미세포말형 대퇴 스템에서 Hydroxyapatite와 Tricalcium-Phosphate의 피복 효과
- 최소 5년 추시 결과 -
윤강섭・강승백
서울특별시립 보라매병원 정형외과
목 적 : 미세포말형 대퇴 스템에서 hydroxyapatite and tricalcium-phosphate (HA/TCP)의 피복 효과를 조사하기 위하여 수술 후 최소 5년 추시를 통해 HA/TCP 피복군과 비피복군인 미세포말형군을 비교 분석하였다.
재료 및 방법 : 미세포말형 대퇴 스템을 사용한 21예와 미세포말형에 HA/TCP를 피복한 스템을 사용한 26예를 대상으로 하였으며, 각각 평균 98개월(68-108개월), 80개월(67-96개월)간 추시하였다. 수술 전후 Harris hip score (HHS), 동통, 파행, 술 후 주기적 방사선 사진을 이용한 Engh’s radi- ographic assessment score로 평가하였다.
결 과 : 술 후 HHS는 HA/TCP 피복군에서 술 전 평균 45.5에서 술 후 5년에 평균 95.4로, 미세포말 형군에서는 평균 4 6 . 4에서 평균 9 4 . 8로 향상되었으며, 동통은 술 후 3개월에 HA/TCP 피복군은 7.7%, 미세포말형군은 19%였고, 술후 5년엔 각각 11.5%, 19%였다. 파행은 HA/TCP 피복군에서 7.7%, 미세포말형군에서 9.5%이었다. Engh’s score는 술 후 5년에 HA/TCP 피복군에서 0이하인 경우는 없었으며 10이상인 경우가 80.8%였다. 미세포말형군에서는 점수가 10이상인 경우가 85.7%, 0 이하인 경우가 2예 있었으며, 고정성과 안정성의 점수는 두 군 모두 추시에 따라 고정성은 점차 증가하 고 안정성은 점차 감소하였으며, 1~2년 후 부터는 큰 변화가 없었다. 두 군 상호간에 HHS와 동통, 파 행, Engh’s score의 유의한 차이는 없었다.
결 론 : 5년 추시 결과 HA/TCP 피복군이 미세포말형군보다 초기 대퇴부 동통의 감소와 대퇴 스템의 고 정성과 안정성에 다소 양호한 결과를 보여주는 경향은 있었으나 통계적으로 유의한 차이가 없어 보다 장 기적인 추시가 요할 것으로 사료되었다.
색인 단어 : 인공 고관절 전치환술, Hydroxyapatite/Tricalcium-phosphate 피복
서 론
생체에 삽입되는 무 시멘트성 고관절 치환물은 삽 입물이 골 내성장에 의해 골에 직접적으로 생물학적 결합이 이루어져야 장기적인 추시에서 좋은 결과를 얻을 수 있다. 이를 위해 많은 형태의 미세포말형 표 면이 개발되었으나, 골 내성장율이 매우 다양하게 보고되고 있으며2 , 2 2 ), 미세포말형 표면의 많은 부분이 섬유성 내성장에 의해 고정되고 있다고 보고되기도
※ 통신저자 : 윤 강 섭
서울특별시 동작구 신대방2동 3 9 5 보라매병원 정형외과
Tel : 82-2-840-2102 Fax : 82-2-840-2599 E-mail : [email protected]
본 논문의 요지는 2 0 0 1년도 대한고관절학회 추계학술대
하였다1 , 4 , 6 ). 최근에는 이러한 문제점을 해결하고 골 과 인공 구조물 사이에 강한 교대 결합을 형성하기 위하여 hydroxyapatite (HA)나 H A / t r i c a l c i u m - phosphate (HA/TCP)를 피복하여 사용하였다
1 0 , 1 1 , 2 0 , 2 5 , 2 8 ). HA 피복 고관절 전치환술의 초기 임상
결과는 매우 만족스러웠다. 방사선 계측에 의한 초 기 안정도는 시멘트로 고정한 경우와 비슷하거나 압 박 고정 삽입물에 비해 우월하다고 보고되었으며, 회수된 삽입물의 분석에서는 고령의 환자에서도 만 족할 만한 골 내성장을 보고하였다. 또한, 골 결합력 을 향상시키기 위한 T C P의 피복에 대한 결과도 동 물 실험이나 단기 임상 결과가 보고되기는 하였으나 이러한 H A나 H A / T C P의 피복이 인공 고관절 치환 술의 임상적 및 방사선적 중장기 결과에 미치는 영 향에 대해서는 아직도 논란이 되고 있어, 저자들은 미세포말형 대퇴 스템에서 H A / T C P의 효과를 알아 보기 위하여, 2년 간의 단기 추기 결과에 연속하여 수술 후 최소 5년 이상 추시된 환자들을 대상으로 비교 분석을 시도하고자 하였다.
