양성 골 종양의 소파술 후 사용한 Calcium Sulfate
전남대학교 의과대학 정형외과학교실
정성택∙조성범∙공일규∙이진호
목 적: 양성 골 종양의 치료로 소파술 후 사용한 골 이식 대체물인 calcium sulfate의 이식 효과에 대해 알아보 고자 하였다.
대상 및 방법: 양성 골 종양 환자 중 병소의 소파술 시행 후 골 이식 대체물인 calcium sulfate를 이식한 22예 를 대상으로 수술 전후 단순 방사선 소견 상 병소 크기, calcium sulfate의 흡수 정도, 신생 골의 형성, 병소의 재발 여부 및 합병증을 관찰하였다.
결 과: 총 22예 중 남자가 15예, 여자가 7예였으며 평균 연령은 21세(7~52), 술 후 평균 추시 기간은 23개월 (11~49)이었다. 최종 추시 상 전체 22예 중 21예에서 골 유합 소견을 보였으며, 재발 1예는 소파술 후 calcium sulfate 재이식술을 시행하였다.
결 론: Calcium sulfate는 골전도 작용이 있으며 새로운 골 형성에 비례하여 생체내로 흡수되는 결과를 보였으며, 골 결손이 큰 경우에서는 자가골, 자가 골수 이식, 이종골과 병행 사용 시 치료 성적이 향상될 것으로 사료된다.
색인 단어: 양성 골 종양, 소파술, Calcium sulfate
The Use of Calcium Sulfate after Curettage of Benign Bone Tumor
Sung Taek Jung, M.D., Seong Beom Cho, M.D., Il Kyu Kong, M.D. and Jin Ho Lee, M.D.
Dept. of Orthopedics, Chonnam National University Hospital, Gwangju, Korea
Purpose: The purpose of this study was to assess the efficacy of calcium sulfate as a bone graft substitute in the treatment of benign bone tumor.
Materials and Methods: This study selected 22 cases, in which a curettage on the benign bone tumors was conducted and calcium sulfate was transplanted. In the plain radiographs, the area of the focus, resorption rate of calcium sulfate, the new bone formation, the recurrence of the focus and complications were observed.
� Address for Correspondence : Sung Taek Jung, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Chonnam National University Hospital 8 Hak Dong, Gwangju, 501-757, Korea
Tel : 82-62-227-1640, Fax : 82-62-225-7794, E-mail : stjung@chonnam.ac.kr
서 론
정형외과 영역에서 선천성 질환, 퇴행성 질환, 외 상, 및 종양 등의 치료 중 발생하게 되는 골 결손을 재건하는 것은 중요한 과제로 남아 있다. 그 중 양 성 골 종양의 소파술(curettage) 후에 발생하는 결 손 부위를 재건하는 방법으로는 자가골 및 동종골 이식, 이종골 이식, 골대체물(bone substitute), 골 시멘트 등이 사용되고 있다1,10,22). 이러한 이식물 의 선택은 골유도(osteoinduction), 골전도 (osteoconduction) 및 숙주골(host bone)에 의 해 흡수되는 정도 등을 고려하여 결정하게 된다. 이 러한 점을 고려할 때 자가골 이식술이 골 결손에 가 장 이상적인 방법이지만, 결손 부위가 광범위하거나 수차례 수술을 시행한 경우 또는 노인이나 소아 등 에서 많은 양의 이식골이 필요한 경우 그 크기나 양 에 있어 한계가 있으며 공여부의 통증, 출혈, 감염 등의 문제가 생길 수 있어 자가골을 대체 할만한 이 식물의 사용이 증가하고 있다2,10).
본 연구에서는 양성 골 종양의 치료 시 발생한 공 동의 골 결손에서 골 이식 대체물의 하나인 calcium sulfate 이식술을 시행한 결과에 대해 분석하였다.
대상 및 방법
1. 연구 대상
2001년 7월부터 2005년 5월까지 양성 골 종양
환자 중 소파술 후 골 이식 대체물을 사용한 22예 를 대상으로 하였다. 골 이식 대체물의 사용의 기준 은 병변의 소파술 후 자가골 이식양이 충분치 못한 경우와 소아로 하였다. 평균 추시 기간은 23개월 (11~49)이었다. 양성 골 종양의 종류별로 보면 섬 유성 골 이형성증 6예, 동맥류성 골 낭포 6예, 고 립성 골 낭포 5예, 골섬유성 이형성증 3예, 골내 지방종 1예, 거대 세포종 1예였다(Table 1). 발생 부위별로는 상완골이 9예, 대퇴골이 7예, 골반골이 3예이었고, 견갑골, 종골, 족부 설상골이 각각 1예 씩이었다(Table 2).
