자가 슬괵건을 이용한 전방십자인대 재건술 후 슬관절 굴곡력의 약화:자기공명영상 검사와의 상관관계
한동대학교 포항 선린병원 정형외과학교실1, 인제대학교 서울백병원 정형외과학교실2, 영상의학과3
이수원1∙김영우2∙심재찬3∙양상진2∙김덕원2∙김진구2
Knee Flexor Deficits after Anterior Cruciate Ligament Reconstruction using Hamstring Tendon Grafts: Correlation with MRI findings
Su Won Lee, M.D.
1, Youngwoo Kim, M.D., Jae Chan Shim, M.D.
2, Sang Jin Yang, M.S.
2, Deok Weon Kim, M.D.
2, Jin Goo Kim, M.D.
21
Department of Orthopedic Surgery, Handong University, Pohang Sunlin Hospital, Pohang, Korea
2
Department of Orthopedic Surgery,
3Radiology, Inje University, Seoul Paik Hospital, Seoul, Korea
This study was to evaluate recovery of hamstring force and the regeneration of hamstring tendons after ACL reconstruction using hamstring tendon grafts. To analyze the functional deficit of 24 cases with hamstring autograft, the peak isokinetic torque for knee flexion were measured in sitting and prone position. Hamstring tendon rege- neration was assessed by MRI. Comparing the isokinetic peak torque, the number of patients less than 15% diffe- rence in strength at 60, 240 degrees/sec in sitting and hyperflexion in prone position were 18, 12 and 3 cases respec- tively. Regeneration of semitendinosus, gracilis tendon was found in 22 cases, 18 cases of 24 MRI cases, respecti- vely. The muscle-tendon junction was shifted 4.2±1.5 cm proximally. Recovery of flexor strength after ACL reconstruc- tion with hamstring autograft may be expected for activities of daily living. However, the loss of knee flexor strength were found in the majority of patients at high knee flexion angles.
Key Words: Anterior cruciate ligament reconstruction, Knee flexor strength, tendon regeneration, MRI
책임저자: 김 진 구
100-032,
서울특별시 중구 저동2가 85 인제대학교 서울백병원 정형외과학교실TEL: 02-2270-0025, FAX: 02-2270-0048 E-mail: [email protected]
*본 논문의 요지는 2007년도 대한정형외과학회 추계학술대회에서
발표되었음.
서 론
자가 골
-슬개건 -골 이식은 높은 초기 강도 ,
골과 골 치유,슬관절 안정성 회복의 예측 가능한 성공 등의 장점으로 인해
전방십자인대 재건술의 좋은 이식물로 여겨져 왔다1-3)
.
그러나, 자가 골
-슬개건 -골 이식을 이용한 전방십자인대 재건술은
전방 슬관절 동통, 슬개 대퇴 관절염
,
슬관절 신전력의 약화, 무릎 꿇을 때의 동통 등과 같은 단점이 있다1,4-8).
이에 따라 최 근에는 슬관절의 신전 기전에 손상을 주지 않고, 슬개 대퇴 관절 합병증이 동반되지 않는 자가 슬괵건을 이용한 전방십자 인대 재건술이 점차 증가하는 추세이다9-11).
자가 슬괵건,
특히 반건양건과 박건을 동시에 사용할 때의 문제점은 슬관절 굴곡 력의 약화이다. 최근 연구들은 슬괵건 대퇴 부위의 재생을 보 여주고 있어서 이러한 재생능력은 술자들에게 슬괵건을 이식 물로 선택하는데 영향을 주고 있지만1,4,5,12-15),
슬괵건의 굴곡력Fig. 1A. Reversed ‘L’-shape incision to the sartorius fascia.
Fig. 1B. sartorius fascia flap was made.
회복 여부는 논란이 많다
.
슬관절 굴곡력 회복에 대한 대부분 의 연구는 등속성 검사에 근거하여 슬관절 굴곡력이 의미 있 게 감소하지 않는다고 보고하였다1,5,9,10,16,17).
