금속 대 금속 관절면에서의 혈청 코발트 수치의 증가
-세라믹 대 폴리에틸렌 관절면과의 전향적 비교 연구-
김영호・박기철・김이석・최일용
한양대학교 의과대학 구리병원 정형외과학교실
목적: 금속 대 금속 관절면을 포함한 일차적 고관절 전치환술 후 혈청내 코발트 농도 및 이에 영향을 미 치는 인자들에 대해 알아보고자 한다.
대상 및 방법: 수산화 인회석(hydroxyapatite) 코팅된 CLS 대퇴 삽입물로 고관절 전치환술을 시행받은 환자 중 코발트에 노출될 가능성이 없는 47명을 대상으로 하였다. 그 중 24명은 금속 대 금속 관절면, 23명은 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면을 사용하였으며, 관절면의 선택은 임의, 전향적으로 선정하였다.
코발트가 검출될 수 있는 다른 의인성 요인은 모두 제외하였다. 수술 전, 술 후 3주, 6주, 3개월, 6개 월, 1년에 각각 혈청을 채취한 후 원자 흡광 분광광도계(ETV-ICP-MS)를 사용하여 코발트 농도를 측정 하였다.
결과: 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면군의 평균 혈청 코발트 농도는 술전에 0.064 μg/l, 술후 3주에 0.068 μg/l, 술후 6주에 0.069 μg/l, 술후 3개월에 0.070 μg/l, 술후 6개월에 0.072 μg/l, 술후 1 년에 0.077 μg/l로 측정되었다. 반면에 금속 대 금속 관절면군의 평균 혈청 코발트 농도는 술전에 0.076 μg/l, 술후 3주에 1.414 μg/l, 술후 6주에 1.678 μg/l, 술후 3개월에 1.653 μg/l, 술후 6개 월에 2.133 μg/l, 술후 1년에 2.704 μg/l로 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면군보다 높게 측정되었으며 (p<0.05), 시간이 경과할수록 증가하였고(p<0.05), 술후 1년에서는 활동도가 많은 환자에서 보다 높게 나타났다(p<0.05).
결론: 금속 대 금속 관절면을 포함한 인공관절 치환술을 시행 받은 환자의 혈중 코발트 농도는 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면군에 비해 높았으며, 시간이 지남에 따라 증가되었고, 특히 환자의 활동도(activity) 와 의미있는 상관관계를 나타내었다. 따라서 1년 이후의 혈청 코발트 수치에 대한 지속적인 연구가 필요 할 것으로 사료된다.
색인 단어: 금속 대 금속 관절면, 인공 고관절 전치환술, 혈청 코발트 수치
서 론
인공 관절 치환술의 괄목할 만한 발전으로 고관절 질환 환자의 삶의 질에 향상을 가져왔으나 인공 관 절 치환술 후에 발생하는 골용해와 삽입물의 해리는 인공 관절의 수명을 단축시키는 주요 원인으로 보고 되고 있다. 골용해는 관절면 또는 주변 부위에서 발 생하는 미립자(particulate debris)에 대한 생물학 적인 반응으로 알려져 있으며, 이러한 미립자들로는
※ 통신저자: 김 영 호
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한양대학교의과대학구리병원정형외과학교실 Tel: 82-31-560-2316
Fax: 82-31-557-8781
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*본 논문은2001년도한양대학병원의임상연구비의지원을 받아이루어졌음.
폴리에틸렌, 시멘트, 금속 파편 혹은 이들의 혼합체 등이 있다1 , 1 7 , 3 1 , 3 2 ). 실험상 미립자를 포함한 세포배양 에 서 섬 유 모 세 포 ( f i b r o b l a s t )나 대 식 세 포 ( m a c r o p h a g e )의 활성화와2 4 ) 염증성 싸이토카인의 분비가 관찰되었으며1 2 , 1 4 , 2 6 ), 이러한 세포 싸이토카인 분비에 의해 골용해가 유발된다고 밝혀졌다1 2 , 1 3 , 2 1 ).