순수하게 calcium sulfate (Osteoset�: Wright Medical Co. Arlington TN, USA)만 을 이식한 경우가 11예, calcium sulfate와 함께 동종골을 이용한 경우가 9예, calcium sulfate와 함께 자가골 이식을 시행한 경우가 2예였다(Table 1). 내 고정술 후 calcium sulfate 이식을 시행한
Results: Twenty-two cases(15 males, 7 females) were evaluated. Their mean age at surgery was 21(7~52) years, and the mean follow-up period was 23(11~49) months. Twenty-one cases showed successful results in the last ultimate visit, while 1 case had recurrence, treated with curettage and calcium sulfate graft.
Conclusion: Calcium sulfate has osteoconductive ability and superior bioavailability, and is absorbed in vivo in proportion to the new bone formation. It can make better bone formation results when it is combined with an autologous bone graft, autologous bone marrow, and an allo- genic bone graft.
Key Words: Benign bone tumor, Curettage, Calcium sulfate
Table 1. Pathologic Diagnosis
Pathologic Diagnosis Case
Fibrous dysplasia 06
Aneurysmal bone cyst 06
Simple bone cyst 05
Nonossifying fibroma 03
Intraosseous lipoma 01
Giant cell tumor 01
Total 22
경우는 7예로, 병적 골절을 동반한 경우가 3예이며 나머지는 대퇴골 상단부에 병변이 있는 경우로 골절 예방을 위하여 금속판을 이용한 내 고정술을 함께 시행하였다.
2. 연구 방법
술 전 단순 방사선 소견의 전후면 및 측면 사진
상 최대, 최소 너비를 구하여 평균값을 이용하여 병 소 부피를 산출하였고(Fig. 1), 수술적 방법은 모 든 환자에 있어 골 결손 부위에 골막하 절제 후 피 질골 창(window)을 만들어 소파술 시행 후 calci- um sulfate를 이식하였으며 자가골 채취 정도와 골 결손의 크기에 따라 자가골 및 동종골의 병용 여 부를 결정하였으며 수술 중 동결 조직 검사를 시행 하였다. 병적 골절 및 대퇴골 상단부에 병변이 있는 경우에 대해서는 골 이식 이전에 내 고정을 시행하 였다. 술 후 결과는 술 전과 같은 방법으로 병변 부 위의 부피를 측정하여, 술 후 calcium sulfate의 흡수 정도와 골 형성 정도를 백분율(%)로 표시하여 판정하였다. 단순 방사선 사진에서 병소 주변부의 흐린 음영, 이식 골 주위의 광륜(halo) 형성, 골성 가교(osseous bridge), 경계의 소실, 골 소주 (trabeculation) 형성 등을 골 유합 상태로 판단 하였으며 결과 판정은 방사선 추시 상 병변의 유합 Table 2. Anatomical location
Anatomical location Case
Humerus 09
Femur 07
Pelvis 03
Others 03
Total 22
Fig. 1. Method of calculating the size of bone defect (A) (A1+A2)/2 (B) (B1+B2)/2 (C) (C1+C2)/2 Size of bone defect = A B C.
A B
(healing) 여부와 시기, 재발 여부를 조사하였고 환자의 연령, 병변의 크기, 이식물의 종류에 따른 골 유합 시기의 차이를 비교하기 위해 비모수 검정 법인 Mann-Whitney test (SPSS for Windows Release 12.0, Chicago, Illinois)를 이용하여 통계적 유의성을 검사하였다.
결 과
1. 이식물의 종류에 따른 결과
전체 환자 22예 중 재발한 1예를 제외한 21예에 대해 이식물의 종류에 따른 흡수 기간은 전체 평균 3.4(2~7)개월 calcium sulfate만을 이식한 군 은 3.3개월, calcium sulfate 이식술과 함께 자 가골 이식술을 시행한 군은 2.2개월, calcium sulfate와 동종골을 사용한 군은 3.8개월이었다.
