373 대한정형외과학회지: 제 36 권 제 4 호 2001
J. of Korean Orthop. Assoc. 2001; 36: 373-6
목 적 :폴리에틸렌 라이너의 마모를 이차원적인 방법과 삼차원적인 방법으로 측정하여 비교하고자 하였다.
대상 및 방법 :Harris-Galante II형 비구컵을 사용하여 인공고관절 전치환술을 시행 받고 평균 4년 10개월 추시가능했던 55명, 64고관절을 대상으로하여 폴리에틸렌 마모를 이차원적인 방법으로 Livermore의 방법, 삼차원적인 방법으로는 Devane의 방법을 사용하여 측정하였고. 두 측정 방법 사이의 연관성을 관찰하고, 각각을 비교하였다.
결 과 :이차원적으로 측정한 평균 마모량은 0.86±1.01 mm이었고, 연평균 마모율은 0.18±0.20 mm/y이었으며, 삼차원적 으로 측정한 평균 마모량은 0.99±1.01 mm, 연평균 마모율은 0.21±0.20 mm/y로 통계적으로 유의한 차이를 나타내었고 연관성이 매우 높게 나타났다.
결 론 :삼차원적 방법으로 더 높은 마모량과 마모율이 측정되었으나 이차원적 측정과 삼차원적 측정 사이의 높은 연관성 이 있으므로 이차원적인 방법으로도 폴리에틸렌 마모를 측정할 수 있으리라 사료된다.
색인 단어 : 인공고관절 전치환술, 폴리에틸렌 라이너 마모 계측, 이차원적 방법, 삼차원적 방법
373
Harris-Galante Acetabular Cup에서 폴리에틸렌 라이너 마모의 계측
- 이차원적 계측과 삼차원적 계측의 비교 -
박상원∙정웅교∙한승범
고려대학교 의과대학 정형외과학교실
서 론
골시멘트를 사용하지 않는 고관절 전치환술에서 비구컵의 폴 리에틸렌 마모 파편에 의한 이물 반응은 골용해를 일으키는 주 원인으로 보고되고 있으며 안정성 대퇴스템이나 불안정성 대퇴 스템 모두에서 발생된다고 알려져 있다5,7). 따라서, 생체 내에서 폴리에틸렌 마모를 측정하여 인공고관절 치환술의 예후를 예측 하기 위한 방법들이 제시되고 있다. 그러나, 다수의 측정방법들 이 대퇴골두의 움직임을 이차원적인 평면에서 측정하여 실제 골 두의 움직임을 반영하지 못하였고6-8), 최근에는 삼차원적인 골 두의 움직임을 측정하는 방법들이 제시되고 있다2). 이에 저자들 은 이차원적인 방법과 삼차원적인 방법으로 폴리에틸렌 라이너 의 마모를 측정하여 비교하고자 하였다
재료 및 방법
1990년부터 1996년까지 인공고관절 전치환술을 시행 받고 평 균 4년 10개월(3-9년)동안 추시 가능했던 55명, 64고관절을 대 상으로 하였다. 환자의 성별은 남자가 39명(46예), 여자가 16명
(18예)이었고 연령은 21세에서 70세 사이로 평균 50세이었다.
진단은 특발성 대퇴골두 무혈성 괴사가 52예로 가장 많았고, 비 구 이형성이 6예, 외상후 무혈성 괴사가 6예이었다. 사용된 비 구컵은 Harris-Galante II형(Zimmer�, USA)이었고, 대퇴 골 두는 3예에서 직경 22 mm 크기의 골두를, 나머지 61예에서는 28 mm 크기의 골두를 사용하였다.
폴리에틸렌 마모는 이차원적인 방법으로 Livermore6)의 방법 을 이용하여 수술 직후와 최종 추시시의 양측 고관절 전후면 사 진에서 1 mm 간격의 동심원의 템플레이트를 이용하여 대퇴골 두와 동심원이 일치할 때의 중심선을 선정하고, 대퇴골두의 직 경을 측정하여 방사선적 확대도(radiologic magnification)를 구 하였고, 비구컵의 마모가 가장 심한 부분의 결정은 컴파스 (compass)를 이용하여 최종추시시의 방사선 사진에서 대퇴골 두의 중심점으로부터 비구컵의 금속외측면 까지의 최단 거리로 판정하여 0.01 mm의 최소 단위를 갖는 digital vernier caliper (Mitutoyo�, Japan)를 사용하여 측정하였으며, 또한 수술후의 방사선 사진에서 동일한 방법으로 측정한 거리에 방사선 확대도 를 각각 환산하여 수술 후와 최종추시시의 차이값을 폴리에틸렌 의 선상 마모(linear wear)로 정하였다. 삼차원적인 방법으로는 Devane2)의 방법을 변형하여 수술 직후 및 최종 추시시의 전후 면과 경측면 사진에서 비구컵의 중심과 대퇴골두의 중심사이의 거리의 변화를 방사선적 확대도를 고려하여 측정하였고, 삼각함 수를 이용하여 계산하였다. 이상의 측정을 3명의 관찰자가 1회 씩 측정하여 평균값을 산출하였다. 이차원적으로 측정된 마모와 373
373 통신저자 : 박 상 원
서울시 성북구 안암동 5가 126-1 고려대학교 의과대학 정형외과학교실
TEL: +82.2-920-5323, FAX: +82.2-924-2471
삼차원적으로 측정된 마모량 및 연간 마모율 사이에 선형회귀분 석을 통하여 연관성을 관찰하였고, Wilcoxon singed rank test 를 사용하여 각각의 마모량과 연간마모율을 비교하였다.
