서 론
일반적으로 슬관절의 전방 불안정성시 2 1 ~ 8 1 %까 지 외상성 관절염이 보고되고 있으나1 4 ), 외상성 관절염 이 1 0 0 %에서 오는 것은 아니며, 불안정성과 기능과 관련이 없다한 저자들도 많으며4 , 1 2 ), 실제로 다소 불안 정성이 있어도 기능이 아주 좋음을 임상에서 자주 접 하게 된다. 골 주사(bone scan)는 골에서 일어나는 생리적, 생역학적인 변화를 잘 반영하여 단순 방사선 사진보다 먼저 퇴행성 변화를 발견할 수 있는 좋은 방
법이며3 , 5 , 6 ), Mcbride에 의하면 전방 십자 인대 손상후
퇴행성 관절염시 골주사에서 1 0 0 %에서 양성으로 나오 며 단순 방사선 사진보다 먼저 퇴행성 변화를 발견했 다고 보고했다6 ). 특히 bone single-photon emission computed tomography(SPECT)는 이의 위치를 정 확히 알 수 있다3 ). 저자들은 전방 십자 인대 재건술을 시행한 환자에서 술전 자기 공명 영상(MRI), 수술시 소견, 술후 관절 불안정성(instability) 및 술후 운동 정도와 bone SPECT 상의 열소(hot uptake)를 분석 하여 전방 십자 인대 재건술 후 예후 인자를 규명하고 자 하였다.
연구 대상 및 방법
가천의과대학 부속 중앙길병원 정형외과에서 9 6년 3월부터 9 7년 3월까지 자가 골-슬개건-골을 이용한 관절경적 전방 십자 인대 재건술을 시행한 환자중 수 술후 bone SPECT를 시행한 1 4명(남자 1 2명, 여자 2명)을 대상으로 하였다. 환자의 평균 연령은 3 0 . 9 세( 2 0세~ 4 3세)였다. 술후 bone SPECT 시행까지
의 기간은 평균 2 3 . 0개월( 1 2개월~ 3 4개월)이었으며 이중 1례는 술후 1 3개월과 2 5개월, 1례는 1 3개월과 2 0개월, 1례는 2 4개월과 3 6개월에 2회 시행하였다.
수술은 한 명의 슬관절 전문의가 동일한 방법으로 시 행했으며 술후 동일한 재활 운동을 시행하였다.
Bone SPECT는 고해상도 단층 영상 분해능의 이중 감지기를 가진 Siemens multi-SPECT 2로 시상 면, 관상면, 횡단면 영상을 얻었으며, 흡수 양상은 경-대퇴 관절의 내과 전・후면, 외과 전・후면, 슬 개-대퇴 관절면, 골 공여부 및 이식부를 각 부위에 따라 열소(hot uptake)와 흡수 안됨으로 구분하였 으며, 핵의학과 전문의와 정형외과 전문의 2명의 관 찰자의 동의를 얻어 흡수 유무를 판단하였다.
자기 공명 영상에서 골 좌상은 방사선과 전문의 2명 의 동의를 얻어 망상형(reticular type)과 국지형 (geographic type)으로 나누었으며 좌상 부위는 경- 대퇴 관절의 내과 전・후면, 외과 전・후면 부위로 나 누었다. 관절 불안정성은 bone SPECT를 시행한 시 점에서 동일한 술자에 의해 K-T 2000 관절 계측기를 이용하여 시행하였으며 건측과 비교하여 30 1b(134N) 에서 3㎜ 이상 차이를 불안정성으로 분류하였다. 술후 운동 정도는 International Knee Documentation Commitee(IKDC) 분류를 사용하여 3단계로, 즉 1단 계는 고위험 운동(high risk sports), 2단계는 중등도 위험 운동(medium-risk sctivity), 3단계는 저위험 운동(low-risk activity)으로 나누었다4 , 1 1 )(Table 1).
결 과
1. Bone SPECT 소견
Bone SPECT상 열소 부위는 관절외 부위는 경골
전방 십자 인대 재건술후 Bone SPECT
- 관절염의 예후 인자 -
가천의과대학 길병원 정형외과학교실, 핵의학과*
이범구・성인호・김종호*・최장석
※통신저자 : 이 범 구
인천광역시 남동구 구월동 1 1 9 8번지 가천의과대학 길병원 정형외과학교실
Volume 11, Number 2, December 1999
공여부 1 0례, 슬개골 공여부 1 1례, 경골 이식부 7 례, 대퇴골 이식부 1 2례, 관절면은 슬개-대퇴 관절면 에 4례, 경-대퇴 관절의 전내측 6례, 전외측 7례, 후 내측 6례, 후외측 9례로, 공여부 및 이식부는 전반적 으로 열소를 나타내었으나 추시 기간이 길수록 열소 가 감소했으며, 관절면은 경-대퇴 관절면 후외측이 제일 많았다(Table 2, 3).
