Surgical Bone Bank에 보관된 저온 냉동 동종골 이식의 결과
경희대학교 의과대학 정형외과학교실
조윤제∙김강일∙전영수∙유기형∙노준하∙김만호∙강창민∙유명철
목적: 생존 기증자로부터 수술 중 채취된 후 골 은행에 보관된 냉동 동종골의 이식 후 결과 및 합병증을 분석하 고자 하였다.
대상 및 방법: 1998년 2월부터 2005년 9월까지 본원 골조직 은행에서 생존 기증자로부터 수술 중 채취된 257 개의 냉동 보관 동종골을 대상으로 하였다. 모두 일차성 인공 고관절 전치환술 시 얻은 대퇴 골두였으며, 수술의 원인 질환은 대퇴 골두 무혈성 괴사 122례(47.5%), 대퇴 경부 골절 73례(28.4%), 원발성 및 이차성 관절염 50 례(19.5%), 대퇴 전자간 골절이 12례(4.6%)였다. 기증자의 평균 나이는 59.9세(18~86세)였으며, 여자가 148례, 남자가 109례였다. 이식 후 정기적인 수술 부위 단순 방사선 사진을 촬영하여 방사선적 변화를 평가하였고, 간기 능 검사, 혈청학적 검사, ESR 및 CRP 측정을 통하여 혈액인성 질병 전파 및 감염 발생 여부를 평가하였다.
결과: 골 이식은 총 140례에서 시행되었고, 수술 한 건당 평균 1.8개(1~5개)가 사용되었다. 대부분 인공 관절의 재치환술 또는 재재치환술 시 골 결손 부위에 사용되었으며, 고관절 100례(71.4%)에서 209개, 수술 한 건당 평 균 2.1개(1~5개)가 사용되었으며, 슬관절 40례(28.6%)에서 48개, 평균 1.2개(1~3개)가 사용되었다. 술 후 정기 추시 관찰에서 이식골의 흡수 소견이 나타난 경우는 총 12례(4.7%)였으며, 이 중 진행한 경우는 3례(1.2%)였다.
술 후 감염으로 재수술을 시행한 예는 없었으며, 혈액성 질병의 전파는 전 예에서 발생하지 않았다.
결론: 골조직 은행에서 채취되어 사용된 저온 냉동 동종골 이식은 수술 시 발견되는 골 결손을 보충하여 골의 구 조적인 안정성 및 인공 관절 수술 후 삽입물의 초기 안정성을 얻는 유용한 방법으로 사료되며, 기증자의 엄격한 선별 및 철저한 검사 및 관리가 시행되면 이식을 통한 감염의 가능성도 매우 낮을 것으로 사료된다.
색인 단어: 저온 냉동 동종골, 골이식, 골은행
Results of Transplantation of Deep Frozen Allograft Stored in Surgical Bone Bank
Yoon Je Cho, M.D., Kang Il Kim, M.D., Young Soo Chun, M.D., Kee Hyung Rhyu, M.D., Joon Ha Roh, M.D., Man Ho Kim, M.D., Chang Min Kang, M.D., Myung Chul Yoo, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, College of Medicine, Kyung Hee University, Seoul, Korea
Purpose: To analyze the clinical, radiological results and complications after transplantation of
� Address for Correspondence : Yoon Je Cho, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, College of Medicine, Kyung Hee University
#1 Hoegi-dong, Dongdaemun-ku, Seoul, 130-702, Korea
Tel : 82-2-958-8372, Fax : 82-2-958-8377, E-mail : [email protected]
서 론
인공 관절 재치환술 시 많은 경우에서 다양한 크 기와 형태의 골 결손이 존재할 수 있으며 삽입물의 디자인만으로는 골 결손의 보충이 불가능한 경우가 대부분이어서 골 결손에 대해 골 이식이 반드시 필 요한 경우가 많은 것이 사실이다. 이에 다양한 경우 에서 동종골 이식이 시행되고 있고 여러 형태의 동 종골 이식 방법 중 저온 냉동 동종골이 사용되고 있 다. 저온 냉동 처리된 동종골은 냉동 건조 동종골에 비해 골 유도와 골 전도의 특성 및 골의 생역학적 특 성이 좀 더 잘 유지될 수 있는 장점이 있으나 이식 후 미생물학적 및 혈청학적 감염, 급성 및 만성 거부 반응, 이식골의 불유합 및 골절 등이 발생 할 수 있 는 단점 또한 있을 수 있다.
