Vol. 18, No. 4, September, 2006
무시멘트 비구컵을 이용한 단독 비구 재치환술시 일체형과 조합형 대퇴스템의 비교
최일용∙박기철∙민경보∙이준환∙김영호
한양대학교 의과대학 정형외과학교실
목적: 무시멘트 비구컵을 이용한 단독 비구 재치환술의 임상적, 방사선학적 결과를 조사하고, 일체형과 조합형 대퇴스템 간의 결과의 차이가 있는지 알아보고자 한다.
대상 및 방법: 1991년 10월부터 2002년 6월까지 골 이식과 함께 무시멘트 비구컵을 이용하여 단독 비구 재치환술을 시 행 받은 39례를 대상으로 하였다. 평균 추시 기간은 5년 3개월(2년 1개월~9년 8개월)이었으며, 수술시 평균 연령은 51세(26~75세)이었다. 일체형 대퇴스템이 19례, 조합형이 20례이었다. 일체형의 경우 수술 당시 육안적으로 대퇴 골 두에 찰과 흔적이 없고, 대퇴스템이 안정된 경우 대퇴스템을 보존하였고, 조합형의 경우는 새로운 대퇴 골두로 모두 치환 하였다.
결과: 임상적 평가로 술 전 Harris 고관절 점수는 57에서 87점으로 향상되었다. 방사선학적으로 모든 대퇴스템은 최종 추시까지 해리가 관찰되지 않았으며 골내성장을 보이는 안정된 대퇴스템을 유지하였다. 재재치환술을 시행한 경우는 총 5 례로 과도한 폴리에틸렌 컵의 마모로 인한 골 용해와 비구컵 해리가 3례, 골용해 없이 비구컵의 기계적 해리에 의한 경우 가 2례로 모두 대퇴 골두를 교환하지 못한 일체형 대퇴스템에서 발생하였다. 폴리에틸렌의 평균 마모율도 재재치환술을 시행한 일체형 대퇴스템의 경우 0.27 mm/year로서 조합형 대퇴스템의 마모율 0.11 mm/year보다 높게 나타났다.
결론: 일체형 대퇴스템의 경우 인공 골두가 육안적 찰과 흔적이 없더라도 추후 발생할 심한 폴리에틸렌 마모 등에 의한 실패를 방지하기 위해 비구컵 뿐 아니라 안정 고정된 일체형 대퇴스템도 재치환하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.
색인 단어: 고관절, 일체형 대퇴스템, 조합형 대퇴스템, 단독 비구 재치환술
서 론
인공 고관절 전치환술을 시행 후 재치환술의 원인은 대 부분 무균성 해리에 의한 것으로 보고 되고 있으나 비구컵 과 대퇴스템의 내구성이 다르므로 그 해리의 진행속도와 골 파괴 범위의 정도에 차이가 있는 것으로 알려져 있다
1,13,14,25,27)
. 즉 대퇴스템의 골용해 또는 무균성 해리는 비구 컵에 비해 서서히 진행하여 간혹 어느 재치환술의 시점에 서는 비구컵의 해리만이 관찰되고 대퇴스템은 안정된 상태 를 유지하는 경우를 볼 수 있다21-23,26,28)
. 이러한 경우 비구 컵만을 재치환할 것인가 대퇴스템 까지 재치환을 할 것인 가에 대한 판단이 필요하다. 대퇴스템까지 치환하게 될 경 우 비구의 시야확보가 용이하고 대퇴스템도 새로운 삽입물
로 교체함으로서 삽입물의 수명 연장에 도움을 줄 수 있으 며, 대퇴 골두의 크기, 관절면의 선택 등을 자유롭게 할 수 있는 장점이 있다. 그러나 대퇴스템을 제거하면서 발생 되는 수술시간의 연장, 출혈량의 증가, 대퇴골 파손으로 인한 재치환의 어려움 등이 단점으로 보고되고 있다5,21,29). 이에 저자들은 인공 고관절 재치환술시 안정된 대퇴스템을 보존하고 무시멘트 비구컵만을 단독으로 재치환한 경우 보 존된 대퇴스템과 치환된 비구컵의 임상적, 방사선학적 결 과를 조사하고, 특히 일체형(monoblock)과 조합형 (modular) 대퇴스템 간에 결과의 차이가 있는지를 알아보 고자 한다.
