대한고관절학회지 제18권 제4호 Vol. 18, No. 4, September, 2006
– 282 –
비구부 골용해의 진단 및 치료
임군일∙태석기
동국대학교 일산병원 정형외과학교실
서 론
인공관절 치환술 후 비구부의 골용해는 대퇴부의 경우보 다 임상적으로 문제가 되는 경우가 흔하다4,11,15). 골용해의 원인과 자연경과에 대하여 자세하게 알려져 있지는 않지만 그 발생여부는 인공관절 표면으로부터의 폴리에틸렌 마모 입자의 수와 양에 좌우되는 것으로 알려져 있다4,11,15). 마모 인자가 망상골로 이동하여 대식세포와 거대세포에 의하여 포식되면 이들 세포에서 분비되는 성장인자가 파골세포를 활성화하여 골 흡수가 일어나게 된다1,32).
대부분의 환자들에 있어 증상이 없기 때문에 조기 진단 이 어렵고 골의 손실이 상당히 진행한 경우에야 발견이 되 게 된다14,17-20,28)
. 또한 치료에 있어서도 기술적으로 어려운 경우가 많으며 세부적인 방법에 대해서는 논란이 있는 실 정이다. 본 고찰에서는 비구부 골용해의 진단과 치료에 대 하여 현재까지 알려진 지견을 소개하고자 한다.
진 단
비구부 골용해의 일반적인 진단방법은 장기간 추시한 방 사선 사진을 수술 직후 사진과 비교하는 것이다10,23,24,31,34)
. 방사선 사진은 연간 마모율이 0.2 mm이상이면 골용해의 위험성이 커지고 폴리에틸렌의 잔여 두께가 3 mm이하인 경우는 폴리에틸렌의 천공이 발생할 가능성이 있으므로 적 어도 매년 추시를 하여야 하며 방사선 사진 상 골용해가 발견되면 더 자주, 즉 6개월 간격으로 방사선 사진을 추시 하여야 한다9,24). 비구컵은 금속 외피를 가지고 있으므로 방 사선 사진 상 금속 골두의 정확한 위치를 알기 어려운데 이러한 경우 방사선 사진의 투과도(kV setting)를 증가시 켜 촬영하면 도움이 된다. 골두의 위치가 정확히 평가되면
템플레이트를 이용하여 폴리에틸렌의 두께와 마모의 정도 를 결정 한다24).
방사선 사진으로 골용해를 발현하는 것은 골용해의 크기 와 위치에 따라 어려울 수 있으며 방사선 사진의 화질이 좋은 경우에도 관찰자간의 차이가 있을 수 있는데 이럴 경 우 45° 사면 촬영을 표준 전 후방 및 측면 사진에 추가하 여 진단의 정확도를 높일 수 있다31,34). 그러나 단순 촬영 사진에서는 골용해 병변의 크기와 위치가 과소평가되기 쉬 운데 전산화 단층 촬영(CT)을 시행하면 비교적 병변의 크 기와 위치를 정확하게 알 수 있다25). 과거의 전산화 단층 촬영에서는 금속에 의한 산란과 움직임에 따른 artifact에 의하여 화질이 좋지 않았으나 최근에는 나선형 전산화 단 층촬영(spiral CT)의 개발로 영상의 질이 개선되고 artifact가 억제되어 정확한 정보를 얻을 수 있다. 골용해 의 발생형태는 비구컵의 종류에 따라(조립식 또는 비 조립 식, 나사구멍의 유무 등) 달라지는데 예를 들면 같은 컵에 서 구멍이 있을 경우는 dome쪽에, 없는 경우에는 rim쪽 에 골용해가 많이 발생 한다6,7).
치료의 원칙
1. 수술 적응증
시멘트 컵의 경우 골용해는 시멘트-골계면 사이로 선상 으로 진행하게 된다. 이러한 선상의 골용해가 진행하여 컵 주위를 완전히 둘러싸게 되면 이는 비구컵의 이완을 의미 하므로 재치환술이 필요하다16,30,33). 무시멘트 비구컵 에서 도 이완이 있다면 물론 재치환술이 필요하나 이완이 일어 나지 않은 비구컵 주위의 골용해에 관하여는 기준이 분명 하지 않고 논란이 있다.
