. Bannay A, Hoen B, Duval X, et al. The impact of valve surgery on short- and long-term mortality in left-sided infective endocarditis: do differences in methodological approaches explain previous conflicting results? Eur Heart J 2011;32:2003–2015.   3. Bin Abdulhak AA, Baddour LM, Erwin PJ, et al. Global and regional burden of infective endocarditis, 1990-2010: a systematic review of the literature. Glob Heart 2014;9:131–143. 5. Habib G, Lancellotti P, Antunes MJ, et al. 2015 ESC Guidelines for the management of infective endocarditis: The Task Force for the Management of Infective Endocarditis of the European Society of Cardiology (ESC). Endorsed by: European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS), the European Association of Nuclear Medicine (EANM). Eur Heart J 2015;36:3075–3128. 6. Delgado V, Ajmone Marsan N, de Waha S, et al. 2023 ESC Guidelines for the management of endocarditis. Eur Heart J 2023;44:3948–4042. 7. Silbiger JJ, Rashed E, Chen H, Wiesenfeld E, Robinson SE, Cagliostro M. Cardiac imaging for diagnosis and management of infective endocarditis. J Am Soc Echocardiogr 2022;35:910–924. 8. Castillo Almeida NE, Gurram P, Esquer Garrigos Z, Mahmood M, Baddour LM, Sohail MR. Diagnostic imaging in infective endocarditis: a contemporary perspective. Expert Rev Anti Infect Ther 2020;18:911–925. 9. De Castro S, d'Amati G, Cartoni D, et al. Valvular perforation in left-sided infective endocarditis: a prospective echocardiographic evaluation and clinical outcome. Am Heart J 1997;134:656–664. 11. Middlemost S, Wisenbaugh T, Meyerowitz C, et al. A case for early surgery in native left-sided endocarditis complicated by heart failure: results in 203 patients. J Am Coll Cardiol 1991;18:663–667. 12. Pettersson GB, Hussain ST, Shrestha NK, et al. Infective endocarditis: an atlas of disease progression for describing, staging, coding, and understanding the pathology. J Thorac Cardiovasc Surg 2014;147:1142–1149.e2. 13. Anguera I, Miro JM, Vilacosta I, et al. Aorto-cavitary fistulous tract formation in infective endocarditis: clinical and echocardiographic features of 76 cases and risk factors for mortality. Eur Heart J 2005;26:288–297. 15. Durack DT, Lukes AS, Bright DK. New criteria for diagnosis of infective endocarditis: utilization of specific echocardiographic findings. Duke Endocarditis Service. Am J Med 1994;96:200–209.
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