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Volume 15, Number 1, June 2003
후방십자인대 보존형과 대치형 슬관절 전치환술 후 결과
( 3년에서 8년 추시 결과)
영남대학교 의과대학 정형외과학교실
이동철・손욱진・허재희
= 국문 초록 =
목적 : 슬관절 전치환술 시 후방십자인대 보존군과 대치군 사이의 임상적, 방사선학적 결과 및 주관적 만 족도 등에 대해 비교하고자 하였다.
대상 및 방법 : 동일 술자에 의해 시행된 3년 이상 추시 가능했었던 6 8명, 106예를 대상으로 임상적 평가 와 방사선학적 평가 및 주관적 만족도를 평가하였다.
결과 : 슬관절 점수 및 기능 점수, 관절 운동 범위 등은 수술 전에 비해 양군에서 유의성 있게 호전되었으 나, 양군간의 차이는 없었다. 동통지수도 양군에서 수술 전 심한 동통에서 수술 후 없거나 미약한 동통을 호 소하는 정도로 호전되었다. 굴곡구축에 따른 슬관절 점수 및 기능 점수의 호전도 양군의 차이가 없었고, 양 군에서 대퇴-경골각이 정상 각도로 회복되었다.
결론 : 양군의 임상적, 방사선학 및 주관적 만족도 등의 차이는 없었고, 후방십자인대의 상태 및 변형 정 도, 수술 술기 등을 고려하여 적절한 시술이 시행될 때 만족스러운 결과 를 얻을 것으로 사료된다.
색인 단어 : 슬관절 전치환술, 후방십자인대 보존형, 후방십자인대 대치형
서 론
대부분의 인공 슬관절 기구는 전방십자인대가 없는 상황에서 후방십자인대가 슬관절의 안정성과 전후방 이완성을 조절한다.
정상 관절에서 후방십자인대는 굴곡시 경골에 대해 대퇴골의 후방 전위를 가능하게 하는 대퇴골 구름 현 상을 야기하여 슬관절의 신전을 효과적이게 하는 역 할을 하지만, 인공 슬관절 치환술에 있어서 후방십자 인대의 정확한 역할에 대해서는 아직 논란의 여지가 많다.
L o t k e등1 1 )은 직접 strain gauge를 통한 인공 슬 관절 전치환술 후 후방십자인대의 긴장도를 정상 후 방십자인대와 비교한 실험에서 인공 슬관절 전치환술 후 후방십자인대는 기능을 하지 못한다고 하였으나,
S o r g e r등2 1 )은 사체를 통한 실험에서 대퇴골 구름 현 상은 후방 외력이 가해질 때 보존군과 대치군에서 차 이가 뚜렷해지며, 치환된 슬관절의 후방 안정성에 남 아있는 후방십자인대가 중요하다고 주장하는 등 상반 된 견해를 보이고 있어, 저자들은 환자의 연령, 진단 명, 삽입물의 디자인, 술자 등 결과에 영향을 줄 수 있는 요소들은 가능한 배제하여 양군간의 임상적, 방 사선학적 결과 및 주관적 만족도 등을 조사하여 후방 십자인대 유무에 따른 성공율을 비교하고자 하였다.
연구 대상 및 방법 1. 연구 대상
1 9 9 3년 1월부터 1 9 9 9년 5월까지 동일 술자에 의 하여 PFC 인공 슬관절을 이용하여 수술 받은 환자
Corresponding Author: Dong Chul Lee, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Yeung Nam University Hospital,
# 705-717, Daemyung-dong, Nam-gu, Taegu, Korea
Tel: 053-620-3645, Fax: 053-628-4020, E-mail: dcleeⓐm e d . y u . a c . k r
중에서 3년 이상 추시가 가능하였던 6 8명, 106예를 대상으로 하였다. 이 중 후방십자인대 보존군은 4 5 명( 7 5예)이었고, 후방십자인대 대치군은 2 3명( 3 1예) 이었다. 총 6 8명 중 여자가 5 7명, 남자가 1 1명으로 대부분이 여자 환자였고, 수술당시 평균 연령은 후방 십자인대 보존군이 6 8세, 후방십자인대 대치군이 6 9 세로 유사하였다. 그 외 환자의 키와 몸무게, 비만도 측정을 위한 Body mass index 등도 양군에서 비교 적 유사하였고, 원인 질환은 전례에서 퇴행성관절염 으로 다른 질환은 배제하였다(Table 1).
