VOLUME 14, NUMBER 4, December 2009
Computed Tomographic Analysis of Screw Positions in Volar Percutaneous Screw Fixation of Scaphoid Fractures
Ung-Seo Chung, MD
1, Kwang-Hyun Lee, MD
Department of Orthopaedic Surgery, College of Medicine, Hanyang University, Seoul, Korea
Departmetn of Orthopaedic Surgery, Wonkwang University Sanbon Hospital, Gunpo, Korea1
Purpose: We analysed the position of screws whithin the scaphoid on computed tomographic images of patients treated by volar percutaneous screw fixation for scaphoid fractures.
Materials and Methods: We reviewed 16 patients treated by volar percutaneous screw fixations for scaphoid fractures. In three (proximal, middle, distal) portions of the scaphoid, the distance from the center of the screw to the edge of the cortex and the diameter of the scaphoid were measured on the sagittal and coronal reconstructive computed tomographic images. We divid- ed into two groups: the risk group with cortical breakage or penetration by the screw and the safe group with no cortical breakage. The position of screws was analysed and compared between two groups.
Results: The position of screws in the proximal scaphoid was more central than the distal scaphoid (p<0.05). The central screw placement in the distal scaphoid correlated with that in the proximal scaphoid.
The average distance from the volar surface of the scaphoid tuberoisity to the entry point was 7.0 mm(5.0~8.8 mm) in risk group and 4.7 mm(1.5~7.6 mm) in safe group. It was differed significantly between risk group and safe group(p<0.05).
Conclusion: This study suggests that volar percuta- neous screw fixation for scaphoid fractures can achieve central screw placement in the proximal scaphoid. For the safe placement of the screw, a surgeon should be careful not to locate the entry point too far posteriorly on the scaphotrapezial joint.
(J Korean Soc Hand Surg 2009;14:167-71)
Key Words: Scaphoid, Percutaneous fixation, Central screw placement
서 론
주상골 골절에 대한 경피적 나사 고정술은 장기간의 석고 고정을 피할 수 있으며 조기 관절 운동을 허용하 여 사회 복귀로의 시간을 단축시킬 수 있다1-5. 경피적 고정술은 개방적 절개를 통한 내고정술에 비하여 연부 조직 손상이 적기 때문에 수술 후 고정 기간이 짧아 조기 관절 운동이 가능하고 인대 손상으로 인한 수근 불안정성이 발생할 가능성이 적다1-3,6.
주상골 골절에 대한 내고정의 안정성을 얻기 위해서 나사가 중앙에 위치하고 나사의 길이가 충분하여야 한 다는 생역학적 연구는 나사 삽입술의 기술적인 중요성 을 강조하고 있다7,8. 그러나 주상골의 크기가 작고 독 특한 해부학적 형태로 인하여 실제 주상골 골절을 수 술할 때 주상골의 중앙에 나사를 위치시키는 것은 매 우 어려운 문제이다. 주상골 중간 부위의 비전위성 골 절에 대하여 배측 접근법과 수장측 접근법이 사용되고 있으며 주로 술자의 선호도에 따라 선택되어 진다. 수 장측 경피적 나사 고정술은 배측 접근법에 비하여 요
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한양대학교 의과대학 정형외과학교실, 원광대학교 의과대학 산본병원 정형외과1 정웅서1∙이광현
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Department of Orthopaedic Surgery, Hanyang University Hospital, College of Medicine, Hanyang University,
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수근 관절에 구멍을 내지 않아 손상을 최소화하는 장 점이 있지만 삽입한 나사를 주상골의 중앙에 위치하기 어려운 단점이 있다9. 저자들은 급성 주상골 골절에 대 하여 수장측 경피적 나사 고정술을 시행한 환자의 컴 퓨터 단층촬영을 이용하여 나사의 위치를 평가하고 이 에 영향을 주는 요인을 분석하였다.