이식물의 흡수기간에 대해 세 군 간의 통계학적 유 의한 상관관계는 보이지 않았다(p=0.408)(Table 3). Calcium sulfate 및 골 이식 후 방사선학적 골 형성이 관찰되기까지 소요된 시간은 평균 12.6(6.3~18.2)개월이였으며 calcium sulfate 만을 이식한 군은 12개월, calcium sulfate 이식 술과 함께 자가골 이식술을 시행한 군은 11.3개월, calcium sulfate와 동종골을 사용한 군은 13.5개 월만에 골 형성이 관찰되었으며 세 군간 통계학적 유의한 상관 관계는 보이지 않았다(p=0.267) (Table 4).
2. 병소 부피에 따른 결과
전체 환자 22예 중 재발한 1예를 제외한 21예에 대해 방사선 사진 상 병소의 부피는 평균 36.3 cm3(4.3~89.4)였으며, 병소 부피를 30 cm3이상 과 미만의 그룹으로 나누어 부피에 따른 흡수기간 및 골 형성 기간을 비교하였다. 병소 부피가 30 cm3 미만이었던 9명의 평균 흡수 기간은 2.7개월, 골 형성 기간은 12.6개월, 30 cm3이상이었던 12 명의 평균 흡수 기간은 4.0개월, 골 형성기간은 12.6개월이었다. 두 군 간의 흡수 기간은 통계학적 유의한 상관 관계를 보였으며(p=0.032)(Table 3), 두 군 간의 골 형성기간은 통계학적 유의한 상 관 관계는 보이지 않았다(p=0.801)(Table 4).
3. 연령에 따른 결과
전체 환자 22예 중 재발한 1예를 제외한 21예에 대해 환자의 평균 연령은 21세(7~52)였으며 진단 당시 성장판의 존재 여부에 따라 나누었을 때 성장기 연령군 7예에서 평균 흡수 기간은 4.2개월, 골 형성 기간은 12.5개월이었으며 성장기 이후의 연령군 14 예에서 평균 흡수 기간은 3.1개월, 골 형성 기간은 12.6개월이었다. 두 군 간의 흡수 기간은 통계학적 유의한 상관 관계를 보였으며(p=0.033)(Table 3), 두 군 간의 골 형성기간은 통계학적 유의한 상관 관 계는 보이지 않았다(p=0.525)(Table 4).
이외에 성별 및 병변 부위, 양성 골 종양의 종류
Table 3. Calcium sulfate resorption time
Factor Cases Months P value
Calcium sulfate only 10 3.3
Type of bone graft +Allograft 09 2.2 0.408
+Autograft 02 3.8
Size of bone defect <30 cm3 09 2.7
0.032
30 cm3 12 4.0
Patient s age Growth period 07 4.2
0.033
After growth period 14 3.1
에 따른 calcium sulfate의 흡수 기간과 골 형성 기간은 통계적으로 유의한 상관 관계를 보이지 않았 다.
최종 추시 상 전체 22예 중 21예에서 골 유합 소 견을 보였다(Fig. 2). 우측 상완골 근위부에 고립 성 골 낭포에 대해 소파술 후 calcium sulfate 삽 입술을 시행 받은 1예는 술 후 18개월에 재발하여 조직 검사를 다시 시행하였으며, 철저한 소파술 시 행 후 calcium sulfate를 다시 이식하였다(Fig.
3). 합병증으로는 우측 근위 대퇴골의 섬유성 골 이 형성증에 대해 소파술 후 calcium sulfate 삽입술 과 함께 동종골 및 내 고정술 시행 받은 환자에서
술 후 12주째 slip down 후 병변 부위의 골절이 발생하였으나 석고 고정술을 이용한 보존적 치료 시 행 후 골 유합 소견이 관찰되었다. 그 외에 calci- um sulfate에 의한 염증반응, 골수염, 금속 파손 은 관찰되지 않았다.