금속 대 폴리에틸렌 관절면의 마모에서 발생하는 폴리에틸렌 미립자의 양을 감소시키기 위해 C o - 28Cr-6Mo-0.2C 합금으로 만들어진 제2 세대 금속 대 금속 관절면을 갖는 인공관절( M e t a s u l )이 개발
되었다2 5 , 3 0 ). 금속 대 폴리에틸렌 혹은 세라믹 대 폴
리에틸렌 관절면의 방사선학적 계측상 폴리에틸렌의 연간 선상 마모가 0.08~0.25 mm이었던1 5 , 1 8 , 1 9 , 2 2 , 3 3 , 3 4 )
반면, 적출된 Metasul 기구의 연간 선형 마모는 0.005 mm로서1 0 ) 매우 적은 마모를 보여 장기 추시 상 예후가 양호할 것으로 예상되었다. 그러나 금속 대 금속 관절면을 삽입한 환자에서 혈청 코발트 수 치가 의미 있게 증가 되어 문제점으로 대두되었다3 ). 이에 저자들은 금속 대 금속 관절면을 포함한 인공 고관절 전치환술 후 추시 관찰상 삽입물이 안정적으 로 진단된 환자에 있어서 혈청내 코발트 농도 및 이 에 영향을 미치는 인자들에 대해 세라믹 대 폴리에 틸렌 관절면의 대조군과 전향적으로 비교하여 알아 보고자 한다.
연구 대상 및 방법
1 9 9 8년 1 0월부터 2 0 0 1년 3월까지 시행한 일차성 인공 고관절 치환술 2 3 7예 중, 다른 금속 삽입물이 나 치아에 코발트 성분이 들어 있는 보철물이 있는 경우 그리고 류마티스 관절염이나 다른 관절을 침범 한 골관절염이 있는 경우를 제외한 일측성 대퇴골두 무혈성 괴사나 골관절염 환자 5 6예를 대상으로 하였 다. 이중 1예는 탈구, 3예는 반대측 인공 고관절 수 술, 1예는 재치환술, 4예는 연속된 추시 관찰이 되 지 않아 이차적으로 제외되어 총 4 7예를 대상으로 하였으며, 모든 대상 환자에서 사전 동의를 얻었다.
대상 환자의 관절면 선택은 임의, 전향적으로 선 정하여 2 4예의 금속 대 금속 관절면과 2 3예의 세라 믹 대 폴리에틸렌 관절면을 삽입하였다. 환자의 활 동도( a c t i v i t y )를 알기 위해 직종을 중 노동자
(heavy worker)와 경 노동자(sedentary work- e r )로 나누었다. 이중 중 노동자는 농부나 육체적 노동을 주로하는 환자, 경 노동자는 사무직 종사자 나 가벼운 일을 주로 하는 환자로 구분하였다. 평균 연령은 금속 대 금속 관절면군이 4 9 . 5세( 3 3 ~ 7 8 ) , 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면군이 5 2 . 4세( 3 7 ~ 6 8 ) 이었고, 남녀 성비는 금속 대 금속 관절면군이 19:5, 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면군이 1 7 : 6이었 다. 대퇴 골두 무혈성 괴사 대 골관절염의 비는 금속 대 금속 관절면군이 17:7, 세라믹 대 폴리에틸렌 관 절면군이 1 6 : 7이었고, 평균 체중은 금속 대 금속 관 절면군이 63.6 kg, 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면군 이 66.3 kg이었다, 환자의 활동도 즉 중 노동자 대 경 노동자의 비는 금속 대 금속 관절면군이 1 5 : 9 , 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면군이 1 4 : 9이었다. 따라 서 양군 환자의 변수는 비슷하였고 의미있는 차이가 없었다.