이에 저자들은 본원 골조직 은행에서 채취되어 대 부분 인공 관절 재치환술 시 사용된 저온 냉동 동종
골의 사용에 있어 이식된 동종골의 임상적, 방사선 학적 결과 및 합병증을 분석하여 저온 냉동 처리된 동종골의 사용에 있어 그 효용성에 대해 고찰하고자 한다.
대상 및 방법
1998년 2월부터 2005년 9월까지 본원에서 시행 된 일차 인공 고관절 전치환술 시 얻은 대퇴 골두 중 골조직 은행에 저장 가능한 257개의 저온 냉동 보관 동종골을 대상으로 하였다. 골의 채취는 기증자 및 보호자의 사전 동의 하에 이루어졌으며 골기증자는 약물 복용이나 동성애의 병력이 없고 간염, AIDS, 결핵, 자가 면역 질환 및 악성 종양 등의 병력이 없 고, 술 전 ESR(정상 범위; 0~15 mm/hr), CRP(정 상; 0.5 mg/dl 이하) 등의 염증 검사 소견 상 CRP 가 정상이며 술 전 감염성 관절염으로 의심할 수 있
deep frozen allograft stored in surgical bone bank.
Materials and methods: Between Feb. 1998 to Sep. 2005, candidates were 257 deep frozen allograft stored in surgical bone bank. All of the procured bones were resected femoral heads during primary total hip arthroplasty(THA). The causes of primary THA were osteonecrosis of the femoral head in 122 cases(47.5%), femur neck fracture in 73 cases(28.4%), primary and sec- ondary osteoarthritis in 50 cases(19.5%), and intertrochanteric fracture in 12 cases(4.6%). The average age of donors was 59.9(range, 18-86) years old and 148 were female and 109 were male.
After bone graft, we evaluated clinical and radiological outcome and blood analysis including liver function test, serologic study and CBC/DC, ESR, CRP.
Results: 140 operations were performed using allografts and average 1.8(range, 1-5) allografts were used at each operation. Most were used in revision surgeries of the prosthetic joint on bone defect area. In the hip joints, 209 allografts were used in 100 cases (71.4%) and average 2.1(range, 1-5) allografts were used at each operation and in the knee joint, 48 allografts were used in 40 cases (28.6%) and average 1.2(range, 1-3) allografts were used at each operation.
Resorption of the allografts was observed in 12 cases (4.7%) and 3 cases were gradually pro- gressed. No infection and no hematogenous disease transmission were occurred.
Conclusion: Deep frozen allograft was an effective method for mechanical stability with filling up the bone defect in orthopedic surgery and for prevention of the infection and hematogenous spreading of the disease, meticulous evaluation and management of donor’s medical conditions must be considered.
Key Words: Deep frozen allograft, Bone graft, Bone bank
는 소견이 없고, 간염, AIDS, 결핵 및 VDRL의 혈 청학적 검사에서 음성을 보인 경우로 제한하였다.
