인공 슬관절 전치환술시 경골 골 결손부의 자가골 이식술
계명대학교 의과대학 정형외과학교실, 열린 큰 병원*
손승원・배기철・박진욱・엄대섭*・이호규*
= 국문초록=
목 적: 경골 내측 변연부 골 결손이 심한 골관절염 환자에서 자가 피질골을 최대한 보존하면서 자가 골 조 직을 이용하여 골 이식술을 병행한 인공 슬관절 전치환술에서의 임상적 및 방사선학적 결과를 분석하여 본 저자의 골 이식 수술 방법의 유용성을 평가하고자 하였다.
대상 및 방법: 2000년 1월부터 2 0 0 3년 6월까지 경골 내측 변연부 골 결손이 있어 자가 골 이식술과 시멘 트형 인공 슬관절 전치환술을 시행한 3 3예를 대상으로 하였다. 수술 방법은 자가 피질골을 최대한 보존시키 고 골 결손 부위의 경화된 골을 연삭기로 갈아낸 후, 절제 골 중 연골하 골을 이용하여 골 결손 부위에 맞게 조각하여 경골의 내측 피질골을 재건한 후 쐐기 모양의 해면골로 압축 고정하여 중심 결손형으로 전환시킨 후 추가로 해면골을 이식하였고 나사못이나 K -강선 같은 추가 고정물 없이 시멘트로 경골 삽입물을 고정하 여 이식골 부위가 압축되게 하였다. 임상적으로는 HSS knee rating score를 이용하여 평가하였고 방사선 학적 평가를 실시하였다.
결 과: HSS knee rating score는 술 전 평균 4 3 . 5점에서 술 후 평균 9 1 . 3점으로 향상되었다. 이식골의 유합 경과는 방사선학적으로 측정이 불가능하였으나 전례에서 이식된 골편의 전위, 골 흡수나 해리는 보이지 않았으며 경골 삽입물의 고정력 상실도 없었다.
결 론: 인공 슬관절 전치환술시 경골 내측 변연부 골 결손이 심한 경우 골 쐐기를 이용한 자가 골 이식 방 법은 자가 피질골의 추가 절제 없이 보존 가능하고 추가 고정물의 사용 없이도 가능한 골 이식 수술방법으로 사료된다.
색인 단어: 인공 슬관절 전치환술, 자가 골 이식술
Volume 17, Number 1, June 2005
서 론
슬관절의 심한 내반 혹은 외반 변형으로 인해 경골 상단부에 심한 골 결손이 있을 때에는 골 절제 후에 도 경골 내・외과에 골 결손이 남게 되며 이에 대한 적절한 수술적 처치가 필요하다. 인공 슬관절 전치환 술시 Dorr 등은 연골하의 강한 망상골로 체중부하가 전달되게 하기 위해 경골 상단부의 절제는 외과의 경
우 10 mm, 내과의 경우 5 mm 내외로 제한할 것 을 권장하였다8 , 9 ).
골 결손의 치료로는 시멘트를 이용하는 방법6 , 1 5 , 1 6 ), Wedge 혹은 b l o c k을 이용하는 방법3 , 6 , 7 , 1 4 )
, Cus- tom- made 삽입물을 이용하는 방법4 ) 및 골 이식술
1 , 2 , 5 , 9 , 1 1 , 1 2 , 1 4 , 1 7 , 1 8 )
등이 있는데, 이 중 자가 골 이식술은 자가 골 조직을 이용하여 정상적인 골 형태를 유지하 는 등 여러 가지 장점으로 선호되는 방식이며 기존의 자가 골 이식술에서는 이식 골편을 나사못이나 K -강
Corresponding Author: Ki Cheol Bae, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Dongsan Medical Center, Keimyung University, 194 Dongsan-dong, Joong-gu, Daegu, 700-712, Korea
Tel : 053-250-7038, Fax : 053-250-7205, E-mail : [email protected]
선 등으로 고정하는 방법을 소개하고 있다1 , 2 , 1 3 , 1 7 ). 저자들은 슬관절의 심한 내반 변형으로 경골 내측 변연부 골 결손이 심한 환자에서 자가 피질골을 보존 하며 절제된 연골하 골 조직을 이용하여 경골의 내측 피질골을 재건하고 골 쐐기를 이용한 고정 방식으로 추가 내고정물 사용 없이 자가 골 이식술을 시행한 인공 슬관절 전치환술에서 임상적 및 방사선학적 결 과를 분석하여 본 연구의 골 이식 수술 방법의 유용 성을 보고하고자 한다.
