인공고관절 전치환술전 평가 및 계획
서 근택・이 정섭
부산대학교 의과대학 정형외과학교실
서 론
고관절 전치환술은 동통의 해소와 기능 향상을 위 한 우수한 방법이지만 실제보다 작은 스템을 사용하 는 경우에는 조기 해리가 생기며 실제보다 큰 스템 을 사용하는 경우에는 술중 골절이 생길 가능성이 높다. 그리고 술후 하지 길이의 차이는 의학적인 결 과를 나쁘게 할 뿐 아니라 법적인 문제를 일으킬 수 도 있다. 그래서 고관절 전치환술을 시행할 때는 내 고정물의 크기 결정, 다리 길이 차이의 교정, intra- operative guess work의 감소, 수술시간의 단축 및 고관절의 생역학 회복을 위하여 술전 계획 및 평 가를 하는 것이 현명하다. 술전 계획 및 평가를 위해 서는 환자에 대한 병력 청취, 이학적 검사, 방사선학 적 분석 등이 필요하다.
병 력
수술전 신중한 병력 청취는 술중 또는 회복기에 합병될 수 있는 요인의 파악에 도움이 된다. 고관절 염에서의 통증은 그 성상이 다른 질환에서의 통증과 유사한 경우가 있다. 요추부, 슬관절, 대퇴부로부터 생긴 방사통은 경미한 고관절염의 동통과 유사하며, 주로 활동을 할 때 생기는 전자부 점액낭염 또는 혈 관성 파행(vascular claudication)에 의한 동통은 퇴행성 관절염에서의 동통과 유사하다. 그래서 증상
의 성상과 부위를 신중히 검토하여야 한다.
발달성 고관절 이형성증, Perthes’병, 화농성 고 관절염, 골수염, 연소기형 류마티스 관절염과 같은 어릴 때 발생한 고관절 질환, 외상성 질환, 신경 근 육성 질환, 척추 측만증이나 이전의 수술 병력 등이 있었던 경우는 비구와 근위 대퇴골의 변형, 하지 길 이 차이, 외전근의 약화 등이 초래되어 수술후 결과 가 변형이 심하지 않은 단순한 관절염에 비해 현저 히 나쁘다1 2 , 2 1 )
. 왜냐하면 이러한 경우에는 고관절의 해부학적 구조가 비정상적이며, 골의 소실이 심하기 때문에 수술시 인공 관절 삽입물의 고정이 어렵고, 골 이식이 필요하다. 그래서 보통 수술 시간이 길어 져 출혈이 증가하고, 감염의 위험이 높아지며, 특별 한 디자인의 삽입물이 요구되는 등 여러 가지 문제 를 안고 있다. 변형성 골염( P a g e t’s disease)에 이 차적으로 발생한 관절염에서는 대퇴부의 내반 변형 (varus bowing)이 흔하여 확공( r e a m i n g )이 힘들 고 수술시 출혈이 심하며 비구의 골반내 돌출( p r o- trusio acetabuli)로 탈구시 골절이 생길 위험이 높
다1 9 , 2 3 ). 장기적으로는 이소성 골형성이나 무균성 해
리가 문제이다.
술전 병력은 수술적 접근법에도 영향을 준다. 과 거 고관절 수술 병력이 있을 때는 기존 절개선을 횡 단하는 절개선이나 narrow skin bridge를 만드는 것을 피하여 가능하면 예전 절개선을 이용하는 것이 좋다. 그리고 소아마비, 뇌성마비, 과거 뇌혈관 질
※ 통신저자 : 서 근 택
부산시 서구 아미동 1가 1 0번지 부산대학교병원 정형외과
Tel : 051) 240-7245, Fax : 051) 247-8395 E-mail : kuentak@pusan.ac.kr
환, Parkinson’s 병에서와 같이 신경이나 근 조절 이 좋지 못한 경우는 후방 탈구의 위험이 높아 후방 접근법을 피하는 것이 좋다2 , 1 6 , 2 0 )
.