그러나 이들 연구 들은 슬관절을 20-30도 굴곡한 상태에서 일어나는 굴곡 최대 염력(peak flexion torque)만을 측정하여 슬관절 굴곡력을 평가
했으며,
이런 방법으로는 슬관절 과 굴곡 시 일어날 수 있는 굴 곡력의 약화를 간과할 수 있다.
최근 몇 가지 연구에서 슬관절 의 굴곡력의 약화는 슬관절을 60도 이상 굴곡 시킬 때 발생한 다는 보고가 있었다18-20).
하지만 이들 연구 역시 슬관절의 굴곡 각도에 따른 굴곡력 약화에 초점을 맞추었고,
이러한 약화 현상 이 슬괵건 재생과 어떤 연관이 있는지,
실제 임상 결과와 어떤 연관이 있는지에 대한 연구는 아직 보고된 바가 없다.
이에 본 연구에서는 슬괵건을 이용한 전방십자인대 재건술 후 과 굴곡을 포함하는 등속성 검사를 시행하여 슬관절 굴곡 각도에 따른 굴곡력의 차이를 알아보고
,
이 차이와 자기공명 영상을 통해 슬괵건의 재생 정도,
임상 결과, 기능 수행 검사 등과의 상관 관계를 평가하여 슬관절 굴곡력 약화가 실제 임 상 결과에 미치는 영향에 대하여 알아보고자 하였다.
대상 및 방법
2004년 3월부터 2007년 4월까지 본원에서 자가 슬괵건을
이용한 전방십자인대 재건술을 시행받은 24명의 환자들을 대 상으로 하였으며
,
반월상 연골판 손상을 제외한 다른 동반 손 상은 모두 제외되었다.
평균 연령은 33.42세(19-51세)였으며 ,
평 균 추시 기간은 19.86개월(12-41개월 )이었고 남자가 20명 ,
여자 가 4명이었다.1.
슬괵건 채취 방법이전에 본 교실에서 발표하였던 변형된 방식을 이용하였 다21)
.
슬관절을 90도 굴곡시키고 경골 조면의 2 cm 내측에 4cm의 피부 종절개를 가한 후 피하 조직과 지방을 박리하여 봉
공근 막(sartorius fascia)을 노출시켰다 .
봉공근 막의 근위부에 서부터 역 L-자 모양 절개를 가한 후 거위발 건 전체를 골막 하 근위부로 부터 박리하여 뒤집었다(Fig. 1). 거위발건 전체
중 거의 공동 부착부(conjoined tendon) 20 mm 근위부에서부터
박건과 반건양 건의 분리를 확인하고,
이곳에서 절개를 하여 박건과 반건양 건을 분리하고,
각각의 원위부에 Echibond #2 를 이용하여 4-5 cm 가량 whipstitch를 시행하였다. Whipstitch
된 박건의 원위부를 겸자로 잡고 적절한 긴장도를 유지하면서수지를 이용하여건주위 조직과 박리한 후 tendon stripper를 이용하여 박건을 분리하였다. 반건양 건도 같은 방법으로 박 리하였다. 채취 후 전방십자인대 재건술의 경우에는 손상을 주지 않고, 보존한 봉공근 막을 경골 부위에 해부학적으로 재 봉합하였다(Fig. 2).
2.
전방십자인대 재건술모든 시술은 4가닥 자가 슬괵건을 이용하였으며, 대퇴 터널 은 관절경에서 대퇴 절흔을 기준으로 오른쪽 슬관절에서는 10 시
,
왼쪽에서는 2시 방향으로 설정하여 만들었다.
대퇴골 고정 은 생체흡수성 교차 핀(Rigidfix cross pin, Mitek Norwood MA®)
으로 시행되었고,
경골 고정은 생체흡수성 간섭나사와 함께staple이나 피질골 나사못과 washer로 첨가 고정하였으며 ,
한명의 수술자에 의해 모두 시술되었다.