이러한 경우 수술의 결정은 증상의 유무와 수술을 하지 않을 경우 환자의 일생동안 잘 고정된 비구컵이 이완될 가 능성이 큰 경우를 고려하여 시행하게 된다. 일반적으로 증 상이 있는 환자가 수술대상이 되며 증상이 없는 경우라도 골용해 병변이 조기에(수술 후 5년 이내) 발생하거나 병변 의 크기가 급속히 커져서 비구컵을 지지하고 있는 피질골 을 파괴할 경우 역시 수술대상이 된다. 증상이 없는 환자
※ 통신저자 : 임 군 일
경기도 고양시 일산동구 식사동 814 동국대학교 일산병원 정형외과 Tel: 82-31-961-7315 Fax: 82-31-961-9219 E-mail: [email protected]
– 283 –
비구부 골용해의 진단 및 치료
로서 골용해 병변의 크기가 커지고 있으나 골지지의 손상 이 없을 때에는 수술대상이 되지 않으며 이러한 경우에는 순차적인 방사선촬영과 전산화단층촬영을 실시하여 비구컵 을 지지하는 피질골의 감소로 골반골 골절이 일어날 위험 성이 있는 경우에만 수술을 실시한다.
비체중 부하부위의 골용해로 병적 골절이 있는 경우는 비수술적 치료가 가능하다. 폴리에틸렌 마모와 골용해가 심한 경우에는 증세가 없어도 wear-through에 가까운 소 견(남아있는 라이너 두께가 1.5 mm 이하)을 보인다면 곧 라이너의 천공이 일어날 수 있으므로 재치환술의 적응증이 된다.
2. 수술방법
과거에는 이완이 아직 되지 않은 안정된 비구컵의 경우 도 컵을 제거하여야 골용해 부위를 모두 볼 수 있으므로 완전한 치료를 할 수 있다고 생각하였으나 최근에는 치료 개념의 변화가 있어 골용해 부위를 변연절제하고 골 이식 을 한 후 폴리에틸렌을 교환하는 방법이 선호되고 있다.
Maloney등은 무시멘트 비구컵 주위의 골용해 치료 지 침을 정하기 위하여 무시멘트 비구컵을 세 가지 형태로 분 류하였다22). TypeⅠ은 비구컵이 방사선적으로 안정적이고 폴리에틸렌 라이너가 교환 가능한 경우로서 1) 비구컵의 위치가 허용 범위에 있는 경우 2) 잠금장치에 손상이 없는 경우 3) 비구컵 금속에 2차적인 손상이 없는 경우 4) 최소 6~8 mm의 적절한 두께의 폴리에틸렌 라이너가 사용될 수 있는 경우 5) 사용된 비구컵의 임상적 결과가 양호한 경우 6) 조립형 비구컵인 경우이고 TypeⅡ는 비구컵이 방 사선적으로는 안정적이지만 전술한 이유 등으로 제거하여 야 하는 경우이며 TypeⅢ는 방사선적 소견상 불안정한 비 구컵을 말한다.
치료방법으로 TypeⅠ인 경우는 수술 시 비구컵의 안정 성을 확인하고 탈구시킨 후 비구 라이너와 나사못을 제거 하고 수술 전 평가한 TypeⅠ으로 확인이 되면, 접근 가능 한 골용해 부위를 제거하고 골을 이식한다. 최대한 두꺼운 새로운 폴리에틸렌 라이너를 삽입 후 정복한다. TypeⅡ의 경우에는 두 가지 치료방법이 있는데 골내 성장된 비구컵 을 제거하고 재치환술을 시행하는 방법과 폴리에틸렌 라이 너에 시멘트 고정을 하며 비구컵을 유지시키는 방법이 소 개되어 있다. 과거에는 전자의 경우가 원칙적으로 시행되 었으나 잘 고정된 컵을 제거하려다 골의 결손을 크게 하거 나 골반골 연속성을 파괴시킬 수 있어 후자의 방법이 등장 하였고 어느 방법이 좋은가는 술자에 따라 의견이 다르다.
