동종 반월상 연골 이식 후 이차 관절경적 소견

77 변화를 관찰코자 하였다.

대상 및 방법 : 1996년 3월부터 1997년 12월까지 시술받은 17예 중 이차 관절경적 검사가 가능하였던 14예를 대상으로, 이 중 14예에서 관절경 검사를 시행하였다(평균 추시기간 34개월). 고정 방법으로는 10예에서 골편을, 3예에서 열쇠 구멍 수 기, 1예에서 골교 고정 술식을 이용하였다. 5예에서 술 후 6개월과 1년에 자기 공명 영상 촬영술을 시행하였으며, 3예에서 이식 연골의 중앙부와 변연부에서 조직 검사를 시행하였다.

결 과 : 전례에서 이식 반월상 연골의 소식자 검사상 정상 소견을 볼 수 있었고, 1예에서 경도의 이식 반월상 연골의 위축 을 볼 수 있었다. 자기 공명 영상에서 1예에서 이식 연골의 실질내 퇴행성 변화를 보였으며, 1예에서 변연부의 증가된 신호 강도를 볼 수 있었다.

결 론 :상기의 임상적 및 관절경적 소견과 방사선학적 소견을 통하여 동종 반월상 연골을 이용한 이식술은 반월상 연골이 주변 조직에 단단히 부착되어 있음을 알 수 있었고, 임상적으로도 호전되었으나, 향후 지속적인 장기간의 변화 관찰 및 인 체내에서의 생역학적 및 생화학적인 연구가 수반되어야 할 것으로 사료되었다.

색인 단어 : 반월상 연골, 동종 이식, 관절경 검사

77

서 론

반월상 연골 손상은 슬내장의 원인 중에서 가장 높은 빈도를 보이며, 운동 경기중의 부상에서 흔히 볼 수 있다. 반월상 연골 은 정상적인 슬관절 기능을 유지하는데 중요한 역할을 하는 것으 로 알려져 있어 가능하면 봉합술 등을 시행하여 연골을 유지시키 는 것이 바람직하다. 반월상 연골의 손실은 체중 부하의 전이 능 력이 상실되어 조기에 슬관절의 퇴행성 변화를 초래한다^10,11). 퇴 행성 변화로 인한 방사선 사진상의 변화는 반월상 연골 절제술 15년후에 80-90%로 높게 보고되고 있고, 임상적 증상은 60- 90%의 환자에서 나타난다고 알려져 있다^10,11). 이런 문제점들로 인하여 최근에는 반월상 연골의 손상에 대한 치료로 반월상 연 골의 전 적출보다는 개방 절개, 또는 관절경을 통한 복원술, 복 원이 불가능한 경우 최소의 부분 절제술을 시행하려는 노력을 하고 있다^5,18). 또한 동종 반월상 연골, 자가 슬개하 지방 혹은 슬개건 등을 이용한 이식술 및 최근의 생명 공학의 발달에 힘입

어 scaffold와 세포 배양을 이용한 반월상 연골의 이식술^14-16) 등 으로 반월상 연골의 기능 회복을 위한 노력이 점차 증가되는 추 세이며, 이에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다4,6,7,15,16). 이에 저자들은 동종 반월상 연골 이식술 후 이차 관절경 및 자기 공 명 영상을 통하여 이식물의 변화를 관찰코자 하였다.

연구 대상 및 방법

1996년 3월부터 1997년 12월까지 반월상 연골 동종 이식술을 받은 17예의 환자중 이차 관절경 검사가 가능했던 14예(자원자 11예, 슬관절 종창 1예, 자기 공명 영상상 비정상 소견 1예, 내 고정 나사못 제거 1예)의 환자를 대상으로 하였으며 이중 5예에 서 추시 6개월과 1년에 자기 공명 영상 촬영술을 시행하였으며 3예에서 조직 검사를 시행하였다. 이식술의 대상은 반월상 연골 절제술을 시행받은 젊은 환자로 조기 관절 연골의 마모가 있으 나, 관절 부조화(articular incongruity)나 관절의 부정 정열이 없는 경우 수술의 적응증으로 하였다. 성별로는 남자가 10예, 여자가 4예였으며, 평균 연령은 28세였다(범위: 18-43세). 평균 추시 기간은 34개월이었다(범위: 26-48개월). 우측 슬관절이 9 예, 좌측 슬관절이 5예였으며, 내측 반월상 연골이 7예, 외측 반 월상 연골이 7예였다. 첫 수술 후 반월상 연골의 동종 이식술까 77

