인공 고관절 재치환술시 대퇴 근위부 빈공간을 채운 파편 감입 해면 동종골 이식의 운명
국립의료원 정형외과
이중명・안종구・서인석・신동훈
목 적: Wagner 재수술용 대퇴스템을 이용한 인공 고관절 재치환술시에, 대퇴 근위부 빈공간에 파편 감입 해면 동종골 이식을 시행하여 최소 5년 이상 추시한 고관절을 대상으로, 골소실 소견없이 잘 유지되는지를 알아보고자 하였다.
대상 및 방법: 국립의료원 정형외과에서 1 9 9 1년 3월부터 1 9 9 9년 3월까지 Wagner 재수술용 대퇴스템을 이용하 여 시행한 인공 고관절 재치환술 6 9예 중에서, 최소 5년 이상 추시가 가능하였으며, 재수술시 대퇴 근위부 빈공 간에 동종골 이식을 시행했던 환자 4 7명, 49고관절을 대상으로 하였다. 결과 판정은 방사선학적 분석으로 본원에 서 촬영한 확대 전후면상 및 측면상을 수술 직후와 최종 추시 사진을 비교하였다.
결 과: 추시 관찰중 3예에서 재-재치환술 시행하였으며, 술전 방사선 사진상 대퇴 근위부의 골이식 부위는 방사 선 비투과성 음영으로 하얗게 보이고 있었으며, 수술장 소견으로 이식골이 남아 있었으며 부분적으로 숙주골과 골유합된 소견 보이고 있었다. 재-재치환술이 이루어진 3예를 제외한 4 6예를 대상으로 분석한 결과, 최종 추시 방사선 사진 상, 46예 모두에서 대퇴 근위부 골이식 부위는 골소실 소견없이 새로운 골 소주가 형성되어 숙주골 과 이식골간의 골유합 소견 보이고 있었다.
결 론: 이상의 결과에서, 대퇴 근위부 빈공간에 대해 시행한 동종골 이식은 최종 추시까지 그대로 남아 있어 효과 가 있다고 인정되며, 좀 더 많은 증례와 좀 더 장기간의 추시가 되면 더욱 신빙성이 있는 결과를 얻을수 있으리 라 생각된다.
색인 단어: 파편 감입 해면 동종골 이식, 골유합
Fate of an Morselized Impaction Allograft Filled for the Defect of Proximal Femur in Revision Total Hip Arthroplasty
Joong-Myung Lee, M.D., Jong-Goo Ahn, M.D., In-Seock Seo, M.D., Dong-Hoon Sihn, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, National Medical Center, Seoul ,Korea
Purpose: It is to find out whether or not the hips, followed more than 5 years after receiving the morselized impaction allograft in the bone defect of the proximal femur during revision total hip
* Address for Correspondence : Joong-Myung Lee, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery National Medical Center 18-79 6-ga Ulchiro Choong-ku Seoul 100-196, Korea
Tel : 82-2-2260-7190, Fax : 82-2-2278-9570, E-mail : [email protected]
서 론
골이식과 유합의 관점에서, 자가골 이식은 골유도 ( o s t e o i n d u c t i o n )를 통한 빠른 골형성 및 높은 유 합율을 보이나, 채취할 수 있는 이식골의 양에 한계 가 있고 특히 골다공증, 소아나 이전에 골이식 수술 을 받은 환자 환자에서는 채취하는데 어려움이 있 다. 또한 추가적인 절개로 동통등의 공여부 합병증 이 있다. 이런 이유로 많은 경우 동종골의 사용이 필요하게 된다. 동종골은 골전도( o s t e o c o n d u c- t i o n )를 통한 골형성을 보이며, 면역 반응등에 의해 느리고 골질이 불량하여 완전하지 못한 골유합을 이 루는 단점1 5 )이 보고되고 있다. 인공 관절 재치환술 의 목적인 골 결손을 극복하여 원래의 해부학적 위 치 관계를 회복하고 안정된 인공 관절을 재치환하기 위하여 동종골 이식이 많이 사용되어지고 있으며4 , 5 ), 골 결손의 보강없이 일반적인 대퇴 스템을 고정하는 것이 어려운 경우가 있다. 원위부 고정 대퇴스템인 Wagner 대퇴 스템을 사용하여 재수술시 대퇴 근위 부 빈공간이 생기는 경우가 많이 있다. 이 빈공간을
채우기 위한 골이식 여부에 대해서는, 골이식을 하 여도 나중에는 흡수되어 사라짐으로써 하지 않아도 된다는 의견과 살아 남아서 근위부 고정등의 잇점이 있어 해야 된다는 의견등 여러 이론들이 나오고 있 다. 이에 저자는 Wagner 재수술용 대퇴스템을 이 용한 인공 고관절 재치환술시에, 대퇴 근위부 빈공 간에 파편 감입 해면 동종골 이식을 시행하여 최소 5년 이상 추시한 고관절을 대상으로, 이식골이 숙주 골과 골유합이 이루어져 골소실 소견없이 잘 유지되 는지를 알아보고자 하였다.