후자의 방법은 비구 골절, 골 결손, 무균성 해리의 방지 및 조기 재활 등의 장점이 있고 비교적 좋은 임상 결과가 보고되고 있으나 아직 단기 추시 결과들이므로 장기 추시 결과를 요하는 상태이다4,8,12,26). 이 방법을 사용하는 경우,
초기 고정력이 고식적인 잠금장치와 같거나 더 강하다는 보고들이 있다2,13). 성공적인 고정을 위해서는 비구컵의 내 면과 라이너의 외측을 거칠게 만들어 시멘트가 inter digitation 하도록 하는 것이 중요하다. 나사못 홀과 거친 내면을 갖는 비구컵이 아닌 경우 burr를 이용하여 표면을 거칠게 하여야 한다. 시멘트 층은 2~4 mm가 되도록 하 고 라이너는 시멘트 층의 중앙에 위치하도록 하여 라이너 가 금속에 직접 접촉하지 않도록 위치시켜야 한다. 비구컵 이 typeⅢ, 즉 이완 된 경우는 물론 재치환을 요한다.
수술시의 술기
1. 비구컵의 노출 및 안정성 평가
비구컵 주위의 골을 가능한 완전히 노출시켜야 라이너의 교환, 비구컵 안정성 테스트, 변연절제와 골 이식이 용이 하다. 폴리에틸렌 라이너를 제거할 때 결합 기전을 손상시 키지 않아야 하는데 결합 기전의 형태와 생산자에 관한 정 보를 알아야 하며 라이너 제거 기구를 준비하여야 하고, 수술시 결합 기전의 손상 유무와 비구컵의 안정성을 철저 히 테스트 하여야 한다. 이를 위해 비구 나사못을 제거하 고 섬유성 조직을 비구컵 주위로부터 완전히 제거하여야 하는데 이는 이들 섬유성 조직으로 인해 안정성이 잘못 평 가될 수 있기 때문이다.
안정성은 비구컵의 삽입기구를 비구컵에 재 위치시켜 흔 들거나 비구컵 주위에 충격을 주어 시험한다. 비구컵이 움 직이거나 비구컵-골 사이의 계면에서 관절액의 유출이 있 으면 비구컵이 이완된 것으로 볼 수 있다. 비구컵의 이완 이 있는 경우는 비구컵을 제거하고 골용해 부위는 자가골 또는 동종 망상골편으로 이식한다. 이후 역방향으로 확공 을 하여 모든 이식 골이 제 위치에 자리 잡도록 한다. 비 구컵이 골내 성장으로 잘 고정되어 있는 것으로 평가 된 경우 비구컵의 제거 유무를 결정한다5,18,19,27,29)
. 2. 비구컵 제거
잘 고정된 비구컵을 제거할 때는 골의 파괴가 일어나므 로 만곡 절골도(curved osteotome)와 특수한 절단톱을 사용하여 골 손실을 최소화 하여야 한다. 만곡 절골도는 컵의 외직경에 맞도록 다양한 직경을 준비하여야 한다. 컵 주위에 절골도를 완전히 통과시켜 부착된 골을 분리시켜야 신경혈관 손상과 골 손실을 막을 수 있기 때문이다. 이 때, 상용화된 비구컵 제거기구(예: Explant system, Zimmer, Warsaw, IN)가 도움이 될 수 있다. 이 기구 는 비구의 외경과 일치하는 blade와 내경과 일치하는 골두 로 구성되어 있다.
골내 성장이 잘 이루어진 비구컵이 내측 벽에 닿아 있는
– 284 –
임군일∙태석기
경우 전술한 방법들을 써도 비구 벽의 천공이 일어나기 쉬 우므로 고속의 금속절단 burr을 사용하여 금속을 조각으 로 만들어 제거하는 방법을 이용하여야 골 결손을 최소화 시킬 수 있다. 대부분의 비구컵은 티타늄으로 제조되어 쉽 게 절단할 수 있지만 코발트 크롬인 경우는 절단이 어렵다.
3. 골용해 처치 및 골 이식
잘 고정된 비구컵에서 골용해 결손 부위에 골 이식을 하 는 술기는 병소의 위치와 접근성에 따라 다르다. 전방 골 주와 치골문합부위의 병소는 접근하기 어려우므로 liner 교환만 하고 골 이식은 하지 않는다. 이러한 병소 부위는 liner 교환만으로도 골용해 과정이 정지되고 치유되었다는 보고들이 있다3,5,18,19,21,28)
.