2. 골 좌상과 열소의 관계
수상 당시 골 좌상중 국지형(geographic type)은 전내측 2례, 전외측 4례, 후내측 2례, 후외측 7례로 1 5부위에서 있었으며, 이중 6례는 2부위에서 3례는 1부위에서 있어 1 4례 중 9례( 6 4 % )에서 국지형 골 좌상이 있었으며, 최종 추시 bone SPECT에서 모두 열소(hot uptake)를 나타냈고, 망상형( r e t i c u l a r t y p e )은 전내측 1례, 전외측 3례, 후내측 1례, 후외 측 2례로 7부위에서 있었으며 1례에서만 2부위에 있 어 1 4례 중 6례에서 있었으며, 전례에서 열소는 없 었다(Table 4).
3. 반월상 연골 부분 절제술과 열소
반월상 연골 손상으로 반월상 연골 부분 절제술을 시행한 예는 전내측 3례, 전외측 3례, 후내측 5례, 후외측 5례로 1 6부위에서 있었고 이중 1례는 3부위, 5례는 2부위, 3례는 1부위에서 있어 9례에서 있었으 며, 국지형 골 좌상과 동반된 예는 6례 7부위에서 있 었다. 열소는 전내측 3례, 전외측 2례, 후내측 4례, 후외측 4례로 1 3부위에서 나타나 8 1 %에서 나타났으 며, 국지형 골 좌상과 동반된 7부위를 빼면 9부위 중 6부위( 6 7 % )에서 열소가 있었다(Table 5).
4. 관절 불안정성과 열소
관절 불안정성은 1 4례 중 6례에서 있었다. 이중 4 례에서 국지형 골 좌상 및 반월상 연골 손상이 없는 부위에 열소가 나타났고, 그 분포는 1례에서 슬개-대 퇴 관절면 및 경-대퇴 관절면 후외측에, 1례에서 슬 개-대퇴 관절면 및 경-대퇴 관절면 내측 전후면에, 1 례에서 슬개-대퇴 관절면 및 경-대퇴 관절면 후내측 에, 1례에서 슬개-대퇴 관절면에 열소가 나타나, 슬 개-대퇴 관절면에 6례 중 4례(67%), 경-대퇴 관절 면 내측에 6례 중 2례(33%), 경-대퇴 관절면 외측 에 6례 중 1례( 1 7 % )에서 열소가 나타났다. 이중 1 례는 1 3개월 추시시 관절 불안정은 없었으며 S P E C T상 경-대퇴 관절면 후외측에만 열소가 있었 으나 2 5개월 추시시 관절이 불안정했으며 슬개-대퇴 관절면 및 경-대퇴 관절면 내, 외측 전면에 열소가 새로이 나타났다.
Table 1. Sports levels description Level Activity
Ⅰ Jumping, pivoting, hard cutting(basketball, foot- ball, soccer)
Ⅱ Lateral motion. Less jumping or hard cutting than LevelⅠ(baseball, racket sports, skiing)
Ⅲ Other sports(jogging, running, swimming)
Table 2. Graft site
Graft site Hot uptake
1 yrs(5) 2 yrs(5) 3 yrs(4) Total(14)
Tibial tunnel 4 4 3 11
Tibial bone plug 4 3 1 08
Femoral bone plug 5 5 2 12
Table 3. Bone SPECT finding
Compartment
A-M A-L P-M P-L P-F
Hot uptake 6 7 6 9 4
* A-M : Antero-medial
* A-L : Antero-lateral
* P-M : Postero-medial
* P-L : Postero-lateral
* P-F : Patello-femoral
Table 4. Bone bruise & hot uptake
A-M A-L P-M P-L Sum
Geographic 2 4 2 7 15
Hot uptake 2 4 2 7 15
* A-M : Antero-medial
* A-L : Antero-lateral
* P-M : Postero-medial
* P-L : Postero-lateral
Table 5. Partial meniscectomy & hot uptake
A-M A-L P-M P-L Sum
Meniscectomy 3 3 5 5 16
Hot uptake 3 2 4 4 13
* A-M : Antero-medial
* A-L : Antero-lateral
* P-M : Postero-medial
* P-L : Postero-lateral
5. 술후 운동 정도와 열소
술후 운동 정도는 1단계 7례, 3단계 7례였으며, 1단 계 7례 중 1례에서만 반월상 연골 손상이나 국지형 골 좌상 없이 후외측 부위에 열소가 나타났고, 6례에서는 국지형 골 좌상이나 반월상 연골 손상 부위에서만 열 소가 나타났으며 3단계 7례에서도 국지형 골좌상이나 반월상 연골 손상 부위에서만 열소가 나타나 술후 운 동 정도와 열소 분포의 관련성을 알 수 없었다.