대상 및 방법
2 0 0 0년 1월부터 2 0 0 3년 6월까지 시행한 일차적 시멘트형 인공 슬관절 전치환술 중 경골 상단부 골 절제 후 경골 내측 변연부 결손형( p e r i p h e r a l defect type)의 골 결손이 있어 자가 골 이식술을 시행한 3 3예를 대상으로 하였다.
평균 연령은 6 5 . 8세( 5 2 ~ 7 7세)였고, 여자가 3 2예, 남자가 1예였으며, 수술 전 진단명은 퇴행성 골관절 염이 2 9예, 무혈성 골 괴사증이 4예였다.
골 결손의 부위와 형태는 3 3예 전체에서 경골의 후 내측에 위치하였고 전례에서 변연부 결손형이었으며 골 결손의 정도는 경골 근위부를 절제한 후 수술 시 야에서 측정한 결과, 평균 골 결손은 1 8 . 6×1 2 . 1×
26.7 mm (폭×높이×전후 길이)이었다(Fig. 1).
수술은 모두 1인 술자에 의해 시행되었으며 전방 중앙 도달법(anterior midline approach)을 이용 하였다. 경골 상단부 골 절제는 골 결손 정도에 관계 없이 골수강외 지침자(extramedullary guide)를 이용하여 해부학적 축에 직각으로 경골 외과 기준 최 대 10 mm 이하로 절제하였다. 골 결손 부위의 골
절제는 최소화하였으며 경골 내측 변연부 자가 피질 골은 보존하고 골 결손 부위의 경화된 골은 연삭기 ( b u r r )를 이용하여 해면골이 노출될 때까지 갈아내 었다. 이때 골 결손 부위의 내측 망상골 부위의 경사 면을 수직으로 절제하고 외측 피질골 부위에서 내측 망상골 방향으로 하향 경사면을 만들어 이식골에 가 해지는 전단력을 압박력으로 작용하게 하였다.
골 결손 부위의 골 이식은 전 예에서 대퇴골 및 경 골의 골 절제 시 얻은 자가 골을 이용하였으며, 절제 골 중 연골하 골편(subchondral bone block)을 골 결손 부위에 맞게 조각하여 경골의 내측 피질골을 재건한 후 쐐기 모양의 해면골로 압축 고정하여 변연 부 결손형(peripheral defect type)을 중심 결손형 (central defect type)으로 전환시킨 후 추가로 해 면골 이식을 시행하였다(Fig. 1,2). 전례에서 경골 삽입물은 시멘트 고정하였으며 나사못이나 K -강선 같은 추가적인 내고정물 없이 이식골을 압박 고정하 였다.
수술 후 1일째부터 슬관절 운동을 시행하였고 수술 후 3일째부터 부분 체중 부하 보행, 대퇴 근육 근력 강화 운동 및 능동적 관절 운동을 시행하였다.
추시 기간은 1 2개월에서 4 8개월로 평균 2 4개월이 었다.
임상적 결과는 수술 전 및 최종 추시 시 H o s p i t a l for Special Surgery (HSS) 슬관절 점수와 슬관절 운동 범위를 비교하였다.
방사선학적 평가1 0 )는 슬관절의 전후 및 측면 사진 을 이용하여 대퇴 경골 각, 골 이식 부위의 골 흡수, 해리, 골소주의 유합 및 붕괴, 경골 삽입물 주위의 방사선 투과성 선과 침하 여부를 관찰하였다.
Fig. 1. Intraoperative photographs show (A) severe peripheral bone defect of the proximal medial tibia. (B) After sclerotic bone of defect site was removed by the burr, (C) reconstruction of medial cortex of the tibia was done by use of resected bone (sub- chondral area), which was fixed by wedge shaped bone. Autogenous cancellous bone was grafted in the central type bone defect area.
결 과 1. 임상적 결과
HSS 슬관절 점수는 수술 전 평균 4 3 . 5 (±1 0 . 8 )점 에서 최종 추시 시 평균 9 1 . 3 (±3 . 1 )점으로 향상되 었고, 슬관절 운동 범위는 수술 전 평균 9 6 (±1 2 . 3 ) 도에서 최종 추시 시 평균 1 2 3 (±1 0 . 2 )도로 향상되 었다(Table 1).
2. 이식골의 방사선학적 변화
대퇴 경골 각은 수술 전 평균 내반 1 7 . 5 (±6 . 8 ) 도, 최종 추시 시 평균 외반 5 . 5 (±1 . 5 )도 이었고 (Table 1), 이식골의 골 유합 경과는 단순 방사선 전후 및 측면 사진을 이용하여 골소주의 유합 유무를 확인하려 하였으나 전예에서 골 이식 부위가 보존된 피질골 및 경골 삽입물에 가려져 방사선학적으로 골 소주의 유합 시기를 정확하게 측정하는 것은 불가능 하였다. 그러나 수술 후 평균 2 4개월 최종 추시 결과 전례에서 이식된 골편의 전위, 골 흡수, 경골 삽입물
주위의 방사선 투과성 선 및 삽입물의 위치 변화 등 은 관찰할 수 없었다(Fig. 3).