연구 대상 및 방법
본 병원에서 1 9 9 2년 6월부터 1 9 9 5년 1 0월까지 시 술된 고관절 전치환술 환자 중 미세포말형 M u l t i - Lock 대퇴 스템 (Zimmer, Warsaw, Indiana)을 사용한 2 5예중 5년 이상 추시된 2 1예와 H A / T C P로 피복된 같은 회사의 HA/TCP CalcicoatTM M u t i l - Lock 대퇴 스템을 사용한 4 8예중 5년 이상 추시된 2 6예를 대상으로 하였다. 평균 추시 기간은 각각 9 8 개월 ( 6 8 ~ 1 0 8개월), 80개월 ( 6 7 ~ 9 6개월)이었으며, 환자들의 연령 및 성별 분포, 체중, 진단명, Charnley 등급, 술전 Harris hip score (HHS)등 은 양 군 사이에 차이가 없었다 (Table 1).
미세포말형 Multi-Lock 대퇴 스템은 200 - 300 m i c r o n의 pore 크기를 가지고 있으며, HA/TCP Multi-Lock 대퇴 스템은 7 0 %의 h y d r o x y a p a t i t e 와 3 0 %의 t r i c a l c i u m - p h o s p h a t e로 구성된
Table 1. Demographic data for HA/TCP CalcicoatTMcoated and uncoated group HA/TCP CalcicoatTM HA/TCP CalcicoatTM
p value coated group uncoated group
No. of stems 26 21
No. of patients 26 19
Age* (yrs.) 46.3±9.50 46.8±8.6 0.52
weight* (kg) 60.0±11.4 57.7±9.8 0.98
Sex (M:F) 19:7 17:4 0.97
Diagnosis AVN : 22 AVN : 182°
DJD : 22° DJD : 1
Nonunion: 1 Nonunion: 1
RA : 1 RA : 1
Charnley class**
A 17 14
B 8 6
C 1 1
Duration of 80.0±7.4 98.4±11.6 0.0000001
F/U* (months)
Pre-op 45.5±9.2 46.4±9.1 0.09
Harris hip score
*The values are given as the mean±standard deviation.
**The values are given as the number of stems.
HA/TCP CalcicoatT M로 피복되어 있다. HA/TCP C a l c i c o a tT M는 plasma spray 방법으로 약 7 0 m i c r o n의 두께로 피복되며, 골 내성장에 필요한 p o r e들은 유지되어 있다. Tricalcium-phosphate 는 C a 3 ( P O 4 ) 2의 화학 구조를 가지고 있으며, 칼슘 과 인의 비는 1 . 5로서 hydroxyapatite (Ca/P = 1 . 6 7 )보다 적은 칼슘을 가지고 있다.
모든 수술은 제 1저자에 의해 시술되었고, 변형된 H a r d i n g e의 측방 도달법1 6 )을 사용하였으며, 대퇴 스템은 대퇴골 근위부 및 협부의 압박 고정을 얻도 록 하였다. 수술후 3 ~ 5일부터 경사대를 이용하여 서는 연습, 5~7일부터 보행기를 이용한 부분 체중 부하를 시작하였다. 목발은 6주간 사용하도록 하였 으며, 6주 후부터는 건측에 목발이나 지팡이를 술 후 1 2주까지 사용하도록 권유하였다. 수술 후 6주, 3개월, 6개월, 1년에 외래에서 임상적 및 방사선학 적 검사를 시행하였으며, 그 후로는 별다른 이상이 없으면 1년 단위로 관찰하였다. 임상적 평가는 수술 전후의 Harris hip score (HHS)1 7 )와 수술 후의 대 퇴부 동통 및 파행, 재치환술 여부 등을 조사하였으 며, 방사선학적 평가는 수술 후 주기적인 방사선 사 진을 이용하여 얻은 E n g h’s radiographic assess- ment score9 )를 사용하여 평가하였다.
대퇴 스템은 G r u e n1 3 )의 7구역으로 나누었으며, Multi-Lock 대퇴 스템은 근위부가 사다리꼴 ( t r a p e z o i d a l )모양을 하고 있어 측면 방사선 사진상 대퇴 스템 주위의 내막골 형성(spot weld)이나 반 응선(reactive line)이 잘 보이지 않거나 부정확할 수 있으므로, 전후방 방사선 사진만을 이용하였다.
방사선 반응선은 정상적으로 골내막 골 형성이 예상 되는 H A / T C P나 Fiber-mesh pad가 피복된 Gruen 7, 1 구역에서 50% 이상 나타나는 경우를 가장 나쁜 경우로 하였으며, 이러한 방사선 반응선 과 대퇴 스템 사이의 방사선 투과성 지역이 점차 넓 어지거나, 반응선이 스템으로부터 멀어지는 경우를 interface deterioration으로 해석하였다. Fisher’
s exact test를 이용하여 통계적 분석을 하였다.