연구 대상 및 방법
2003년 11월부터 2009년 5월까지 급성 주상골 골 절에 대한 수장측 경피적 나사 고정술을 시행하고 컴 퓨터 단층촬영을 검사받은 16명의 환자를 대상으로 하 였다. 모든 환자에서 골절의 고정을 위하여 Herbert- Whipple 유관 나사를 사용하였으며 비관혈적인 방법 으로 정복을 시행하였다. 배측 접근법을 사용한 경우, 관혈적 방법으로 정복을 시도하였거나 다른 종류의 나 사를 삽입한 경우는 본 논문에서 제외하였다. 골절은 전후면, 측면, 사면 일반 방사선 사진 및 컴퓨터 단층 촬영으로 진단하였다. 수술은 손목을 배측 굴곡하여 소형 영상증폭장치 하에서 골절이 정복을 유지함을 확 인한 후 진행하였으며 정복이 되지 않을 때에는 관혈 적 방법으로 전환하였다. 주상-능형 관절부위를 촉지 한 후 약 5 mm의 횡형 피부절개를 가한 다음 강선을 주상골의 장축에 평행하고 근위 주상골의 중앙에 위치 하도록 골절부를 지나 근위부 피질골 하부까지 삽입하 였다. 소형 영상증폭장치로 강선의 위치를 확인한 다 음 미리 준비한 같은 길이의 강선을 비교하여 주상골
에 삽입된 강선의 길이를 간접적으로 측정하였다. 측 정한 길이에서 4 mm 혹은 6 mm를 감하여 삽입될 나사의 길이를 결정한 다음 요주상 관절을 통과하도록 강선을 전진시키고 평행한 K-강선을 추가 삽입하여 나사 삽입 시 주상골의 회전을 방지하였다. 앞서 측정 한 길이의 Herbert-Whipple 유관 나사를 삽입하여 골절부를 강하게 압박 고정하였다. 술 후 4주간 단상 지 부목 고정을 하였으며 이후 능동적 및 수동적 관절 운동을 허용하였다. 추시 시 골유합의 진행은 컴퓨터 단층촬영으로 확인하였다.
나사 위치의 분석
복와위를 취하고 손을 머리 위로 올린 상태에서 1 mm 간격으로 컴퓨터 단층촬영을 하였으며, 기기에 장착된 프로그램을 이용하여 주상골 장축에 평행한 시 상면 재건 영상과 관상면 재건 영상을 얻었다. 주상골 의 원위부, 중간부, 근위부에 해당하는 세 부분을 가 상으로 선정하여 각 부분을 원통형 구조로 간주한 다 음 시상면 재건 영상 중 주상골의 중심에 해당하는 영 상을 선정하여 주상골의 반지름(r)을 측정하고 나사의 중심에 해당하는 영상을 선정하여 주상골의 중앙에서 나사의 중심까지의 거리(b)를 측정하였고 관상면 재건 영상에서 같은 방법으로 주상골의 반지름(R)과 주상골 중앙에서 나사의 중심까지의 거리(A)를 측정하였다 (Fig. 1). 각 부분에서 측정한 수치를 이용하여 다음 과 같이 정의하였다.
Fig. 1. (A) Proximal, middle, distal portions of the scaphoid. (B) The distance from the center of the scaphoid to the center of the screw and the diameter of the scaphoid were measured from sagital and coronal reconstructive computed tomographic images.
시상면 변위(sagital deviation(SD))=b/r 관상면 변위(coronal deviation(CD))=A/R 중심화 지수(centralization index)
= 1 - SD2+CD2 = 1 - (b/r)2+(A/R)2
주상-능형 관절에서 나사의 삽입 지점을 분석하기 위하여 시상면 및 관상면 재건 영상으로부터 주상골 조면의 두드러진 장측 및 외측 표면과 나사 삽입 지점 의 중앙과의 거리를 측정하였다. 주상-유두 관절에서 나사의 위치를 분석하기 위하여 관상면 재건 영상에서 나사의 중심과 주상골의 피질골 사이의 가장 짧은 거 리를 측정하였다. 또한, 수술 전에 검사한 컴퓨터 단 층촬영에서 골절의 전위를 측정하여 중심화 지수와의 연관성을 분석하였다.
요주상 관절에 해당하는 근위 주상골에서 나사에 의 해 피질골이 손상된 5예와 관통된 2예를 위험 집단으 로 분류하고 피질골이 손상되지 않은 9예를 안전 집단 으로 분류하여 앞서 측정된 수치들을 비교하였다.
Mann-Whitney 검정, Wilcoxon 부호검정, Spearman 상관계수, 선형회기분석을 사용하여 근위 주상골에서 나사 위치에 대한 위험 집단과 안전 집단 을 비교하고 나사의 삽입 지점, 골절의 전위 정도, 변 위 및 중심화 지수의 연관성을 분석하였다. 통계학적 분석은 SPSS 통계프로그램(SPSS 12.0, Chicago, IL)을 이용하였으며, 유의성은 p-value <0.05에 기 준을 두었다.
