서 론
척추 유합술 시에 사용하는 자가골은 골형성, 골유도 및 골전도 의 성질을 모두 지닌 가장 이상적인 재료로서 골유합률이 높고 저렴하여 흔히 사용되어 왔다.1-3) 하지만 골편 채취량의 제한, 수
술 시간의 지연 및 공여 부위의 통증, 출혈, 창상 부위의 감염, 신 경 손상과 이식골의 붕괴 및 흡수 등의 합병증이 발생할 수 있 다.4-7) 이에 동종골, 골이식 대체재 등이 골유합술에 사용되기도 한다. 특히 골이식 대체재는 자가골 이식이 제한적이거나 여러 차례의 재수술로 인하여 다분절의 유합이 필요할 경우에 유용하 다.
골이식 대체재로는 골유도의 성질이 강한 탈무기질화 골기질 (demineralized bone matrix), 비콜라겐성 및 콜라겐성 단백, 혈소 판으로부터 추출한 자가 성장 인자 농축성분 등이 있고 골전도의 역할을 하는 인산칼슘(calcium phosphate, hydroxyapatite), 황산칼
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The Journal of the Korean Orthopaedic Association Volume 51 Number 3 2016 Received November 7, 2015 Revised December 20, 2015
Accepted January 26, 2016 Correspondence to: Ho-Jin Lee, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Chungnam National University School of Medicine, 266 Munhwa-ro, Jung-gu, Daejeon 35015, Korea
TEL: +82-42-280-7353 FAX: +82-42-252-7098 E-mail: [email protected]
후측방 유합술 시 탈무기질화 골기질을 적용한 경우의 유효성과 안정성
안재성 • 이호진 • 박유진재진 • 노창균 • 이기영
충남대학교 의과대학 정형외과학교실
Efficiency and Safety of Demineralized Bone Matrix for Posterolateral Fusion
Jae-Sung Ahn, M.D., Ho-Jin Lee, M.D. , Eugene Park, M.D., Chang-Kyun Noh, M.D., and Ki Young Lee, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Chungnam National University School of Medicine, Daejeon, Korea
Purpose: The purpose of this study is to analyze the effects of demineralized bone matrix on posterolateral lumbar fusion.
Materials and Methods: From 2009 to 2012, 30 patients who had undergone posterolateral fusions using demineralized bone matrix (group
I) and 30 who had received autogenous posterior iliac bone grafts (group II) were investigated. Bone union was determined by evaluating serial simple lumbar radiographs taken during the 24 months after surgery. Bone status was classified according to Lenke’s scale and the bone fusion was finally determined by flexion/extension lateral radiographs. We also examined halo signs around the pedicular screws evident on the radiographs, scored back pain using a visual analogue scale (VAS), and Oswestry disability index (ODI) score 2 years after surgery to evaluate clinical status of patients.Results: In group I, 19 patients showed union and 11 patients did not; the values for group II were 22 and 8. These proportions did not
differ significantly (p=0.57). Time to union was somewhat shorter in group II (25.3±7.9 weeks), but did not differ significantly from that of group I (p=0.097). No statistical significance in the periscrew Halo count, VAS for back pain, and ODI score was observed between the two groups.Conclusion: The union rate after using demineralized bone matrix for lumbar posterolateral fusion is similar to that attained when
autogenous bone grafts are employed, and lacks the morbidity associated with such grafts. Thus, demineralized bone matrix is an effective bone graft substitute when posterolateral fusion surgery of the lumbar spine is required.Key words: lumbar vertebrae, posterior vertebral fusion, demineralized bone matrix, fusion rate
슘(calcium sulfate) 등의 세라믹 제재들이 있다.8-12) 탈무기질화 골 기질은 동종골의 면역성을 제거한 형태로, 골유도성이 없으나 탈 회 과정을 거친 후 골재생의 촉진 효과를 지니게 된다.12) 이에는 골형성 단백질(bone morphogenetic protein, BMP) 등의 골성장 인 자가 함유되어 있어 미분화 간엽세포(mesenchymal stem cell)를 증식시키고 세포들이 조골세포(osteoblast)로 분화하도록 자극한 다.13) 이는 자가골 이식과 비교하여도 골유도 및 골전도의 능력이 유사한 것으로 보고하고 있다.14-16) 또한 탈무기질화 골기질은 최 근 동종골 이식재와 함께 사용 시 골증량제(bone extender)의 역 할뿐 아니라 골형성 증량제(enhancer)로 작용하여 척추 수술 시 이용되는 골이식 대체물로 많이 사용되고 있다.17,18) 하지만 그 효 과에 대해서는 연구자에 따라 유합률에 다양한 결과를 보고하고 있으며, 탈무기질화 골기질의 종류에 따라 그 효능이 다양하게 보고되고 있다.11,19-24)
이에 본 연구는 요추 후회방 유합술이 필요하였던 환자를 대상 으로 동종골이 포함된 탈무기질화 골기질을 사용한 군(I)과 후방 장골의 자가골을 사용한 군(II)을 비교하여 분석하였다.