인공 삽입물은 수산화 인회석(hydroyapatite) 코 팅된 RB(rough blasted) CLS 스템( P r o t e k , Berne, Switzerland)과 회전과 경사를 예방하는 예리한 융기부가 있는 titanium 금속으로 된 R B Wagner 표 준 형 비구컵(Protek, Berne, S w i t z e r l a n d )을 사용하였다. 금속 대 금속 관절 (Metasul: Protek, Berne, Switzerland)은 CoCrMo 합금으로 이루어진 28 mm 대퇴 골두와 금속 감입( i n l a y )의 폴리에틸렌 라이너를 사용하였 으며 대조군으로 세라믹 대 폴리에틸렌 관절을 사용 하였다(Fig. 1, 2).
모든 환자들은 방사선학적 계측상 안정된 삽입물 을 가지고 있었다. Engh 등8 )이 기술한 대퇴 스템에 대한 방사선학적 계측 방법에 의해 측정한 결과 대 퇴 스템의 고정 및 안정 점수는 최대치였고, 비구컵 은 지속적인 방사선학적 계측상 이동( m i g r a t i o n ) 및 회전( r o t a t i o n )은 관찰되지 않았다.
연구 대상자들에 대해 술전, 술후 3주, 술후 6주, 술후 3개월, 술후 6개월, 술후 1년에 코발트가 포함 되지 않은 주사침으로 혈액을 채취하였고, 분리된 혈청은 분석되기 전까지 - 2 0℃의 폴리에틸렌 튜브에 보관하였다. 검체를 녹여 증류수로 희석( 1 : 1 0 )하고 2 ml 시료용기에 0.1% Triton X-100과 시료와 표 준용액을 혼합하여 3개의 시료로 나누어 표준물 첨
가법으로 분석하였으며, 원자 흡광 분광계( a t o m i c absorption spectrophotometer)인 I C P - M S ( P E ELAN 6000, USA)를 이용하여 혈중내의 코발트 농도를 측정하였다. 분광계 특성상 혈청 코발트 측 정 하한치는 0.05 μg /ℓ이었다.
고관절의 기능 평가는 Harris hip score를 사용 하였고, 혈중 코발트 농도에 영향을 주는 인자를 알 아보기 위해 연령, 성별, 체중, 진단명, 활동도 등과 의 상관관계를 조사하였다.
통계로는 금속 대 금속 관절군과 세라믹 대 폴리 에틸렌 관절군에 사이의 혈중 코발트 농도의 유의성 검정을 위해 Mann-Whitney U-test, 성별, 직업 그리고 진단명 간의 유의성 검정을 위해 i n d e p e n- dent t-test, 연령에 따른 유의성 검정을 위해 ANOVA test를 사용하였다. 통계적 계산을 위해 측정치 이하인 경우 중간 값인 0.025 μg /ℓ으로 계 산하였다. 각각의 측정시기에서 전체 환자의 사분위 수( q u a r t i l e )에 해당하는 즉 25%, 50%, 75%에 속하는 수치를 선정하여 도표를 만들었으며, 이것으 로 시간에 따른 혈청 코발트 농도의 변화를 그려보 았다.
결 과
술전 혈청 코발트 수치가 측정 가능치 이상인 경 우는 금속 대 금속 관절군이 4명이었고, 세라믹 대
폴리에틸렌 관절군이 2명이었다. 술후 혈청 코발트 수치가 측정 가능치 이상인 경우는 금속 대 금속 관 절면군이 2 4예 전 예에서 검출된 반면에 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면군에서는 3예이었다.