혈액 순환 장애(vascular insufficiency)나 심부 정맥 혈전증(deep vein thrombosis)과 같은 병력 이 있는 경우 오랜 시간 수술을 시행하면 대퇴 혈관 들이 꼬여 혈전증을 야기할 가능성이 높아지므로 수 술시 가능하면 생리적 자세(physiologic position) 를 유지하는 것이 좋다1 ).
이학적 검사
이학적 검사 역시 술전 계획을 세우는데 있어 중 요하다. 검사는 고관절부의 피부와 연부조직의 시진 으로부터 시작하게 되며 가상의 수술 절개선을 결정 한다.
다음은 기립자세에서의 요추 전만증, 척추 측만증, 골반 경사(pelvic obliquity) 및 하지의 부정 정렬 (lower limb malalignment)을 측정한다. 기립시 심한 요추 전만증을 보이는 경우 측와위에서는 요추 전만증이 많이 교정된다. 그래서 술후 기립상태에서 의 안정성을 얻기 위해 수술시 전경( a n t e r v e r s i o n ) 을 약간 더 준 상태로 비구 컵을 고정한다. 골반 경 사가 있을 때는 종종 하지 길이의 차이를 보인다. 하 지의 길이를 측정하는 방법으로 임상적 방법과 방사 선학적 방법이 있는데 임상적 측정과 방사선학적 측 정을 둘다 시행하는 것이 환자의 하지 길이를 측정하 는 효과적인 방법이다. 임상적 측정 방법은 앙와위 상태에서 측정하는 apparent leg length inequali- t y와 true leg length inequality가 있고 기립 위치 에서 측정하는 block test가 있다. block test는 짧 은 쪽 하지의 발 밑에 적당한 두께의 나무 b l o c k을 넣어서 골반이 평행하도록 하여 하지 길이를 측정하 는 것으로 나무 b l o c k의 두께와 환자의 느낌이 하지 길이를 측정하는데 중요하다9 , 1 3 ). 방사선학적 측정 방 법은 직접적인 방법과 간접적인 방법이 있다. 직접적 인 방법인 O r t h o r o e n t g e n o g r a p h y나 s c a n o g r a m 은 비싸고 번거롭기 때문에 대부분의 고관절 전치환 술 환자에 시행하지 않고 임상적인 측정 방법들에서 의 하지 길이가 많이 다르거나 임상적 및 방사선학적 측정으로 하지 길이가 다른 경우에 시행한다. 간접적
인 방법으로 기립상태에서 pelvis AP view를 촬영 하여 골반의 정점(ischial tuberosity)과 대퇴골의 정점(lesser trochanter)과의 거리로 하지 길이 차이 를 측정한다. 하지 길이 측정 결과 수술시 다리 길이 를 2 cm 이상 길게 하여야 할 경우 체감각 유발 전 위 검사(somatosensory evoked potential)를 사용 하는 것이 좋다2 6 ).
외전근이 약할 경우에는 인공고관절 전치환술 후 수술 전보다 파행이 심해질 수 있다. 그러므로 수술 전 Trendelenburg test와 외전근의 힘의 측정은 매우 중요하다. 심각한 정도의 외전근 약화(3/5 이 하)가 있을 때는 femoral offset이 증가된 대퇴 삽 입물을 선택하고 대전자를 외측에 위치시켜 a b d u c- tor lever arm을 증가시키는 것이 좋다. 외전근의 힘이 없는 경우에는 constrained acetabular l i n e r를 고려하여야 한다1 5 ).
이학적 검사에 있어서 고관절 운동범위의 측정과 보행의 관찰도 중요한 요소이다. 이학적 검사상 고 관절의 운동범위가 7 0도 이상의 과도한 내회전과 외 회전 제한을 보이거나 내족지 보행이 있는 경우는 대퇴 내염전(internal femoral torsion) 또는 대퇴 전경이 증가된 질환을 시사한다1 3 ). 이러한 소견은 발 달성 고관절 이형성증이나 연소기형 류마티스 관절 염의 병력이 있었던 경우에 흔히 나타난다. 발달성 고관절 이형증에 대한 이차성 고관절염은 하지 단 축, 비구 변형, 대퇴골 변형 등의 여러가지 해부학적 변형이 있다. 하지 단축을 인공고관절 전치환술에 의해 무리하게 해결할 경우 대퇴 신경 및 좌골 신경 마비를 유발할 수 있으므로 조심하여야 한다. 비구 는 깊이가 매우 얕고 전후방 폭이 좁게 변형되어 있 어 작은 컵과 22 mm의 l i n e r와 h e a d가 필요하다.