결 과
1. 임상적 결과
술 후 Harris hip score (HHS)는, HA/TCP 피복군에서 술 전 평균 4 5 . 5에서 술 후 5년에 평균 9 5 . 4로, 미세포말형군에서는 술 전 평균 4 6 . 4에서 술 후 5년에 평균 9 4 . 8로 각각 향상되었다. 수술 후 대퇴부 동통의 판정은 HHS 체계에 따라 n o n e이나 s l i g h t의 경우를 동통이 없는 경우로, mild 이상인 경우를 동통이 있는 경우로 하여 두 군으로 나누어 비교하였는데, HA/TCP 피복군에서는 술 후 3개월 에 7.7% (2/26), 술 후 6개월, 1년, 2년은 3 . 8 % (1/26), 술 후 5년에 11.5% (3/26)이었으며, 미세 포말형군에서는 술 후 3개월에 19% (4/21), 술후 6 개월, 1년, 2년은 4.8% (1/21), 술 후 5년에 1 9 % ( 4 / 2 1 )이었다. HA/TCP 피복군이 미세포말형군보 다 술 후 대퇴부 동통이 조기에 감소하여 술 후 5년 까지 지속되는 경향을 보였으나, 통계적으로 유의한 차이는 없었다.
수술 후 파행의 판정도 동통과 마찬가지로 n o n e 이나 s l i g h t의 경우를 파행이 없는 경우로, moder- ate 이상인 경우를 파행이 있는 경우로 하여 두 군 으로 나누어 비교하였는데, HA/TCP 피복군에서는 술 후 3개월에 7.7% (2/26), 술 후 6개월에 3 . 8 % ( 1 / 2 6 )에서 파행이 관찰되었고, 술 후 1년과 2년에 는 파행을 보이는 환자가 없었다가 술 후 5년에 7.7% (2/26)에서 파행이 관찰되었으며, 미세포말형 군에서는 술 후 3개월, 6개월, 1년, 2년은 4 . 8 % ( 1 / 2 1 )에서 파행이 관찰되었고, 술 후 5년에 9 . 5 % ( 2 / 2 1 )에서 파행을 보였다.
2. 방사선학적 결과
삽입된 대퇴 스템과 골 사이의 골 결합을 보여주 는 골내막 골 형성은 양군 모두에서 술 후 3개월부 터 국소적으로 나타나기 시작하여 그 크기가 점차 증가하였으며, 1년이 경과한 후에는 견고한 골내막 골이 생성되었다. 이러한 골내막 골이 생성되는 전 형적인 형태는 H A / T C P나 Fiber-mesh pad가 피 복되어 있는 Gruen 구역 7과 1구역의 하방에서 시 작되어 술 후 6개월부터는 7과 1구역의 상방으로, 6 개월에서 1년까지는 6과 2구역으로 확산되면서 점차 골 밀도 및 크기가 증가하는 형태였다.
수술 5년에 골내막 골 형성의 발생 빈도는 HA/TCP 피복군이 2 2예(84.6%), 미세포말형군이 1 6예( 7 6 . 2 % )였으나 두 군 사이의 유의한 차이는 없 었다(Table 2).
방사선 반응선은 골내막 골 형성보다 다소 늦게 나타나기 시작하였으며, 술 후 3 ~ 6개월에 G r u e n 구역 4에서 발생되어 점차 대퇴 스템의 근위부로 확 산되었다. 술 후 5년에 방사선 반응선은 H A / T C P 피복군이 2 0예(76.9%), 미세포말형군이 1 4예 ( 6 6 . 7 % )였으며, 골내막 골 형성이 기대되는 구역 7 과 1에서는 방사선 반응선이 각각 3예( 1 1 . 5 % , 1 4 . 3 % )로 나타났으나 두 군 사이의 유의한 차이는
없었다 (Table 3).
대퇴거의 변화는 술 후 5년에 HA/TCP 피복군에 서 대퇴거의 비대와 위축이 각각 1예와 1 9예, 미세 포말형군에서는 각각 1예와 1 6예였으며, 대퇴 스템 끝의 불안정한 골성 좌대 형성 (unstable pedestal f o r m a t i o n )은 술 후 5년에 각각 1예씩 발생하였으 나 유의한 차이는 없었다. 대퇴 스템의 수직 하방 이 동은 미세포말형군에서 1예 발생하였으며, 술 후 1 년에 3 mm 수직 이동 후 더 이상 증가하지는 않았 으나 술 후 6 8개월에 무균성 해리로 판정되어 재치 환술이 요구되었다. 대퇴 스템에 피복된 t i t a n i u m fiber-mesh pad의 해리는 두 군 모두에서 발생하 Table 2. The frequency of endosteal new bone formation per Gruen zone at each follow-up period
6weeks 3months 6months 1year 2years 5years
zone 1* 0/0 2/0 5/3 11/6 12/7 13/8
zone 2* 0/0 0/0 3/2 4/3 5/4 5/5
zone 3* 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
zone 4* 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
zone 5* 0/0 0/0 0/0 1/0 1/0 1/0
zone 6* 0/0 2/1 8/4 14/9 17/11 17/11
zone 7* 0/0 3/2 9/61 5/11 19/13 21/13
Total
No. of stems 0/0 3/2 11/7 18/12 21/16 22/16
% 0/0 12/10 42/33 69/57 81/76 85/76
p value 0.78 0.89 0.87 0.93 0.99
*Values are given as the number of stems in coated group/the number of stems in uncoated group.