금속 대 금속 관절면군의 평균 혈중 코발트 농도(μ g /ℓ)는 술전 0 . 0 7 6±0.148, 술후 3주 1 . 4 1 4±
1.154, 술후 6주 1 . 6 7 8 0 0±1.082, 술후 3개월 1 . 6 5 3±1.013, 술후 6개월 2 . 1 3 3±1.287, 술후 1 년 2 . 7 0 4±1.195 이었으나, 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면군의 평균 혈중 농도(μg /ℓ)는 술전 0 . 0 6 4±
0.154, 술후 3주 0 . 0 6 8±0.155, 술후 6주 0 . 0 6 9±
0.160, 술후 3개월 0 . 0 7 0±0.155, 술후 6개월 0 . 0 7 2±0.160, 술후 1년 0 . 0 7 7±0 . 1 6 3으로 나타나 (Table 1), 금속 대 금속 관절면군에서 혈청 코발트 수치가 통계학적으로 유의하게 높게 검출되었고 (p<0.05), 술후 3개월을 제외하고는 시간이 경과함 에 따라 혈중 농도가 증가되는 양상을 보였다 (p<0.05). 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면군에서 25%, 50%, 75% 사분위수는 모두 혈청 코발트 측 정 하한치 이하였다(Table 2).
연령, 성별, 체중, 진단명에 따른 혈청 코발트 수 치는 두 군간에 통계학적으로 유의한 차이를 보이지 않았다.
활동도에 따른 혈청 코발트 농도(μg /ℓ)는 중 노 동자군의 경우 술전 0 . 0 8 7±0.185, 술후 3주 0 . 9 0 6
±1.256, 술후 6주 1 . 0 3 4±1.296, 술후 3개월 Fig. 1. Metasul metal on metal bearing associated with
Wagner standard cup and HA coated rough blast- ed CLS stem, metal head articulates with a metal inlay which was bonded industrially a polyethyl- ene liner.
Fig. 2. In ceramic on polyethylene bearing associated with identical cup and stem, ceramic head articu- lates with conventional polyethylene liner.
Table 1. Details of the type of bearing and mean preoperative and postoperative serum cobalt level (㎍/ℓ)
case bearing preop 3 weeks 6 weeks 3 months 6 months 1 year
1 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
2 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
3 M-M 0.025 0.9 0.9 0.9 1.63 2
4 M-M 0.025 0.53 0.48 0.69 1.5 2.68
5 C-P 0.2 0.18 0.19 0.2 0.19 0.21
6 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
7 M-M 0.025 1.1 1.56 1.18 1.24 0.8
8 C-P 0.75 0.76 0.78 0.75 0.77 0.76
9 M-M 0.025 0.53 1.3 0.58 1.16 1.38
10 M-M 0.1 2.4 2.59 2.2 2.46 3.14
11 M-M 0.025 1.06 2.89 3.05 2.62 3.65
12 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
13 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
14 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
15 M-M 0.025 2.12 1.96 2.23 3.49 3.78
16 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
17 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
18 M-M 0.5 0.79 1.56 2.85 2.04 3.12
19 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
20 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
21 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
22 M-M 0.025 0.99 0.89 1.1 1.56 1.46
23 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
24 M-M 0.06 0.55 1.85 1.5 2.05 1.98
25 M-M 0.6 5.2 4.82 4.76 5.86 5.5
26 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
27 M-M 0.025 0.8 0.8 0.9 0.7 1.43
28 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
29 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
30 M-M 0.025 1.23 0.98 1.09 1.45 2.16
31 M-M 0.025 2.3 1.89 2.43 3.05 2.89
32 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
33 M-M 0.08 0.9 1 1.44 2.04 1.86
34 M-M 0.025 0.3 0.56 1.26 0.48 4.68
35 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
36 M-M 0.025 0.68 1.1 1 0.84 2.21
37 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
38 M-M 0.025 0.88 0.92 0.83 1.68 4.25
39 M-M 0.025 1.4 1.48 1.24 2.04 3.13
40 C-P 0.025 0.12 0.12 0.15 0.2 0.3
41 M-M 0.025 0.65 1.33 1.18 1.23 1.11
42 M-M 0.025 0.58 1.1 0.9 0.96 1.65
43 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
44 M-M 0.025 3.03 3.98 2.89 4.25 3.84
45 C-P 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
46 M-M 0.025 1.6 1.26 0.89 2.62 3.05
47 M-M 0.025 3.41 3.06 2.59 4.23 3.14
1 . 0 5 2±1.254, 술후 6개월 1 . 3 6 1±1.615, 술후 1 년 1 . 7 7 3±1 . 7 9 1이었고, 경 노동자군의 경우 술전 0 . 1 7 2±0.261, 술후 3주 0 . 5 1 3±0.621, 술후 6주 0 . 6 5 9±0.739, 술후 3개월 0 . 5 9 9±0.654, 술후 6 개월 0 . 7 4 3±0.813, 술후 1년 0 . 8 4 7±0 . 9 4 4로 측 정되어 중 노동자군이 경 노동자군보다 높은 혈청 코발트 수치를 나타내었고, 통계학적으로는 술후 1 년에서만 유의한 차이를 보였다(p=0.025).