대퇴골의 변형은 대퇴 경부가 짧아서 대전자부가 골 두보다 높게 위치하고, 전경이 증가되어 있고, 대퇴 골의 골수강이 좁고 직선형(narrow & straight)이 며, offset이 짧은 경우가 많아서 이러한 변형에 맞 는 인공 관절 및 기구를 잘 선택하여야 한다.
보행을 관찰하고 고관절의 수동적 및 능동적 운동 범위를 검사하여 기록한다. 심한 운동 제한은 수술 적 접근법의 결정에 영향을 줄 뿐 아니라 술전 계획 의 중요한 요소이다. 굴곡 및 내전 구축이 있는 경우 에는 술전 물리치료로 구축의 정도를 감소시키는 것
이 좋다. 물리 치료후에도 남아있는 내전 구축은 수 술시에 유리( r e l e a s e )한다. 외전이 매우 제한되어 d r a p e이 안되는 경우에는 고관절 전치환술전 내전 근 절단술을 미리 시행하는 것도 한 방법이다.
다발성 관절염으로 인하여 상지와 하지의 관절을 치환해야할 때는 하지 치환술후 ambulation aid로 walker, cruches, cane을 사용해야 하므로 상지를 먼저 수술한다. 하지의 여러 관절을 치환할 때에는 plantigrade foot이 중요하므로 발과 족관절을 먼저 수술하며 그후에는 고관절, 슬관절 순으로 수술을 시 행한다. 고관절에 강직이 있을 때는 슬관절 전치환술 을 시행하기는 매우 어려우며, 고관절부의 동통 및 강직은 슬관절 전치환술후의 재활을 어렵게 한다. 그 리고 고관절 치환술은 회전 중심을 변화시켜 슬관절 치환술의 안정성과 축에 영향을 미칠 뿐만 아니라 슬 관절을 가로지르는 근육들의 방향과 장력을 변화시키 기 때문에 고관절 치환술을 먼저 시행한다.
수술적 접근법(Operative approach)
인공고관절 전치환술을 위한 수술적 접근법에는 여러 가지가 있으며 이중 많이 이용되는 방법은 standard posterolateral 접근법, Watson-Jones 접근법, modified Hardinge 접근법, standard transtrochanteric 접근법 등이다. 그러나 대부분 의 의사들은 자신에게 익숙한 수술적 접근법을 사용 하는 경우가 대부분이며, 강직성 고관절, 비구 이형 성증, 비구의 골반내 돌출 등에서 충분한 시야 확보 를 위해 transtrochanteric 접근법을 고려하게 된 다. 그리고 신경 근육계 질환이나 중추 신경계 질환 에서는 탈구의 위험이 높아 후방 접근법을 피하는 경향이 있다. 하지만 경험이 많은 술자의 경우 후방 접근법으로도 충분한 시야를 확보할 수 있으며 관절 낭, 고관절 외전근 및 대둔근의 견고한 재부착으로 탈구율을 줄일 수 있어 술자가 익숙한 접근법을 선 택하면 된다.
방사선학적 촬영 (Radiographic technique)
고관절 전치환술을 위해서는 고관절을 1 5 ~ 2 0도
내회전한 상태의 both hip AP view, modified frog lateral view, true lateral view가 필요하 다. 이러한 방사선 사진은 양질이어야하며 115% 또 는 1 2 0 %로 확대되어 t e m p l a t i n g이 가능하여야 한 다. 정확한 확대율을 지닌 방사선 사진을 얻기 위해 서는 magnification marker가 필요하며 이것을 전후면 방사선 촬영에서는 대퇴부의 내측에, 측면 방사선 촬영에서는 대퇴부의 앞쪽에 댄다.