Table 3. The frequency of reactive line per Gruen zone at each follow-up period
6weeks 3months 6months 1year 2years 5years
zone 1* 0/0 1/0 2/1 3/2 3/3 3/3
zone 2* 0/0 0/0 1/1 2/1 2/2 2/2
zone 3* 0/0 0/1 3/2 3/2 3/3 5/3
zone 4* 0/0 2/2 6/4 8/5 11/7 15/11
zone 5* 0/0 1/1 3/2 4/2 4/2 5/3
zone 6* 0/0 0/0 1/0 1/1 2/2 2/2
zone 7* 0/0 0/0 2/0 2/1 2/1 2/3
Total
No. of stems 0/0 2/2 6/5 14/9 16/11 20/14
% 0/0 8/10 23/24 54/43 62/52 77/67
p value 0.75 0.77 0.85 0.93 0.93
*Values are given as the number of stems in coated group/the number of stems in uncoated group.
지 않았다.
E n g h’s score는 술 후 5년에 HA/TCP 피복군이 19.2, 미세포말형군이 1 8 . 2이었으며, HA/TCP 피 복군에서는 0이하인 경우는 1예도 없었으며 1 0이상 인 경우가 2 1예( 8 0 . 8 % )였다. 미세포말형군에서는 점수가 1 0이상인 경우가 1 8예(85.7%), 0 이하인 경우가 2예였으며, 추시 기간별 고정성과 안정성의 점수는 두 군 모두 고정성은 점차 증가하고 안정성 은 점차 감소하였으며 1 ~ 2년 후에는 큰 변화가 없 었다(Table 4) (Fig. 1).
3. 재치환술
미세포말형군 1례에서 술 후 6 8개월에 대퇴 스템
의 무균성 해리로 판정되어 재치환술이 요구되었으 며, HA/TCP 피복군에서는 술 후 49, 70, 92개월 에, 미세포말형군에서는 술 후 65, 75, 86개월에 3 예씩 비구골 용해 및 폴리에틸렌 분리 실패로 비구 컵의 재치환술을 실시 하였으며 (Fig. 2), 두 군 사 이의 유의한 차이는 없었다.
고 찰
인공 고관절 전치환술 후 무균성 해리로 인한 재 치환술의 필요성은 점차로 중요한 문제점으로 대두 되고 있으며, 특히 젊은 환자에서는 더욱 그러하다.
많은 무시멘트성 구조물이 개발되었으나 피질골의 Table 4. Average Engh’s radiographic assessment score at each follow-up period
3 months 6 months 1 year 2 years 5 years
Fixation score* 4.7/4.3 6.4/6.4 7.4/7.0 7.5/7.5 8.0/7.4
Stability score* 13.2/13.5 12/11.4 11.4/11.2 10.9/10.9 11.2/10.9 Sum of scores* 17.9/17.8 18.4/17.8 18.8/18.2 18.4/18.4 19.2/18.2
*Values are given as the average score in coated group/the average score in uncoated group.
Fig. 1.The comparison of average Engh’s radiographic assessment score between coated and uncoated group at each follow-up period was shown.
Follow up Period
Engh’s Radiographic Assessment Score
골 용해 등 해결해야 할 분야8 , 2 7 )가 많은 실정이다.