대상 및 방법
1. 연구 대상
2009년부터 2012년까지 충남대학교병원에서 척추 전방 혹은 후 방 전위증, 척추관 협착증 등의 요추부 퇴행성 질환으로 3개 분절 이하로 후측방 유합술을 받고 추적 관찰이 완료된 환자를 대상으 로 하였다. 만 20세 이상 75세 미만의 남녀에서 60예의 환자를 연 구 대상으로 선정하였고, 골절, 급성 감염의 기왕력, 출혈성 질환, 악성 종양자 및 악성 종양 병력이 있던 경우, 그리고 책임 연구자 의 판단으로 본 임상시험 수행이 곤란하다고 여겨지는 대상자는 본 연구 대상에서 제외하였다. 유합술 시 상품화된 동종골 첨가 탈무기질화 골기질인 Allomix® (CGBIO, Seongnam, Korea)를 적 용한 군(I)과 환자의 후방 장골에서 자가골편을 채취하여 이식한 군(II)으로 나누어 비교 분석하였다. 본 연구는 충남대학교병원 임상시험심사위원회(institutional review board, IRB)의 승인을 받 아 진행되었다(IRB No. 2015-06-046).
2. 수술 방법
수술은 한 명의 척추외과 전문의가 시행하였다. 연구 대상으로 포함된 전 환자에서 복와위를 통한 후방 도달법으로 정중선을 절 개하여 이환 부위를 노출시킨 후 후방 감압술을 시행하였고 척추 경 나사못과 강봉(Stryker XIA, Kalamazoo, MI, USA)을 이용하여 내고정하였다. 해당 분절의 감압술은 양측으로 시행하고 전 추궁 판, 전 하 관절돌기와 상 관절돌기의 일부까지 제거하였으며 채 취된 국소골은 두 군 모두에서 이식재와 혼합하여 사용하였다. I 군에서는 탈무기질화 골기질을 유합 분절당 2.5 ml를 취하여 국 소골과 혼합하여 이식하였고 II군에서는 자가골편을 분절당 2.5 ml로 제한하여 후방장골에서 채취한 후 국소골과 혼합하여 후측 방 유합술을 시행하였다. 채취된 자가골 및 국소골의 양은 채취 후 1-2 mm 조각 골로 만들어 10 ml 주사기에 담아 최대압박을 가 하였을 때의 용적을 기준으로 각각 측정하였다.
3. 술 후 관리
후측방 유합술을 시행 후 8주간 흉요천추 보조기를 착용하도록 하였다. 보행은 수술 후 3일째부터 보행기를 이용하여 시도하였 다.