골조직 은행에서 채취된 대퇴 골두의 원인 질환으로 는 대퇴 골두 무혈성 괴사 122례(47.5%), 대퇴 경 부 골절 73례(28.4%), 원발성 및 이차성 골관절염 50례(19.5%), 대퇴 전자간 골절 12례(4.6%)였고, 이 중 대퇴 골두 무혈성 괴사의 경우에는 이식을 시 행할 때 괴사된 부위를 완전히 제거 후 동종골 이식 을 시행하였다. 기증자의 평균 나이는 59.9세 (18~86세 )였 으 며 , 성 별 로 는 여 자 가 148례 (57.6%), 남자가 108례(42.4%)였다. 채취 방법으 로는 일차 인공 고관절 전치환술 시 채취된 대퇴 골 두의 동종골에서 즉시 미생물 및 진균 배양 검사를 실시하였고 이 후 항생제를 섞은 생리 식염수에 세 척을 한 뒤 삼중 포장 후 -75�의 본원 골조직 은행 에 저온 냉동시켜 보관하였으며, 보관 기간은 최소 3개월에서 최대 2년으로 하였으며 수혜자에게 사용 될 때는 수술 직전 해동하여 사용하였다. 또한 이식 직전에 저온 냉동 동종골의 표면에서 미생물 및 진 균 배양 검사를 다시 실시하였다. 수혜자에 대해서 이식 후 1년간은 매 3개월마다, 이 후 1년은 매 6개 월마다, 이 후 매 년 정기적인 추시 관찰을 시행하였 고, 추시 시 수술 부위 단순 방사선 사진을 촬영하여
이식된 동종골의 흡수나 재형성, 골유합 소견을 방 사선적으로 확인하였으며, 수술 부위 동통 및 종창 등을 확인하여 삽입물 혹은 이식골에 의한 감염의 발생에 대해 임상적인 평가를 하였다. 그리고 이식 후 1년간은 매 3개월마다 ESR, CRP 및 일반 혈액 학 검사의 염증 검사를 통해 염증 발생 여부를 평가 하였고, 이식 후 6개월에는 AST, ALT 등을 포함 한 간기능 검사 및 B형 및 C형 간염, HIV 감염 및 VDRL 감염 검사 등의 혈청학적 검사를 시행하여 혈액인성 질병의 발생 여부를 평가하였다.
결 과
저온 냉동 동종골 이식은 총 140례의 수술에서 사 용되어, 수술 건당 평균1.8개(1~5개)가 사용되었으 며 대부분 인공 관절 재치환술 및 재재치환술 시 골 결손 부위에 대해 사용되었다. 인공 고관절 수술 99 례(70.7%)에서 208개, 수술 건당 평균 2.1개(1~5 개)의 저온 냉동 동종골이 사용되었고, 인공 슬관절 수술 40례(28.6%)에서 48개로 수술 건당 평균 1.2 개(1~3개)가 사용되었다(Table 1, 2). 골 이식의 형 태는 파쇄성 골 이식이 70례(50%), 구조성 골 이식 이 48례(34.3%), 압박성 골 이식이 22례(15.7%)로
Table 1. Recipient Information
Site No. of OP (%) No. of graft (%) Mean
Hip 100 (71.4) 209 (81.3) 2.1 (1-5)
Knee 040 (28.6) 048 (18.7) 1.2 (1-3)
Total 140 257 1.8 (1-5)
Table 2. Type of Operation
Site Type Cases Total
Hip Primary THA 01
Revision THA 88
Re-rev THA 09 100
Re-re-rev THA 01
Fx femur shaft 01
Knee Revision TKA 36 0
Re-rev TKA 04 40
* THA (total hip arthroplasty), TKA (total knee replacement)
파쇄성 골 이식이 가장 많이 사용되었다(Table 3).
수혜자의 평균 추시 기간은 수술 후 평균 6년 8개 월(2~9.6년)로 수술 후 정기 추시 관찰에서 임상적 으로 수술 부위 동통 및 종창 등의 염증 소견을 보인 예는 없었고 방사선적 검사 상 이식골의 흡수 소견 으로 관찰될 수 있는 방사선 투과음영 등이 나타난 경우는 총 12례(4.7%)였으며 이 중 9례에서는 초기 이식골의 흡수 소견이 있었으나 정기적인 추시 방사 선 소견 상 이식골의 흡수는 진행하지 않았으며 이 후 이식골의 재형성 소견을 얻을 수 있었고(Fig. 1), 3례(1.2%)에서 이식골의 흡수가 진행하였으며 진 행한 3례는 모두 인공 고관절 재치환술 시 비구컵 부위에 이식하였던 경우였으며 이 중 2례는 비구컵 의 해리로 재재치환술을 시행을 시행하였고 1례는 추시 관찰 중이다(Fig. 2, 3). 2례를 제외한 모든 수
혜자에서 인공 관절 수술 후 삽입물의 안정된 고정 을 얻을 수 있었으며, 수술 후 이식골의 불유합이나 골절이 관찰된 경우는 없었다.