2. 수술 방법 및 수술 후 처치
모든 환자에서 정중선 절개 후 p a r a p a t e l l a r a r t h r o t o m y를 시행하였으며, 수술 전 연부조직의 구축이 심했던 군에서는 연부조직 균형을 위해 내 외 측부 인대 이완 또는 후방십자인대의 긴장도의 조정 및 대치를 실시하였다.
후방십자인대 보존 여부는 수술 중 환자의 후방십 자인대 변형도 및 상태 등을 보고 긴장도 검사를 실 시하여 결정하였다.
고정 방식으로는 양군에서 경골과 대퇴골에 시멘트 를 사용하여 고정하였고, 슬개골은 전례에서 치환술 을 실시하였다(Fig. 1, 2).
수술 후 재활은 양군 모두에서 C P M을 이용하여 운동시켰고, 수술 1일 후 보행기나 목발로 부분적인 체중부하 시행하였고, 대퇴사두근 강화운동과 능동적 하지 직거상 운동은 수술 전 후 계속 시행하였으며, 수술 3일 전 후로 능동 및 피동적 슬관절 운동을 시 작하였다.
보행기나 목발은 전 체중부하를 허용하는 4 ~ 6주 후 제거하였다.
3. 임상적 및 방사선 분석
수술 전, 수술 후 임상적 평가는 미국 슬관절 학회 의 평가에 따라 슬관절 점수와 기능 점수를 이용하였 다. 슬관절 점수는 동통, 관절의 안정성, 운동범위, 굴곡변형, 관절 변형각 등을 기준으로 하였고, 기능 점수는 보행 및 계단 오르는 능력을 기준으로 하여 각각 1 0 0점 만점으로 하였으며, 100~85점을 우수, 8 4 ~ 7 0점을 양호, 69~60점을 보통, 59점 이하를 불량으로 분류하였다1 2 ).
환자의 수술적 결과에 영향을 미칠 수 있는 내과적 혹은 다른 관절 질환에 따른 분류상, 후방십자인대 보존형과 대치형에서 영향을 주는 인자가 없는 C a t- egory A가 각각 5 2예(69%), 12예(52%), 반대편 관절에 동통이 있는 Category B가 1 5예(20%), 8 Table 1. Materials and Methods
*PR type *PS type
Age 68 69
Height 156.6 cm 159.0 cm
Body Weight 61.9 kg 63.5 kg
B. M. I 25.1 25.0
Underlying ds osteoarthritis osteoarthritis
* PR : PCL retaining PS : PCL substitution
FIGURE 1. 76-year-old female patient who was treated by PCL retaining total knee arthroplasty A: The preoperative radiographs showed varus deformity 10°and preoperative knee and functional score were 37 and 35. B: 42 months follow up radiographs showed 6°valgus angle and knee and functional score were improved by 88 and 95
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예(35%), 척추관 협착증, 심부전 등 결과에 영향을 줄 수 있는 질환을 가진 Category C가 8예( 1 1 % ) , 3예( 1 3 % )로 양군에서 비교적 유사하게 관찰되었다.
방사선 평가는 최종 추시때 기립 전후방 사진과 측 면사진, 슬개골 측면 사진을 조사하여 A m e r i c a n Knee Society Roentgenographic Evaluation8 )을 사용하여 삽입물의 위치 및 삽입물 고정상태, 하지의 정렬 등을 평가하였다. 삽입물의 위치는 슬관절 전 후면 사진에서 삽입물의 외반각(α)과 경골 삽입물의 내반각(β)을 측정하였고, 측면사진에서는 대퇴골 삽 입물의 굴곡각(γ)과 경골 대치물의 후방 경사각(δ) 을 측정하였다.
삽입물과 골간의 고정 상태를 보기 위해 대퇴 삽입 물 측면 사진 상 7구역, 경골 삽입물 전후면 사진 상 7구역, 측면 3구역으로 나누어 각 지역의 방사선 해 리 선의 폭을 m m단위 기입하여 합한 수치를 총점수 로 하여, 총점수가 4점 이하이면 의미가 없는 것으 로, 5점에서 9점 사이면 진행여부에 대한 지속적인 추시가 필요한 것으로, 10점 이상이면 임상 증상과
관계없이 고정 실패의 가능성이 매우 큰 것으로 평가 하였다.
주관적 만족도는 Indiana 대학의 동통, 강직도, 기능에 대해 문진을 하는 WOMAC score5 )를 이용 하였으며, 38점 이상은 불량, 29~38점은 보통, 1 5 ~ 2 8점은 양호, 0~14점은 우수로 분류하였다.