3.
자기공명영상검사(MRI)모든 MRI는 1.5 Tesla 자기공명영상기기
(Intera Achieva; Philips,
Fig. 3B. Hyperflextion isokinetic testing.
Fig. 3A. Standard isokinetic testing.
Fig. 2. preserving intact sartorius.
Netherlands)를 이용하였으며 , proton density로 시상면 ,
축상면,
관상면 상을 촬영하였다.
모든 영상의 repetition time (TR)은4,000 ms였고 , echo time (TE)은 36 ms, field of view는 170 × 170 mm, matrix size는 400 × 319 pixels이었다 .
시상면과 축상면의 단상면상의 두께는 3.5 mm였으며,
관상면의 단상면상의 두께는
3 mm였다.
모든 영상은 본 연구의 목적을 모르는 방사선과전문의 1인에 의해 판독되었다.
축상면에서 슬관절의 관절 수준과 관절 수준에서 근위부로
3.5 cm
지점에서 Marosis m-view 5.4 version을 이용하여 반건 양건과 박건의 건 경계를 따라 자유 도안하여 넓이를 계측하 여 수술 전과 수술 후 MRI를 비교하여ratio를 구하였다 .
반건 양건과 박건의 각각에 대한 지점들의ratio를 위축(atrophy),
저생성
(hypotrophy),
과생성(hypertrophy)로 나누어 0, 1, 2점으로
분류하고 모두 합하여 점수화 하였다. 두 지점에서 모두 위축 이 있는 것은 재생이 되지 않았다고 판별하였으며, 재생된 건의 점수로 재생 정도를 나타내어 슬관절의 굴곡력과의 상관관계를 구하였다. 재생건의 원위 기시부 이동은 수술 전과 수술 후MRI의 관상면끼리 비교하여 원위부로 이동은 ‘+’로 ,
근위부로이동은 ‘-’로 표시하여 거리를 나타내었고, 근
-건 접합 부위의
이동은 반건양건과 박건의 근육 신호 강도가 보이기 시작하는 가장 원위를 기준으로 관상면, 축상면,
시상면의 세 평면에서 모두 조사하여 가장 원위부를 나타내는 지점을 기준으로 수술 전과 수술 후 MRI를 비교하여 근위부로 이동은 ‘+’로,
원위부 로 이동은 ‘-’로 표시하여 거리를 나타내었다. 재생건의 원위 기시부 이동과 근-건 접합 부위의 이동을 토대로 건 부위의 길이 변화를 계산하였다.
4.
슬관절 등속성 근력 검사슬관절 등속성 근력을 측정하기 위하여 BIODEX dynamo-
meter (System III, USA)를 이용하였다 .
실험실 온도는 18-22도 를 유지하였고, 사전에 등속성 장비의 영점 조정을 해 두었으 며,
실험 전에 대상자들에게 준비 운동을 충분히 시켜 본 실 험을 하기 위한 준비를 하였다. 앉은 자세에서 대퇴를 고정시 키고 슬관절의 신전 각도에서 굴곡의 각도를 90도로 맞추었 으며, 슬관절은 dynamometer의 회전 축과 일치시켰다. 신전 및 굴곡 운동시 외력이 작용하지 않도록 고정띠를 이용하여 가슴, 대퇴,
복부 부위를 고정시키고 힘점인 레버 암은 족관 절 부위에서 2 cm 정도 위인 지점에 묶어 신전 및 굴곡 운동 을 하도록 하였다. 또한 검사 각도는 0-90도에서 시행하였으 며, 하지의 무게가 슬관절 최대 우력에 영향을 주는 것을 막Table 2. Spearman’s Correlations of flexor deficit at hyper- flexion
60°/sec 180°/sec
Lysholm IKDC Tegner
Deficit of KT-2000 Co-contraction Shuttle Run Test Carioca Test Hop test
0.004 -0.192 -0.209 0.026 0.452
‡0.396
‡0.443
‡-0.499
‡0.003 -0.013 -0.181 0.183 0.239 0.071 0.253 -0.258
‡
p<0.05 Table 1. Isokinetic peak torque of the knee flexors
Variable Uninvolved (Nm)
*Involved (Nm)
*Involved/uninvolved (%) p value Seated position
60°/sec 180°/sec Prone position
60°/sec
110.64±24.21
†83.42±21.17
†64.18±15.88
†103.76±25.59
†75.24±18.82
†47.63±20.69
†93.78 90.19
74.21
0.002
‡0.281
0.002
‡*
Nm, Newton meter;
†Values are mean±SD;
‡p<0.05.