77 통신저자 : 이 광 원

대전광역시 중구 목동 24 을지의과대학교 정형외과학교실

TEL: 042-259-1286∙FAX: 042-252-5498 E-mail: kwangwon@emc.eulji.ac.kr

*본 논문의 요지는 1999년도 대한정형외과 관절경학회 학술대회 및 2001 ISAKOS, Montreux, Switzerland에서 구연 발표 되었음.

지의 기간은 3개월에서 8년으로 다양하였으며 평균 23개월에 이 식술을 시행하였다. 6예의 환자에서 반월상 연골의 동종 이식술 과 동시에 전방 십자 인대 재건술을, 1예에서 골-연골 이식술을 시행하였다. 반월상 연골의 동종 이식술에 사용한 재료는 초냉 동 보존(cryo-preservation)된 동종 연골이 9예였고, 5예에서는 신선-냉동 보존(fresh-frozen preservation)된 동종 연골을 사 용하였다. 반월상 연골의 크기는 술전 단순 방사선 촬영을 이용 하여 측정하였다. 수술의 수기는 골 편(bone plugs)을 이용한 고정이 10예(7예는 내측 반월상 연골, 3예는 외측 반월상 연골) 였고, 3예의 외측 반월상 연골에서 열쇠 구멍(key-hole) 수기 를, 1예의 외측 반월상 연골에서 골교(bone-bridge) 수기를 사 용하였다(Fig. 1).

결 과

임상적 결과는 Lysholm score²³⁾를 이용하여 평가하였으며, 술 전 보였던 관절내 삼출액이나 관절면의 압통, 불안정성은 1 예를 제외한 전례에서 소실되었으며, Lysholm 평가 지수는 술 전 62점에서 술 후 84점으로 향상되었다. 13예(93%)에서 우수 의 결과를, 1예(7%)에서 보통의 결과를 보였다. 보통의 결과를 보인 1예는 슬관절 종창과 II등급의 관절 불안정성이 있었다.

2.자기 공명 영상 소견

방사선학적 결과는 전례에서 슬관절의 직립 단순 전후방 사진 과 45도 슬관절 굴곡 후전방 단순 촬영 및 단순 측방 사진을 촬 영하였으며, 5예에서 술 후 6개월과 1년에 그리고 2예에서 술

후 2년에 자기 공명 영상을 촬영하였다. 5예에서 술 후 6개월의 사진에서 반월상 연골의 신호 강도는 정상보다 증가되어 있었 다. 이식 반월상 연골의 고신호 강도는 모든 자기 공명 영상에 서 보였고, 전, 후각 모두 증가하였다. 술 후 1년의 자기 공명 영상에서는 1예에서 실질내 퇴행성 변화를, 1예에서 변연부의 증가된 신호 강도를 볼 수 있었으며 다른 3예에서는 보이지 않 았다. 술 후 2년의 자기 공명 영상에서는 신호 강도가 정상으로 보였다. 다른 1예에서 술 후 6개월에 연골 하면의 파열이 의심 되는 소견을 보였으나 술 후 1년 추시시 정상적인 음영을 보였 다(Fig. 2). 다른 1예는 관상면에서 연골의 외측 아탈구 소견이 보였으나 관절경 소견상 정상적 소견을 보였으며 임상적 소견도 정상이었다.