결 과
평균 나이는 26.1세(18~70세)이고, 남자가 13명, 여자가 3명이었다. 수술에 사용된 나사의 길이는 평균 20 mm(18~22 mm)이고 수술 전 골절의 전위는 평 균 1.1 mm(0~3.45 mm)였다. 주상-유두 관절면에 서 주상골의 피질골부터 나사의 중심까지의 최단 거리 는 평균 3.3 mm(1.6~4.8 mm)였으며, 나사가 주 상-유두 관절면을 침범한 경우는 없었다. 주상-능형 관절에서 나사 삽입 지점은 관상면상 주상골의 외측 조면에서 4.4 mm(1.3~7 mm), 시상면상 장측 조면 에서 5.7 mm(1.5~8.8 mm)의 평균 거리가 측정되
었다. 주상골 근위부의 평균 직경은 시상면에서 26.3 mm(23.2~29.6 mm), 관상면에서 19.2 mm (15.6~25.9 mm)였으며, 중간부의 평균 직경은 시 상면에서 22.6 mm(20.4~26.7 mm), 관상면에서 19.6 mm(16.7~23.8 mm), 원위부의 평균 직경은 시상면에서 22 mm(19.1~27 mm), 관상면에서 22.4 mm(19.2~27 mm)였다.
주상골 중앙으로부터 나사 중심까지의 평균 거리는 원위부에서 외측 1 mm, 장측 0.5 mm, 중간부에서 내측 0.6 mm, 장측 0.7 mm, 근위부에서 외측 0.3 mm, 배측 0.6 mm로 측정되었다. 각 부분의 시상면 변위, 관상면 변위, 중심화 지수를 서로 비교하였으며 나사 중심의 위치는 원위부보다 근위부에서 주상골의 중앙에 가까운 것을 알 수 있었다(p=0.015)(Table 1).
주상골 근위부의 중심화 지수는 원위부의 중심화 지수 와 양의 상관관계가 있었다(Fig. 2). 각 부분의 중심 화 지수는 골절의 전위와 관련이 없었으나 주상골 세 부분의 평균 중심화 지수는 골절의 전위와 통계학적으 로 유의한 음의 상관관계를 보였다(Fig. 3). 주상-능 형 관절에서 나사의 삽입 위치는 중심화 지수와 통계 학적으로 연관성이 없었다(p>0.05).
근위 주상골에서 나사 위치에 관한 안전 집단과 위 험 집단 사이에 중심화 지수, 변위, 골절의 전위, 관 상면상 나사 삽입 지점의 차이는 없었다(p>0.05). 시 상면상 주상골의 장측 조면과 나사 삽입 지점 사이의 거리는 위험 집단에서 평균 7 mm(5.0~8.8 mm)이 었고 안전 집단에서 평균 4.7 mm(1.5~7.6 mm)였 으며, 두 군 간에 통계학적으로 유의한 차이를 보였다 (p=0.03).
고 찰
주상골 골절은 젊고 활동적인 사람에게서 주로 발생 하므로 장기간의 석고 고정은 일상생활에 많은 불편을 야기하고 직업 복귀의 지연을 초래하기 때문에 나사를 이용한 압박 고정으로 견고한 내고정을 한 후 조기에 관절 운동을 허용하는 수술적 치료를 주장하는 학자들
이 많다1-5,10-12. 수술적 치료 중 경피적 나사 삽입술은
관혈적 정복술에 비하여 연부 조직의 손상이 적고 조
Table 1. The position of the screw in three portions of the scaphoid
Coronal Deviation (%) Sagital Deviation (%) Centralization Index (%)
Distal scaphoid +18.1 +8.9 62.4
Middle scaphoid -12.2 +10.7 70
Proximal scaphoid +6.3 -8.7 76.8
Average +3.6 +3.7 69.7
+; radial or volar, -; ulnar or dorsal
기 운동이 가능하며, 관혈적 접근으로 발생할 수 있는 인대 손상의 위험을 줄일 수 있는 장점이 있다1-3,6. 그 리하여 주상골 골절에서 경피적 나사 고정술의 사용은 증가하는 추세에 있으나, 경험이 많지 않은 술자는 주 상골 내에 나사를 적절하게 삽입하는 것이 쉽지 않다.
수장측 접근법은 배측 접근법에 비하여 요주상 관절면 을 손상시키지 않는 장점이 있으나 능형골의 방해, 주 상골의 오목한 수장측 표면, 요주상 관절에서 나사 천 공의 위험성, Humpback 변형 등으로 나사 삽입이 어려워 부적절하게 나사가 위치하는 경우도 종종 발생 하게 된다. 본 연구에서도 경험이 많은 술자임에도 불 구하고 2예에서 나사가 근위 주상골의 피질골을 통과하 여 요주상 관절의 손상 위험을 초래하고 주상골 중심으 로부터 편향되게 위치함으로써 골유합이 지연되었다.