4. 연구 방법
후향적 연구로서 대상환자의 병록 기록과 검사 소견을 토대로 임 상 평가를 하였으며 방사선적 소견은 수술 전, 후, 3, 5, 8개월, 1년, 2년째에 단순 방사선 사진 촬영을 시행하여 본 수술과 관련이 없 는 1명의 척추외과 전문의(X)와 1명의 영상의학과 전문의(Y)에 의해 평가를 시행하였고 각각 2회에 걸쳐 측정하였다. 관찰자들 에게는 환자에 대한 사전 정보를 전혀 제공하지 않았고, 계측 시 기에 따른 기억 효과를 배제하기 위해 2차 계측은 1차 계측 후 최 소 2주 이상의 간격을 두었다. 골유합이 완성되는 기간은 방사선 사진에서 유합골의 변화가 더 이상 일어나지 않는 최종 시점으로 결정하였으며, 골유합은 전후방 방사선 사진에서 Lenke
’
s scale25) 에 따라 type A, B, C, D로 분류한 후(Table 1), A와 B등급 중 굴 곡-신연 측면 방사선 사진상 3 mm 이하의 전위를 보이고 5도 미 만의 각형성을 보이는 경우로 정의하였으며(Fig. 1), 나머지는 모 두 불유합으로 정의하였다. 또한 수술 후 2년째 척추경 나사못 주 위 방사선 투과대(Periscrew Halo sign)의 여부를 조사하였으며 단Table 1. Lenke’s Scale*
Evaluation Type Description
Union A Definitely solid with bilateral stout fusion masses present
B Probably solid with unilateral stout fusion mass & contralateral thin fusion mass
Nonunion C Probably not solid with thin unilateral fusion mass & probable pseudoarthrosis on the contralateral side
D Definitely not solid with thin fusion masses bilaterally with obvious pseudoarthrosis or bone graft dissolution bilaterally
*Data from the article of Lenke et al. (J Bone Joint Surg Am. 1992;74:1056-67).25)
순 방사선 사진 촬영에서 척추경 나사못 주위 방사선 투과대를 관찰하여 1 mm 이상의 방사선적 투과대가 확인될 때 의미가 있 는 것으로 판단하였다.
환자의 술 후 임상증상에 대한 평가는 수술 후 2년째의 요통의 정도와 Oswestry disability index (ODI)를 이용하여 평가하였으며 요통의 정도는 시각통증등급(visual analogue scale, VAS)을 이용하 여 측정하였다. 통계적 분석은 SPSS ver. 12.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하였으며, 각 군의 비교는 연속 변수의 경우에는 Kologorov-Smirnov test를 통하여 정규성 검증을 한 후 정규분포 를 하는 경우에는 t-test를, 그렇지 않은 경우나 서열변수의 경우 에는 Mann-Whitney U-test를 실시하였다. 명목 변수에 대해서는 chi-square test와 Fisher
’
s exact test를 하였다. 관찰자내 재현성 및 관찰자간 신뢰성은 kappa test를 통하여 평가하였다.결 과
Table 2는 선정된 60명에 대하여 나이, 성별, 흡연여부, 수술을 시 행한 분절 수, 그리고 분절 부위에 대하여 양 군을 비교하여 보여 준다. 이 항목들에 따른 두 군 간의 통계적 차이는 없었으며 특히 제5요추-1천추 분절의 포함 여부에 있어서도 통계적 차이는 없 었다(p=0.267). 그리고 수술 중 채취하여 이식한 국소골의 양을 분 절당으로 환산하여 두 군 간의 차이를 비교하였으나 통계적 유의 성은 없었다(p=0.11).