고 찰
인공 슬관절 전치환술 시 심한 내반 변형이 동반된 경우 경골 근위부의 골 절제 후 경골 내측 변연부에 골 결손이 남는 경우가 흔히 발생한다. 경골 내측 변 연부 골 결손이 큰 경우 경골 삽입물을 견고하게 고 정하고 안정된 인공 슬관절을 만들기 위해서는 골 결 손에 대한 적절한 치료가 먼저 이루어져야하며 골 결 손에 대한 치료가 부적절한 경우 수술 후 각 변형, 삽입물의 해리 및 슬관절의 불안정성 등의 원인이 될 수 있다.
경골 내측 변연부 골 결손을 치료하는 방법으로는 골 결손이 경미한 경우 골 결손 부위 아래까지 골 절 제를 하거나 골 결손 부위에 다발성 천공 후 시멘트 충전물을 이용하는 방법6 , 1 5 , 1 6 )이 있고 골 결손이 보다 심한 경우에는 자가 골 혹은 동공 골을 이식하는 방 법1 , 2 , 5 , 9 , 1 1 , 1 2 , 1 4 , 1 7 , 1 8 )
, 금속의 w e d g e나 b l o c k을 이용하
는 방법3 , 4 , 6 , 7 , 1 4 )및 custom-made component를 이
Fig. 2. Schematic illustrations represent the surgical technique of autogenous bone graft for (A) severe peripheral bone defect of the proximal medial tibia. (B, C) After sclerotic bone of defect site was removed by the burr, reconstruction of medial cortex of the tibia was done by use of resected bone (subchondral area), which was fixed by wedge shaped bone. (D) Autogenous can- cellous bone was grafted in the central type bone defect area.
용하는 방법4 ) 등이 있다.
골 절제 후 골 결손의 깊이가 5 mm 이하이고, 경 골 관절면의 1 / 3이하인 경우 시멘트를 이용하여 좋 은 결과를 보고 있으나1 5 ) 본 연구에서와 같이 골 결 손이 큰 경우에는 불가능하며 골 결손의 깊이와 면적 을 줄이기 위해 경골 근위부 골 절제를 더 많이 하게 되면 경골 근위부 해면골의 강도가 급격히 감소하게 되므로 골 절제를 경골 외과의 경우 10 mm, 내과의 경우 5 mm 내외로 시행하고 골 결손에 대해 적절한 치료를 시행 하여야 한다.
골 결손의 깊이가 10 mm 이상이고 경골 관절면의 2/3 이상을 차지하는 경우 경골 삽입물에 금속 보완 물, 즉 w e d g e나 b l o c k을 부착하여 골 결손 부위를 채워주는 방법7 )으로 좋은 결과를 보고하고 있으나 고 가의 비용, 삽입물의 준비 시간으로 인한 수술 시간 의 증가, 불필요한 골 절제 및 골 절제 술기상의 어 려움 등 여러 가지 단점이 있으며 골 결손 부위에 맞 게 주문한 경골 삽입물(custom-made implant)을 사용하는 경우 이론적으로 여러 가지 장점을 가질 수 있으나 경제적, 시간적으로 우리나라에서 사용하기는 어려운 현실이다.
많은 저자들은 경골 삽입물을 지지하는 근위 경골 면적의 50% 이상에서 골 결손이 있는 경우와 골 결
손의 깊이가 5 mm 이상인 경우 골 이식술의 적응증 이 된다고 보고하였다8 , 9 ). 골 이식술은 결손된 골 조 직을 재건해 준다는 점에서 가장 바람직한 방법이며 특히 젊은 환자에서 향 후 재치환술을 시행할 경우를 대비하여 많은 골 조직을 보존 할 수 있다는 장점이 있다. 골 이식은 자가 이식 및 동종 이식 등이 있으 나 동종 이식의 경우 여러 가지 전염성 질환의 이환 가능성과 자기 골 조직으로의 전환 유무, 전환 시기 및 생역학적 특성 등에 대해 논란이 많아 자가 이식 이 선호되고 있다.