고관절을 내회전하여 촬영한 both hip AP view 에서는 전자간부가 넓어지고 femoral offset이 증 가하며 소전자가 작게 보이는 반면 고관절을 외회전 한 상태의 사진에서는 전자간부가 좁아지고 femoral offset이 감소하며 소전자가 크게 보인다.
병변측 고관절이 내회전이 되지 않아 고관절부의 정확한 영상을 얻을 수 없을 때는 정상측에 t e m- p l a t i n g을 시행한다1 1 ). 그리고 양측의 고관절을 침 범한 병변으로 양측 고관절 모두를 내회전 시키지 못할 때는 환자를 복와위로 눕혀서 발을 1 5 ~ 2 0도 외회전, 반대측 고관절 들어 올린 상태에서의 p o s- teroanterior view를 촬영한다. 고관절의 굴곡 구 축으로 전후면 영상을 얻을 수 없을 때는 s e m i - s i t- ting position에서 고관절을 1 5 ~ 2 0도 내회전하여 촬영한다.
방사선학적 분석(Radiographic review)
방사선 사진 촬영이 되고 나면 술전 계획을 세우 기 앞서 질병의 진단을 해야 한다. 단순 방사선 사진 에서 거칠고 불규칙한 골소주를 보이면 변형성 골 염, 비후성 골관절염(hypertrophic osteoarthri- tis), diffuse idiopathic skeletal hyperostosis를 의심해야 하고 이런 경우에 술후 이소성 골형성이 잘되어 예방을 하는 것이 좋다. 변형성 골염, 골다공 증, bone infarcts (sickle cell disease)에서는 골 수강이 좁고 망가져 있어 술중 피질골 골절의 가능 성이 높아 대퇴 스템 삽입시 조심하여야 한다4 , 6 ).
진단이 되고 나면 방사선 사진을 토대로 골밀도를 알아본다. 예전에는 Singh index를 사용하였으나 현재에는 Dossick 등7 )의 calcar-to-canal ratio를 측정한다(Fig. 1). 이것은 소전자 중간부위의 골수 강 외직경에 대한 소전자 10 cm 아래부위의 골수강
외직경의 비로 나타낸다. A형은 비율이 0.5 이하로 전후면과 측면 방사선 사진상 피질골이 두꺼운 경우 로 무시멘트형 대퇴 삽입물을 사용한다. B형은 비율 이 0 . 5 ~ 0 . 7 5로 측면 사진상 후방 피질골이 얇아져 있는 경우로 술전 및 술중 평가를 토대로 술자가 삽 입물의 형태를 결정한다. C형은 비율이 0.75 이상으
로 전후면 및 측면 방사선 사진에서 피질골이 얇아 져 있는 경우로“stove-pipe shape”을 보이며 시멘 트형 대퇴 삽입물을 사용한다.
1. Templating 방법(Templating techniques)
술전 t e m p l a t i n g은 인공관절 기구의 크기를 선택 하고 하지길이 차이를 교정할 수 있는 기회를 준다.
술전 t e m p l a t i n g을 하기 위해 확대율을 알 수 있는 양질의 방사선 사진을 촬영하여 비구컵에 대한 t e m p l a t i n g을 먼저 하고 하지길이 차이와 o f f s e t에 대한 교정을 위해 대퇴 스템에 대한 t e m p l a t i n g을 시행한다. offset의 변화에 따라 수술 중에 연부조 직의 장력이 바뀌기 때문에 수술전에 offset 변화를 미리 예측하면 도움이 된다. 그리고 수술 전에 수술 에 대한 계획을 미리 세움으로써 수술시간을 단축하 고 인공관절 기구를 미리 선택하고 인공관절의 크기 를 미리 예측하여 수술 중에 시행하는 평가에 도움 을 줄 수 있다.
Suh 등2 5 )은 9 6예의 대퇴 골두 무혈성 괴사에 대 하여 일차성 고관절 전치환술후 방사선학적 분석에 서 술전 다리 길이 차이 예측치(4.9 mm)와 술후 실제 다리 길이 차이 측정치(4.7 mm)간의 차가 0.2 mm라고 보고하였다. 그리고 Eggli 등1 0 )은 1 0 0 예의 일차성 고관절 전치환술후 방사선학적 분석에 서 다리 길이 차이는 0 . 2±0.1 cm였으며, 술전에 계획한 형태 및 크기의 대퇴 삽입물을 9 2 %에서, 비 구 삽입물을 9 0 %에서 사용하였다고 보고하면서 술 전 t e m p l a t i n g의 중요성을 강조하였다.
