무시멘트형 Harris-Galante 인공 고관절을 이용한 고관절 전치환술후 발생한 골용해
유명철・조윤제・전영수・이정희・이영호・배성철
경희대학교 의과대학 정형외과학교실
서 론 : 무시멘트형 Harris-Galante 인공 고관절(HGP)을 이용한 고관절 전치환술 후 장기 추시 관찰 에서 골용해의 발생 빈도, 시기, 경과 및 부위와 골용해 발생에 영향을 주는 인자를 분석하였다.
대상 및 방법 : HGP를 이용하여 인공 고관절 전치환술을 시행 받고 최소 10년 이상 장기 추시가 가능하 였던 110명 126례를 대상으로 하였다. 수술시 연령은 평균 42세였고 추시 기간은 평균 13년 1개월(10 년 2개월~14년 4개월)이었다. 골용해의 발생 빈도 및 골용해의 양상과 폴리에틸렌 삽입물의 마모 등 골 용해에 영향을 줄 수 있는 여러 인자들을 임상적 및 방사선 사진으로 평가하여 통계학적 분석을 하였다.
결 과 : 골용해는 비구컵에서 5례(4%), 대퇴스템에서 24례(19%)에서 발생하였다. 비구컵에서 발생한 골용해중 4례에서는 대퇴스템에서도 골용해가 관찰되었다. 폴리에틸렌 삽입물의 연간 선형 마모율은 0.11 mm/y이었으며 대퇴스템 또는 비구컵에 골용해가 있는 25례에서는 0.15 mm/y로 골용해가 없는 101례에서의 0.10 mm/y보다 높았고 시간에 따른 선형 마모율은 술후 2~3년이 가장 높았다. 대퇴스템 에서의 국소형 골용해는 20례였으며 다발형 골용해는 4례였다. 골용해의 발생 부위는 1구역 18례, 7구 역 10례, 6구역이 3례와 5구역과 2구역에서 각각 1례로 주로 1구역과 7구역에서 관찰되었으며, 그 크 기는 2 cm 미만이 4례, 2~3 cm이 17례, 3~4 cm이 8례, 4 cm 이상이 4례로 나타났다. 골용해가 나타난 시기는 술후 평균 4년 2개월(2년 8개월~9년 9개월)이었으며 크기는 8례(33%)에서 점차 증가 하는 경과를 보였으나 스템의 안정성에는 영향을 미치지 못하였다. 골용해로 인하여 고관절 재치환술을 시행한 경우는 2례로 골용해로 비구컵의 해리를 보인 1례와 대퇴스템의 다발형 골용해로 골소실을 보인 1례였다. 골용해는 술전 원인 질병, 연령 및 폴리에틸렌 삽입물의 선형 마모율과 통계적으로 의미 있는 연관성을 보였다.
결 론 : 무시멘트형 HGP를 이용한 고관절 전치환술은 평균 13년 이상 장기 추시 결과 우수한 결과를 보 였으며, 골용해는 인공 고관절의 안정도에는 영향을 미치지 못하였다. 폴리에틸렌 삽입물의 마모와 골용 해는 개선되어야 할 것으로 사료된다.
색인 단어 : 고관절 전치환술, Harris-Galante 인공 고관절, 골용해
서 론
1 9 6 0년대 초반에 C h a r n l e y가 골시멘트를 고관절 전치환술에 도입한 이래 괄목할만한 성장과 아울러 인공 고관절의 형태, 재료 및 수술수기의 발전으로 해리, 감염 등의 합병증은 현저히 감소하였다. 이후 골시멘트를 이용한 고관절 전치환술은 인공삽입물의
※ 통신저자 : 유 명 철
서울특별시 동대문구 회기동 1번지 경희대학교 의과대학 정형외과학교실 Tel : 82-2-958-8364
Fax : 82-2-964-3865 E-mail : [email protected]
*본 논문의 요지는 대한고관절학회 제 4 0차 추계학술대회 에서 구연되었음.
무균성 해리가 문제점으로 대두되었으며, 젊고 활동 적인 환자에게는 더 큰 문제가 되었다. 이러한 문제 점을 보완하고자 생물학적 고정(biologic fixation) 을 이용한 무시멘트형 인공 고관절 전치환술이 1 9 8 0 년도 초반부터 시도되었다. 골내성장 ( b o n e i n g r o w t h )에 의한 생물학적 고정의 장점은 무균성 해리의 감소와 시멘트형 대퇴부 고정물에 비하여 인 공 고관절주위의 골파괴가 적다는 것이었으나 최근 여러 보고들에 의하면 근위 대퇴골의 위축 및 약화, 골용해(osteolysis) 등이 문제로 제기되고 있다.