3. 관절경 소견

11예의 자원자와 1예의 슬관절 종창 환자, 자기 공명 영상상 비정상 소견을 보인 1예 그리고 내고정 나사못의 제거를 원한 1 예 등 총 14예에서 술 후 최단 6개월, 최장 24개월(평균 16개 월)에 이차 관절경 검사를 하였다. 관절경 검사에서 전방 십자 인대 재건술을 동시에 시행하였던 6예 중 1예에서 이식 인대의 이완과 II등급의 대퇴 과부 연골 손상이 관찰되었다. 1예에서 경 도의 이식 연골의 위축 소견을 보였으나(Fig. 3), 자기 공명 영 상에서는 특이한 소견이 없었다. 전례에서 이식 연골이 변연부 에 단단히 고정되어 있었고, 전, 후각 모두 견고하게 접합되어 있었으며 연골의 접합부를 따라 혈관의 분포를 볼 수 있었으며, 동종 이식 반월상 연골의 파열, 퇴행성 변화는 없었다(Fig. 4).

4. 조직학적 소견

3예에서 술 후 1년에 이식된 반월상 연골의 중심부와 변연부 Fig. 1.The figure shows fixation methods of meniscal transplantation. A: It shows key-hole method. Meniscus is gently pushed back ward to anchor securely in the bone through with pulling out the leading suture at posterior horn and insertional ligament of menis- cus. B: It shows bone-plug method. The use of guide sutures to maintain structural orientation during the insertion of the meniscus.

C: It shows bone-bridge method. Placement of the two pull sutures using the outside-in technique.

A B C

에서 생검을 실시하여 조직 세포의 상태, 분포, 세포의 수를 조 사하였다. 관절경 검사중 14게이지 바늘을 이용하여 반월상 연 골의 중심부 및 변연부에서 조직을 얻은 후 hematoxylin과 eosin으로 염색한 후 광학 현미경으로 관찰하였다. 중심부에서 얻은 조직의 조직학적 소견상 저배율에서 많은 부분에서 섬유 점액성 변성을 보이며 저밀도의 세포 성분을 관찰할 수 있었으 며, 혈관의 증식은 관찰할 수 없었다. 고배율에서 활동성 섬유 모세포를 관찰할 수 있었다(Fig. 5A). 변연부의 조직 저배율 검사상 중심부에 비해 많은 세포수가 관찰되었으며, 정상 연골 과 매우 유사하게 보이며 약간의 포착된 연골 섬(cartilage island)이 관찰되었다. 고배율에서는 중심부에서 볼 수 없었던

혈관의 증식을 관찰할 수 있었다(Fig. 5B).

고 찰

반월상 연골의 동종 이식술은 새롭게 개척되는 분야로, 동종 연골을 보존하는 방법도 발전되어 여러가지 방법이 소개되고 있 다. 연골의 보존 방법으로는 신선(fresh), 신선-냉동(fresh-fro- zen), 심냉동(deep-frozen), 냉동 건조(freeze-dried) 및 초냉 동(cryo-preserved) 보존 방법이 있을 수 있다. 저자들은 초냉 동 보존된 연골과 신선 냉동 연골을 사용하였다. 저자들이 사용 Fig. 2.A: MRI at 6 months after meniscal transplantation showing peripheral high signal density on posterior horn. B: MRI at 1 year after meniscal transplantation reveal normal signal density of meniscus.

A B

Fig. 3.Arthroscopic finding at 2 years after meniscal transplanta- tion shows mild shrinkage of meniscus.

Fig. 4.Arthroscopic finding at 2 years after meniscal transplanta- tion shows complete healing with firm attachment around the entire circumference of the meninscal rim.

한 신선-냉동 보존법은 기술적으로 간단하며, 저 비용으로 이용 할 수 있는 장점은 있으나, 냉동 자체가 이식물의 크기를 변화 시키며 보존 과정에서의 탈수와 해빙 과정에서 조직 파괴가 쉽 다는 단점이 있다²¹⁾. 초냉동 보존된 연골은 냉동 보존된 연골보 다 비교적 세포 생존율도 높고, 장기간 저장할 수 있는 장점이