주상골 골절에 대한 수장측 경피적 나사 고정술에서 중앙에 나사가 위치하는 것이 중요하다. Trumble 등13 은 나사가 근위 주상골의 중심 1/3 내에 위치하였을 때 골유합 기간이 단축된다고 하였으며, McCallister 등8은 사체 연구를 통하여 나사의 중앙 위치가 편향된 위치에 비해 생역학적으로 우수한 강도의 안정성을 제 공한다고 보고하였다. 또한, Toby 등14은 유관 나사 (cannulated screw)의 적용은 기존의 Herbert 나 사보다 2배의 많은 부하를 견딜 수 있게 해주는데, 이 는 유관 나사를 적용함으로 나사를 좀 더 중앙에 위치 할 수 있는 기회를 늘렸기 때문이라고 하였다. Chan 등9은 사체 연구를 통하여 장측 및 배측 접근법을 비교 하여 근위부에서는 나사의 위치가 중심에 위치하여 차 이가 없으나 원위부에서는 배측 접근법이 보다 중심에 가깝다고 하였다. 저자들은 본 연구를 통하여 수장측
경피적 나사 삽입술 후 나사의 위치는 주상골의 중앙 으로부터 직경의 평균 30% 지점에 위치하였으며 원위 부보다 근위부에서 중심에 가깝게 위치한다는 것을 알 수 있었다.
수장측 경피적 나사 고정술에서 주상골 내부에 나사 를 안전하게 위치시키는 것은 주된 관심사이다.
Menapace 등15은 사체 연구를 통하여 수장측 접근시 주상골 조면으로부터 측면 방사선 사진상 주상골 길이 의 15% 원위 및 배측으로 이동하여 삽입하는 것이 안 전하다고 하였으며 그 길이는 4~5 mm라고 보고하였 다. Levitz와 Ring16은 컴퓨터 단층촬영을 이용한 정 량적 분석을 통해서 수장측 삽입점을 요측으로 옮겼을 때 나사가 적절히 위치하며 일부 능형골의 손상이 필 요할 수 있다고 하였다. 본 연구에서 요주상 관절면에 해당하는 근위 주상골의 피질골 손상을 기준으로 안전 하게 위치한 나사 집단은 주상골 조면으로부터 배측으 로 평균 4.7 mm 거리에 삽입 지점이 위치하여 Menapace 등15의 연구 결과와 비슷하였으며, 위험 집 단의 삽입 지점은 평균 7.0 mm 거리로 측정되어 안 전 집단에 비해 후방에 위치하였다.
주상골 골절로 인한 각형성으로 인하여 주상골 근위 극에 나사를 위치시키기 어렵고 요주상 관절의 요배측 으로 나사가 통과할 위험이 있어 수장측 경피적 나사 고정술의 술기는 더욱 어려워진다. 그러나, 주상골 내 부의 나사 위치에 관한 대부분의 연구는 골절이 없는 상태에서 이루어져 골절의 전위가 나사의 위치에 미치 는 영향은 보고된 바 없다8,9,15,16. 본 연구에서 골절의 전위는 원위부, 중간부, 근위부의 중심화 지수와 상관 관계를 보이지 않았지만, 세 부분의 평균 중심화 지수
Fig. 2. Relationship between distal and proximal central- ization index. Significant correlation.
Fig. 3. Relationship between fracture gap and mean cen- tralization index of three portions of the scaphoid.
Significant correlation.
와 상관 관계를 보여 전반적인 나사의 중심화에 일부 영향을 미치는 것으로 사료된다.
본 연구의 제한점으로는 증례의 수가 적고 최종 전 위 정도나 변형 정도를 분석하지 못한 점, 일정하지 않은 주상골의 단면을 원형으로 가정하여 분석한 점, 나사의 위치에 따른 골 유합이나 임상 결과의 관계를 분석하지 않은 점이다. 하지만, 본 연구는 중심화 지 수라는 개념을 도입하여 컴퓨터 단층촬영을 이용한 나 사 위치의 분석 및 비교가 가능하였으며 경험이 적은 술자에게 수장측 경피적 나사 고정술에 대한 기술적 도움을 주는데 의의가 있다고 생각된다.
결 론
수장측 경피적 나사 삽입술에서 주상골의 중앙으로 부터 직경의 평균 30% 지점에 나사가 위치하였고 원 위 주상골에서 나사가 중심에 가까울수록 근위 주상골 의 중심에 위치하였다. 요주상 관절에서 안전한 나사 위치를 위해 주상-능형 관절에서의 삽입 지점이 후방 으로 치우치는 것에 유의해야 한다고 사료된다.
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