본 연구는 무시멘트형의 Harris-Galante pros- t h e s i s ( H G P )를 이용한 고관절 전치환술을 시행 받 고 최소 1 0년 이상 장기 추시 관찰된 1 1 0명( 1 2 6례) 에 대한 임상결과와 방사선적 관찰에서 골용해의 발 생빈도, 시기, 경과 및 부위와 골용해 발생에 영향을 주는 인자를 분석하였다.
연구 대상 및 방법
1. 연구 대상
1 9 8 6년 2월부터 1 9 9 0년 4월까지 비구컵과 대퇴스 템 모두 무시멘트형 H G P ( Z i m m e rⓇ, Warsaw, Indiana, USA)를 이용하여 고관절 전치환술을 시 행받은 1 2 3명 1 3 9례 중 사망한 7명과 연락이 불가 능한 6명을 제외하고 최소 1 0년 이상 장기 추시가 가능하였던 1 1 0명 1 2 6례를 대상으로 하였다. 남자 가 7 7명, 여자가 3 3명이었으며 2 0명은 양측 고관절 에 수술을 시행 받았으며 이중 한쪽에 이극성 반치
환술을 시행받은 4례는 연구 대상에 포함되지 않았 다. 수술시 연령은 평균 4 2세( 2 1세~ 7 6세)였고 추시 기간은 평균 1 3년 1개월( 1 0년 2개월~ 1 4년 4개월) 이었다. 술전 원인 질환으로 대퇴골두 무혈성 괴사 가 7 0례로 가장 많았으며(Table 1), 평균 신장은 163.8 cm(136~182 cm)이었으며 평균 체중은 60.1 kg(30~85kg)였다. 비구컵은 7 2례에서 H G - I, 54례에서 H G - I I가 사용되었다. 대퇴스템은 무시 멘트형 Harris-Galante stem을 사용하였다.
2. 임상적 평가
수술 전 및 수술 후 정기적인 추시 관찰에서 Harris Hip score1 5 )를 평가하여 우수( 9 0 ~ 1 0 0점) , 양호( 8 0 ~ 8 9점), 보통( 7 0 ~ 7 9점), 불량( 6 9점 이하) 으로 나누었고, Harris Hip score와 골용해의 발생 빈도를 비교하여 골용해가 고관절 기능 평가에 미치 는 영향을 조사하였다. 서혜부 동통 혹은 대퇴부 동 통의 양상과 방사선 소견을 비교하였다.
3. 방사선학적 평가
수술 전, 수술 직후, 술 후 3개월, 술 후 6개월, 그리고 술 후 매 1년마다 정기적인 추시에서 고관절 전후면 사진과 측면 사진을 비교 관찰하였다.
1) 비구컵
방사선학적 평가 기준은 비구컵 경사각의 변화, 방사선 투과음영의 변화, 골용해의 유무와 진행여 부, 폴리에틸렌 삽입물의 마모 등을 분석하였다.
D e L e e와 C h a r n l e y의 방법6 )에 따라 비구컵의 주변 을 3구역으로 나누어 조사하였다. 수술 직후 고정도 는 Engh 등9 )의 분류에 의하여 적당한 고정( a d e- quate fitness)과 부적당한 고정(inadequate fit- n e s s )의 2가지로 분류하였다. 비구컵의 수평이동과 수직이동은 골반골의 양측 낙루(tear drop)의 하연 을 잇는 선과 수선을 기준으로 고관절 중심간의 거 리 변화를 측정하였고, 경사각은 양측 낙루의 하연 을 잇는 선 또는 좌골 선(ischial line)을 기준으로 하여 측정하였다2 9 , 3 6 ).
추시시 비구컵의 안정도는 Engh 등8 )의 방법에 의 해 골내성장 고정를 이룬 optimal stability는 비구 컵의 이동이 없으며 2 mm 이상의 방사선 투과성선 Table 1. Preoperative diagnosis of the 126 hips
Dx. No. of hips(%)
AVN 70(56%)
2˚ OA 35(28%)
DDH* 17
Posttraumatic OA 12
LCP sequelae 6
Infection sequelae 13(10%)
RA 5(4%)
Ankylosing spondylitis 3(2%)
Total 126(100%)
DDH*: developmental dysplastic hip
(radiolucent line)이 없는 경우, 섬유성 고정을 이 룬 suboptimal stability는 비구컵 주위로 2 mm 이상의 방사선 투과성선이 있으나 진행되지 않고 이 동이 없는 경우, definite instability는 비구컵의 전이가 있는 경우로 분류하였고, 비구컵의 해리는 비구컵 전구역에 연속되는 2 mm 이상의 방사선 투 과성선과 4도 이상의 비구컵 경사각의 변화를 보인 경우를 기준으로 하여 분석하였다2 9 ).