대상 및 방법
1991년 10월부터 2002년 6월까지 저자들은 211명의 환 자 237례의 인공 고관절 재치환술을 시행하였고, 이중 단 독 비구 재치환술을 시행한 39명의 환자 39례를 대상으로 하였다. 남자가 24명, 여자가 15명이었으며 수술시 평균 연령은 51세(26~75세)이었다. 추시기간은 2년 1개월에서 9년 8개월로 평균 5년 3개월이었다. 대퇴스템의 안정성의
※ 통신저자 : 김 영 호
경기도 구리시 교문동 249-1
한양대학교 의과대학 구리병원 정형외과 Tel: 82-31-560-2316
Fax: 82-31-557-8781
E-mail: [email protected]
기준은 무시멘트형의 경우 술 전 방사선사진에서 대퇴스템 주위의 골내성장이 보이고 방사선 투과 음영이 관찰되지 않으며 골용해가 있더라도 Gruen11) 구역 1,7에만 국한된 경우로 하였다9). 시멘트형의 경우 Harris와 McGann12)의 기준에 의해 방사선학적 해리의 증거가 없을 경우 안정되 었다고 판단하였다. 수술시 다시 확인하여 기계적 불안정 성이 없는 경우 대퇴스템을 교환하지 않고 보존하였다. 단 대퇴골 근위부의 골용해가 관찰되는 경우는 파쇄 및 구조 성 동종골 이식을 하여 골 결손 부위를 채웠다. 일체형 대 퇴스템인 경우 수술 소견 상 반드시 폴리에틸렌 컵의 파손 이 없으며 대퇴 골두 표면에 찰과 흔적이 관찰되지 않고 대퇴스템의 기계적 불안정성이 없는 경우 교환하지 않고 보존하였으며, 조합형의 경우 새로운 대퇴 골두로 모두 교 환하였다. 보존된 대퇴스템은 일체형이 19례로 모두 32 mm의 골두 직경을 갖는 Trilock 스템(DePuy, Warsaw, Indiana, USA)이 사용되었으며, 조합형은 20 례로서 Harris-Galante 스템(Zimmer, Warsaw, Indiana, USA) 6례, BIAS 스템(Zimmer, Warsaw, Indiana, USA) 4례, Omnifit 스템(Osteonics, Allendale, New Jersey, USA) 2례, Mittelmeier 스 템(Autophor, Osteo AG, Selzach, Switzerland) 2 례, 기타 스템 6례이었다. 보존된 대퇴스템은 무시멘트형 이 38례, 시멘트형이 1례이었다. 재치환술시 사용된 비구 컵은 Omnifit 컵(Osteonics, Allendale, New Jersey, USA) 21례, Harris-Galante 컵(Zimmer, Warsaw, Indiana, USA) 8례, AML 컵(DePuy, Warsaw, Indiana, USA) 5례, 기타 컵 5례이었다. 비구 재치환술 의 원인으로는 과도한 폴리에틸렌 마모로 인한 골용해와 비구컵 해리가 29례로 가장 많았으며, 비구 치환물의 골반 내 돌출이 4례, 재발성 탈구가 3례, 폴리에틸렌 파손이 3 례이었다.
재치환술시 경전자 절골술을 이용하여 측방 도달법을 시 행한 경우가 29례, 후외측방 도달법을 시행한 경우가 10례 이었다. 비구의 골 결손은 AAOS6)의 기준에 의하면 제 II 형은 7례, 제 III 형은 32례가 있었으며 분절 결손 (segmental defect)에는 구조성 골 이식을 시행하였고, 공동 결손(cavitary defect)에는 파쇄 골 이식을 시행하 였다. 자가골 만을 이용한 경우가 12례, 동종골 만을 이용 한 경우가 12례, 자가골과 동종골을 같이 이용한 경우가 15례이었다. 비구컵은 선상고정(line fit)이나 압박고정 (press fit)하고 2개 이상의 나사못으로 추가 고정하였다.
임상적 결과는 Harris 고관절 점수를 이용하여 재치환 술전과 최종 추시 결과를 비교 평가하였고 통증의 유무와 하지 길이 부동의 정도를 관찰하였다. 방사선학적 검사는 술 전, 술 후, 3개월, 6개월, 그 후 1년마다 시행하였고, 전후면 사진과 측면 사진을 촬영 후 비교하여 최종 추시 사진 상 대퇴스템의 골내성장의 변화, 대퇴스템 주위 방사
선 투과 음영, 침강의 유무 및 응력 방패 현상(stress shielding), 골용해를 관찰하였다. 비구 측의 방사선학적 결과로서 이식 골의 골 유합 시기를 골반골과 이식골의 골 음영이 동일해지고 그 사이의 골소주 음영이 걸쳐 있을 때 로 정의 하였다30). 전후면 사진 상 비구컵의 각도를 측정하 고, 비구컵과 Kohler선, 비구컵과 양측 눈물점(tear drop)을 이은선의 거리를 측정하여 비구컵의 내측 또는 상 방 전위, 각도 변화가 있는지 측정하였고 비구컵 주위의 방사선 투과 음영의 유무와 정도를 관찰하였다7,22). 선상이 동(linear migration)은 내측 또는 상방 전위가 2 mm를 초과한 경우로 정의 하였고7), 회전이동(rotational migration)은 눈물점을 이은선과 비구컵의 경사가 이루는 각도가 3�를 초과한 경우로 정의 하였다4). 폴리에틸렌 컵 의 평균 마모와 연평균 마모율은 Livermore 등18)의 방법 을 이용하여 측정하였다.