Templating techniques : five steps
1단계
처음 단계는 다리 길이를 측정하는 것으로 전후면 방사선 사진에서 좌골 조면의 하단에 수평선을 그은 다음 소전자에서의 수평선까지의 수직 거리를 측정 한다. 이렇게 측정한 간접적인 다리 길이 차이는 임 상적인 다리 길이 차이와 환자가 느끼는 다리 길이 차이와 비슷해야 한다.
2단계 Fig. 1. A diagrammatic illustration of the method for
CC ratio determination. The line is drawn through the mid-lesser trochanter and a second line drawn 10cm distally. At the distal line X marks the endosteal border of the bone and Z marks the periosteal border of the bone. The CC ratio is determined by dividing the width of the intramedullary canal (X-X) by the proximal diameter (Y). This can be expressed as an equa- tion CC = X/Y.
전후면 사진으로 비구컵의 크기와 위치를 결정하 는 것으로 고관절의 회전 중심을 정한다. 비구컵의 아래쪽 경계는 obturator foramen이며 내측 경계 는 t e a r d r o p의 바로 외측이다.
3단계
대퇴 근위부의 측면 사진으로 대퇴 스템의 크기와 길이를 결정한다.
4단계
고관절 전후면 사진을 이용하여 대퇴 스템의 크기 를 결정한다. 일반적으로 t e m p l a t i n g상 대퇴 스템 이 골수강에 잘 고정되고 다리길이를 정상측과 같게 하며 femoral offset을 유지할 수 있는 적당한 크 기의 대퇴 스템을 선택해야 하고 경부 절단 부위를 결정한다.
5단계
전후면 사진으로 대퇴 경부의 절단 부위와 o f f s e t 의 재건을 결정한다. 경부의 절단 부위를 표시하여 이것을 기준으로 근위 고정물의 크기 및 형태를 선 택한다. templating시 대퇴 골두의 중심이 비구 컵 의 중심보다 내측에 있을 때는 femoral offset이 증가하지만, 외측에 있는 경우 femoral offset이 감소하여 불안정성을 나타낼 수 있어 피하는 것이 좋다.
2. 비구의 위치 변화 (Changes in the acetabu- lar position)
1) Medialization of the cup: 비구의 골반내 돌출 비구의 골반내 돌출은 류마티스 관절염, 강직성 척추염, 변형성 골염 그리고 대사성 질환 등 연골하 골의 약화를 초래하는 질병에서 잘 생긴다. 대퇴 골 두는 Köh l e r’s line 내측에 위치하고 Wiberg CE 각은 3 5도 이상이다1 8 ). 고관절 전치환술시 컵은 t e a r d r o p의 바로 외측 아래에서 비구의 상외측 부분 을 덮을 수 있어야 하며 가장자리(peripheral rim) 에 잘 고정되어야 한다. 컵의 내측에는 골이식을 시 행한다.
2) Lateralization of the cup: 고도의 퇴행성 관절 질환
비구의 외측 전위로 컵이 외측에 위치하게 되면 컵의 피복( c o v e r a g e )이 적고 연골하 골이 노출된 acetabular bed가 적어 bone ingrowth가 감소된 다. 그래서 컵을 내측으로 전위시켜 위치시킨다. 그 러나 외측에 위치한 비구를 너무 확공하여 내측으로 이동시키면 비구의 내측벽의 약화와 천공, 가장자리 (peripheral rim)의 부하 증가, femoral offset의 감소, 외전근 근력 약화, 고관절의 불안정, 비구 전・후주( c o l u m n )에서의 충돌, 비구의 골절, 비구 의 골반내 돌출의 진행, 내고정물의 해리를 야기할 수 있어 조심하여야 한다5 ).
3) Superolateral placement of the cup: 비구 이형성증
비구 이형성증에 속발한 관절염에서는 비구의 상 외측 전위가 흔하며 비구 구조가 발육이 덜되어 비 구의 깊이가 얕고 비구 외측의 골지지가 부족한 것 이 보통이다.