증 례 증 례 1
4 1세 여자 환자로 전방 십자 인대, 내측 측부 인대 파열 및 외측 반월상 연골 파열로, 전방 십자 인대 재 건술 및 외측 반월상 연골 부분 절제술을 시행했다. 수 상시 자기 공명 영상상 대퇴 외과 후방에 국지형 골 좌 상(Fig. 1A)이 있었다. 술후 운동 정도는 3단계( l e v e l
Ⅲ)였다. 술 후 1 3개월과 2 5개월에 bone SPECT를
시행했으며, KT-2000상 1 3개월에는 건측과 2 . 3㎜ 차 이로 불안정성은 없었으나, 25개월에 8 . 3㎜ 차이로 불 안정( u n s t a b l e )했다. 술 후 1 3개월에 시행한 b o n e S P E C T상 국지형 골 좌상 및 반월상 연골 손상이 있 던 대퇴골 외과 후면에 열소가 나타났다(Fig. 1B). 술 후 2 5개월에 불안정(unstable) 해지며 경-대퇴 관절 전내측 및 전외측에 열소가 나타났으며(Fig. 1C), 슬 개-대퇴 관절면에도 열소가 나타났다(Fig. 1D). 즉 1 3개월에는 국지형 골 좌상이 있던 후외측에만 열소가 있었으나 관절이 불안정해진 2 5개월에는 슬개-대퇴 관 절면 및 전내측에 열소가 나타났다.
증 례 2
3 5세 남자 환자로 전방 십자 인대 파열 및 외측 반 월상 연골 손상이 있어 전방 십자 인대 재건술 및 외 측 반월상 연골 부분 절제술을 시행했다. 수상시 촬영 한 자기 공명 영상상 대퇴골 전・외측에 국지형 골 좌 상이 있었다(Fig. 2A). 술후 2 4개월에 bone SPECT 시행했으며 이때 K-T 2000상 5 . 1㎜ 차이로 불안정했
FIGURE 1-A. Geographic bone bruise : Sagittal T1 weighted MR image demonstrated relatively low signal intensity in the areas immediately adjacent to articular cortical bone.
FIGURE 1-B. Bone SPECT at 13 months after ACL reconstruction revealed increased uptake at the posterolateral compartment.
FIGURE 1-C. Bone SPECT after 25 months revealed increased uptake at anteromedial, anterolateral and posterolateral compart- ments.
FIGURE 1-D. Bone SPECT after 25 months revealed increased uptake at anteromedial and patello femoral compartments.
다. Bone SPECT상 국지형 골 좌상 및 반월상 연골 부분 절제술을 시행한 경-대퇴 관절면 외측에만 전반 적으로 열소가 나타났다(Fig. 2B).
고 찰
골 주사는 골관절에서 일어나는 생리 및 생역학적 인 변화를 반영하여 골 대사 활동의 증가를 잘 알아 낼 수 있는 검사3 , 5 , 6 )로 Dye 등5 )에 의하면 반열상 연 골 파열의 수술적 치료 후 골 주사 검사 열소 부위는 조기 퇴행성 관절염의 가능성이 높다고 하였다.
Bone SPECT는 열소 부위를 3차원적으로 정확히 알 수 있어 전방 십자 인대 재건술 후 퇴행성 변화를 구획별로 예측할 수 있는 좋은 방법이다3 ).