기 위해 중력 영향 염력
(Gravity effect torque)을 측정하여 컴
퓨터에 입력하였다.
슬관절의 굴곡과 신전을 정상적인 관절 가동 범위를 측정한 후 각속도 60도/sec와 180도/sec에서 각각4회를 측정하였다 .
측정 시 전방십자인대 재건술을 하지 않은건측을 먼저 검사하였으며
,
그 이후에 재건술을 시행한 환측 을 검사하였다.
건측과 환측의 신전근과 굴곡근의 최대 염력(peak torque)을 측정하여 평가하였으며 ,
건측과 환측의 차이를 15%를 기준으로 구분하였다
.
과굴곡 시의 근력을 평가하 기 위해서 엎드린 자세에서 슬관절을 회전축과 일치시킨 후,
검사 각도는 60-120도로 고정하여 건측과 환측의 신전근과 굴곡근의 최대 염력을 평가하였다(Fig. 3).
5.
기타임상 결과는 Lysholm 점수
, IKDC 주관적 점수, Tegner 활동
성 점수, KT-2000 side to side difference 등으로 평가하였으며 ,
기능적 평가는 one-leg hop 검사,
협응수축검사, shuttle 달리기
검사, carioca 검사를 시행하였다.
결 과
앉은 자세에서 시행한 등속성 슬관절 굴곡력 검사에서 최 대 염력을 건측과 비교하였을 때 저속 근력 검사
(60도/sec)
및 고속 근력 검사(180도/sec)에서 15%
미만의 근력 차이를 보이 는 경우가 각각 18명(75%) 및 12명(50%)이었다.
하지만 엎드 린 자세에서 시행한 과 굴곡 시의 근력 검사에서15%
미만의 근력 차이를 보이는 경우는 3명(12.5%)에 불과하였다.
건측과 비교한 근력의 평균 결손은 저속 근력 검사 및 고속 근력 검사 에서는 각각 6.22% 및 9.81%로 건측에 비해 차이가 없었으나,
과 굴곡 검사에서는 25.79%로 의미 있는 근력 결손을 보였다.즉
15%
미만의 근력 결손을 기준으로 볼 때,
앉은 자세에서 시 행한 통상적인 방법에서는 대부분 반대측과 차이를 보이지 않 았고,
엎드린 자세의 과 굴곡 검사에서는 대부분 차이를 보였다
.
이들 등속성 최대 염력의 평균값에 대한 비교에서는 앉은 자세의 저속 근력 검사와 엎드린 자세의 검사는 건측과 통계 적으로 유의한 차이를 보였다(Table 1).추적 MRI를 수술 전 MRI와 비교하였을 때
,
슬괵건의 근-건
접합부 근위부 이동 정도는 평균 4.2±1.5 cm이었다.
슬괵건의 원위 기시부는 15예(62%)에서는 원래보다 더 원위부로 기시
하였고
, 7예 (29%)에서는 원래와 비슷하게 기시하였다 .