비구의 위치에 대해서는 여러 보고가 있으나 가능 한 진성 비구에 비구컵을 고정하는 것이 가장 좋은 수술 결과를 얻을 수 있다3 , 1 4 , 1 7 )
. 비구컵을 상방에 삽 입한 경우 고관절에 미치는 힘이 증가하여 조기 해 리 등의 합병증이 발생하며 기술적으로는 작은 크기 의 비구컵이 필요하며, 하지 단축의 해결 방법으로 장골두(long neck)를 사용해야하며, 적절한 외전근 장력을 유지하기 위해 대전자부의 절골술과 원위부 이전술을 시행해야하며, 고관절 굴곡 및 내회전시 비구의 전방 골주에 발생하는 충돌을 방지하기 위해 서 대퇴 직근 이완술이 필요하고, 신전 및 외회전시 비구의 후방 골주에 발생하는 충돌을 방지하기 위해 전하 장골 극 또는 좌골의 절제가 필요할 수 있다는 단점이 있다2 2 ).
비구외측의 부족한 골 지지에 대하여 비구의 내측 화, 자가 골두 이식, 동종골 이식, 타원형 컵 (oblong cup)의 사용, 비구의 내측벽을 골절시키는 c o t y l o p l a s t y의 방법들로 해결하고 있다8 , 2 4 ). 어떠한 방법을 선택하더라도 비구컵이 최소한 70% 이상에 서 건강한 환자의 골조직으로 덮여야 한다.
3. 대퇴 경간각의 변화 (Changes in femoral neck-shaft angle)
술전 경간각을 측정하여 대퇴 삽입물의 경간각과 비교하여야 한다. 성인의 평균 경간각은 1 2 5도이며 대퇴 스템의 경간각은 1 3 0 ~ 1 3 5도이다. 대퇴 경간 각이 대퇴 스템의 경간각 보다 많이 작은 경우를 내 반고(coxa vara)라 하고 큰 경우를 외반고( c o x a v a l g a )라고 한다. 내반고에서 하경부 절골( l o w e r neck cut)과 장골두(long neck)를 사용하게 되는 것이 보통인데 경부가 많이 절골되는 것을 방지하기 위해서는 femoral offset이 큰 삽입물이나 작은 경 간각을 가진 삽입물을 사용할 수 있다. 외반고에서 는 상경부 절골(high neck cut)과 단골두( s h o r t n e c k )를 사용하여 다리 길이와 o f f s e t을 유지한다.
단고(coxa breva)에서는 하경부 절골(lower neck c u t )과 단골두(short neck)를 사용한다.
4. Offset
고관절 전치환술에 있어 femoral offset의 변화 는 고관절 생역학에 있어 중요한 역할을 한다.
femoral offset이 감소되면 외전근 근력이 약해지 고 파행이 생기며 외전근의 이완으로 고관절 불안정 성이 생길 수 있으며, joint reaction force가 증가 하여 비구의 해리와 폴리에틸렌의 마모가 증가한다.
femoral offset이 증가하면 abductor lever arm 이 증가되어 보행을 위한 힘과 joint reaction f o r c e가 감소하며, 연부 조직의 이완이나 충돌의 위 험이 작아진다. femoral offset의 증가로 삽입물에 대한 bending moment는 증가하지만 결과로 발생 하는 s t r a i n은 s u p e r a l l o y의 fatique strain보다는 훨씬 낮다.
고관절 전치환술시 femoral offset을 증가시키는 방법은 대전자의 원위 전위, 장두(long neck)의 사 용, femoral offset이 큰 대퇴 삽입물을 사용하는 것이다.
결 론
고관절 전치환술전 신중한 병력 청취와 시스템 분 석, 이학적 검사, 방사선학적 분석을 함으로써 술전 에 비구 컵 및 대퇴 스템의 크기, 수술 방법, 술중 발생할 어려움 등을 미리 예측하여 술중 또는 술후 의 합병증과 수술시간을 줄이는 것이 현명할 것으로 사료된다.
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