대상 및 방법
국립의료원 정형외과에서 1 9 9 1년 3월부터 1 9 9 9 년 3월까지 Wagner 재수술용 대퇴스템을 이용하 여 시행한 인공 고관절 재치환술 6 9예 중에서, 최 소 5년 이상 추시가 가능하였으며, 재수술시 대퇴 근위부 빈공간에 동종골 이식을 시행했던 환자 4 7 명, 49 고관절( 2명은 양측 고관절 재치환술 실시) 을 대상으로 하였다. 최저 추시 기간이 5년 1개월
arthroplasty, are well-maintained without a bone loss.
Materials and Methods: Of the 69 cases of revision total hip arthroplasty with use of the Wagner revision femoral stem performed at NMC between March 1991 and March 1999, 47 patients (49 hips) who were followed minimum of 5 years and had allograft in the proximal femoral defect during the revision surgery were included in the study. In order to assess the result, magnified anteroposterior and lateral radiographs made immediately after surgery and at final follow-up were compared.
Results: During the follow-up, three cases had undergone re-revision. Also on the preoperative radiographs, the proximal femur where the bone graft was performed appeared to be radiopaque.
Intraoperatively the grafted bone stock had remained in the proper position, and showed partially incorporation between the host bone and allograft in the initial allograft site. Excluding the three rerevision cases, all 46 cases had showed incorporation between the host bone and allograft with- out any loss in the bone stock of the proximal femur bone grafted site.
Conclusion: According to our study, the allograft in the bone defect of the proximal femur were proven to be effective. However, with a larger sample size and a longer follow-up period, more reliable results are expected to be obtained.
Key Words: Morselized Impaction Allograft, Incorporation
이고 최고 추시 기간이 1 1년으로 평균 추시 기간은 6년 5개월이었으며, 성별은 남자 3 1명, 여자 1 6명 이었고, 연령 분포는 3 7세에서 7 9세 사이로 평균 연령은 6 1 . 0세였다. 재치환술시 진단으로, 무균성 해리 43 고관절, 결핵성 관절염의 후유증 5 고관 절, 감염성 이완은 1 고관절이었다.
대 퇴 측 의 골 결 손 은 A A O S의 방법6 )과 Paprosky 등7 )의 방법으로 분류하였으며 A A O S분 류상 segmental type이 6예, cavitary type이 1 0예, combined type이 2 9예, discontinuity t y p e이 4예였고, Paprosky 분류상 type I이 8 예, type IIA이 1 2예, type IIB이 7예, type IIC 이 7예, type III가 1 5예였다.
저 자 는 경 둔 부 도 달 법 ( t r a n s g l u t e a l a p p r o a c h )을 사용하여 수술 부위를 노출시킨 후 이완된 스템을 제거하고, 주변 시멘트 및 연부 조직 과 육아 조직을 완전히 제거한 후 점차 큰 직경의 확공기( r e a m e r )로 크기를 올려 확공하였다. 최종 확공기의 직경보다 1~2 mm 큰 크기의 W a g n e r 재수술용 대퇴스템을 사용하여 수술 전에 측정 및 예정된 경부 길이를 맞추었다. 이때 얇아져 있는 대 퇴골 근위부가 골절되지 않도록 조심하였으며 그래 도 골절이 일어난 예에서 Co-Cr 강선을 이용하여 골절부를 고정하였고 골절선이 횡적이거나 강선으로 고정하기에는 너무 분쇄가 심하거나 골절선이 스템 보다 원위부까지 연장되어 있었던 예에서는 t i t a n i- um 금속판도 함께 이용하여 고정하였다. 감염성 이완이었던 1예에서는 먼저 인공 관절을 제거하고 6개월 후 적혈구 침강 속도( E S R )와 C -반응성 단백 ( C R P )의 수치가 정상치로 떨어져 감염이 조절된 것 을 확인하고 재치환술을 실시하였다.