수술 후 감염이 발생하거나 감염으로 인해 재수술 을 시행한 예는 없었으나, 인공 슬관절 재치환술 후 4주 이상 CRP가 상승된 경우가 1례 있었고, 이 환 자에서 단순 방사선 사진 상 골용해나 이식골의 흡 수 소견은 관찰되지 않았고 신체 검사 상 수술 부위 종창, 동통 및 열감 등의 감염을 의심할 만한 증후는 없었으나 지속적인 CRP의 상승으로 감염을 완전히 배제할 수 없어 정맥 항생제를 사용하였고, 4주간의 사용 후 CRP는 정상화되었다. 또한 혈청학적 검사 상 간염이나 AIDS, 매독 등의 혈액인성 질병의 전 파를 의심할 만한 소견을 보이는 예는 없었다.
Table 3. Type of Grafting Method
Type Structural Morselized Impaction
No. 48 (34.3%) 70 (50%) 22 (15.7%)
Fig. 1. (A) 28-year-old woman with polyethylene wear and osteolysis around cup of the left total hip arthroplasty underwent cup revision using 2 allografts. (B) AP radiograph of postoperative 4 months shows resorption of allograft. (C) AP radiograph of postoperative 4 years shows delayed union of allograft.
A B C
고 찰
인체에서는 선천성 질환, 외상, 종양, 인공 관절 후 재치환술 등의 여러 원인에 의해 골 결손이 생길
수 있고, 골 결손의 형태에 따라 공동형 및 분절형 골 결손으로 나눌 수 있다3). 정형외과적 수술을 시 행 할 때 여러 가지 형태와 크기의 골 결손을 경험할 수 있고, 골 결손에 대해 자가골 이식, 동종골 이식,
Fig. 3. (A) 29-year-old man underwent cup and stem revision using 5 allografts. (B) AP radiograph of postoperative 6 months shows cup loosening. (C) Re-replacement of cup was performed.
A B C
Fig. 2. (A) 34-year-old man with cup loosening underwent cup revision using 4 allografts. (B) AP radiograph of post- operative 2 years shows cup loosening. (C) Re-revision total hip arthroplasty was performed.
A B C
골 대체물 등의 골 이식이 사용될 수 있다2). 이 중 동 종골 이식은 공여부의 문제나 합병증이 없고, 이식 후 즉시 기계적 안정성을 획득할 수 있으며, 적절한 기증자가 있을 경우 충분히 많은 양을 공급받을 수 있고, 골 결손의 크기와 형태에 따라 다양한 형태의 이식이 가능하며, 관절 연골 세포의 이식이 가능하 고 인대나 건을 동종골에 부착하여 관절 재건술에 활용할 수 있는 장점이 있어 가장 많이 이용되는 골 이식 방법이라 할 수 있다17). 하지만 이식 후 미생물 학적 혈청학적 감염, 급성 및 만성 거부 반응, 이식 골의 불유합 및 골절 등의 합병증이 발생할 수 있다 는 단점이 있다5,8,9,13).
이 중 동종골의 거부 반응에 관여하는 요소로서는 골 세포나 연골 세포, 지방 세포 등의 세포 성분이나 콜라겐이나 단백 다당 같은 비세포성 성분이 모두 관여 할 수 있는 것으로 되어 있으며, 이러한 면역성 을 감소시키기 위하여 동종골의 철저한 변연 절제술 및 세척, 냉동 및 건조술 또는 기타 화학적 방법 및 소독술을 실시 할 수 있다14). 동종골의 처리 방법에 따라 크게 저온 냉동 동종골(deep frozen allo- graft)과 냉동 건조 동종골(freeze dried allo- graft) 이 있으며, 저온 냉동시켜 처리한 동종골은 냉동 건조 동종골에 비하여 골 유도, 골 전도 및 생역 학적 특성이 좀 더 잘 보존되나, 감염 및 혈액인성 질 병의 전파 가능성이 있고, 상대적으로 면역성이 높 다고 할 수 있다. 이에 대해 Friedlaender6)는 면역 성에 관여하는 요소 중 골격 조직 어디에나 있는 이 종 세포의 세포 표지자가 이식 시 조직적합성 항원 으로 가장 중요하게 작용한다고 하였으며 저온 냉동 동종골에 비해 냉동 건조 동종골이 조직 적합성 항 원의 항원성이 낮다고 하였다. Lord 등4)은 283명의 다량의 동종골 이식을 시행 받은 환자 중 33명 (11.7%)에서 감염이 발생하였으며 이 중 27명에서 감염 조절을 위해 사지 절단 및 이식골 제거술을 시 행하였다고 하여 동종골 이식 후 가장 재앙적인 합 병증이라 하였다. 본 연구에서는 저온 냉동 동종골 이식 후 혈액인성 질병 전파, 미생물학 및 혈청학적 감염, 급성 및 만성 거부 반응을 보인 예는 없었으나 이식물의 사용으로 인해 발생 할 수 있는 혈액인성 질병의 전파 및 감염 등의 발생에 대해서는 항상 세
심한 주의가 필요로 할 것이다.