빈 등2 )은 전방 십자 인대 손상이 동반된 슬내장 환자 중 슬관절 자기 공명 영상 검사상 7 2 . 7 %에서 잠재 골 병변을 보였고 이중 8 1 . 2 %에서 슬관절 외측부에 병변 이 있다고 보고하였고, 심 등1 8 )도 전방 십자 인대 손상 환자의 6 4 %에서 골 좌상이 있으며 이중 경골 외측 고 평부의 골 멍이 68.8%, 대퇴골 외과의 골 멍이 5 6 . 3 %라 했다. 이 잠재 골 병변은 관절 손상을 남기 지 않고 치유되며 환자의 재활 치료 및 체중 부하에 큰 영향을 미치지 않는다고 하였다. Vellet 등1 9 )은 수상후 생긴 혈관절증 중 7 2 %에서 잠재성 골 병변이 발생한 다고 하였으며 M i n k와 D e a t c h1 3 )의 분류를 수정하여 잠재 골 병변을 망상형 연골하 골절(Reticular occult subcortical fracture), 국지형 연골하 골절( G e o- graphic fracture), 선형 연골하 골절(Linear frac- ture), 충돌 골절(Impaction fracture), 골연골 골절 (Osteochondral fracture) 5가지로 분류하였는데 망 상형 연골하 골절은 6 ~ 1 2개월 후 자기 공명 영상상
아무런 후유증 없이 치유되었으나 국지형 연골하 골절 은 6 7 %에서 후유증이 있는데 이중 1 0 %에서 골 경화 증, 14%에서 연골 두께가 얇아졌으며, 48%에서 연골 손실이나 결손이, 14%에서 골연골 결손이 발생하였다 고 보고하였다.
Johnson 등9 )은 전방 십자 인대 손상이 있는 환자 의 8 0 %에서 자기 공명 영상상 골 좌상이 있으며 이중 1 / 3이 국지형 골 좌상이라고 했고 망상형 골 좌상은 관절 연골 손상이나 연골하 골의 후유증을 초래하지 않으나 국지형 골 좌상은 정상 관절 연골의 항상성 ( h o m e o s t a s i s )에 심각한 손상을 초래, 즉 골 병변이 단단한 구조로 치유되어 관절 연골에 더 큰 하중 ( l o a d )을 가해 점차적 퇴행을 일으키게 한다고 했으 며, 전방 십자 인대 재건술을 시행해도 5 ~ 1 0년 후 퇴 행성 변화가 대다수에서 나타나는데 이것을 초기의 관 절 연골 손상이 퇴행성 관절염을 일으키기 때문이라고 하였다. Lahm 등1 0 )은 슬관절 인대 손상후 성공적인 재건술을 시행하여 관절 안정성을 회복했다 해도, 수 상 당시 잠재 연골과 골의 손상에 의해 예후가 결정 된다고 했다. 자기 공명 영상상 골 병변을 연골하 골 절(Subchondral fracture), 골 좌상(bone bruise), 골연골 골절(osteochondral fracture), 스트레스 골 절(stress fracture)로 나누었고, 골 좌상은 추후 자 기 공명 영상상 후유증 없이 회복되나 연골하( s u b- c h o n d r a l )골절과 골연골( o s t e o c h o n d r a l )골절은 관절 연골의 손상을 초래 퇴행성 관절염을 일으킨다고 보고 하였다.
본 연구에서는 V e l l e t1 9 )의 분류에 따라 골 좌상을 국지형과 망상형으로 나누었는데, 관절면의 피질 골 과 분리된 망상 골 내의 출혈과 부종으로 T1 영상에 서 저 신호 강도로 나타나는 병변을 망상형으로, 관 FIGURE 2-A. T1 weighted sagittal MR image : Geographic bone bruise at anterolateral compartment of femur.
FIGURE 2-B. Bone SPECT after 24 months showed increased uptake at whole lateral compartment.
절 연골하 피질 골까지 연결된 병변을 국지형으로 분 류하였다. 망상형 골 좌상은 추시 bone SPECT상 열소가 없었으나 국지형 골 좌상은 모든 부위에서 열 소가 나타나 수상시의 연골하 골 손상이 전방 십자 인대 재건술 후 예후에 중요한 인자로 사료되었다.
Jacobsen 등9 )은 전방 십자 인대가 파열된 경우 3 년이 경과한 후 8 0 %에서 단순 X -선상 골 경화, 관 절낭 협착, 낭종 등의 관절염 소견이 나타나기 시작 하여 손상 기간이 길수록 퇴행성 변화의 정도도 심해 진다고 주장하였고 또한 연골판 손상이나 절제술이 퇴행성 변화의 정도를 가속한다고 보고하였다3 ). Satku 등1 7 )는 전방 십자 인대가 파열된 경우 시간이 지날수록 단순 방사선상 퇴행성 변화가 증가되었으며 이 변화는 전방 십자 인대 손상 후 시간이 지날수록 반월판 연골 손상의 증가로 일어난다고 보고하였다.