임상적 평가상 최종 추시시 평균 Harris hip s c o r e는 금속 대 금속 관절면군이 9 6 . 2점, 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면군이 9 5 . 6점으로 두 군이 비슷 하게 우수하였다.
고 찰
정상 혈청 코발트 수치는 보고가 매우 다양하여, 원자 흡광 분광광도계를 사용한 경우와 중성자 활성 화 분석(neutron activation analysis)을 사용한 경우에 따라서도 결과에 차이가 나타나며, 대략 정 상치는 0-12.2 μg /ℓ로 다양하게 보고 되고 있다
7 , 2 0 , 2 8 ). 이는 표본의 검출과 분석시의 오염에 기인한
것으로 생각된다. 특히 Sunderman 등2 7 )은 금속에 노출되지 않은 두 군을 원자 흡광 분광광도계를 사 용해서 측정한 결과 평균 최저 코발트 수치는 0 . 0 5 μg /ℓ, 0.1 μg /ℓ이었고, 평균 최고 코발트 수치는 0.55 μg /ℓ이었다고 보고하였다. 저자들의 경우 술 전 두 군에서 모두 의미 있는 양의 혈청 코발트가 검 출되지 않았다. 이는 표본의 검출과 분석시 오염이
적었고 환자들이 직업적으로 코발트에 노출되지는 않았기 때문으로 생각된다.
금속 대 금속 관절면을 갖는 인공관절에 있어서 혈청 코발트 수치의 변화에 관한 문헌은 많지 않다.
술후 1 6년이 지난 McKee-Farrar 금속 대 금속 관 절면을 갖는 인공 고관절 전치환술을 받은 두 명의 환자에서 혈청 코발트 수치가 각각 0.8 μg /ℓ과 0 . 5 μg /ℓ로 매우 낮게 나타났고, 이런 결과는 M U l l e r 금속 대 폴리에틸렌 결합을 가진 1 5명의 환자에서 술후 7 ~ 1 5년의 수치(평균 0.72 μg /ℓ)와 유사하며, 금속에 노출되지 않은 대조군의 수치(평균 0.6 μg / ℓ)와도 비슷하였다고 보고하였다2 3 ). 그러나 Coleman 등4 )은 Co-Cr-Mo 금속 대 금속 관절면을 갖는 9명의 환자에서 평균 혈청 코발트 수치가 술전 0.6 μg /ℓ에서 술후 1년에 6.5 μg /ℓ로 증가하였고, 이는 금속 대 폴리에틸렌 관절면에서 술전 평균 수 치가 0.7 μg /ℓ에서 술후 0.3 μg /ℓ로 변화된 것과 는 유의한 차이를 나타냈다고 보고하였다. Brodner 등3 )은 Metasul 금속 대 금속 관절면을 가진 군과 세라믹 대 폴리에틸렌 관절면을 가진 대조군을 임의 로 전향적으로 선정하고, 측정 하한치가 0.3 μg /ℓ 인 원자 흡광 분광광도계를 사용하여 혈청 코발트 수치를 측정하였다. 이 논문에서 평균 혈청 코발트 수치는 금속 대 금속 관절면을 가진 군이 술후 1년 에 평균 1.1 μg /ℓ로 나타나 대조군의 0.3 μg /ℓ에 비해 통계학적으로 유의하게 높게 나타났다고 하였 다. 저자들의 경우는 Brodner 등3 )에서 연구에서 사 용한 것보다 정밀한 원자 흡광 분광광도계를 사용함 Table 2. Graph of serum cobalt level