비구컵에 다발성 나사못 홀이 있는 경우 이 구멍을 통하 여 이식을 할 수도 있다. 특히 비구 천정부위는 골 이식이 필요한 부위로 이러한 구멍을 이용하여 골 이식을 하도록 한다. 충분한 양을 이식하는 것은 기술적으로 어려우나 trumpet을 사용하면 도움이 된다. 후방 골주의 골용해는 직접 육안적으로 보면서 처치한다. 골용해 병소는 관절 내 의 비구컵 변연부에서 시작하여 골반골을 상부로 진행하게 되므로 이 길을 통하여 골용해를 처리할 수 있다. 비구 후 방부 결손의 골 소파술과 골 이식술은 기술적 어려움이 있 지만 비구 변연부를 완전히 노출시키며 접근할 수 있으며, 나사못 구멍을 통하여 변연절제와 골 이식술을 시행할 수 도 있다.
REFERENCES
11) Athanasou NA: Cellular biology of bone-resorbing cells.
J Bone Joint Surg Am 78:1096-1112, 1996.
12) Bensen CV, Del Schutte H Jr, Weaver KD: Mechanical stability of polyethylene liners cemented into acetabular shells. Crit Rev Biomed Eng, 28:7-10, 2000.
13) Blaha JD: Well-fixed acetabular component retention or replacement: The whys and the wherefores. J Artroplasty, 17(4 suppl 1):157-161, 2002.
14) Bono JV, Samford L, Toussaint JT: Severe polyethylene wear in total hip arthroplasty. Observations from retrieved AML Plus hip implants with the ACS polyethylene liner. J Arthroplasty, 9:119-125, 1994.
15) Burnette S, Martin EL, Paprosky WG: Surgical management of periprosthetic osteolysis after total hip arthroplasty: Classification and management of acetabular deficiency. Semin Arthroplasty, 13:275-292, 2002.
16) Claus AM, Engh CA Jr, Sychterz CJ, Xenos JS, Orishimo KF, Engh CA Sr: Radiographic definition of pelvic osteolysis following total hip arthroplasty. J Bone Joint Surg Am 85:1519-1526, 2003.
17) Claus AM, Sychterz CJ, Hopper RH Jr, Engh CA:
Pattern of osteolysis around two different cementless metal-backed cups: Retrospective radiographic analysis at minimum 10-year follow-up. J Arthroplasty 16(Supp 1):177-182, 2001.
18) Desantis M, Dorr LD, Longjohn DB, et al: Can inserts be cemented into fixed shells at revision THR? Presented as a poster at the Annual Meeting of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. Orlando, FL, Mar 15- 19, 2000.
19) Engh CA Jr, Hopper RH, Engh CA, McAuley JP:
Wear-through of a modular polyethylene liner: Four case reports. Clin Orthop 383:175-182, 2001.
10) CA Jr., Sychterz CJ, Young AM, Pollock DC, Toomev SD Engh CA Sr: Interobserver and intraobserver variability in radiographic assessment of osteolysis. J Arthroplasty, 17:752-759, 2002.
11) Green TR, Fisher J, Matthews JB, Stone MH, Inqgham E: Effect of size and dose on bone resorption activity of macrophages by in vitro clinically relevant ultra high molecular weight polyethylene particles. J Biomed Mater Res 53:490-497, 2000.
12) Haft GF, Heiner AD, Callagham JJ, Dorr LD, Wan Z, Long W. Longjohn DB, Brown TD: Polyethylene liner cementation into fixed acetabular shells. J Arthroplasty, 17(4 Suppl 1): 167-170, 2002.
13) Haft GF, Heiner AD, Dorr LD, Brown TD, Callaghan JJ: A biomechanical analysis of polyethylene liner cementation into a fixed metal acetabular shell. J Bone Joint Surg, 85:1100-1110, 2003.
14) Hozack WJ, Mesa JJ, Carey C, Rothman RH : Relationship between polyethylene wear, pelvic osteolysis, and clinical symptomatology in patients with cementless acetabular components: A Framework for decision making. J Arthtoplasty, 11:769-772, 1996.