폴리에틸렌 삽입물의 선형 마모는 L i v e r m o r e의
방법2 5 )에 따라 계측하였고, 선형 마모와 환자의 체
중, 연령 및 원인 질병과의 관계와 시간에 따른 선형 마모를 분석하였다. 또한 마모율이 골용해에 미치는 영향에 대해서도 조사하였다.
2) 대퇴스템
대퇴스템의 방사선학적 평가는 대퇴스템 주위를 Gruen 등1 3 )이 방사선 투과성선을 분석하기 위하여 구분한 7개의 구역으로 분석하였다. 대퇴스템의 고 정도는 Engh 등9 )의 분류에 의하여 대퇴스템과 피질 골 사이의 간격이 1 mm 이내인 경우를 압박고정 (press fit), 1 mm 이상인 경우를 비압박고정 (non-press fit)으로 정의하였으며, 또한 압박고정 은 대퇴협부와 대퇴거 부위에 압박고정이 된 경우 (Fit IA)와 대퇴협부에는 압박고정이 되나 대퇴거에 는 압박고정이 되지 않는 경우(Fit IB)로, 압박고정 이 안된 경우는 대퇴거에는 압박고정이 되었으나 대 퇴협부에는 압박고정이 안된 경우(Fit IIA)와 대퇴 협부와 대퇴거에 압박고정이 되지 않는 경우( F i t I I B )의 4가지로 분류하여 비교 분석하였다.
또한 골용해가 대퇴스템의 안정성에 미치는 영향과 방사선 사진에서 처음 나타난 시기와 그 크기와 진행 유무에 대해서도 조사하였다. 골용해의 크기는 전후 면 고관절 사진에서 최대 직경에 따라 1등급은 2 cm 미만, 2등급은 2 cm에서 3 cm으로, 3등급은 3 cm 에서 4 cm으로, 4등급은 4 cm 이상으로 나누었고, 골용해의 형태는 국소형(focal), 다발형( m u l t i f o- cal), 그리고 미만형( d i f f u s e )으로 분류하였다2 0 , 2 3 ).
이외에 대퇴스템의 위치와 수직침강(vertical sub- sidence), 방사선 투과성선(radiolucent line), 피질 골 비후(cortical hypertrophy) 및 골성 좌대 형성 (pedestal formation)을 분석하였다. 응력 차폐현상
(stress shielding)에 의한 골 흡수는 Engh 등7 )에 의해 4등급으로 나눈 방법을 사용하였다. 이소성 골 화현상(heterotropic ossification)은 Brooker 등3 ) 의 분류에 의해 4등급으로 나누었다.
4. 통계학적 분석
1 1 0명( 1 2 6례)에 대한 임상 결과와 방사선적 관찰 및 술전 원인 질병에 대하여 골용해의 발생 빈도와 부위 및 폴리에틸렌 삽입물의 마모 등, 골용해 발생 에 영향을 주는 인자를 student-t-test, Chi- square test 및 ANOVA test를 시행하였으며, p 값이 0.05 이하이면 통계학적으로 의의가 있는 것으 로 간주하였다.
결 과
1. 임상적 결과
Harris Hip score는 수술 전 평균 5 8점( 4 2점
~ 7 6점)에서 최종 추시시 평균 8 5점( 6 5점~ 1 0 0점) 으로 향상된 소견을 보였으며, 그중 동통 항목에서 는 수술 전 평균 3 1점에서 수술 후 평균 4 1점으로 향상된 결과를 보였다. 수술 전 불량( p o o r )이 9 1례 (72%), 보통( f a i r )이 1 7례(14%), 양호( g o o d )가 8 례( 6 % )에서, 최종 추시시 우수( e x c e l l e n t )가 8 9례 (70%), 양호( g o o d )가 1 8례(14%), 보통( f a i r )이 1 2례(10%), 불량( p o o r )이 7례( 6 % )로 나타났다.
불량으로 나타난 7례는 대퇴스템의 무균성 해리로 대퇴스템의 재치환술을 시행한 4례, 대퇴스템 주위 에 발생한 다발형 골용해로 대퇴스템의 재치환술을 시행한 1례, 2 mm의 수직침강과 3 mm의 대퇴거 골흡수 소견을 보인 1례와 그리고 방사선 소견상 별 다른 이상이 없는 1례였다. 대퇴스템 또는 비구컵에 골용해가 나타난 2 5례는 평균 8 7점으로 골용해가 없 는 경우에서의 8 4 . 5점보다 오히려 높게 나타나 골용 해는 특별한 임상증세가 없는 것으로 나타났다. 대 퇴부 동통은 5례( 4 % )에서 있었으며 그중 1례에서 휴식시 발생하는 간헐적인 경도의 동통을, 4례에서 는 보행시 나타나는 경도의 동통을 호소하였는데, 이중 골용해 발생을 보인 경우는 1례로 골용해의 발 생과 대퇴부 동통과는 연관성이 없었다.