결 과
이차원적으로 측정한 평균 마모량은 0.86±1.01 mm이었고, 연평균 마모율은 0.18±0.20 mm/y이었으며, 삼차원적으로 측 정한 평균 마모량은 0.99±1.01 mm, 연평균 마모율은 0.21±
0.20 mm/y로 삼차원적으로 측정한 마모량 및 연간 마모율이 이차원적으로 측정한 것보다 통계적으로 유의하게 높게 나타났 으며(p<0.05), 두 측정치 사이에 매우 높은 연관성을 나타내었 다(r2=0.96, P<0.001)(Fig. 1). 전체 65예 중 14예에서 삼차원 적으로 측정한 마모량이 이차원적으로 측정한 마모량 보다 평균 0.04±0.08 mm (0.01-0.31 mm) 작게 측정되었고, 이 결과는 계측의 오차로 생각하였다.
삼차원적인 측정이 이차원적인 측정보다 오차의 최대치인 0.31 mm 이상 높게 측정된 예는 전체 65예 중 10예(15%)이었 고, 평균 0.46±0.21 mm (0.32-1.02mm) 높게 측정되었으며, 이는 이차원적인 계측보다 평균 2.2±0.58배(1.6-3.5배) 높게 측 정되었다(Fig. 2).
고 찰
폴리에틸렌 마모는 고관절 전치환술에 있어 심각한 문제점으 로 남아있다. 이로 인해 야기되는 골용해(osteolysis)는 안정성
대퇴스템이나 불안정성 대퇴스템 모두에서 발생하며 해결해야 할 문제점으로 알려져 있다5-7). 이러한 문제점을 예측하기 위하 여 폴리에틸렌 마모를 측정하기 위한 방법들이 제시되어 왔고, 실제 마모와 방사선적인 계측과의 연관성에 대한 많은 연구 보 고가 있으며6-11), Wroblewski11)는 실측한 폴리에틸렌 마모와 방사선 계측시 확대도를 교정한 측정치에서의 마모는 상호 유의 한 연관성이 있다고 하여 방사선 계측은 실제의 마모를 알 수 있는 좋은 방법이라고 하였다. 그러나, 다수의 측정방법이 이차 원적인 방사선학적 계측에 의존하고 있어, 실제의 대퇴골두의 삼차원적인 움직임을 반영하지 못하였고, 이로 인한 폴리에틸렌 마모의 측정에 있어서도 오차의 여지가 있어 삼차원적인 측정 방법이 제시되고 있다2). 이에 저자들은 Livermore6)의 이차원적 인 측정방법과 Devane2)의 삼차원적인 측정방법을 변형하여 폴 리에틸렌 라이너의 선형마모를 측정하였고 둘 사이의 차이와 연 관성을 비교하고자 하였다.
저자들의 증례에서 이차원적으로 측정한 평균 마모량은 0.86
±1.01 mm이었고, 연평균 마모율은 0.18±0.20 mm/y이었으 며, 삼차원적으로 측정한 평균 마모량은 0.99±1.01 mm, 연평 균 마모율은 0.21±0.20 mm/y로 삼차원적으로 측정한 마모량 및 연간 마모율이 이차원적으로 측정한 것보다 통계적으로 유의 하게 높게 나타났고, 이는 Woolson과 Murphy10)가 Harris- Galante 비구컵을 사용한 고관절 전치환술에서 digital vernier calliper를 사용하여 이차원적으로 측정한 폴리에틸렌 라이너의 마모량인 0.77±0.51 mm, 연평균 마모율인 0.14±0.09 mm/y, 유 등12)의 Harris-Galante II형 비구컵에서의 연평균 마모율 0.188 mm/y, 한 등4)의 0.18 mm/y와 유사하였고, 또한 Devane 등3)이 발표한 이차원적인 측정에서의 연평균 마모율 0.15 mm/y, 삼차원적인 측정에서의 0.21 mm/y와 유사하였다.