Mankin 등7) 은 150명의 종양 환자에서 10%
grycerol 에 처리되어 -80�C 에서 저장된 저온 냉 동 동종골을 종양 제거 후 발생한 골 결손에서 골 재 건물로 사용하여 91명에서는 우수한 결과를 얻을 수 있었으나 13.2%에서 감염이, 16.5%에서 동종골 골절이, 11%에서 불유합 및 지연 유합이 발생하였 다고 하였고 이에 동종골 이식 후 가장 큰 문제는 감 염 및 골절이라 하여 이에 대해 세심한 주의가 필요 하다고 하였다. 본 저자들의 연구에서는 비록 질병 및 수술의 종류가 달라 단순 비교는 어렵지만 감염 이 발생한 예는 없었으며 동종골 골절 및 불유합이 발생한 예도 없어 골 결손에 대한 골 재건물로 저온 냉동 동종골의 사용은 매우 유용하리라 사료되며 특 히 인공 관절 수술에 있어서는 더욱 그러하다 할 수 있을 것이다.
Tomford 등16)은 골조직 은행의 동종골이 이식된 환자 303명 중 21명(6.9%)에서 감염이 발생하였다 고 하였으며 이는 자가골 이식에서 발생한 감염과 비교하여 볼 때 만족할 만하다고 하였다. 하지만 동 종골 이식에 있어 감염 발생률을 낮추는 것이 중요 하다고 하였다.
최근 동종골의 사용이 많아지면서 골조직 은행의 이용이 늘어나고 있는데 이에 골조직 은행의 안전한 관리 및 운용이 필요하며 그 중 이식 후 감염을 방지 하기 위한 세심한 주의가 반드시 필요하다11,15). 특히 조직 기증자의 안전성을 기증 전에 확보하여야 하 고, 조직을 기증 받은 후 채취, 저장, 보관, 분배 등 을 수행하는 과정에서 철저한 무균 조작이 확보되어 야 하며 조직 은행에서의 안전한 저장 및 보관이 보 장되어야 하며 저장되어 있는 동종골을 수혜자에게 이식할 때는 이식 전 조직을 멸균, 소독하는 과정이 반드시 확보되어야 한다10,18). Doppelt 등12)은 동종 골의 사용이 많아지므로 골조직 은행이 동종골 공급 에 중요한 역할을 담당할 수 있는데, 이로 인해 골조 직 운용에 있어 많은 공여자의 확보, 충분한 재정 지 원, 현대적인 저장 시설이 반드시 필요하다고 하였 으며 특히 감염 및 오염을 줄이기 위해 많은 노력이 필요하다고 하였다.
결 론
골조직 은행에서 채취되어 사용되는 저온 냉동 동 종골은 수술 시 발견되는 골 결손을 보충하고 골의 구조적인 안정성을 얻을 수 있는 유용한 방법이라 사료된다. 특히 인공 관절 수술 후 삽입물의 해리 및 이완으로 재치환술을 시행함에 있어 재치환술 시 다 양한 형태와 크기의 골 결손을 해결하고 삽입물의 초기 안정성을 얻음으로써 성공적인 수술을 하기 위 해 저온 냉동 동종골의 사용은 고려해볼 만한 매우 유용한 방법으로 사료된다.
하지만 저온 냉동 동종골을 사용함에 있어 발생할 수 있는 감염 및 혈액인성 질병의 전파는 언제나 주 의를 요하며, 엄격한 기증자 선정 및 동종골의 철저 한 관리는 동종골의 좀 더 높은 안정성을 위해 필수 적이라 사료된다.
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