2. 비구컵의 방사선학적 결과 1) 경사각 및 투과성선
수술 직후 고정도( f i t n e s s s )는 전례에서 a d e q u a t e f i t n e s s를 보였고, 비구컵의 경사각은 평균 4 1 . 6도 ( 3 7도~ 5 2도)였다. 최종 추시시 Yoder 등3 6 )의 방법 에 의한 4도 이상의 경사각의 변화 및 4 mm 이상의 컵의 수직이동과 수평이동을 보인 예는 없었다.
최종 추시시 비구컵 주위에 2 mm 이상의 방사선 투과성선을 보인 경우는 7례로 1구역 4례, 2구역 2 례 및 3구역에서 1례였으며 세구역 모두에서 방사선 투과성선이 보인 예도 없었다.
2) 폴리에틸렌 마모
폴리에틸렌의 전체 선형 마모율은 1 . 4 4 (±
0 . 9 9 ) m m였으며 연간 선형 마모율는 평균 0 . 1 1 (±
Fig. 1. The annual change of linear wear. Fig. 2. Average wear rate by patient age, grouped into fifteen years.
Fig. 3. Frequency of occurrence and the distribution of osteolytic lesion in each of seven zones13)of femoral components, three zones6)of acetabular components, as seen on the anteroposterior radiographs.
0 . 0 9 ) m m / y였고 H G - I과 HG-II 비구컵간의 차이는 없었다. 시간에 따른 연간 선형 마모율은 수술 후 2 년째와 3년째에 0.13 mm/y로 다른 기간에 비해 높 게 나타났으나 통계적 의미는 없었다(Fig. 1). 연령 에 따른 선형 마모율은 연령이 젊을 수록 높게 관찰 되었으며(p<0.05)(Fig. 2), 원인 질환에 따른 연간 선형 마모율은 대퇴골두 무혈성 괴사로 수술 받은 환 자들이 평균 0.13 mm/y로 그외의 질환으로 수술 받은 환자들 평균 0.09 mm/y보다 높게 나타났고 (p<0.05), 대퇴스템 또는 비구컵에서 골용해가 발견 된 2 5례의 경우 연간 선형 마모율은 0.15 mm/y로 골용해가 없는 예에서의 0.10 mm/y보다 높게 나타 났다(p<0.05). 성별, 신장, 체중, 폴레에틸렌의 두 께 그리고 비구컵의 크기 및 종류와는 통계적으로 의 미 있는 차이를 나타내지 않았다.
3) 골용해
비구측 골용해는 5례( 4 % )에서 관찰되었으며 이중 4례에서는 대퇴부에서도 골용해가 관찰되었다. 4례 는 1구역에서 관찰되었고 1례는 2구역과 부분적으로 1구역을 침범한 소견을 보였다(Fig. 3). 고관절 전
후면 사진에서 골용해 발생부위의 평균 최대직경은 1.7 cm였다. 1례는 수술 후 9년 9개월에 1구역에 골용해가 처음 관찰되었고 이후 그 크기가 점차 증 가하였으며, 수술 후 1 1년에 폴리에틸렌의 심한 마 모로 폴리에틸렌 삽입물 교체술을 계획하였으나 수 술 소견상 골용해가 1구역과 부분적으로 2구역으로 파급된 분절형 결손(segmental defect) 소견과 이 로 인한 비구컵의 해리가 관찰되어 비구컵 재치환술 을 시행하였다. 그외 4례는 추시 관찰된 방사선 사 진상 진행되지 않았고 그 외에 클립의 파손, 폴리에 틸렌 삽입물의 이탈 및 나사못이 부러지는 경우는 관찰되지 않았다.
3. 대퇴스템의 방사선적 결과 1) 대퇴스템의 고정도 및 안정성
수술 직후 고정도는 Fit IA가 1 1 6례(92%), Fit I B가 6례(5%), Fit IIA가 4례( 3 % )로 9 7 %에서 안 정된 고정도를 보였으며 Fit IIB는 없었다. 최종 추 시시 방사선 소견상 스템의 안정성은 골내성장 고정 (bone ingrowth fixation) 103례(82%), 섬유성 고정(fibrous stable) 18례(14%), 불안정 고정 Fig. 4. Location and frequency of radiolucent lines that were less than two millimeters in
width, in each of seven zones13)of femoral components as seen on the anteroposterior and lat- eral radiographs.
Fig. 5. Anteroposteror radiographs of a forty-seven-year-old female who had infection sequalae in her left hip. Eleven years postoperatively, there was a large osteolytic lesion(white arrow) of ilium and eccentricity of twenty-eight millimeter femoral head in the acetabular component. Acetabular component was revised concomitantly with impacted bone graft on the proximal portion of femoral canal where bony resorption had been seen(black arrow).