15) Jacobs JJ, Reobuck KA, Archieck M, HAllab NJ, Glant TT: Osteolysis: Basic science. Clin Orthop 393:71- 77, 2001.
16) Jasty MJ, Floyd WE 3rd, Schiller AL, Goldring SR, Harris WH: Localized osteolysis in stable, non-septic total hip replacement. J Bone Joint Surg, 68A:912-919, 1986.
17) Kavanagh BF, Callaghan JJ, Leggon R, Heekin RD, Wold L: Pelvic osteolysis associated with an uncemented acetabular component in total hip arthroplasty.
Orthopedics, 19:159-163, 1996.
18) Maloney WJ, Herzwurm P, Paprosky W, Rubash HE, Engh CA: Treatment of pelvic osteolysis associated with a stable acetabular component inserted without cement as part of a total hip replacement. J Bone Joint Surg, 79:1628-1634, 1997.
19) Maloney WJ, Paprosky W, Engh CA, Rubash H:
Surgical treatment of pelvic osteolysis. Clin Orthop, 393:78-84, 2001.
20) Maloney WJ, Peters P, Engh CA. Chandler H: Sever
– 285 –
비구부 골용해의 진단 및 치료
osteolysis of the pelvic in association with acetabular replacement without cement. J Bone Joint Surg, 75A:1627-1635, 1993.
21) Maloney WJ: The revision acetabulum: Dealing with bone loss: Sochet retention: Staying in place. Orthopedics, 23:965-966, 2000.
22) Maloney WJ, Jasty M, Rosenberg A, Harris WH: Bone lysis in well-fixed cemented femoral components. J Bone Joint Surg, 72:966-970, 2001.
23) Moore KD, Barrack RL, Sychterz CJ, Sawhney J, Engh CA: The effect of weight -bearing on the radiographic measurement of the position of the femoral head after total hip arthroplasty. J Bone Joint Surg Am 82: 62-69, 2000.
24) Pollock D, Sychterz, CJ, Engh CA: A clinically practical method of manually assessing polyethylene liner thickness.
J Bone Joint Surg Am 83: 1803-1809, 2001.
25) Puri L, Wixson RL, tern H ,Kohli J, Hendrix RW, Stulberg SD: Use of helical computed tomography for the assessment of acetabular osteolysis after total hip arthroplasty. J Bone Joint Surg Am 84:609-614, 2002.
26) Ranawat CS, DiGiovanni C, Pellicci P: Treatment of recurrent instability after hybrid total hip arthroplasty by cementing constrained, all-polyethylene liners into well- fixed metal-backed shells: two-year results. Presented as a poster at the Annual Meeting of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. Orlando, FL, Mar 15-19, 2000.
27) Rubash HE, Sinha RK, Paprosky W, Engh CA, Maloney WJ:
A new classification system for the management of acetabular osteolysis after total hip arthroplasty. Instr Course Lect, 48:37-42, 1999.
28) Schmalzried TP, Fowble VA, Amstutz HC: The fate of pelvic osteolysis after reoperation: No recurrence with lesional treatment. Clin Orthop, 350:128-137, 1998.
29) Schmalzried TP, Guttman D, Grecula M, Amstutz HC:
The relationship between the design, position, and articular wear of acetabular components inserted without cement and the development of pelvic osteolysis. J Bone Joint Surg, 76A:677-688, 1994.
30) Sinha RK, Shanbhg AS, Maloney WJ, Hasselman CT, Rubash HE: Osteolysis: Cause and effect. Instr Course Lect, 47:307-320, 1998.
31) Southwell DG, Bechtold JE, Lew WD Schmidt AH:
Improving the detection of acetabular osteolysis using oblique radiographs. J Bone Joint Surg Br 81:289-295, 1999.
32) Yao J, Cs-Szabo G, Jacobs JJ, Kuettner KE, Glant TT:
Suppression of osteoblast function by titanium particles. J Bone Joint Surg Am 79:107-112, 1997.
33) Zicat B, Engh CA, Gokcen E: Patterns of osteolysis around total hip components inserted with and without cement. K Bone Joint Surg, 77A:432-439, 1995.
34) Zimlich RH, Fehring TK: Underestimation of pelvic osteolysis: The value of the iliac oblique radiograph. J Arthroplasty 15:796-801, 2000.