고 찰
감염이나 종양, 골절의 치료 중 발생하게 되는 골 결손의 치료로 골 이식이 가장 많이 쓰이는 대표적 인 방법이다. 골 이식술의 경우에서 면역반응이 없 으며 골 유도성, 골 전도성을 모두 가지고 있는 자
Table 4. New bone formation
Factor Cases Months P value
Calcium sulfate only 10 012.00
Type of bone graft +Allograft 09 11.3 0.267
+Autograft 02 13.5
Size of bone defect <30 cm3 09 12.6
0.801
30 cm3 12 12.6
Patient s age Growth period 07 12.5
0.525
After growth period 14 12.6
Fig. 2. Aneurysmal bone cyst of proximal femur in 9-year-old girl. (A) Preoperative AP radiograph shows bone loss in proximal femur. (B) Immediate postoperative radiograph taken after internal fixation and curettage and defect filling with calcium sulfate alone. (C) At postoperative 3 month, calcium sulfate was nearly resorbed.
(D) At postoperative 11 month, bony trabeculation was filled a preoperative bone defect. (E) At postoperative 1 year, metal was removed.
A B C D E
가골 이식술이 가장 이상적이며 많이 사용되었다.
하지만, 자가골 이식술의 단점은 채취량이 한정되어 있으며 수술 시간의 증가와 이에 따른 출혈 및 감염 가능성의 증가, 채취한 부위의 수술 후 통증, 신경 손상, 피로 골절 및 불안정성, 미용상의 문제 등이 있을 수 있다8,10,21). 특히 소아의 경우에는 충분한 자가골을 얻을 수 없고 병소 부위가 광범위하면 전 체적으로 골 이식만으로 골 결손을 치료하기에는 한 계가 있다. 이러한 경우에는 시간이 절약되며, 상대 적으로 구하기 쉽고 양에 제한을 받지 않으며, 다양 한 형태를 얻을 수 있는 동종골 이식을 고려해 볼 수 있다. 그러나 동종골은 면역학적 거부 반응, 후 천성 면역 결핍증이나 간염 등의 감염성 질환에 노 출될 위험성이 있으며 가끔 골절이나 이식골의 흡수 등과 같은 단점이 있으며 보관 또한 용이하지 않다.
이러한 문제점들 때문에 소나 돼지의 골을 탈단백 등의 방법으로 항원성을 제거하여 만든 이종골 및 수산화인회석(hydroxyapatite), 삼인산칼슘(tri- calcium phosphate), 황산칼슘(calcium sul- fate) 등을 이용한 골 이식 대체물들이 임상적으로 사용되고 있다1,2,14,16,21).
Calcium sulfate는 1892년 Dreesman7)이 처 음으로 9예에서 골 결손 치료제로 사용하여 67%의 우수한 결과를 보고하였으며, Burwell2)은 이종골
에 혼합 처리한 자가 골수는 신생 골 생성 능력이 있다고 보고하였고, Salama 등23)은 5예의 고립성 골 낭포를 포함한 골 이식이 필요한 28예에서 자가 골수와 이종골 혼합 이식으로 우수한 결과를 얻었다 고 하였다. Coetzee 등3)은 1980년 calcium sul- fate를 이용하여 두개골 및 안면골 결손을 치료하 고, calcium sulfate가 자가골 이식과 동등한 결 과를 나타내는 좋은 골 이식 대체물이라고 보고하였 다.
Calcium sulfate는 골막이나 골이 없으면 골유 도를 자극하지 않으며, 골원 세포와 혈관의 내부 성 장을 허용하는 물질로24), Ricci 등은 골 모세포가 calcium sulfate에 부착되고 파골 세포가 calci- um sulfate를 흡수한다고 보고하였다22). 또한 calcium sulfate는 새로운 골 형성에 비례하여 생 체내로 흡수되는 특성을 가지고 있어20), 방사선 비 투과성이며 거의 흡수되므로 흡수 및 골 형성 정도 를 확인할 수 있는 장점이 있다. 정 등12)은 calci- um sulfate를 충전한 10예에서 평균 5.8개월의 흡수기간을 보고하였으며, 한 등11)은 18예에서 술 후 3개월에 92%의 흡수율을 보고하였다. 본 연구 에서는 22예에서 술 후 평균 3.4개월의 흡수 기간 을 보였다. 이식물의 종류 및 병변 부위, 양성 골 종양의 종류에 따른 흡수기간의 차이는 통계학적으
Fig. 3. Simple bone cyst of proximal humerus in 10-year-old girl. (A) Preoperative AP radiograph shows bone loss in proximal humerus. (B) Immediate postoperative radiograph taken after curettage and defect filling with calci- um sulfate alone. (C) At postoperative 7week, calcium sulfate was nearly resorbed. (D) At postoperative 18month, simple bone cyst was recurred. (E) Secondary postoperative radiograph taken after curettage and defect filling with calcium sulfate.