Fig. 6. A 56 years old male. Note the multifocal osteolysis along the stem. Revision was needed at postoperative 10 years.
(unstable fixation) 5례( 4 % )로 1 2 1례( 9 6 % )에서 안정 고정을 나타내었다. 5 mm 이상의 대퇴스템의 수직침강은 4례( 3 % )에서 보였으며 그중 2례는 무균 성 해리로 인한 불안정성을 보였으나 나머지 2례는 더 이상 진행되지 않았다.
2) 대퇴스템 주위의 골용해 및 골변화
골용해는 2 4례( 1 9 % )에서 발생하였으며 처음 나타 난 시기는 술후 평균 4년 2개월( 2년 8개월~ 9년 9개 월)로 8례( 3 3 % )에서 점차 그 크기가 증가하는 양상 을 보였다. 국소형(focal) 골용해가 2 0례로 다발형 (multifocal) 골용해 4례에 비해 압도적으로 많았으 며 미만형(diffuse) 골용해는 1례도 관찰되지 않았 다. 골용해는 대퇴스템의 안정성에 별 영향을 주지 않는 것으로 조사되었는데 다발형으로 발생한 4례에 서도 대퇴스템의 안정성에는 영향을 주지 않았다.
골용해의 발생 부위는 1구역 1 8례, 7구역 1 0례, 6 구역이 3례와 5구역과 2구역에서 각각 1례로 주로 1 구역과 7구역에서 관찰되었으며(Fig. 3), 그 크기는 1등급이 4례, 2등급이 1 7례, 3등급이 8례, 4등급이 4례로 나타났다.
2 mm 이상의 방사선 투과성선은 고관절 전후면 및 측면 사진에서 주로 1구역과 7구역에서 관찰되었 다(Fig. 4). 골성 좌대 형성은 4 8례( 3 8 % )에서 보였 고, 원위 피질골 비후는 5 4례( 4 3 % )에서 관찰되었다.
3 mm 이상의 대퇴거 골흡수는 3 7례( 2 9 % )에서 나 타났으며 이소성 골화현상은 1 6례( 1 3 % )에서 보였으 나 대부분 Brooker 등4 )의 분류에 의한 1등급 혹은 2 등급이었다. 또한 재흡수되는 골의 구조 변화를 나타 내는 응력 차폐현상은 5 5례( 4 4 % )에서 관찰되었다.
Fig. 7. A 69 years old female. Four years postoperatively, there was seen punch-out lesion in the zone I(black arrow) and subcollar resorption(white arrow). The width of the osteolytic lesion had not progressed and had healed at the time of the most recent follow-up without any treatment.
4. 고관절 재치환술
인공고관절의 부분 또는 전재치환술은 1 7례( 1 3 % ) 에서 시행되었다. 이중 수술 후 1 1년에 골용해로 인 해 비구컵의 해리를 보인 1례에서 비구컵만 재치환술 을 시행하였고(Fig. 5), 폴리에틸렌 삽입물의 마모가 심한 1 0례에서 폴리에틸렌 삽입물만 교체하였는데 비 구컵이나 대퇴스템의 안정성에는 문제가 없었다( F i g . 6). 수술 후 1 0년에 대퇴스템에 다발형으로 발생한 골용해를 보인 1례와 대퇴스템의 무균성 해리를 보인 5례 등 총 6례에서 대퇴스템 재치환술과 폴리에틸렌 삽입물 교체를 동시에 시행하였다(Fig. 7).
고관절 재치환술을 받은 1 7례중 대퇴스템의 무균 성 해리을 보인 5례는 골용해와 연관성이 없었으며, 골용해로 고관절 재치환술을 받은 2례 또한 인공 고 관절의 안정성과는 연관성이 없었다. 폴리에틸렌 삽 입물을 포함한 전 비구컵과 대퇴스템을 동시에 재치 환술을 시행한 경우는 없었다.
고 찰
골용해는 그 원인이 명백하게 규명되진 않았으나 폴리에틸렌 마모에 의한 파편, 금속 파편, 대퇴스템 의 미세운동, 금속의 과민반응, 생체조직의 이물질 에 대한 반응 등이 관여하는 것으로 여러 저자들에 의해 보고되었다1 , 4 , 5 , 1 2 , 1 4 , 3 1 , 3 3 , 3 4 ).
Martell 등2 8 )과 Berger 등2 )은 골용해의 발생과 연령과는 연관성이 없다고 하였으며, 활동 정도와 골용해의 상관관계에 대하여는 Harris Hip score는
연관성이 없으나 규칙적인 운동을 하는 환자들의 경 우에서 상호 연관성이 있음을 보고하였다. 저자들의 경우에서도 Harris Hip score와 골용해와는 연관성 이 없었으며, 골용해가 발생한 2 5례의 평균 연령이 4 6세로 전체 평균과는 통계적으로 연관성이 없었다.