무시멘트성 구조물의 미세포말형 표면은 초기 체중 부하의 제한이 있고, 삽입물의 미세 운동을 방지하 고 접촉력을 향상시키기 위해 압박 고정을 시켜야 한다는 단점이 있으며3 ), 골 결합율이 적고 섬유성 결합이 많다는 제한점을 가지고 있다. Hydrox- yapatite (HA)는 골전도성 효과로 인해 빠르고 강 한 골과의 결합을 보여주고 있으며, HA로 피복된 미세포말형 표면은 골과 삽입된 인공 구조물 사이에 강한 교대결합을 형성할 수 있을 것으로 생각된다2 4 ). Geesink 등1 0 , 1 1 )은 HA 피복은 시멘트성 및 무시멘 트성 인공 구조물의 다른 어떤 고정 방법보다 우수 한 골 결합을 유도한다고 하였으며, 그 외에도 많은 실험적 및 임상적 결과들이 그의 주장을 뒷받침하였
다2 4 , 2 7 ). 또한 HA 피복은 인공 구조물 주위에 생긴
섬유성 조직을 골 조직으로 변화시켜주고, 불안정한 인공 구조물과 골 사이에 생긴 간격을 빠른 시간 내 에 골 조직으로 채워주어 인공 구조물과 골과의 결 합력을 증가시켜 준다고 하였다2 6 , 2 7 ). Lind 등2 1 )의 보 고에 의하면 tricalcium-phosphate (TCP)의 경우 생리적인 조건하에서 H A보다 흡수율이 빠르지만, 역학적인 실험에서 HA 피복이 더 견고하다고 하였
다1 2 ). 본 연구에서의 H A / T C P는 H A와 T C P가
7 : 3으로 조성되어 HA granule을 상대적으로 줄이 고 흡수력이 더 빠른 T C P를 혼합함으로써 각각의 장단점을 보완하였다. Jasty 등1 8 )은 p l a s m a - s p r a y 방법으로 hydroxyapatite tricalcium-phosphate 를 titanium fiber-mesh pad위에 피복하여 골 내 성장을 촉진하였으며, HA/TCP 피복에 대한 골 전 도성의 효과에 관하여는 낮은 칼슘을 가지고 있는 T C P의 생 활성도에 기인한다고 알려져 있고6 ), 피복 된 H A는 생체내 퇴화성으로 인해 서서히 골로 치환 되며 용해된 지역의 3 0 %에서 골 내성장이 발생된다 고 알려져 있다2 7 ). 이러한 H A로 피복된 인공 고관 절의 임상적 결과는 매우 우수하다고 보고되고 있으 며, 특히 수술 3개월에서 임상적인 동통이 매우 적 은 것으로 보고되고 있다5 , 1 0 , 1 1 , 1 8 ). Geesink 등1 0 )은 순 수하게 H A로만 피복된 인공 고관절을 이용한 1 1 8 예의 환자의 평균 6 . 2년 추시에서 매우 우수한 결과 를 보고하였으며, D’Antonio 등5 )도 9 2예의 최소 2 년 추시에서 임상적으로나 방사선학적으로 좋은 결 과를 보고하였다. 국내에서는 김 등1 9 )과 한 등1 4 )이 조기 추시 및 평균 5년 추시 결과에서 매우 우수한 결과를 보고하였으며, 김 등1 9 )은 h y d r o x y a p a t i t e 피복이 미세포말형군보다 더욱 우수한 결과를 나타 낸다고 보고하였다. 그러나, Rothman 등2 3 )은 5 2쌍 Fig. 2. A. Postoperative 1-year and 5-year radiographs showed satisfactory follow-up result. However, sudden poly-
ethylene (PE) liner failure was detected at 5 years and 10 months after the operation.
B. Photographs showed the failed PE liner resulting from poor locking mechanism of type 1 HGP implant.
의 후향적 대응쌍 분석에서 평균 2년 추시에 동일 형태의 대퇴 스템에서 HA 피복군과 단순 미세포말 형군 사이에는 임상적으로나 방사선적으로 특별한 장점이 없다고 주장하였고, HA 피복은 미세포말형 표면의 다공성을 감소시키거나 피복된 H A가 흡수될 수 있으며, 스템에서 박리된 H A의 미세입자성 파편 들이 폴리에틸렌 마모를 촉진할 수 있는 단점도 있 다고 하였다. 한 등1 5 )도 수술 5년의 결과에서 임상적 우월성을 확인하지는 못하였다고 하였다.
본 연구는 titanium fiber-mesh pad에 H A / T C P로 피복된 무 시멘트성 대퇴 스템과 t i t a- nium fiber-mesh pad만으로 피복된 무 시멘트성 대퇴 스템의 임상적 및 방사선학적 결과를 비교 연 구하기 위해서 후향적으로 분석하였다. 오차를 줄이 기 위하여 동일한 디자인의 삽입물을 사용하였고, 동일한 술자에 의한 수술 후 동일한 술 후 처치 방법 등을 사용하여 대상군의 선택적 오류를 최소화하였 다. 이러한 방법은 전향적 무작위적 연구 방법에 비 하여 연구자의 편견이나 대상군의 차이로 인한 오류 의 가능성이 있을 수 있으며, 양 군 사이에 대상군의 크기와 후향적 연구 방법으로 인한 제한은 있을 것 으로 생각되지만, 가능하면 H A / T C P의 영향만을 분석하고자 하였다.