그리고반건양건 및 박건은 각각 22명
(92%)
및 18명(75%)에서 재생됨 을 확인할 수 있었다.슬관절 굴곡력 결손과 근-건 접합부 근위부 이동, 재생 건 의 원위 부착부 위치 등의 자기공명영상 검사 결과와는 상관 관계가 없었다. 슬관절 굴곡력 결손과 Lysholm, IKDC, Tegner
score, KT-2000 side to side difference 등의 임상 결과와도 상관
관계가 없었다. 슬관절 굴곡력 결손과 협응수축검사, shuttle
달리기 검사, carioca, one-leg hop 검사 등의 기능 수행 검사와
도 상관관계가 유의하게 나타나지 않았다(Table 2).고 찰
슬괵건은 전방십자인대 파열 후 하지의 보상 기전에 중요 한 역할을 한다
.
전방 전위를 막기 위해 슬괵건의 반응 속도가 빨라지고, 근력이 강화되어 전방 전위를 제어한다. Tibone
JE
22)는 슬괵건의 역할에 대해 전방십자인대의 공력근(syner-gist)으로 과도한 경골 전방 편위(anterior tibial excursion)의
방어 기능이 있다고 하였다.또한 반건양근과 박근의 생리적인 기능은 슬관절의 굴곡 과 내회전을 담당한다. 슬괵건을 이용한 전방십자인대 재건 술에서 슬관절 굴곡근의 약화는 직관적으로 예상되는 결과 이긴 하지만, 등속성 근력 검사를 시행한 대부분의 연구에서 는 이런 근력 약화가 뚜렷하게 증명되지 못했다7,8,9,23)
. Cross
등13)이 1992년에 채취된 반건양건과 박건의 재생에 대해 발 표한 이래 여러 저자들에 의해 많은 임상 연구 결과가 발표 되어 왔다. Lipscomb 등
15)은 전방십자인대 재건술을 위한 반 건양건과 박건의 채취는 대퇴사두근과 슬괵근의 최대 염력 에는 영향을 미치지 않는다고 하였다. Maeda 등
9)은 전방십 자인대 재건술2년 후에 시행한 저속 근력 검사에서 최대 굴곡
염력이 건측의 95.4%로 차이가 없다고 보고하였고, Yasuda 등17)도 이와 유사한 결과를 발표하였다. 그러나 Aune 등12)과Nakamura
등18)은 전방십자인대 재건술 후 슬관절 굴곡력 결손이 의미 있게 존재한다고 보고하였다
.
게다가 또 다른 연 구들에서는 과 굴곡 시의 굴곡력 결손은 건측에 비해 30%까 지 생겼다고 보고하였다12,14,19).
이런 결과는 슬괵건 채취 후 발생하는 슬괵근의 근력 약화는 과굴곡 시 좀더 현저하게 나 타난다는 것을 암시한다.
기존의 선행 연구의 대부분에서는 통상적인 각도에서는 슬 관절 굴곡력의 약화가 없었다고 보고하였으나
,
본 연구에서는 등속성 근력 검사의 평균값을 비교할 때 통상적인 저속 근력 검사와 과 굴곡 시 근력 검사에서 통계학적으로 의미 있는 차 이를 보였다.
그리고 이러한 굴곡력의 약화는 실제 환자의 기 능적 수행에 의미 있는 영향을 미치는 것으로 나타났다.
결국 이상과 같은 슬괵건의 역할이 약화될 때 전방십자인대 재건술 후 슬관절 기능에 영향을 미쳐 기능 수행에서의 의미 있는 차 이를 나타내는 것으로 해석할 수 있을 것이다.
Simonian
등16)은 후향적인 MRI 연구를 통해 재생된 반건양 건과 박건이 건측보다 근위부에 기시하였으나,
이의 기능이나 근력은 의미 있는 차이를 보이지 않는다고 하였다. 1999년에 Eriksson
등14)은 반건양건만을 이용한 전방십자인대 재건술 후MRI를 통해 수술 후 6개월 이후에는 11명 모두에서 반건양
건이 재생되었고, Cross 등
13)과는 달리 11명 중에서 8명에서 슬관절 관절면보다 원위부에 부착(insertion)되었다고 하였다.Papandrea
등24)은 수술 전, 수술 후 2주, 1, 2, 3, 6, 12, 18 및24개월에 각각 초음파 검사를 시행하여 반건양건과 박건의 재
생에 대해 평가하였는데
,
이들 건의 재생은 수술 후 1개월부터 시작하여 18개월이 되어서야 수술 전과 비슷한 정도로 진행됨 을 보고하였다. Tadokoro 등
23)은 최소 2년 추시, 28명에 대해 실시한 MRI 검사에서 반건양건 및 박건이 각각 79% 및 46%재생되었음을 보고하였다.