그러나 3 5세 이하의 환자 2 4례에서 폴리에틸렌 삽입 물의 연간 선형 마모율은 0.16 mm/y로 높으며, 이 들 중 8례( 3 3 % )에서 골용해가 발생하여 통계적으로 연관성이 있는 결과를 나타내어 ( A N O V A , p<0.05), 35세 이하의 젊은 연령의 환자에서의 인공 고관절 전치환술은 폴리에틸렌의 마모와 골용해가 더욱 문제가 된다고 생각된다. 그 외에 성별, 신장, 체중, 폴리에틸렌의 두께 그리고 비구컵의 크기와는 통계적으로 차이를 보이지 않았다.
Martell 등2 8 )과 Friedman 등1 0 )은 대퇴골두 무혈 성 괴사로 수술은 받은 경우에서 골용해 발생이 더 높 게 발생하였으며 이는 여러 가지 골내 병리 현상에 의 해 골대사의 변화가 야기되어 궁극적으로 골용해가 발생될 가능성이 높다고 추측하였는데, 저자들의 경 우에서도 골용해가 발생한 2 5례중 1 9례가 수술 전에 대퇴골두 무혈성 괴사로 진단되어 비슷한 결과를 보 였으며, 또한 수술 전 다른 질환의 경우에서보다 연간 선형 마모율이 높게 나타난 것은 좀더 활동적인 젊은 연령에 수술을 받은 것이 작용한 것으로 사료된다.
폴리에틸렌 삽입물의 연간 선형 마모율에 대하여 0.1 mm/y부터 0.22 mm/y까지 저자들에 따라 다 양한 보고를 하고 있으나, 폴리에틸렌 삽입물의 연간 선형 마모율은 젊은 환자에서 더 높으며 골용해와 통 계적으로 의미 있는 연관성을 보고하였다2 , 1 6 , 1 9 , 3 2 ). 저
Table 2. Prevalence of acetabular osteolysis in total hip arthroplasties with cementless acetabular components
Author Type No.(hips) F/U(yr) Osteolysis(%)
Schmarlzried31)(1992) HGP 87 5.8 0
Lachiewicz24)(1992) HGP 136 7 1
Martell28)(1993)) HGP 153 5.2 0
Woolson35)(1995) HGP 84 5.8 0
Galante2)(1997) HGP 79 8 17.4
Park(1998) HGP 29 9 13.8
Hwang21)(1999) PCA* 43 10 11.6
Yoo(2000) HGP 126 13 4
PCA*: Porous-coated anatomic prosthesis(Howmedica, Rutherford, New Jersey)
자들의 경우에서도 폴리에틸렌의 연간 선형 마모율은 0.11 mm/y였으며, 골용해가 발생한 2 5례의 경우 0.15 mm/y로 골용해가 발생하지 않은 1 0 1례의 0.10 mm/y보다 높게 나타나 골용해의 발생과 폴리 에틸렌 삽입물의 선형 마모율과 의미 있는 연관성이 관찰되었다( p < 0 . 0 5 ) .
골용해가 관찰된 시기에 대하여 Tanzer 등3 3 )은 평 균 술후 3 9개월( 1 2개월~ 6 6개월)에 관찰되었다고 보고하였으며, Maloney 등2 6 , 2 7 )은 술후 3년~ 4년 사 이에 12%, 술후 5년~ 6년 사이에 16%, 술후 6년 후에 5 6 %로 보고하였다. 저자들의 경우에서도 평균 수술 후 4년 2개월( 2년 8개월~ 9년 9개월)로 비슷한 시기에 나타나기 시작하였다. 따라서 골용해는 폴리 에틸렌 컵의 마모가 어느 정도 생긴 이후에 후기 합 병증으로 발생함을 알 수 있다.
무시멘트형 비구컵 사용시 비구컵 주위의 골용해 발생 등에 대하여 여러 저자들2 , 1 8 , 2 1 , 2 4 , 2 8 , 3 1 , 3 5 )은 각기 상 이한 보고를 하였으나(Table 2), 저자들의 경우에는 5례에서 골용해가 관찰되었으며 이 가운데 골용해로 비구컵의 이완을 보인 경우는 1례에서만 발생하였고 부분적인 방사선 투과성선은 7례에서 관찰되었다.