술 후 평균 Harris hip score는 5년 추시에서 두 군 모두 9 4 - 9 5로 향상되었고, 미세포말형군에서 1예 가 보통, 2예가 양호, HA/TCP 피복군에서 3예가 양호의 결과였으나 대부분 우수 이상의 결과를 보였 다. HA 피복군의 경우 Geesink 등1 1 )은 술 후 2년 에 평균 Harris hip score 98, D’Antonio 등5 )은 9 5로서 매우 양호한 결과를 보고하였으며, 5년 추시 의 결과도 김 등1 9 )은 9 5점, 한 등1 5 )은 9 6점 등을 보 고하면서 미세포말형군과는 차이가 없다고 하였다.
본 연구에서는 HA/TCP 피복군과 미세포말형군 모 두에서 양호한 결과를 얻었으며, HA/TCP 피복군 은 5년 추시 평균 Harris hip score가 9 5 . 4로 다른 결과들과 비슷한 양상을 보였다. 술 후 파행의 경우 에도 두 군 사이에 차이가 없었다.
대퇴부 동통은 그 원인이 아직 불분명하지만, Engh 등7 )은 대퇴 삽입물의 원위부와 골 사이의 미 세 운동에 의해 발생한다고 하였고, 김 등1 9 )은 대퇴 삽입물의 근위부 고정이 불안정하여 원위부로 부하
가 전달될 때 발생한다고 하여 대퇴 삽입물의 불안 정성을 나타낸다고 하였다. 저자들의 경우, 통계적 으로 유의한 차이는 없었으나, 대퇴부 동통의 빈도 는 술 후 3개월에 HA/TCP 피복군에서 7.7%, 미 세포말형군에서 1 9 %로 HA/TCP 피복군이 우수하 였고, 술 후 5년에도 각각 1 1 . 5 %와 1 9 %로 HA/TCP 피복군이 우수한 경향을 보였다. 이는 Geesink 등1 0 )의 동물 실험이나 Søballe 등2 5 )의 회 수된 삽입물의 조직학적 분석의 결과처럼 H A / T C P 피복이 조기에 골 내성장을 얻을 수 있다는 결과와 일치한다고 할 수 있다.
대퇴 스템 주위의 골내막 골 형성은 G r u e n구역 7 의 하방에서 주로 시작되었으며 구역 1의 하방에서 도 7구역보다 약한 신생 골 형성이 인지되었다.
Engh 등9 )은 체중 부하가 대퇴 스템에서 대퇴골로 전달되는 장소에서 이러한 골내막 골이 형성된다고 하였으며, Geesink 등1 0 )과 D’Antonio 등5 )은 골 내 막골은 Gruen 구역 6과 2의 상방에서 시작되고 H A로 피복된 부분과 피복되지 않은 부분의 경계에 서 가장 많이 발생한다 하였다. 본 연구에서 구역 7 과 1의 하방에서 주로 골내막 골 형성이 발생된 것 은 체중의 부하가 주로 대퇴 스템의 근위 1/3 부위 에서 발생되는 것을 나타내며, HA/TCP Multi- Lock 대퇴 스템은 Geesink 1 1 , 1 2 )나 D’Antonio 등5 ) 이 사용한 HA Omnifit (Osteonics, Allendale, USA) 대퇴 스템과는 달리, 내측은 근위 1/3, 외측 은 근위 1 / 6에만 titanium fiber-mesh pad 및 H A / T C P를 피복하였기 때문에 다른 결과가 나온 것으로 생각되었다. 생성된 골내막 골은 G r u e n구역 7과 1의 하방을 중심으로 대퇴 스템의 표면을 따라 확산되며 그 크기와 농도가 점차 증가하였다. 추시 기간별 및 술 후 5년에서 골내막 골 형성의 발생 빈 도는 HA/TCP 피복군에서 미세포말형군보다 약간 많게 나타났으나 두 군 사이에 유의한 차이는 발견 되지 않았다.
대퇴 스템 주위에 나타나는 방사선 반응선에 대해 서 Engh 등9 )은 미세포말형 패드로 피복된 근위부와 매끄러운 표면으로 된 원위부의 발생 기전이 각기 다르다고 하였으며, 근위부는 골내막 골 형성의 실 패로 인하여 나타나고 원위부는 대퇴 스템과 골과의 사이에 발생된 미세 운동의 결과로 생성된다고 하였
다. 또한 근위부의 방사선 반응선은 고정성의 실패 이나 반드시 안정성의 실패는 아니며, 원위부의 반 응선은 안정성의 저하는 있으나 고정성의 실패와는 무관하다고 하였다. D’Antonio 등5 )도 원위부의 방 사선 반응선은 골과 대퇴 스템의 강성의 차이로 인 한 자연적인 원위부의 미세 운동으로 인하여 형성된 다고 하였다. 본 연구에서 추시 기간별 방사선 반응 선의 발생은 두 군 모두 원위부에서 시작하여 근위 부로 확산되었으며, 골내막 골 형성이 기대되는 구 역 7과 1의 근위부에서는 각기 10~15% 사이로 발 생되었다. HA/TCP 피복군에서 미세포말형군보다 약간 적게 나타났으나 두 군 사이에 유의한 차이는 발견되지 않았으며, 이는 두 군 모두 술 후 조기 고 정성에 우수한 결과를 보여주어 원위부의 미세 운동 으로 인한 안정성의 약화가 전반적인 안정성에는 크 게 영향을 미치지 못하는 것으로 생각되었다.