Wagner 스템 삽입 후 대개 대퇴 근위부에 공간 이 생기는데, 여기에 파편 감입 해면 동종골 이식을 시행하였다. 동종골 이식 시에는 냉동 보관한지 6개 월 이상의 대퇴 경부 골절 환자에서 얻은 대퇴 골두 를 골라 사용하였는데, 동종골은 초기에는 - 3 0°C냉 동고를 사용하였으나 중기 이후에는 - 7 6°C에서 냉 동 보관한지 6개월 이상의 환자에서 얻은 대퇴골두 를 골라 사용하였다. 냉동 보관하기 전에 균배양 검 사를 실시하였으며 공여자 선별 검사를 실시하였다.
피질골을 제거하고 해면골만을 0.5~1.0 cm의 크 기로 잘라 식염수로 수 차례 세척하여 혈액, 지방 등을 가능한 최대한 제거하여 세척하고 건조시킨 해 면골 만을 골라 사용하였다. 대퇴 근위부 빈공간에 환자의 혈액과 혼합한 파편 해면 동종골을 I m p a c t o r를 사용하여 다져 넣었다.
술 후 5내지 7일 후부터 고관절 및 슬관절의 수 동적 운동을 실시하며 술 후 2주후부터는 비체중 부하 보행 운동을 시작하고 퇴원했으며 술 후 8주 후 부분체중 부하 보행을 시작한 후 술 후 3개월 후부터 체중 부하 보행을 허용하였으며 추시는 술 후 3개월, 6개월, 12개월째와 그후 1년 간격으로 하였다.
술 후 결과 판정은 방사선학적 추시로 판단하였 다. 방사선학적 분석에서는 본원에서 촬영한 확대 전후면상 및 측면상을 술 전, 수술 직후와 최종 추 시 사진을 비교하였다.
결 과
추시 관찰중 3예에서 대퇴 스템 고정 실패 소견 보이고, 임상적 소견상 대퇴부 동통 및 파행 소견을 보이고 있어, 재-재치환술 시행하였다. 3예 모두에 서 대퇴측의 골 결손은 AAOS 분류상 c o m b i n e d deficiency, Paprosky 분류상 type III defi- c i e n c y를 보였다. 이중 2예에서는 무균성 해리소견 및 수직 침강이 40 mm 이상 소견 보이고 있었으 며, 1예는 감염성 이완을 재치환술한 예로 추시 관 찰중 적혈구 침강 속도와 C -반응성 단백의 수치 상 승 소견 및 대퇴부 동통 및 파행 증가, 방사선 추시 상 골 용해 및 이완등 재발한 소견 보이고 있었다.
그러나 재-재치환술을 실시했던 3예의 재-재치환 술 전 방사선 사진상, 대퇴 근위부의 골이식 부위는 방 사선 비투과성 음영으로 하얗게 보이고 있었다. 또 한 재-재치환술 당시 수술장 소견으로 이식골이 남 아 있었으며 부분적으로 숙주골과 골유합된 소견 보 이고 있었다. 재-재치환술을 실시했던 3예 중, 무균 성 해리를 보인 2예 중 1예와 감염성 이완을 재수 술한 1예에서는 재-재치환술시 대퇴 근위부에 동종 골 이식을 다시 시행하였고, 추시 방사선 사진상 수
술 직후 사진보다는 방사선 음영이 감소되어 있었으 나 골 이식 부위에 살아 남아있는것이 관찰되었다.
무균성 해리를 보인 다른 1예는 시멘트를 사용하여 대퇴스템을 고정하였다. 3예 모두 현재는 결과가 양 호하여, 외래 추시 관찰중이다.
재-재치환술이 이루어진 3예를 제외한 4 6예를 대상으로 분석한 결과, 46예 모두에서 대퇴 근위부 골이식 부위는 골소실 소견없이 새로운 골 소주가 형성되어 숙주골과 이식골간의 융합 소견 보이고 있 었다(Fig. 1,2). 또한 최종 추시 방사선 사진 상, 이식골의 방사선 음영이 수술 직후에 비해 증가된 예가 2 4예, 감소된 예가 2 2예에서 보였다. 최종 추시 방사선 사진상 숙주골과 이식골 사이, 이식골 과 대퇴스템 사이의 방사선 투과 지대는 관찰되지 않았다. 이중 3 7예에서는 대퇴골 근위부 골절로 Co-Cr 강선을 이용하여 골절부를 고정하였으며, 최종 방사선 추시상 견고하게 고정된 소견을 보이고 있었으며, 또한 대퇴 근위부 이식골도 잘 유지되고 있었다.