대퇴스템에 발생한 골용해가 대퇴스템의 안정성에 미치는 영향에 대하여 Berger 등2 )은 골용해 발생과 대퇴스템 안정성과는 연관성이 없으며 대퇴스템의 수 술 후 고정도 등의 방사선 소견들과도 연관성이 없다 고 하였고, Martell 등2 8 )은 9례( 8 % )의 골용해가 발 생한 환자들 중에서 2례에서만 점차 진행하는 양상을 보인다고 하였다. 저자들의 경우에서도 대퇴스템에
골용해가 발생한 2 4례에서 골용해의 발생과 수술 후 고정도와는 연관성이 없었으며(Fig. 8), 이중 8례 ( 3 3 % )에서 그 크기가 증가하는 양상이었고 대퇴스템 의 안정도에는 영향을 주지 않는 결과를 보였다. 골 용해의 크기는 처음 관찰되었을 때 1등급이 3례, 2등 급이 5례에서 최종 추시 관찰된 사진에서는 2등급이 6례, 3등급과 4등급이 각각 1례로 증가하였고 최대 직경의 증가률은 평균 1.8 mm/y(0.5 mm/y~2.3 m m / y )이었다. 그러나 Tanzer 등3 2 )은 골용해가 발 생한 환자의 6 0 %에서 대퇴스템의 이완이 관찰되었고 8 0 %의 환자에서 점차 진행하는 것으로 상이한 결과 를 보고하여 더욱 면밀한 추시 관찰이 요구된다.
H G P를 이용한 고관절 전치환술시 대퇴스템의 충 만도에 대하여 Martell 등2 8 )은 전후면 사진에서 골 간단부는 68%, 골간부는 91%, 측면 사진에서 골간 단부는 63%, 골간부는 7 7 %로 대퇴 골수강내의 대 퇴스템의 충만도를 보고하였고, Kim 등2 2 )은 전후면 사진에서 골간단부는 78%, 골간부는 96%, 측면 사 진에서 골간부는 골간단부는 69%, 골간부는 7 6 %로 보고하여 대퇴스템이 대퇴골의 골간부보다는 골간단 부에서, 전후면보다는 측면에서의 형태가 적절하지 않는 것으로 분석하였다. 또한 Martell 등2 8 )은 대퇴 골 근위부에 효과적인 응력 전달을 위해 첩포형의 비환형성 미세금속 섬유망 처리를 하여 응력 차폐현 상 등의 대퇴골의 구조변화를 예방하고자 고안되었 다고 보고하였다. 저자들의 경우에서는 술후 고정도 가 Fit IA가 9 2 %로 상이하게 평가되었으나 장기 추시후 방사선 사진의 분석에서 응력 차폐현상이 Table 3. Prevalence of femoral osteolysis in total hip arthroplasties with cemnetless femoral components
Author Type No.(hips) F/U(yr) Osteolysis(%)
Lachiewicz24)(1992) HGP 100 2-5 4
Kim22)(1992) HGP 82 5.2 62*
Martell28)(1993) HGP 121 5.7 8
Heekin18)(1993) PCA 100 5 18
Goetz11)(1994) HGP 41 6 29
Woolson35)(1995) HGP 25 5.7 36
Petersilge30)(1997) HGP 88 5.8 13.6
Park(1998) HGP 29 9 31
Hwang21)(1999) PCA 43 10 39.5
Yoo(200) HGP 126 13 19
*: Calcar resorption(>10 mm) or osteolysis
44%, 골용해 및 방사선 투과성선이 1구역과 7구역 에 편중되어 발생한 것으로 관찰되어 HGP 대퇴스 템의 근위부의 형태가 골간단부에서 부적절하며 미 세금속 섬유망 처리가 대퇴스템의 근위부에 첩포형 의 비환형으로 국한되어 불충분한 것으로 사료된다.
무시멘트형 대퇴스템을 이용한 인공고관절 전치환 술 후 발생한 골용해의 발생 빈도에 대하여 여러 저 자들은 4 %에서 6 7 %까지 다양한 보고를 하고 있으
며1 1 , 1 7 , 2 2 , 2 4 , 2 8 , 3 0 , 3 5 ), 이는 추시기간과 연구대상의 크기의
차이가 작용한 것으로 생각된다(Table 3). 저자들의 경우 1 0년 이상 장기 추시 관찰된 1 2 6례중 골용해의 발생이 2 4례( 1 9 % )이며 미만형의 골용해는 1례에서 도 관찰되지 않는 우수한 결과를 보인 것은 인공 고 관절의 성공적인 결과는 우수한 인공 고관절의 개발 과 사용뿐만 아니라, 각기 다른 골형태를 지닌 환자 들에게 적절하게 시행하는 면밀한 수술적 수기가 작 용한 것으로 사료된다.