E n g h’s radiographic assessment score는 추시 기간별 고정성과 안정성의 점수가 두 군 모두에서 고정성이 점차 증가하였으며, 안정성은 술 후 3개월 에 가장 높았고 6개월부터는 큰 변화가 없었다. 이 는 두 군 모두에서 스템 주위에 골 내성장이 발생하 였거나 그 가능성이 높을 것으로 해석하였다. 본 연 구에서 두 군 모두 3예씩 총 6예에서 비구컵 재치환 술이 요구된 이유는, 제 1형 HGP 구조물의 불량한 비구 잠김 기전으로 인한 것으로 생각되었다.
결 론
본 연구에서 5년 추시결과 HA/TCP 피복군이 미 세포말형군보다 초기 대퇴부 동통의 감소와 골 내성 장에 보다 양호한 결과를 보여주는 경향이 있었으나 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 따라서 무 시멘 트성 인공 고관절 전치환술에서 HA/TCP 피복이 반드시 필요하다고 단정적으로 말하기는 어려울 것 이나, 더 적절한 평가를 위해서는 장기적인 추시가 요구될 것으로 사료되었다.
REFERENCES
01) Bobyn JD, Engh CA and Glassman AH : Histologic analysis of a retrieved microporous coat -
ed femoral prosthesis. A seven-year case report.
Clin Orthop, 224:303-310, 1987.
02) Callaghan JJ : Current concepts review. The clini - cal results and basic science of total hip arthro - plasty with porous-coated prostheses. J Bone Joint Surg, 75-A:229-310, 1993.
03) Chae JC, Collier JP, Mayor MB, Surprenant VA and Dauphinais LA : Enhanced ingrowth of porous-coated CoCr implants plasma-sprayed with tricalcium phosphate. J Biomed Mater Res, 26:93- 102, 1992.
04) Cook SD, Thomas KA, Kay JF and Jarcho M : Hydroxyapatite-coated porous titanium for use as an orthopedic biologic attachment system. Clin Orthop, 230:303-312, 1988.
05) D’Antonio JA, Capello WN, Crothers OD, Jaffe WL and Manley MT : Early clinical experience with hydroxyapatite coated femoral implants. J Bone Joint Surg, 74-A:995-1008, 1992.
06) Ducheyne P and Cuckler JM : Bioactive ceramic prosthetic coatings. Clin Orthop, 276:103-114, 1992.
07) Engh CA, Bobyn JD and Glassman AH : Porous coated hip replacement. The factors governing bone ingrowth, stress shielding and clinical results. J Bone Joint Surg, 69-B:45-55, 1987.
08) Engh CA, Hooten JP Jr and Zettl-Schaffer KF : Porous coated total hip replacement. Clin Orthop, 298:89-96, 1994.
09) Engh CA, Massin P and Suthers KE : R o e n t - genographic assess-ment of the biologic fixation of porous surfaced femoral components. Clin Orthop, 257:107-128, 1990.
10) Geesink RGT, Hoefnagels NHM : Six-year results of hydroxyapatite-coated total hip replacement. J Bone Joint Surg, 77-B:534-547, 1995.
11) Geesink RGT : Hydroxyapatite coated total hip prostheses. Two-year clinical and roentgenographic results of 100 cases. Clin Orthop, 261:39-58, 1990.
12) Greis PE, Kang JD, Silvaggio V and Rubash HE : A long-term study on defect filling and bone ingrowth using a canine fiber metal total hip model.
Clin Orthop, 141:17-27, 1992.
13) Gruen TA, McNeiceGM and Amstutz HC :
“Modes of failure”of cemented stem-type femoral components. A radiographic analysis of loosening.
Clin Orthop, 141:17-27, 1979.
14) Han CD and Yoon KH : H y d r o x y a p a t i t e - c o a t e d
primary total hip arthroplasty-minimum two year clinical and roentgenographic result of the femoral component. J Korean Orthop Assoc, 31: 319-327, 1996.
15) Han CD, Lee WS and Yang IH : Comparison of porous-coated femoral stem with HA/TCP-coated femoral stem in total hip arthroplosty 5-Year Follow-up result. J Korean Orthop Assoc, 35:583- 588, 2000.