으로써 0.05 μg /ℓ까지 측정이 가능하여 보다 정밀 한 검사를 하였으며, 금속 대 금속 관절면을 가진 군 이 대조군에 비해 술 후 1년까지 혈청 코발트 수치 가 통계학적으로 유의하게 높게 나타났다. 또한 금 속 대 금속 관절면을 가진 군이 대조군에 비해 수술 후 시간이 경과함에 따라 혈청 코발트 수치가 통계 학적으로 유의하게 증가함을 나타냈는데, 이는 시간 이 지남에 따라 인공 삽입물 주위로 골 생성이 일어 나 삽입물이 안정되어 통증이 없어져 환자의 활동량 이 증가했기 때문으로 생각된다. 그리고 활동도에 따른 중 노동자 군이 경 노동자 군에 비해 혈청 코발 트 수치가 의미 있게 높게 나타난 것이 술 후 1년이 었는데, 이는 환자들 대부분이 이 시기에 정상적으 로 생업에 복귀하여 활동이 많아졌기 때문인 것으로 생각된다.
최근 금속 대 금속 관절면의 마모로 발생한 미세 입자에 대한 국소적인 반응 및 전신적인 영향에 관 한 연구가 관심을 끌고 있다. Allen 등2 )은 실험을 통해 입자화된 금속 파편들이 골모세포의 성장과 대 사를 변형시킨다고 하였고 이러한 입자들이 골과 인 공 삽입물 사이의 접촉면에서 골모세포의 활동성 저 하를 일으켜 생체내 무균성 해리를 일으킨다고 보고 하였다. 또한 이러한 세포에 독성을 일으키는 코발 트의 임계량을 100,000 μg /ℓ이라고 제시하였다.
Doorn 등5 , 6 )은 McKee-Farrar 와 Metasul 인공관 절 치환술 후 주변 조직을 연구한 결과 육아 조직 반 응과 이 물질에 대한 거대세포 발현정도가 폴리에틸 렌 관절면에서 보다 적었다고 보고하였다. 그 원인 을 금속 대 금속 관절면에서 마모 입자의 크기가 작 아서 배출이 용이하기 때문이라고 설명하면서, 금속 대 금속 관절이 골용해의 발생이 적을 것이라고 주 장하였다.
금속 입자에 대한 전신적인 생체 반응의 부정적인 우려는 입자의 크기와 코발트의 혈중 농도의 증가이 다. Howie 등1 6 )은 동물 실험에서 다량의 코발트 입 자를 관절강에 주입하여 급성 염증과 세포 괴사 이 후 만성 염증 반응을 관찰하였으며, 생체외 실험에 서 세포내의 금속 입자 부식이 코발트 이온 배출의 주요 기전임을 발견하였다. 또한 W i l l e r t와 S e m l i t s c h3 1 )는 일세대 금속 대 금속 관절 치환술 후 에 금속 입자에 대한 가벼운 조직학적인 반응을 보
고하면서 입자의 3 3 %는 크기가 50 nm 이하였다고 보고하였다. 따라서 금속 마모 입자의 크기는 폴리 에틸렌 입자에 비해 더 작으며, 미세한 금속 입자의 전신적인 흡수와 이동에 대한 가능성은 있으나 이로 인한 심장, 폐 질환의 이환에 대해서는 아직 확인되 지 않은 상태이다. Gillespie 등1 1 )은 인공 고관절 치 환술 후 주변에 임파계 및 조혈계 악성 종양의 위험 성을 제기하였고, Visuri 등2 9 )은 M c K e e - F a r r a r 형 고관절 치환후 유사한 보고를 하였으나, 그 후 최 근까지 고관절 치환술과 암 유병율과의 상관관계는 입증된 바 없다. Evans 등9 )은 인공 고관절 치환술 후 발생한 무균성 해리 1 4명의 환자 중 9명에서 인 공삽입물 합금 표면에 대한 과민 면역 반응이 있었 다고 보고하였으나, 이후의 연구에서는 금속에 대한 과민 반응과 해리와의 연관성은 발견하지 못하였다.