Table 3은 양 군에서 Lenke
’
s scale에 따른 분류 및 유합률의 차 이를 비교하여 보여주며 수술 후 유합까지의 소요시간, 척추경 나사못 주위 방사선 투과대 여부, 요통의 VAS 점수 및 ODI에 대 하여 각 군의 차이를 보여준다. 관찰자내 판독은 X (kappa=0.526, p＜0.001)와 Y (kappa=0.493, p＜0.001) 모두 중등도의 일치를 보A B
C D
Figure 1. A 71-year-old female with degenerative lumbar disease underwent surgery with posterior decompression and posterolateral fusion using autogenous posterior iliac bone graft mixed with local bone. (A) Initial anteroposterior and lateral radiographs show degenerative lumbar disease with L4–5 anterolisthesis. (B) Postoperative anteroposterior and lateral radiographs show that the posterior laminectomy and posterolateral fusions were done on the level of L3–4–5–S1. (C) At 30 weeks after the operation, anteroposterior and lateral radiographs show that the fusion mass was formed bilaterally, which was defined as Lenke’s scale A. (D) There was no significant translation and angulation on the flexion-extension lateral radiographs at 30 weeks after surgery.
였으며, 두 관찰자 간 판독(kappa=0.412, p＜0.001) 또한 중등도의 일치를 보였고 유합률에 있어서, 두 군에서 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았다(p=0.57). 유합까지의 소요시간에 있어서, II 군에서 평균 25.3±7.9주로 상대적으로 작았으나 두 군 간의 통계 적 차이는 없었다(p=0.097). 수술 후 24개월에 평가한 척추경 나 사못 주위 방사선 투과대 여부, 요통의 VAS 점수(p=0.39)와 ODI (p=0.22)에 있어서도 각각 양 군 간의 통계적인 유의성은 없었다.
II군에서 골채취 후 발생한 공여부 합병증은 1건(3.3%)의 천부 수 술부위 감염이었으며 정맥 항생제 투여로 해결되었다.
고 찰
척추 유합술을 시행하는 경우 고정술 후 안정성을 획득하기 위 하여 골이식술이 필수적이며 골형성(osteogenesis), 골유도(osteo- conduction), 그리고 골전도(osteoinduction)를 모두 가진 자가 골 이식이 가장 이상적으로 알려져 골이식의 재료로 표준화되어 왔 다.1-3) 하지만 골채취로 인한 공여부 골절, 통증, 혈종 형성, 신경 손상, 감염 및 채취 골량의 제한 등의 문제점이 있다.4-7) 이에 대 한 대안으로 골이식 대체재를 이용한 유합술을 시행할 수 있으며
탈무기질 골기질은 다양한 대체재 중 하나이다. 이것은 골형성을 유도하는 BMP 등의 골성장 인자가 함유되어 있어 미분화 간엽세 포를 증식시키고 주위 세포들이 조골세포로 분화되도록 자극하 기 때문에 동종골 이식제와 함께 골이식 대체물로 최근 많이 사 용되고 있다.12,14,26,27)
Martin 등19)은 탈무기질화 골기질은 유합술에 사용 시 골촉진재 (enhancer)로써 역할을 할 수 있다고 보고하였으나 Helm 등20)은 탈 무기질화 골기질의 사용 시 오히려 골의 유합을 저해하는 결과를 보였다고 보고하였다. 또한 다기관이 참여한 경추 유합술에 대 한 연구에서는 탈무기질화 골기질을 동종골과 함께 사용한 경우 에서 이식골의 불유합률과 붕괴가 더 높았다고 보고한 바 있다.11) Sassard 등21)은 후외측 유합술에 있어서 국소골과 탈무기질화 골 기질을 1:3으로 혼합 사용하였을 경우 자가장골을 사용한 경우와 유사한 유합률을 얻을 수 있다고 보고한 바 있다.
이러한 탈무기질화 골기질에 대한 다양하고 혼란스러운 보고 들은 그것이 상품화되어 나오기까지 거치게 되는 여러 공정이 정 해져 있지 않고, 각 회사에 따라 달라 비롯되는 것으로 생각된다.