본 연구에서는 반건양건과 박건이 각각 92% 및 75%로 기 존의 연구 보다는 보다 높은 재생력을 보였는데, 특히 박건의 경우 그 차이가 더 컸다
.
이는 아마도 본 교실에서 슬괵건 채취 시 역 L-자 모양으로 절개하고 보다 세심하게 봉공근막을 보존 하는 것과 연관이 있을 것으로 사료된다.
Nakamae
등25)은 3차원 MRI 연구를 통해 재생된 슬괵건의 근-건 접합부 근위부 이동과 슬관절 굴곡력 결손 간의 유의한 상관 관계를 보인다고 보고하였으며, 근-건 접합부가 평균 7.3±2.0 cm
근위부로 이동한다고 하였다.
이번 연구에서는 근-건접합부의 근위부 이동은 평균 4.2±1.5 cm으로 선행 연구보다 는 적은 수치를 보였다.
Cross
등13)과Simonian
등16)의 선행 연구에서는 재생된 건의 원위부가 원래보다 근위부에 기시함을 보고하였다.
본 연구에 서는 이와는 달리 재생 건의 원위부가 원래보다 더 원위 또는 원래 부위에 기시하였다. 이는 슬괵건 채취 시 봉공근막을 보 존하는 수술적 방법의 차이에 의한 것으로 사료된다.이번 연구에서는 슬관절 굴곡력 결손은 임상 결과, 기능 수 행 검사, 자기공명영상 검사 결과와 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 이런 결과는 자가 슬괵건을 이용한 전방십자인대 재건술 후 생길 수 있는 슬관절 굴곡력 결손이 곧바로 환자들 의 일상생활이나
,
기능 수행에 직결되지는 않는 것으로 해석 할 수 있을 것이다.
본 연구의 제한점으로는 대상 환자의 수가 적기 때문에 이 런 점이 상관관계 평가를 함에 있어 바이어스로 작용했을 가 능성이 있을 것이다
.
추후 연구에서 이런 점을 보완하면 채취 된 슬괵건의 형태학적인 재생과 기능적인 회복과의 연관성을 보다 명백히 밝힐 수 있을 것으로 사료된다. 또한 슬괵건의 또 다른 기능인 내회전에 대한 근력 측정을 시행하지 못했는 데, 이는 슬관절의 내회전력 측정 시 영향을 미칠 수 있는 족 관절 및 고관절의 운동을 제어할 수 있는 적절한 방법 모색이 선행되어야 할 것이다.결 론
결론적으로 슬관절의 굴곡력은 대부분의 환자에서 정상 범 위 내로 회복되었고 슬괵건도 어느 정도 재생되었으나
,
과 굴곡 시는 대부분의 환자에서 굴곡력의 약화를 보였다
.
따라서,
슬관절을 과 굴곡한 상태에서 굴곡력을 필요로 하는 환자에서 는 전방십자인대 재건술 시 자가 슬괵건의 사용에 주의를 요 할 것으로 사료된다.
하지만 슬관절 굴곡력 약화와 임상 결과,
기능 수행 검사,
자기공명영상 검사 등과의 상관관계가 없다 는 본 연구의 결과는 자가 슬괵건을 이용한 전방십자인대 재 건술이 비교적 안전한 방법이라고 추정할 수 있는 하나의 근 거가 될 수 있을 것이다.
참 고 문 헌