양군간의 임상적 평가 및 주관적 만족도에 관한 통 계 처리는 independent T-test와 X2 t e s t를 이용 하여 평가하였다.
결 과 1. 동 통
동통은 수술 전 양군에서 대부분 중등도 이상이였 으나, 수술 후 약간의 동통을 호소하는 정도로 호전 되었다(Table 2).
동통 점수는 보존군에서 수술 전 7 . 7 3점에서 수술
Table 2. Results of Pain Score Range
*PR type *PS type
Preop. Postop. Preop. Postop.
None-Slight (46~50) 0 15 0 6
Mild-Occasional (21~45) 7 55 1 25
Moderate (6~20) 30 5 17 0
Severe (0~5) 38 0 13 0
* PR : PCL retaining PS : PCL substitution
FIGURE 2. 73-year-old female patient who was treated by PCL substituting total knee arthroplasty A: The preoperative radiographs showed varus deformity 16°and preoperative knee and functional score were 30 and 35 B: 39 months follow up radi- ographs showed 6°valgus angle. Knee and functional score were improved by 83 and 90.
후 4 0 . 5 0점으로, 대치군에서 수술 전 7 . 7 4점에서 수 술 후 4 2 . 7 0점으로 유의성 있게 호전되었으나 (p<0.05), 양군간의 통계학적 차이는 없었다 ( p > 0 . 0 5 ) .
2. 수술 후 운동범위
수술 후 운동범위는 보존군에서 술 전 9 9 . 7도에서 술 후 1 0 6 . 3도로 6 . 6도 향상되었고, 대치군에서는 술 전 9 8 . 6도에서 술 후 1 0 6 . 0도로 7 . 4도 향상되었 다. 대치군에서 운동범위 증가폭이 약간 컸으나 통계 학적 차이는 없었다(p>0.05)(Fig. 3).
3. 굴곡 구축
굴곡 구축은 보존군이 술 전 6 . 8도에서 술 후 0 . 8 도로 호전되었고, 대치군이 술 전 1 2 . 2도에서 술 후 4 . 8도로 호전되었다. 대치군에서 굴곡 구축 호전정 도가 컸지만, 통계학적 차이는 없었다(p>0.05). 양 군 모두 수술 전 구축이 많았던 군에서 수술 후 약간 의 구축이 남았다.
4. 슬관절 점수 및 기능점수
슬관절 점수는 보존군이 수술 전 3 8 . 0점에서 수술 후 8 4 . 8점으로, 대치군이 수술 전 3 3 . 0점에서 수술 후 8 4 . 0점으로 양군에서 유의성있게 증가하였으며 (p<0.05), 양군간의 통계학적 차이가 없었다
(p>0.05). 대치군에서 증가폭이 좀 더 높았으며, 수 술 후 슬관절 점수는 양호이상이 보존군에서 9 9 % , 대치군이 9 4 %로 조사되었다.
기능 점수도 보존군이 수술 전 3 3 . 7점에서 수술 후 7 7 . 7점으로, 대치군이 수술 전 2 9 . 0점에서 술 후 7 6 . 6점으로 양군에서 유의성 있게 증가하였으나 (p<0.05), 양군간의 통계학적 차이는 없었다 (p>0.05). 증가폭은 대치군이 좀 더 높게 나타났다 (p<0.05). 기능점수는 수술 전 대부분 불량에서 양 호이상이 보존군에서 66%, 대치군이 8 5 %로 조사되 었다(Fig. 4).
5 방사선학적 평가
미국 슬관절 학회의 방사선 평가법을 이용하여 평 가한 결과, 방사선상의 정렬은 보존군에서 α각이 9 3 . 1 9도, β각이 8 9 . 5 3도, γ각이 4 . 4 0도, δ각이 8 5 . 7도로 측정되었고, 대치군에서 α각이 9 5 . 2 3도, β각이 8 9 . 4 0도, γ각이 4 . 6 1도, δ각이 8 5 . 5 5도로 측정되었으며 양군간의 차이는 없었다.
최종 추시시 전례에서 방사선 투시 촬영을 시행하 였고, 각각의 구역에서 방사선 투과성선을 관찰하였 으며 위치를 기록하였다. 보존군에서 방사선 투과성 선은 총 7 5예중 1 5예( 2 0 % )에서 관찰되었고 대치군 에서는 3 1예중 7예( 2 2 % )로 관찰되었는데, 보존군에 FIGURE 3. Comparison according to ROM
FIGURE 3.*PR : PCL retaining FIGURE 3. PS : PCL substituting
★PR type ★PS type 108
106 104 102 100 98 96 94
PreOP.