실제로 탈무기질화 골기질이 최종 상품화까지의 여러 단계에 의 해 골유도성 물질의 능력이 심각하게 영향을 받을 수 있어 시중 에 존재하는 각 상품들은 그 골유도 능력에서 차이가 있을 수 있 는 것으로 보고되었다.28,29) 공여골을 혈정학적, 현미경적으로 선 발시험을 하고 의학적, 사회적 과거력상 결격이 있는가를 조사 하며 알코올과 항생제를 사용하여 세척하는 것까지는 모든 제품 이 동일하나 담체(carrier)로 사용하는 물체와 그 혼합 비, 최종 무 균적 처리 방법, 그리고 최종 보관 상태 등은 각 회사가 고유한 방 Table 2. Demographic Data
Characteristic Group I* Group II
†p-value
Age (yr) 59.8±10.3 58.6±7.8 0.67Sex 0.60
Male 11 (36.7) 14 (46.7) Female 19 (63.3) 16 (53.3)
Smoker 9 (30.0) 6 (20.0) 0.55
No. of segment 0.873
1 level 14 (46.7) 13 (43.3) 2 level 6 (20.0) 7 (23.3) 3 level 10 (33.3) 10 (33.3) Operation level
L1–2 2 0
L2–3 8 12
L3–4 13 16
L4–5 26 17
L5–S1 7 12
Operation level group 0.267
<L5 23 (76.7) 18 (60.0) ≥L5 7 (23.3) 12 (40.0) Local bone graft harvesting
per segment (ml)
19.1±3.0 17.8±3.3 0.11
Values are presented as mean±standard deviation, number (%), or number only. *Undergone posterolateral fusions using demineralized bone matrix (n=30). †Received autogenous posterior iliac bone grafts (n=30).
Table 3. Results
Factor Group I* Group II
†p-value
Lenke’s scale
A 11 (36.7) 14 (46.7) B 10 (33.3) 9 (30.0) C 9 (30.0) 7 (23.3)
D 0 (0) 0 (0)
Fusion 0.57
Success 19 (63.3) 22 (73.3) Fail 11 (36.7) 8 (26.7)
Mean union time (wk) 27.7±7.2 25.3±7.9 0.097 Periscrew Halo sign 6 (20.0) 5 (16.7) 1.0 Back pain (VAS) 2.4±1.6 2.0±1.2 0.39
ODI 11.3±2.8 10.7±2.2 0.22
Donor-site complication 0 (0) 1 (3.3)
Values are presented as number (%) or mean±standard deviation.
*Undergone posterolateral fusions using demineralized bone matrix (n=30). †Received autogenous posterior iliac bone grafts (n=30). VAS, visual analog scale; ODI, Oswestry disability index.
법을 쓰고 있다.27) 본 연구에 사용된 Allomix®는 담체로서 탈무기 질화 골기질 자체를 사용하여 100% 탈무기질화 골기질이며 최종 무균 처리 방법으로 감마선을 이용한 방사선멸균을 채택하고 동 결 건조 상태로 상온 보관하도록 되어 있다.
본 연구에서는 60예의 퇴행성 요추 질환이 있는 환자를 대상으 로 후측방 유합술 시에 이식제로서, I군에서는 Allomix®를 분절 당 2.5 ml로 제한하고 후방 감압술 시 얻어진 국소골과 혼합하여 사용하고 II군은 후방 자가 장골 이식을 역시 분절당 2.5 ml로 제 한하고 국소골과 혼합하여 사용한 후 비교 분석하였다. 본 저자 들은 감압술 중 얻어지는 국소골을 소량의 탈무기질화 골기질과 혼합하여 후측방 유합술을 시행함으로써 자가 장골의 채취를 배 재하고 그 합병증을 최소화하면서 골유합을 증가시킬 수 있는가 를 증명하고자 하였다. II군에서 골채취 후 발생한 공여부 합병증 은 1건으로, 천부 수술 부위 감염이었다. 수술 후의 유합률, 골유 합 시기에서 두 군 간의 유의한 차이를 볼 수 없었으며 방사선적 유합 정도의 평가에서도 통계적 차이는 없었다. 수술 후 2년째에 시행한 척추경 나사못 주위 방사선 투과대 소견의 유무, 요통의 VAS 점수, ODI 점수에서도 역시 두 군 간의 유의한 차이는 보이 지 않았다. 이에 본 연구에서는 골전도성을 지닌 탈무기질화 골 기질은 자가골 이식을 대체할 수는 없지만, 그것의 한계점 및 제 한점을 극복하고 유합술 시 유사한 결과를 가져올 수 있는 훌륭 한 골이식 확장재 혹은 보조재임을 확인할 수 있었다.