16) Hardinge K : The direct lateral approach to the hip. J Bone Joint Surg, 64-B:17-19, 1982.
17) Harris WH : Traumatic arthritis of the hip after dislocation and acetabular fracture: treatment by mold arthoplasty. An end-result study using a new method of result evaluation. J Bone Joint Surg, 51- A:737-755, 1969.
18) Jasty M, Rubash HE, Paiement G, Bragdon C, Parr J, Harrigan TP and Harris WH : Stimulation of bone ingrowth into porous total joint prosthesis by applying a thin coating of tricalcium phosphate- hydroxyapatite. Trans ORS, 12:318, 1987.
19) Kim YH, Shon JH and Choi IY : Clinical compar - ative study between porous coated and hydroxyap - atite porous coated femoral implants -Retrospective matched pair study, average 5 years results. J Korean Hip Soc, 9: 34-44, 1997.
20) Kroon PO and Freeman MAR : H y d r o x y a p a t i t e coating of hip prostheses. Effect on migration into the femur. J Bone Joint Surg, 74-A:507-510, 1992.
21) Lind M, Overgaard S, Benger C and Søballe K : Improved bone anchorage of hydroxyapatite coated implants compared with tricalcium-phosphate coaed
implants in trabe-cular bone in dogs. Biomaterials, 20:803-808, 1999.
22) Pillar RM, Lee JM and Maniatopolous JJ : Observations on the effect of movement on bone ingrowth into porous-surfaced implants. Clin Orthop, 208:108-113, 1995.
23) Rothman RH, Hozack WJ, Ranawat A and Moriarty L : Hydroxyapatite-coated femoral stems.
A matched-pair analysis of coated and uncoated implants. J Bone Joint Surg, 78-A:319-324, 1996.
24) Søballe K and Overgaard S : Editorials. The cur - rent status of hydroxyapatite coating of prosthesis, J Bone Joint Surg, 78-B:689-691, 1996.
25) Søballe K, Gotfredsen K, Brockstedt-Rasmussen H, Nielsen PT and Rechnagel K : Histologic analy - sis of a retrieved hydroxyapatite coated femoral prosthesis. Clin Orthop, 272:255-258, 1991.
26) Søballe K, Hansen ES, Brockstedt-Rasmussen H and Bunger C : Hydroxyapatite coating converts fibrous tissue to bone around loaded implants. J Bone Joint Surg, 75-B:270-278, 1993.
27) Søballe K, Hansen ES, Brockstedt-Rasmussen H, Hjortdal VE, Juhl GI, Pederson CM, Hvid I and Bunger C : Gap healing enhanced by hydrox - yapatite coating in dogs. Clin Orthop, 272:300-307, 1991.
28) Tisdel Cl, Goldberg Vm, Parr JA, Benssusan JS, Staikoff LS and Stevenson S : The influence of a hydroxyapatite and tricalcium-phosphate coating on bone growth into titanium fiber metal implants. J Bone Joint Surg, 76-A:159-171, 1994.
The Effect of Hydroxyapatite and Tricalcium- PhosphateCoating on Titanium Fiber-Mesh Stem
- minimum 5-year follow-up -
Kang Sup Yoon, M.D., Seung Baik Kang, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Seoul City Boramae Hospital, Seoul, Korea
Purpose : The effect of hydroxyapatite and tricalcium-phosphate (HA/TCP) coating on titanium fiber-mesh stem was assessed through comparative study between an HA/TCP coated group and an uncoated group, both followed up for more than 5 years.
Materials and Methods : Hydroxyapatite and tricalcium-phosphate (HA/TCP CalcicoatTM) coated titanium fiber-mesh stems were used in 26 cases and identical components without hydroxyapatite coating were used in 21 cases. The distribution of the patients between the two groups showed no sta- tistical differences.
Results : At the time of 5 year postoperative follow-up, the mean Harris hip score and the Engh’s radiographic assessment score were 95.4 and 19.2 in the HA/TCP CalcicoatTM group, and 94.8 and 18.3 in the uncoated group, respectively. None of these differences were statistically significant. At 3 months after the operation, the frequency of thigh pain was 7.7% in the HA/TCP CalcicoatTMgroup and 19% in the uncoated group, which also was not significantly different (p=0.24). No differences in any of Engh’s radiographic assessment criteria between the two groups were detected throughout the follow-up period.
Conclusion : While there seemed to be a tendency toward earlier pain relief and more endosteal new bone formation in the HA/TCP CalcicoatTM group, the clinical and radiographic differences were not statistically significant. A longer follow-up study would be required to uncover any hidden advan - tages of the HA/TCP CalcicoatTMcoating on titanium fiber-mesh stem.
Key Words : Total hip arthroplasty, Hydroxyapatite, Tricalcium-phosphate ABSTRACT