결 과
임상적 평가로 술 전 Harris 고관절 점수는 평균 57점 (41~72점)에서 최종 추시 시 87점(68~100점)으로 향상 되었으며, 대퇴부 통증은 술 전 2례(5.1%)에서 경도의 통 증을 호소하였으며 최종 추시 시 3례(7.7%)에서 경도의 통증을 호소하였다. 서혜부 통증은 술 전 39례(100%)에 서 호소하였고 이중 중등도 이상의 통증을 호소하는 경우 가 37례(94.9%)에서 호소하였는데 최종 추시 시에는 5례 (12.8%)에서만 경도의 통증을 호소하였다.
방사선학적으로 모든 대퇴스템은 최종 추시까지 해리가 관찰되지 않았으며 골내성장을 보이는 안정된 대퇴스템을 유지하였다. 또한 대퇴스템 주위의 방사선학적 음영선과 침강을 보인 경우는 없었고, 대퇴골 근위부의 응력 방패 현상 7례, 대퇴거 골흡수 14례가 관찰되었고 대퇴 근위부 의 골용해를 보이는 경우가 2례로 Gruen 구역 1, 7에서 관찰되었다.
비구 측의 방사선학적 결과로서 비구 이식골의 골 유합 은 28례(71.8%)에서 6개월 내에 이루어졌고, 11례 (28.2%)에서는 6개월에서 1년 사이에 이루어져 전 례에 서 골 유합을 얻었다. 비구컵 전위는 내측 전위가 평균 1.1 mm, 상방 전위가 평균 1.4 mm이었고, 2 mm를 초 과하여 전위한 경우가 3례, 3�를 초과하여 회전 이동한 경 우가 5례이었다.
재재치환술은 총 5례를 시행하였는데 과도한 폴리에틸렌 컵의 마모, 비구의 골용해와 비구컵 해리로 시행한 경우가 3례, 골용해 없이 비구컵의 기계적 해리에 의한 경우가 2 례이었다. 재재치환술은 일체형(monoblock) 대퇴스템을 가지고 있던 19례 중 5례(26.3%)에서 시행되었고, 조합 형(modular) 대퇴스템을 가지고 있던 20례에서는 시행한 경우가 없었다(Fig.1, 2). 또한 제 III형 비구골 결손을
보이던 32례 중 5례(15.6%)에서 재재치환술을 시행하였 지만, 제II형 비구골 결손을 보인 7례에서는 시행한 경우 가 없었다. 재재치환술시 제거된 비구컵은 5례 모두 미세 포말형 Omnifit 컵이었다.
평균 마모율은 선상마모율과 체적마모율이 28 mm의 대 퇴 골두 직경을 가진 조합형 대퇴스템에서는 각각 0.11 mm/year, 67.7 mm3/year이었고, 32 mm 직경을 가진 일체형 대퇴스템으로서 재재치환술을 시행하지 않은 경우 는 각각 0.19 mm/year, 183 mm3/year이었고, 32 mm 직경을 가진 일체형 대퇴스템으로서 재재치환술을 시행한 경우는 각각 0.27 mm/year, 274 mm3/year이었다.
합병증으로는 비구컵의 해리가 5례, 골 용해가 3례, 과 도한 폴리에틸렌 마모가 1례, 고관절 탈구가 2례, 대전자 부 불유합이 1례, 2 cm 이상의 하지 부동이 1례, 심부 정 맥 혈전증이 1례가 있었고, 탈구와 심부 정맥 혈전증을 제 외하면 모두 일체형 대퇴스템을 사용한 경우에 발생하였
다. 그 밖의 심부감염, 신경학적 이상, 삽입물 주위의 골 절 등은 발생하지 않았다.