있다^8,21). 그러나 비용이 비싸고 기술적으로 다른 보존법 보다

어렵다는 단점이 있다. 반월상 연골의 성공적 이식을 위해서는 적정한 크기의 이식물 선정과 정확한 해부학적 위치에 견고하게 고정하는 것이 중요하다. 이식된 반월상 연골의 고정은 골 부 착을 이용하는 방법^4,6,7,17)과 골 부착없이 관절 활막에 봉합하는 방법²²⁾이 소개되고 있다. Chen 등²⁾은 관절 접촉 면적과 최대 접촉 압력을 측정하여 이식 반월상 연골의 기능 회복을 평가하 였을 때, 안정적인 이식 반월상 연골의 골 부착 또는 전, 후각을 단단히 고정한 경우는 정상 관절과 같은 접촉 면적과 최대 접촉 압력을 보이며, 반월상 연골의 전, 후각 중 한쪽만 고정한 경우 는 정상 반월상 연골과 반월상 연골 전 절제술과의 중간의 결과 를 나타내며, 고정하지 않은 경우는 반월상 연골의 전 절제술을 시행한 것과 같은 결과를 보인다고 보고하여, 반월상 연골의 견 고한 고정과, 정확한 부착 부위의 선정이 반월상 연골의 기능 회복과 수명 연장에 중요한 역할을 한다고 하였다. 골 부착을 이용하여 고정하는 경우 골 편(bone plugs) 및 골 블록(bone block), 골 교(bone bridge), 열쇠 구멍(key-hole) 수기 등의 방법이 있을 수 있다^17,21).

1990년 Arnoczky 등¹⁾은 개를 이용한 실험을 통해 동결 보존 이식된 동종의 반월상 연골이 육안적으로 정상 소견을 보이면서 수혜 슬관절의 관절막에 섬유 혈관 반흔 조직으로 잘 치유되고 있음을 보고하여, 술 후 2주에는 반월상 연골에 현저한 세포 수 의 감소가 보였으나 1개월에는 이식된 반월상 연골의 변연부 부 착 부위에서 세포 수가 증가하였으며, 3개월과 6개월에는 세포 분포와 세포 활동이 정상과 매우 유사하다고 하였다. 또한 혈관

조직에 대한 해부학적 연구에서 이식 후 6개월 된 반월상 연골 의 조직은 변연부 약 1/3 부위에서 관절낭과 활액막에서 기원한 소혈관이 증식하고 있음을 밝혔다. 1992년 Jackson 등⁸⁾은 염소 의 슬관절에서 이식 후 6개월에 자가 이식, 신선 동종 이식 그 리고 동결 보존 동종 이식에 본질적으로 정상적인 변연부의 혈 관 조직이 있음을 보고하였다. 1993년, Mikic 등¹⁴⁾은 개에서 8 개월과 1년의 신선 동종 이식 반월상 연골의 세포 수가 감소되 어 있음을 보고하였다. 1993년, Jackson 등⁹⁾은 이식 반월상 연 골의 섬유 세포가 원래 공여부의 것이 아니라 수혜 슬관절의 세 포가 빠르게, 이식된 반월상 연골 내로 증식한다고 보고하였다.

이식 된 반월상 연골은 전방 십자 인대에서와 같이 면역학적으 로 항원성이 없으며 여러 연구에서도 이식 반월상 연골의 면역 학적 거부 반응이 없음을 제시하였다1,13,14,18,19). 1991년, DeBoer 와 Koudstaa¹³⁾은 48세의 환자에서 시행한 내측 반월상 연골 이 식술 1예에서, 사람의 반월상 연골 세포는 임상적, 조직학적, 조 직 화학적 연구에서 냉동 보존 후 이식된 연골이 술 후 6개월에 도 생존력이 있음을 보고하였으며, 술 후 1년에 관절 조영술에 서 공여부의 연골이 전반적으로 정상적인 형태를 유지한다고 하 였다. Kim 등¹²⁾은 술 후 3개월의 반월상 연골 조직은 세포 수 가 증가되었으며 세포들이 활발하게 생존해 있으며, 술 후 1년 에는 세포 형태는 정상 반월상 연골과 매우 유사한 균등한 분포 를 보이며, 세포 수는 정상보다 약간 증가되어 있다고 보고하였 다. 저자들의 연구에서도 술 후 1년에 모든 예에서 반월상 연골 의 생존을 확인할 수 있었으며, 변연부의 세포는 정상 반월상 연골과 유사하였으나 중심부의 일부에서 세포 수가 감소된 소견 을 볼 수 있었다.