PostOP.
PreOP.
PostOP.
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
★K.S ★F.S ★K.S ★F.S
FIGURE 4. Change of knee and functional score.
*K.S : Knee score F.S : Functional score PR : PCL retaining PS : PCL substituting
서 대퇴골 전후면 사진 상 구역 1, 2, 5에서, 경골 대치물은 전후면 사진 상 구역 3, 4에서 나타났고, 대치군에서는 경골 대치물 전 후면 사진상 구역 1 , 3, 4에서 나타났다.
6. 주관적 만족도
주관적 만족도는 양호 이상이 보존군에서 87%, 대 치 군 에 서 9 3 %로 유 사 한 결 과 를 나 타 냈 다 (p<0.05)(Table 3).
고 찰
슬관절 전치환술은 통증의 완화, 안정된 관절 및 변형을 교정해주는데 목적이 있으며, 최근 인공 슬관 절 기구 및 술기의 발달로 1 5년에서 2 0년 장기 추시 상 젊은 환자나 나이든 환자에서 9 0 ~ 9 8 %의 높은 생존율을 나타내고 있다9 , 1 0 ).
그러나, 슬관절 전치환술에서 후방십자인대 보존 여부는 논란의 여지가 많으며, 과거 1 5년 동안 각각 의 시술이 혼재되어 사용되었다. 인공 관절 치환술에 서 후방십자인대 보존을 옹호하는 사람들은 후방십자 인대가 경골의 후방 아탈구를 막으며, 생리학적 대퇴 구름 현상을 통해 슬관절의 굴곡 운동을 늘이고, 신 전의 효율성을 증가시키며, 전단응력을 감소시키고, 골-시멘트 치환물 사이의 계면에 응력을 감소시켜 폴 리에틸렌 마모에 영향을 덜 미치게 하며, 적절한 지 각적 f e e d - b a c k을 통해 슬관절 근육의 균형에 영향 을 미친다고 하였다1 , 2 , 3 )
.
D o r r등7 )과 A n d r i a c c h i등3 )은 보행분석과 근전도 검사를 통해 후방십자인대 대치형이 계단을 오르내릴 때 관절 운동 범위가 커지면 효율성이 떨어진다고 보 고하여 후방십자인대 보존의 중요성을 강조하였다.
하지만, 후방십자인대 보존형은 변형이나 골 결손이
심한 경우 시행이 어려우며, 수술 후 불안정성의 빈 도가 높고, 조기마모의 빈도가 높은 단점 등이 보고 되고 있다1 3 , 2 0 ).
이에 반해 후방십자인대 대치형을 옹호하는 사람들 은 대치형이 수술 조작이 쉽고, 경골 대치를 최소한 으로 할 수 있으며, Fluroscopic study상 정상 관 절 운동과 더 유사하고, 관절 접촉면이 없어 삽입물 마모의 빈도가 적으며, 쉽게 변형을 조작할 수 있다 는 장점을 가진다고 하였다6 , 1 4 ). 그러나 관절면의 상 승이 보존형에서 보다 많이 증가하고, 대퇴부에 골손 실이 많은 단점 등도 보고되고 있다.
이런 논란에 대해 L a s k i n등1 5 )은 1 5도이상의 심한 내반변형을 가진 환자를 대상으로 후방십자인대 보존 형과 대치형 인공 슬관절을 시술하여 비교한 결과, 후방십자인대 보존형이 대치형에 비해 동통과 골-시 멘트간 방사선 투과성선이 증가하였고, 최종 굴곡 범 위도 감소하였다고 보고하였고, Barnes등1 8 )도 후방 십자인대 변형시, 25도이상의 내반 및 외반 변형이 있을 때, 30도이상의 굴곡 구축이 있는 환자들에 대 치형을 추천 할 수 있다고 하였다.
L o m b a r d i등1 7 )은 후방십자인대 보존 여부는 환자 의 과거력, 환자의 임상적 검사, 수술시 후방십자인 대의 상태 및 균형 등을 종합적으로 판단해 결정하는 것이 좋다고 하여 저자들도 1 5도이상의 심한 내반 변형이 있는 경우, 후방십자인대의 정상적인 기능을 기대하기 어려운 경우 대치형을 실시하여 만족스러운 슬관절 및 기능 점수를 얻었다.