반월판 연골 손상으로 반월판 연골 절제시 경골과 대 퇴골 접촉 관절면을 감소시켜 단위 면적당 l o a d를 증가시켜서 관절 연골 손상을 초래하여 퇴행성 관절 염을 증가시킨다고 하였다. Vellet 등1 9 )은 반월상 연 골 손상으로 반월상 연골 절제술을 시행한 것과 퇴행 성 관절염과는 무관하다고 하였다. 본 연구에서는 반 월상 연골 손상으로 절제술을 시행한 예는 9례 1 6부 위 였으며 이중 8례 1 0부위에 열소가 나타나 7 7 %에 서 열소를 보였으며 추시 기간이 길수록 열소가 증가 되는 양상을 보였다. 즉 반월상 연골 절제술은 전방 십자 인대 재건술 후 퇴행성 관절염을 일으키는 중요 한 요인으로 나타났다.
N o y e s와 B a r b e r1 5 )는 전방 십자 인대 손상에 의한 관절 불안정성은 불안정(giving way), 이차적 제한 의 소실(loss of secondary restraints), 반월상 연 골 손상에 의해 관절 연골 손상을 초래하여 퇴행성 관절염을 일으킨다고 했다. Mackler 등1 2 )은 전방 십 자 인대 손상에 의한 관절 불안정성은 관절의 기능에 영향이 없다고 했고 Andersson 등1 )은 전방 십자 인 대 손상을 수술하여 관절 안정성 증가시 반월상 연골 손상이 현저히 감소하고 기능이 좋았으며 고위험 운 동에 참여하는 비율이 높다고 했다.
Hsieh 등8 )은 전방 십자 인대 파열에 의한 관절의 불안정은 슬개-대퇴 운동학에 영향을 주어 대퇴 사두 근 위축 및 슬개-대퇴 접촉면의 변화를 초래 접촉면 의 관절에 퇴행성 변화를 초래한다고 했다.
본 연구에서는 전방 십자 인대 재건술후 추시 관절 계측기 검사상 1 4례 중 6례에서 정상측과 3㎜ 이상 차이로 관절 불안정성 소견을 보였으며 이중 4례에 서 슬-대퇴 관절면에 열소가 나타나 관절 불안정성이 예후에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
Dye 등7 )은 전방 십자 인대 재건술후 예후에 손상 시 골 및 연골 병변, 신경근 조절 작용( n e u r o m u s- cular control mechanism)의 장애 등이 작용한다 고 했으나 본 연구에서는 신경근 조절작용의 영향에 대하여는 알 수 없었다.
결 론
임상적으로 확연한 외상성 관절염과의 관계 규명을 위해서는 보다 장기적 추시를 요하나 전방 십자 인대 재건술후 예후 예측을 위한 추시 검사로 시행한 b o n e S P E C T상, 수상 당시의 자기공명 영상상 국지형 골 좌상, 수술시 시행한 반월상 연골 절제술 및 관절의 불안정성이 관절염의 예후에 중요할 것으로 사료된다.
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─ Abstract ─
Bone SPECT after ACL Reconstruction
– Prognostic Factors for Arthritis –
Beom Koo Lee, M.D., In Ho Sung, M.D., Jong Ho Kim, M.D.*, Jang Seok Choi, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Gacheon Medical College of Medicine Department of Nuclear Medicine, Gacheon Medical College*
Purpose : To evaluate prognostic factors for arthritis and usefulness of bone SPECT in reconstructed joint.
Material & method : ACL reconstruction using bone-patellar tendon-bone graft was performed in fourteen patients from March 1996 to March 1997, and follow-up bone SPECT was done. The mean duration from ACL reconstruction to SPECT was 23 months. The knee was defined to be unstable when the difference of displacement measured using KT-2000 arthrometer was greater than 3㎜. Lesions were evaluated in sub-divided five compartments ; patello-femoral joint, anteromedial, anterolateral, postero- medial and posterolateral compartment of tibio-femoral joint.
R e s u l t : Geographic bone bruise was found in 9 cases(15 compartments) of 14 patients and bone SPECT revealed increased uptake in all the compartments. Reticular type bone bruise was found in 6 cases(7 compartments) and no compartment revealed increased uptake. Partial meniscectomy was done in 9 cases(16 compartments), and 8 cases(13 compartments) of them revealed increased uptake. Six cases were unstable and four of them revealed increased uptake in the patello-femoral joint. Activity level was not correlated with hot uptake.
Conclusion : Bone SPECT is a useful method to predict osteoarthritis after ACL reconstruction. Geo- graphic bone bruises at injury, meniscectomy and instability are important factors for prognosis after ACL reconstruction.
Key Words : ACL reconstruction, SPECT, Bone bruise