1995년, Patten과 Rolf²⁰⁾는 3예의 자기 공명 영상을 이용한 추시에서 이식된 동종 반월상 연골의 신호 강도가 술 후 초기에 수혜 슬관절의 정상 반월상 연골의 신호 강도와 구별이 불가능 하였으며 이 후 추시한 자기 공명 영상에서는 변연부에서 증가 Fig. 5. A: Histologic findings of central portion of transplanted meniscus at 1 year after transplantation shows activated fibroblasts (H-E stain, ×600). B: Peripheral portion of transplanted meniscus at 1year after transplantation shows vascular ingrowth (arrow) and similar celluarity to normal meniscus (H-E stain, ×600).

A B

교원 섬유의 조직 붕괴(disorganization)에 의한 것이며, 또한 반흔 조직과 세포의 증식 그리고 반월상 연골의 변연부에서의 혈 관 증식에 의한 것으로 보고하였으며, 이식된 연골의 아탈구 소 견이 이식물의 실패를 의미한다고 보고하였으나, 저자들의 경우 자기 공명 영상에서 외측으로의 아탈구 소견을 보인 1예에서 시 행한 이차 관절경 검사에서 정상 소견을 보였으며 또한 임상적으 로 의미가 없어 여기에 대한 연구가 더 필요하다고 사료된다.

결 론

저자들은 자기 공명 영상과 2차 관절경 검사 및 생검을 시행 하여 잘 보존된 반월상 연골을 확인할 수 있었으며 또한 임상적 평가에서 호전된 양상을 보였다. 그러나 수술 결과에 대한 추시 시 환자 선정, 동반된 수기, 반월상 연골의 선택, 수술 수기의 다양성, 이식 연골의 고정 방법, 재활, 그리고 추시 기간 등에 대한 표준화의 문제가 있으므로 이에 대한 해결책이 요할 것으 로 생각되며 이식된 연골의 미래와 역할에 대한 생역학적 및 생 화학적 연구가 지속적이고 장기간 필요할 것으로 사료된다.

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Purpose :The purpose of this study was to evaluate arthroscopically the morphological changes of the transplanted human allogenic meniscus including MRI changes at follow up.

Materials and Methods :From Feb. 1996 to Dec. 1997, among seventeen patients that received allogenic meniscal transplantation, fourteen patients underwent arthroscopic evaluation (7 medial and 7 lateral) at follow-up (from 26 to 48 months post transplantation, average 34 months). To fix the transplanted meniscus, we used a bone-plug method in ten, it key-hole method in three, and the bone-bridge method in one patient. MRI of the five volunteer knees were taken 6 months and 1 year after the operation. In three patients, biopsy samples were taken from the peripheral and cen- tral portion of the grafted meniscus.

Results : The second-look arthroscopy after allogenic meniscal transplantation revealed that grafts were viable and well incorporated with surrounding capsular tissue. In all cases, the sub- stance of the meniscus was probed and seemed normal. There was no evidence of shrinkage except in one case.

Conclusion :Second-look arthroscopy revealed excellent incorporation of the allograft with firm attachment throughout. Although early clinical results seem to be promising, further studies are necessary to properly assess whether meniscal transplants will prevent degenerative changes, and enhance knee joint stability.

Key Words : Meninscus, Transplantation, Allograft, Arthroscope

Arthroscopic Evaluation of Allogenic Meniscal Transplantation

Kwang-Won Lee, M.D., Joon-Sik Kim, M.D.*, Teok-Seop Keum, M.D., Keun-Jong Choy, M.D., and Won-Sik Choy, M.D.

Department of Orthopaedic Surgery, Eulji Medical College, Daejon; Private Clinic*, Seoul, Korea

Abstract

Address reprint requests to Kwang-Won Lee, M.D.

Department of Orthopaedic Surgery, Eulji Medical College 24 Mok-dong, Chung-gu, Daejon 301-726, Korea Tel : +82.42-259-1286, Fax : +82.42-252-5498 E-mail: kwangwon@emc.eulji.ac.kr