현재까지 금속 입자에 대한 과민 면역 반응, 금속 이온에 의한 세포 독성 및 발암 가능성, 혈중 금속 이온의 고농도가 전신적으로 미치는 영향에 대해서 는 규명된 사실이 없다. 그러나 저자들의 경우 금속 대 금속 관절면을 사용한 경우 혈청 코발트 수치가 대조군에 비해 의미 있게 높게 나타났고, 시간이 지 남에 따라 증가되어 걱정거리로 남았다. 따라서 이 에 대한 보다 지속적인 추시 관찰이 필요할 것으로 사료된다.
결 론
금속 대 금속 관절면을 포함한 인공관절 치환술을 시행 받은 환자의 혈중 코발트 농도는 세라믹 대 폴 리에틸렌 관절면군에 비해 높았으며, 시간이 지남에 따라 증가되었고, 특히 환자의 활동도( a c t i v i t y )와 의미 있는 상관관계를 나타내었다. 따라서 1년 이후 의 혈청 코발트 수치에 대한 지속적인 연구가 필요 할 것으로 사료된다.
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Increased Serum Cobalt Levels with Metal on Metal Articulation Surfaces
-prospective comparative study with ceramic and polyethylene articulation surfaces-
Young-Ho Kim, M.D., Kee-Cheol Park, M.D., Yee-Suk Kim, M.D., IL-Yong Choi, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Hanyang university, Kuri, Korea
Purpose: This study was undertaken to find if metal on metal bearings release detectable levels of cobalt into the serum compared to ceramic on polyethylene bearings, and to identify the factors influ- encing elevated serum cobalt levels.
Materials and Methods: The serum cobalt levels in forty seven patients were determined before and after the implantation of cementless total hip arthroplasties with hydroxyapatite CLS stems. In a randomized, prospective trial, 24 metal on metal articulations were compared with twenty three non cobalt containing ceramic on polyethylene articulations. Other sources of iatrogenic cobalt loading were excluded. Blood samples were taken preoperatively, at three and six weeks, three and six months and at one year after surgery. The cobalt levels were determined using atomic absorption spectrophotometry (ETV-ICP-MS). (Eds note: ICP is an atomic emission method, not absorption?)
Results: The mean serum cobalt levels in the ceramic on polyethylene group were 0.064, 0.068, 0.069, 0.070, 0.072 and 0.077㎍/ℓ, preoperatively, at 3 and 6 weeks, 3 and 6 months, and at 1 year, respectively. Those in the metal on metal group were 0.076, 1.414, 1.678, 1.653, 2.133 and 2.704 ㎍/
ℓ, preoperatively, at 3 and 6 weeks, at 3 and 6 month, and at 1 year, respectively, which were signifi- cantly higher compared to the ceramic on polyethylene group (p<0.05). The serum cobalt levels in the metal on metal group increased with time, and were significantly affected by the patient activity 1 year postoperatively (p=0.025).
Conclusion: The serum cobalt levels in the metal on metal group were significantly higher com- pared to those of the ceramic on polyethylene group, and increased with time and were significantly elevated by the patient activity 1 year postoperatively. Further investigation of the serum cobalt levels after more than 1 year are mandatory due to long term effects of an increased serum cobalt level.
Key Words: Metal on metal articulation, Total hip arthroplasty, Serum cobalt level ABSTRACT