수술 전 슬관절 점수 및 기능 점수는 후방십자인대 대치군에서 현저히 낮은데, 이는 후방십자인대 대치 형 기구가 굴곡 구축과 내반 변형이 심하고 후방십자 인대의 변형이 심한 경우 사용되기 때문으로 생각되 며, Bae등4 )과 유사하게 최종 추시 시 양군간 슬관절 점수, 기능 점수 및 관절 운동 등의 차이는 보이지 않았으나, 수술 전 점수를 고려한다면 대치군이 상대 적으로 더 우수한 결과를 얻었다고 생각된다. 하지 만, 통계학적 의의는 없었다( p > 0 . 0 5 ) .
방사선학적 평가는 미국 슬관절학회의 방식을 이용 하였는데, 방사선 투과성선은 보존군은 대퇴골 1, 2, 5 구역, 경골은 3, 4 구역에서 나타났고, 대치군에 서는 경골 3, 4 구역에서는 나타났으나 대퇴골 부위 는 없어 다른 문헌과 약간의 차이를 보였다1 9 ). 방사 선 투과성선의 합은 전 예에서 4 mm 이하였으며, 골용해나 삽입물의 위치변화는 없었다. 그러나 추시 기간이 짧아 향후 장기 추시가 필요하리라 사료된다.
슬관절 전치환술 후 대퇴경골간 축 선열의 중요성 은 여러 차례 강조되어 왔으며, Lotke와 E c k e r1 6 )는
─ 52 ─ Table 3. Patient self-assessment.
*PR type *PS type
Pt. satisfaction
Excellent 27 9
Very Good 15 9
Good 11 11
Fair 22 2
* PR : PCL retaining PS : PCL substituting
3도에서 7도 외반사이에 위치하는 것이 바람직하다 고 하였다. 저자들도 대치군에서 술 전 평균 내반 1 5 . 6도에서 외반 6 . 5도로 보존군에서 술 전 평균 내 반 9 . 5도에서 외반 6 . 8도로 만족할 만한 변형교정을 보였다.
주관적 만족도는 I n d i a n a대학의 WOMAC 점수상
5 ) 양호이상이 보존군에서 87%, 대치군에서 9 3 %로 나타나 변형이 심했던 군에서 다소 주관적 만족도가 좋게 나타났으나, 양군에서 통계학적 차이는 보이지 않았다(p>0.05).
결 론
후방십자인대 보존군 및 대치군 모두에서 만족스러 운 슬관절 점수 및 기능 점수와 운동 범위 향상을 얻 었으며, 양군간의 통계학적 차이는 없었다.
이에 저자들은 퇴행성 관절염에서 슬관절의 심한 구 축 및 내반 변형, 후방십자인대의 심한 변형 및 구축, 후방십자인대의 적절한 긴장도 조절이 어려운 경우는 후방십자인대 대치형 기구의 사용을 권장하며, 변형에 따른 적절한 기구 선택이 필수적이라 생각한다.
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─ Abstract ─
Results of Posterior Cruciate Retaining and Cruciate Substituting Total Knee Arthroplasty
( 3 to 8 years follow up )
Dong Chul Lee, M.D., Oog Jin Shon, M.D., Jae Hee Heo, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Yeung Nam University Hospital, Taegu, Korea
Purpose : To compare the clinical, roentgenographic results and patient self assessment between poste- rior cruciate retaining TKA and posterior cruciate substituting TKA.
Materials and Methods : From January 1993 to May 1999, 68 patients (106 knees) were performed total knee arthroplasty using the PFC system. Seventy five PCL retaining and thirty one PCL substituting components were used. Retrospective analysis were done in two groups by the clinical and radiological evaluation system using American Knee Society Scale and patient self assessment using WOMAC score.
R e s u l t s : There were no statistically significant differences in knee score and functional score, improvement of range of motion, and self assesment of the PCL retaining and substituting group. We also observed improvement of pain, knee scores, and functional scores according to flexion contracture in both groups but there were no significant differences statistically. Tibiofemoral angles were corrected in both groups. There was no case of complete radiolucency, osteolysis, and component loosening.
Conclusion : Surgeons will achieve good result of operation, if they choose proper type of TKA sys- tems according to state of posterior cruciate ligament, degree of deformity, and technique of surgery.
Key Words : Total knee arthroplasty, Cruciate retaining and cruciate substituting