고 찰
인공 고관절의 재치환술후 대퇴측 이완은 종종 대 퇴 근위부 골 결손과 연관되어 있다. 대퇴 근위부 골결손에 대한 동종골 이식은 종종 재수술에서 견고 한 고정을 얻는 결정적인 인자로 작용할수 있다. 재 수술에서 골이식의 선택은 골 결손의 크기 및 위치, 결손부위의 생물학적 특성, 구조적인 지지 여부 등 이 고려되어져야 한다. 재치환술을 시행하기 전에는 술 전에 계획해야 할 것으로는 첫째, 염증성 해리의 여부를 확인하고 둘째, 골 결손을 포함하여 수술시 해결해야 할 문제를 파악하고 셋째, 환자의 연령, 건강 상태, 골의 상태(bone quality)등을 고려하 여 어떤 수술 방법을 택할지를 결정해야 한다.
재치환술시의 심한 골 결손은 대부분 폴리에틸렌 마모에 의한 골 용해와 시멘트 제거시 또는 수술중 천공 등에 의해 발생하게 되고, 결손 부위가 클 경 우 그대로 방치해 두면 잠행성 치환( c r e e p i n g s u b s t i t u t i o n )에 의한 골유합의 가능성이 적어 자 Fig. 1. A . 64 year-old male. Preoperative AP view showed severe bone stock loss extending into the diaphysis.
(white arrow: defect of proximal femur) B. Immediate postoperative AP view showed revision THA using morselized impaction allograft. (white arrow : boundary of allograft bone) C . AP radiography taken at 90 months after bone graft showed complete incorporation of the grafted bone to the host bone and not showed radiolucent line around the femoral stem. (white arrow : incorporation of allograft bone).
A B C
가골이나 동종골 이식을 시행하게 된다. Perren등
1 3 )은 결손부의 안정성이 골유합을 이루는데 중요하
다고 하였으며, Schenk1 4 )는 결손의 크기가 골 치 유 과정 및 생성 속도에 영향을 미치며 200 ㎛ 이 하의 결손은 잠행성 치환에 의한 유합이 이루어지 나, 그 이상은 결손부에 직골(woven bone)이 채 워진 후 하버시안계 재형성이 이루어지면서 결손이 치유된다고 하였다.
일반적으로 이식골의 조직학적 운명은 자가골이든 동종골이든 이식골과 원래의 골이 밀접하게 연결되 는 일련의 과정을 통해서 결합된다. 원래의 뼈는 골 유합( i n c o r p o r a t i o n )과 죽은 이식골의 재생에 매 우 중요한 요소들인 혈액 공급과 살아있는 골세포를 제공한다. 이식골은 원래 뼈의 세포 활동을 자극하 고 이는 이식골 내와 주위에 새로운 골형성으로 이 어지고 골의 접근을 위해 틀 구조로 작용한다.
I n c o r p o r a t i o n에 중요한 영향을 끼치는 인자들은 첫째 이식골의 원래 뼈에 대한 견고한 고정, 둘째 이식골과 원래 뼈와의 접촉 면적, 셋째 원래 뼈의 골조직의 혈액 순환, 넷째 이식골 내에서의 하중 부
하 양상, 다섯째 이식골의 크기와 구조 등이다.
동종골 이식의 단점으로 면역 반응등을 일으킬 수 있다. 최근 세포성 면역 반응( c e l l - m e d i a t e d immune response)이 주기전으로 알려졌고, S t r o n g 8 )등은 동종골 흡수에 c y t o k i n e s이 주작용 을 한다고 하였다. 이러한 면역 반응은 동결( d e e p freezing), 동결 건조(freeze-drying) 등에 의해 항원성이 감소됨으로써 개선할 수 있으며, 초기의 골성 구조물의 역학적 성질이 변화되지 않는다. 그 외 단점으로, 간염 및 A I D S등의 전염성 질환의 이 환은 T o m f o r d등1 2 )에 의해 4 %까지 보고되고 있으 며, Lord등9 )은 많은 골 연부 조직 제거, 혈종, 화 학 및 방사선 치료, 피부괴사, 여러차례 수술 등이 원인이 될 수 있으며, 동종골에 의한 경우는 적다고 하였다. 또한 불유합 발생이 있을 수 있으며, 이것 은 이식 골소주 주위에 염증세포들이 만성 염증을 일으킴으로써 골유도 및 골전도를 지연시켜 발생할 수 있으며, 보통 이식골과 숙주골의 경계에서 발생 한다. 골절의 발생에 대해 B e r r e y등9 )은 이식 후 첫 3년내에 1 2 ~ 2 0 %에서 발생하며, 동종골 나사 구 Fig. 2. A. 65 year-old male. Preoperative AP view showed bone stock loss of proximal femur. (white arrow: defect of proximal femur) B . Immediate postoperative AP view showed revision THA using morselized impaction allograft. (white arrow: boundary of allograft bone) C. AP radiography taken at 64 months after bone graft showed complete incorporation of the grafted bone to the host bone and not showed radiolucent line around the femoral stem. (white arrow: incorporation of allograft bone).