A B C D E
로 유의한 상관관계를 보이지 않았으며, 병소 부피 가 30 cm3 이상의 군에서 30 cm3 미만의 군보다 흡수 기간이 길었던 점과 성장기 연령군에서 흡수 기간이 길었던 점이 통계학적 유의한 상관관계를 보 였다.
Cynthia 등4)은 술 후 12개월 후 98%의 골형성 정도를 보였으며, 한 등11)은 술 후 12개월 후 94%
의 골 형성 정도를 보고하였다. 본 연구에서는 평균 12.6개월 후 방사선학적 골 형성이 이루어졌으며, 이는 다른 저자들의 연구 결과와 유사하였다. 이식 물의 종류, 병변 부위, 병소 부피 및 성장기 연령군 에 따른 골 형성 기간의 차이는 통계학적 유의한 상 관 관계를 보이지 않았다,
Peltier and Jones20)는 calcium sulfate의 흡 수 기간이 짧아지게 되면, 골격(scaffold)이 형성 되지 못하여 골 형성이 이루어지기가 힘들어진다고 하였으며, 반대로 흡수 기간이 너무 길어지게 되면, calcium sulfate가 골 결손 부위를 너무 오랫동안 차지하게 되어 골 형성을 방해한다고 보고하였다.
본 연구에서도 재발한 1예는 수술 후 7주만에 골 결손 부위에 충진한 calcium sulfate 모두 흡수 되었으며, 이후 골 결손 부위에 골 형성이 이루어지 지 못하여 다시 양성 골 종양이 재발하였다.
수술 등급 황산칼슘(surgical grade calcium sulfate, Wright Medical Technology, Inc, Arlington, TN)은 기술적인 발전에 의해 기존의 calcium sulfate에 비해 모양과 크기가 훨씬 단일 한 형태를 띠는 alpha crystal 구조로 되어 있으 며 본 연구에서 사용된 calcium sulfate의 경우에 도 4.8 × 3.3 mm 크기의 입자로 양성 골 종양 소파술 후 충전 시 쉽게 채워 넣을 수 있는 장점이 있었다. 또한 alpha crystal 단일한 구조가 흡수 율과 골 형성율의 증가에 영향을 주는 것으로 알려 져 있다13). Calcium sulfate는 결손 부위의 모양 에 맞게 쉽게 채워 넣을 수 있으며, 골 형성을 방해 하는 대사물을 만들지 않으며, 생체 적합성이 뛰어 나서 이물 반응을 거의 일으키지 않아 직접적인 골 생성 작용 이외에도 골 결손 부위에 안정적인 해부 학적 외형을 제공하여 골 생성시까지 공간을 확보하 면서, 골 생성을 방해하는 연부조직의 비정상적인
내성장을 방지하는 역할을 하며 이를 골생성 촉진 작용(osteopromotion)이라고 한다9,19). 하지만 calcium sulfate는 역학적 특성상 신장력에는 약 하며 다른 골 이식 대체 물질과 마찬가지로 쉽게 깨 지기 때문에 골의 생성이 이루어지기 까지는 힘을 받지 않도록 외고정이나 내고정술이 필요한 단점이 있다. 본 연구에서도 병변 부위가 대퇴골 상단부 등 이 위치한 경우에서는 예방적 목적으로 내고정술을 시행하였다.
결 론
양성 골 종양의 치료로 소파술 후 사용한 calci- um sulfate는 골전도 작용이 있으며 생체내로 흡 수되는 결과에 비례하여 골 형성을 보였으며, 소아 에서 양성 골 종양의 치료에도 좋은 결과를 보여주 었다. 하지만 다른 골 이식 대체 물질과 마찬가지로 쉽게 깨지는 단점을 가지고 있으므로 병변 부위에 따라 외고정이나 내고정술이 추가로 필요하며, 병변 의 상태에 따라 자가골, 자가 골수 이식, 이종골과 병행 사용을 고려해볼 수 있다. calcium sulfate 이식술 후에 흡수 기간이 빠른 경우에는 재발의 가 능성이 있으므로 주의를 기울여야 할 것이다.
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