인공 슬관절 전치환술시 경골 근위부 골 결손의 재 건을 위한 자가 골 이식술은 초기 이식된 골의 흡수, 붕괴 및 지연 침하 등의 단점은 있지만 이식된 골 조 직이 골 결손 부위에 유합되면 영구적으로 정상 골 조직을 통해 체중을 전달 할 수 있고 근위 경골의 해부학적인 형태를 회복하여 재치환술을 할 경우 골 손실을 최소화 할 수 있다는 장점이 있다. 저자들은 모든 예에서 대퇴골 및 경골 절제 시 얻어지는 자가 골편을 이용하여 경골 근위부 변연부 골 결손에 대해 자가 골 이식을 시행하였다.
골 이식술을 시행 할 경우 이식골의 내고정 방법으 로 Scuderi 등1 7 )은 K -강선으로 횡적 고정을, Agli- etti 등1 )과 Altchek 등2 )은 경골 결손부를 사면 처리
Table 1. Summary of results
HSS ROM Tibio-Femoral Angle
Preoperative 43.5±10.8 (24-60) 96°±12.3 (35-130°) Varus 17.5°±6.8 (9-35°)
Postoperative 91.3±3.1 (84-95)0 123°±10.2 (90-145°)0 Valgus 5.5°±1.5 (1-8°)0
HSS, Hospital for Special Surgery knee rating score; ROM, range of motion
Fig. 3. (A, B) Radiographs of the left knee of a 63-year-old woman show severe osteoarthritis with varus deformity. (C, D) Roen- tegenograms taken 16 months after surgery show the grafted bone unclearly due to obliteration by remained cortical bone and tibial implant but, show complete union of the grafted bone and no evidence of loosening of the inserted implants.
하여 골 이식 후 나사못을 이용하여 사선 방향으로 고정하는 방법을, Krackow와 R i l e y1 3 )는 압정 ( t a c k )으로 고정하는 방법을, Han과 L e e1 1 )는 이식 골의 안정성이 있는 경우 선택적으로 추가적으로 내 고정술을 병행하지 않은 골 이식 방법을 보고 하였 다. 그러나 이식골을 K -강선이나 나사못으로 고정하 는 경우 이식골에 손상을 줄 수 있고 수술 시간이 길 어지고 경골 삽입물 고정 시 장애물로 작용 할 수 있 다는 점 등의 단점이 있다.
저자들은 이식골의 초기 안정성을 얻기 위해 골 결 손 부위의 경골 내측 변연부 자가 피질골을 보존하였 고 피질골 결손 부위는 절제된 자가 골편을 이용하여 재건하고 골 쐐기로 이식 골편을 고정하여 변연부 결 손형을 중심 결손형으로 전환시켜 자가 해면골을 압 박 이식하고 경골 삽입물을 시멘트로 고정하여 나사 못이나 K -강선 등의 추가 내고정의 사용은 피할 수 있었다.
결 론
인공 슬관절 전치환술에서 경골 내측 변연부 골 결 손이 심한 경우 본 연구에서 소개한 자가 골 이식 수 술 방법은 추가적 자가 골 손실 및 추가적 내고정물 없이 이용 가능한 골 이식 방법으로 사료된다.
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─ Abstract ─
Autogenous Bone Graft for Medial Tibial Bone Defect in Total Knee Arthroplasty
Sung Won Sohn, M.D., Ki Cheol Bae, M.D., Jin Uck Park, M.D., Dae Sub Eum, M.D.* and Ho Kyu Lee, M.D.*
Department of Orthopedic Surgery, School of Medicine, Keimyung University, Daegu and Yeollin Keun Hospital*, Daegu, Korea
Purpose: To evaluate clinical and radiographic results associated with the use of autogenous bone graft with preservation of cortical bone in the patients with severe bone defect of the proximal medial tibia in total knee arthroplasty.
Materials and Methods: From January 2000 to June 2003, thirty three primary total knee arthroplasty were performed with autogenous bone graft for severe peripheral defect of the proximal medial tibia.
After sclerotic bone of defect site was removed by the burr, reconstruction of medial wall was done by use of resected bone, which was fixed by wedge-shaped bone. Autogenous cancellous bone was grafted in the central type bone defect area. We reviewed the result using the HSS knee rating scores and observed the radiographic changes.
R e s u l t s: The mean HSS knee rating score was 43.5 preoperatively and was 91.3 at last follow-up.
Radiologically, union of the tibial bone grafts were impossible to determine, but there were no evidence of the displacement of grafted bone, osteolysis and loosening of the inserted implants.
C o n c l u s i o n: The method of autogenous bone graft applied with preservation of cortical bone and wedge bone graft could be supposed as useful in the reconstruction of the tibial bone defects as well as in the stability of the tibial component.
Key Words: Total knee arthroplasty, Autogenous bone graft