A B C
멍을 통해 주로 발생한다고 하였다.
파편 감입 해면 동종골 이식은 구조적 이식골에 비해 보다 균질하고 완전하게 i n c o r p o r a t i o n되고 혈관이 열린 구조를 쉽게 통과할 수 있으며 역학적 강도의 소실없이 죽은 골소주로 빠른 신생골의 침착 을 얻을 수 있다. Goldberg등1 1 )은 자가골은 1개월 째 신생골 형성이 시작하여 수개월간 재형성 시기를 거쳐 9개월에 신생골로 완전히 대치된다고 하였다.
G r o s s등1 0 )은 동종골 이식은 평균 1 7개월에 골유합 이 관찰된다고 보고하였다. Slooff등5 )은 동종골 이 식부에 woven bone이 형성되었다가 나중에 lamellar bone으로 대치되는 것을 보고하였으며, 1 5개월 이상의 검체에서는 약간의 이식골 잔재만 가진체 정상적인 골소주를 닮았음을 보고하였다.
대부분의 재치환술에서 근위부에 골 결손이 심해 힘이 걸릴 만한 구조물이 남아있지 않고 단단히 고 정시키기가 쉽지 않은 것을 볼 수 있다. Wagner revision 대퇴스템은 심한 골 흡수로 인해서 망가 지고 단단한 고정을 기대하기 어려운 근위 대퇴부를 긴 대퇴스템으로 가교하고 중화시키며 골이식과 강 선 고정을 이용하여 근위부를 해부학적으로 복원시 킬 수 있다. 이는 원위부를 단단히 고정시켜 초기에 기계적 안정성을 얻어야만 근위부에 체중 부하가 적 어져 근위부의 재형성( r e m o d e l i n g )이 가능해진다.
또한 대퇴 근위부의 스템과 피질골 사이의 공간이 남게 되는데 이는 골과 스템의 탄성 계수가 틀리기 때문에 움직임이 있을 수 있어 결국 스템의 이완을 초래할 수 있는데, 이 공간을 동종골로 단단하게 채 워 움직임을 줄이는 목적으로 이 술식을 사용하였다
2 ). 또한 Wagner 재수술용 대퇴스템이 디자인의 특 성상 침강이 쉽게 일어날 소지가 있으며 응력 방패 현상이 많이 일어날 수 있다. 본 저자는 이 술식을 이용하여 스템의 안정성 증가, 응력 방패 현상 감 소, 다음 수술을 위한 골격 형태의 재생 효과를 목 적으로 하였으며, 결과가 좋아 대부분의 모든 재치 환술에 사용하고 있는데, 추시 방사선상 골흡수 소 견은 대부분에서 보이지 않고 있으며 임상적으로도 양호한 결과를 보이고 있다1 , 3 ).
결 론
이상의 결과에서, 인공 고관절 재치환술시에 대퇴 근위부 공간에 동종골 이식을 시행한 4 8예의 최소 5년 이상 추시결과, 49예 모두에서 새로운 골 소주 가 형성되어 숙주골과 이식골간의 융합 및 대퇴 근 위부 골이식 부위의 뚜렷한 골소실 소견없이 잘 유 지되고 있는 소견 보였다. 그러므로 대퇴골 근위부 에서 스템과의 공간이 있는 경우, 동종골 이식을 통 해 해결이 가능하리라 여겨지며, 스템의 움직임을 줄여 이완을 막음으로써 고정에 도움이 될 것으로 사료된다. 이상의 결과에서, 대퇴 근위부 공간에 대 해 시행한 동종골 이식은 최종 추시까지 그대로 남 아 있어 효과가 있다고 인정되며, 좀 더 많은 증례 와 좀 더 장기간의 추시가 되면 더욱 신빙성이 있는 결과를 얻을 수 있으리라 생각된다.
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