374 박상원∙정웅교∙한승범
A B
Fig. 1. (A) Graph of the polyethylene liner wear amount as measured by a two-dimensional versus a three-dimensional method. A line having a slope of 1.0 has been drawn to indicate the point at which the measurements are equal. Dots above this line denote the cups for which the three-dimensional measurements were larger than those of the two dimensional measurements. (B) Graph of polyethylene liner wear rate as measured by the two-dimensional versus the three-dimensional method. A line having a slope of 1.0 has been drawn to indicate the point at which the measurements are equal. Dots above this line denote the cups for which the three-dimensional mea- surements were larger than the two dimensional measurements.
Wear amount (mm), 3D
Wear amount (mm), 2D
7 6 5 4 3 2 1
0
0 1 2 3 4 5 6 7
Wear rate (mm/y), 3D
Wear rate (mm/y), 2D
1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40
또한, 이차원적으로 측정한 마모량 및 연간마모율과 삼차원적으 로 측정한 계측치 사이에 높은 상관관계(r2=0.96, p<0.001)를 나타내었고 이는 Sychterz 등11)의 결과와 유사하였다.
이상의 결과를 토대로 삼차원적인 측정의 결과가 이차원적 측정의 결과 보다 크게 측정되었지만 두 측정 방법 사이에 높은 상관관계가 있으므로, 이차원적 측정으로도 마모를 측정할 수 있고 인공고관절 전치환술의 예후를 예측할 수 있으리라 사료 된다.
다만 이 논문에서는 모든 측정이 수작업을 통하여 이루어졌으 므로 전산화 기기에 의한 측정 보다 정확도가 다소 떨어지는 문 제점이 있겠고, 이는 차후에 더욱 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.
결 론
삼차원적 측정으로 더 높은 마모량과 마모율을 예측할 수는 있으나 이차원적 측정과 삼차원적 측정 사이의 높은 연관성이 있으므로, 이차원적인 방법으로도 폴리에틸렌 마모를 측정할 수 있으리라 사료된다.
참고문헌
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Harris-Galante acetabular cup에서 폴리에틸렌 라이너 마모의 계측 375
C
A B
Fig. 2. (A) The radiograph of a 51 year old female who under- went total hip replacement arthroplasty. At the 5 year follow-up examination, the total amount of wear measured 0.42 mm and the wear rate was calculated to be 0.08 mm/y by the two-dimen- sional method. (B, C) The center of the femoral head (h) was equal to the center of acetabular cup (c) on preoperative radio- graph (B), but the femoral head at 5 year followed up period (h') was displaced medially in the AP view and posteriorly in the lat- eral view (C). The total amount of wear was measured to be 0.88 mm and the wear rate was calculated to be 0.18 mm/year by the three-dimensional method.
c’
c’
h’
h c
h c
h’
518-528, 1990.
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376 박상원∙정웅교∙한승범
Purpose :The purpose of this study was to compare the two-dimensional with three-dimensional radiographic measurements of polyethylene liner wear in the Harris-Galante II acetabular cup.
Materials and Methods :We measured the polyethylene liner wear amount and the wear rate of 64 hips with Harris-Galante II acetabular cup by two methods: Livermore’s method and modified Devane’s method. We evaluated the relationships between the two methods.
Results : The average total amount of wear and the average wear rate are 0.86±1.01 mm and 0.18±0.20 mm/year using the two-dimensional method and 0.99±1.01 mm and 0.21±0.2 mm/year using three-dimensional method respectively. The amount of wear and the wear rate by the three-dimensional method was larger than those by the two dimensional method.
Conclusion :The amount of polyethylene liner wear can be measured by the two-dimensional method because it is highly correlated with the amount that is measured by the three-dimensional method, since there was no differences between the two methods.
Key Words : Total hip replacement arthroplasty, Measurement of polyethylene liner wear, Two dimensional method, Three dimensional method
Polyethylene Liner Wear in Harris-Galante Acetabular Cup - Two Dimensional versus Three Dimensional Method -
Sang Won Park, M.D., Woong Kyo Chung, M.D., and Seung Bum Han, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Korea University, Seoul, Korea
Abstract
Address reprint requests to Sang Won Park, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Korea University, College of Medicine 126-1, 5Ka Anam-dong, Sungbuk-ku, Seoul 136-701, Korea
Tel : +82.2-920-5323, Fax : +82.2-924-2471