고 찰
인공 고관절 치환술 후 추시기간이 길어지고 수명이 연 장되면서 재치환술의 빈도가 점차 증가하는 실정이다. 그 러나 재치환술은 일차 치환술에 비해 수술 난이도가 높고 해리, 감염, 탈구 등의 합병증의 발생빈도가 높으며, 출혈 량과 수술시간이 증가함에 따른 여러 문제점을 고려해야 한다. 따라서 비구컵의 골용해, 무균성 해리 등으로 비구 컵 재치환술을 시행해야 하는 경우 안정적으로 고정되어 있는 대퇴스템을 같이 재치환해야 하느냐의 여부에 대하여 는 논란이 많다. 재치환술 중 비구컵과 대퇴스템의 내구성 의 차이로 인하여 단독 비구컵 재치환술이 시행되는 빈도 는 27%까지 보고 되고 있고7,24), 저자들의 경우도 재치환
Fig. 1. (A) Preoperative radiographs shows that 52-year old female patient has loosening of cup and massive osteolysis aroung cup with excessive polyethylene wear combined with stably fixed uncemented modular stem. (B) Postoperative radiographs shows stably fixed cup with sufficient allograft and exchange with new femoral head. (C) Postoperative 6 years 2 months radiograph shows good restoration of acetabular bone stock and stably fixed cup with good osseointegration.
A B C
술을 시행한 237례 중 39례(16.5%)가 단독 비구 재치환 술이었다.
Poon 등24)은 38례의 단독 비구 재치환술을 평균 5년 추 시하여 95%의 대퇴스템이 안정된 상태를 유지함을 보고한 바 있고, Moscal 등20)은 32례의 단독 비구 재치환술에서 평균 8.1년의 추시 시 대퇴스템의 경우 1례(3%)의 해리가 발생하여 97%의 안정된 대퇴스템이 유지되며 탈구, 신경 마비, 골절 등의 합병증 없이 임상적으로 양호한 결과를 얻었다고 하였다. 비구컵의 경우 5례(16%)에서 해리가 발 생하였는데 그 이유는 4례가 Borden과 Greenky2), Hungerford 등15)에 의해 제안된 재건술의 3단계에 해당 되는 구조적 골 이식술이 필요할 정도로 심한 비구골 결손 이 있었기 때문이라고 하였다. 그러나 대퇴스템은 비구컵 실패에 영향을 미치지 않는 것으로 보고하였다. 저자들의 경우에도 실패한 5례의 경우 비구쪽 골 결손이 AAOS 분 류상 제 III형에 해당되어 3단계 재건술을 시행한 경우로 이 또한 실패의 다른 원인으로 사료된다. 단독 비구 재치 환술은 여러 장단점과 논란에도 불구하고 시행되어 비교적 양호한 결과를 보고하고 있으나20), 저자들의 조사 결과 육 안 적으로 찰과 흔적이 없고 안정성이 확인된 대퇴스템을
보존하였음에도 불구하고, 대퇴 골두를 교환하지 못하는 일체형 대퇴스템의 경우 높은 마모율과 실패를 일으키는 것으로 나타났다. 재재치환술을 시행한 5례의 경우 일체형 대퇴스템이었다는 공통점이 있으며, 32 mm 골두의 일체 형 대퇴스템에서 비구컵 실패가 일어난 경우가 일어나지 않은 경우에 비해 평균 마모율이 높은 것으로 나타났다.
이는 일체형 대퇴스템의 인공 골두는 육안 적으로는 확인 되지는 않았으나 미세한 찰과 흔적이 남아있어 폴리에틸렌 의 마모를 가속화하여 비구컵 해리를 발생시킨 것으로 생 각된다. 실제로 금속성 대퇴 골두에 찰과 흔적을 만드는 것으로 골 시멘트, 금속 파편, 골, hydroxyapatite 파편 등이 지목되고 있으며, 찰과 흔적은 시간이 지날수록 증가 하는 것으로 보고 되고 있다3,17). Dawson 등8)은 관절면에 횡으로 발생한 단 한 개의 7 μm 깊이의 대퇴 골두 찰과 흔적이 심각한 마모를 일으킬 수 있음을 보고하였고, Fisher 등10)도 2 μm 깊이의 찰과 흔적과 금속성 파편에 의해 생긴 1 μm 높이의 흔적이 마모율을 70배나 높인다고 보고하였다. 즉, 육안적으로 구별하기 어려운 작은 찰과 흔적도 폴리에틸렌 마모를 촉진시켜 조기 실패를 일으킬 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 일체형 대퇴스템의 경우
Fig. 2. (A) Preoperative radiographs show that 48-year old female patient has excessive wear of polyethylene and huge osteolysis around cup with stably fixed uncemented monoblock stem. (B) Postoperative radiographs shows that stably fixed cup with allogenous structural and moselized bone grafts and preservation of remained stably fixed monoblock stem. (C) Postoperative 7 years and 2 months radiographs shows loosening of cup and huge osteolysis around cup with excessive wear of polyethylene.