본 연구의 제한점으로는 첫째, 두 군의 유합률은 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않으나 탈무기질화 골기질을 사용한 군의 유합률(63.3%)이 기존의 연구들14-18)에서 발표한 유합률에 비하여 다소 낮다. 이는 두 군의 수가 상대적으로 적어 발생한 결과로 생 각되며 추후 더 많은 환자군으로 추가 연구가 필요할 것으로 생 각된다. 둘째, 본 연구에서는 수술 후 유합 여부를 판단하는 데 있 어서 컴퓨터 단층촬영을 제외하고 단순 방사선촬영만을 사용하 여 결과를 분석하여 그 신빙성에 의문을 제기할 수 있을 것으로 생각된다. 이에 저자들은 굴곡-신연 측면 방사선 사진을 추가로 분석하였고 관찰자내 재현성 및 관찰자 간 신뢰성을 평가하여 분 석하여 이를 보완하고자 하였다. 마지막으로 단일 제품을 사용하 여 연구의 신뢰성을 부여하였으나 특정 제품에 국한된 결과의 가 능성을 배제할 수 없어 추후 다양한 제품군 간의 비교 연구가 필 요할 것으로 생각된다.
결 론
후측방유합술 시 탈무기질화 골기질은 국소 자가골 이식으로 인 한 공여부 골절, 통증, 혈종 형성, 신경 손상, 감염 등의 합병증을 피할 수 있으며 유합률에 있어서도 좋은 결과를 보이는 훌륭한 골이식 확장재 혹은 보조재로 생각된다.
CONFLICTS OF INTEREST
The authors have nothing to disclose.
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후측방 유합술 시 탈무기질화 골기질을 적용한 경우의 유효성과 안정성
안재성 • 이호진 • 박유진재진 • 노창균 • 이기영
충남대학교 의과대학 정형외과학교실
목적: 요추 후측방 유합술 시 탈무기질화 골기질의 효과를 분석하고자 한다.
대상 및 방법: 2009년부터 2012년까지 탈무기질화 골기질을 사용한 30예(I군)와 자가 후방 장골을 사용한 30예(II군)를 조사하였다.
수술 후 2년 동안 주기적 단순 방사선 사진을 촬영하여 Lenke
’
s scale에 따라 분류 후 굴곡-신연 측면 방사선 사진을 통해 골유합 여 부를 확인하였다. 또한 수술 후 2년째 척추경 나사못 주위 방사선 투과대 여부를 조사하였으며, 환자의 임상 증상 평가를 위해 visual analogue scale과 Oswestry disability index (ODI) 점수를 각각 조사하여 분석하였다.결과: I군 중 19예는 유합, 11예는 불유합되었으며, II군 중 22예는 유합, 8예는 불유합되어 두 군에서 통계적으로 유의한 차이는 보 이지 않았다(p=0.57). 유합이 일어난 주수에 있어서도 두 군 간의 통계적 차이는 없었다(p=0.097). 수술 후 2년째에 평가한 척추경 나사못 주위 방사선 투과대 여부, 요통과 ODI 점수에 있어서도 각각 양 군 간의 통계적인 유의성은 없었다.
결론: 요추 후측방 유합술 시 탈무기질화 골기질의 사용은 자가골과 유사한 골유합률을 보이며, 자가골 이식에 따른 합병증을 피할 수 있어 효과적인 골대체재로 생각된다.
색인단어: 요추, 후방척추 유합술, 탈무기질화 골기질, 유합률
접수일 2015년 11월 7일 수정일 2015년 12월 20일 게재확정일 2016년 1월 26일 책임저자 이호진
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