A B C
인공 골두가 육안적 찰과 흔적이 없더라도 추후 발생할 심 한 폴리에틸렌 마모에 의한 실패를 방지하기 위해 비구컵 뿐 아니라 안정 고정된 일체형 대퇴스템도 재치환 하는 것 이 바람직할 것으로 사료된다.
Jamali 등16)은 단독 비구 재치환술이 비구컵의 해리와 골용해의 빈도는 낮으나 경전자 절골술을 이용한 측방 도 달법을 사용하지 않은 경우 고관절 탈구가 많았고, 신경 마비도 8례(8%)에서 발생하는 등 많은 합병증이 발생할 수 있다고 하였다. 그러나 저자들의 경우는 신경학적 이상 이나 삽입물 주위 골절 등은 없었고, 술 후 탈구가 2례 있 었는데 모두 경전자 절골술을 이용한 측방 도달법의 경우 에 나타났다. 저자들의 경우 경전부 절골술을 이용한 측방 도달법과 후외측방 도달법을 사용하였는데 어느 도달법을 사용하여도 대퇴 스템을 보존하면서 비구컵을 교환할 때 수술 시야 확보나 골 이식, 비구컵의 적절한 삽입 등에 어 려움이 없었다. 따라서 합병증의 빈도를 줄이기 위해서는 어떠한 술식을 사용하더라도 충분한 수술 시야 확보 및 정 확한 수술 수기가 중요할 것으로 사료된다.
결 론
안정성이 확인된 조합형 대퇴스템은 재치환술시 교환하 지 않아도 최종추시까지 골내성장으로 안정된 대퇴스템 및 비구컵을 유지함을 확인할 수 있었다. 그러나 일체형 대퇴 스템의 경우는 폴리에틸렌의 마모가 증가하여 재치환된 비 구컵 주위 골용해 및 해리를 발생시키는 것으로 나타났다.
따라서 비록 일체형 대퇴스템이 안정적으로 고정 되어 있 고 육안상 찰과 흔적이 없다하더라도 미세한 눈에 보이지 않는 찰과 흔적이 있을 것으로 판단되므로 비구컵 재치환 술시 대퇴스템도 같이 재치환하는 것이 장기적인 예후에 도움이 되리라 사료된다.
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Comparison of Monoblock and Modular Femoral Stem on Isolated Acetabular Revision with Use of Uncemented Cup
Il-Yong Choi, M.D., Kee-Cheol Park, M.D., Kyoung-Bo Min, M.D., Joon-Hwan Lee, M.D., Young-Ho Kim, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, College of Medicine, Hanyang University, Seoul, Korea
Purpose: The purpose of our study was to assess the clinical and radiological results of isolated acetabular revision and the differences in the results between monoblock and modular femoral stems.
Materials and Methods: Between October 1991 and June 2002, 39 patients (39 hips) underwent isolated acetabular revisions with use of uncemented cups and bone grafts. The mean period of follow-up was 5 years 3 months (range, 2 years 1 month to 9 years 8 months). The mean age of the patients at the time of the surgery was 51 years old (range, 26 to 75 years old). The monoblock femoral stems were used in 19 hips and the modular femoral stems were used in 20 hips. The monoblock stems were retained without exchange provided that there was no gross scratch on the femoral head and the femoral stem was confirmed to be stable and fixed intraoperatively. In the modular stems, the femoral heads were always exchanged with new ones.
Results: The mean Harris hip score improved from 57 to 87 points. Radiologically, all the stems retained at surgery remained well osseointegrated without osteolysis. Re-revisions of the acetabular components were performed in 5 hips using monoblock stems due to periacetabular osteolysis caused by excessive wear of polyethylene and subsequent loosening of the cups in 3 hips and mechanically unstable acetabular cups without osteolysis in 2 hips.
The mean wear rate of polyethylene coupled with the monoblock stem was 0.27 mm/year which was greater than the 0.11 mm/year in the cases with modular stems.
Conclusion: To prevent failure of acetabular cups that may occur later by excessive wear of polyethylene, we recommend revision of the well-fixed monoblock femoral stems even though there is no gross scratch on the femoral heads of the monoblock stems.
Key Words: Hip, Monoblock femoral stem, Modular femoral stem, Isolated acetabular revision A
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