결 론
H G P를 이용한 고관절 전치환술시 골용해는 비구 보다 대퇴 쪽에 더 많이 발생하였고 대부분 국소형으 로 대퇴스템의 1구역과 7구역에 편중되어 발생하였으 며 방사선 투과성선도 대퇴 근위부에 주로 발생하여 대퇴스템 근위부의 형태와 미세금속 섬유망 처리가 개선되어야 할 문제로 사료된다. 폴리에틸렌 삽입물 의 선형 마모율은 수술 전 원인 질병, 연령과 연관성 이 있었으며, 골용해의 발생 빈도와도 의미 있는 상관 관계를 나타내었다. 골용해는 3 3 %에서만 진행하였고 인공 고관절의 안정성과 고관절 재치환술에는 영향을 주지 않았고 임상적 결과와도 연관성이 없었다.
무시멘트형의 인공 고관절 전치환술의 성공적 결 과를 가져오려면 폴리에틸렌 삽입물의 마모를 감소 시키려는 연구와, 대퇴골 근위부에 환형의 골내성장 을 통한 폴리에틸렌 파편의 통로를 차단하여 골용해 의 발생을 감소시키려는 연구가 지속적으로 이루어 져야 할 것으로 사료된다.
REFERENCES
11) Amstutz HC, Campbell B, Kossovsky N and
Clarke IC: Mechanism and clinical significance of wear debris-induced osteolysis. Clin Orthop, 276:7- 18, 1992.
12) Berger RA, Jacob JJ, Quigley MS, Rosenberg AG and Galante JO: Primary cementless acetabu - lar reconstruction in patients younger than 50 years old. Clin Orthop, 344:216-226, 1997.
13) Brooker AF, Bowerman JW, Robinson RA and Riley LH, Jr: Ectopic ossification following total hip replacement. Incidence and a method of classi - fication. J Bone and Joint Surg, 55A:1629-1632, 1973.
14) Burke DW, O’Connor DO, Zalenski EB, Jasty M and Harris WH: Micromotion of cemented and uncemented femoral components. J Bone Joint Surg, 73B:33-37, 1991.
15) Cooper RA, McAllister CM. Borden LS and Bauer T W: Polyethylene debris-induced osteolysis and loos - ening in uncemented total hip arthroplasty. A cause of late failure. J Arthroplasty 7:285-363, 1992.
16) DeLee JG and Charnley J: Radiological demarca - tion of cemented sockets in total hip replacement.
Clin Orthop, 121:20-32, 1976.
17) Engh CA and Bobyn JD: The influence of stem size and extent of porous coating on femoral bone resorption after primary cementless hip arthroplas - ty. Clin Orthop, 231:7-28, 1988.
18) Engh CA, Glassman AH, Griffin WL and Mayer J G: Results of cementless revision for failed cemented total hip arthroplasty. Clin Orthop, 235:91-110, 1988.
19) Engh, CA, Bobyn, JD, Glassman, AH: P o r o u s - coated hip replacement. The factors governing bone ingrowth, stress shielding, and clinical results. J Bone Joint Surg, 69B:45-55, 1987.
10) Friedman RJ, Black CJ, Galante JO, Jacobs JJ and Skinner HB: Current concepts in orthopaedic biomaterials and implant fixation. J Bone Joint Surg, 75A:1086-1109, 1993.
11) Goetz DD, Smith EJ and Harris WH: The preva - lence of femoral osteolysis associated with compo - nents inserted with or without cement in total hip replacements. A retrospective matched-pair series.
J Bone Joint Surg(Am), 76(8):1121-1129, 1994.
12) Goldberg SR, Schiller AL and Roelke M: The syn - ovial-like membrane at the bone cement interface in loose total hip replacements and its proposed role in bone lysis. J Bone Joint Surg, 65A:575-582, 1983.
13) Gruen TA, McNeice GM and Amstutz HC :
‘Modes of failure’ of cemented stem-type femoral components. A radiographic analysis of loosening.
Clin Orthop, 141:17-27, 1979.
14) Harris WH : The problem is osteolysis. Clin Orthop, 311:46-53, 1995.
15) Harris WH: Traumatic arthritis of the hip after dislocation and acetabular fracture : Treatment by mold arthroplasty. An end-result study using a new method of result evaluation. J Bone and Joint Surg, 51A:737-755, 1969.
16) Harrison AL and Paul FL: Porous-coated acetab - ular components with screw fixation. J Bone Joint Surg, 78A:975-981, 1996.
17) Havelin LI, Espehaug B, Vollset SE and Engesaeter LB: Early aseptic loosening of unce - mented femoral components in primary total hip replacement. J Bone Joint Surg, 77-B:11-17, 1995.
18) Heekin RD, Callaghan JJ, Hopkinson WJ, Savory CG and Xenos JS: The porous-coated anatomic total hip prosthesis, inserted without cement. Results after five to seven years in a prospective study. J Bone Joint Surg, 75A:77-91, 1993.
19) Hernandez JR, Keating EM, Faris PM, Meding JB, and Ritter MA: Polyethylene wear in unce - mented acetabular components. J Bone Joint Surg.
76B:263-266, 1994.
20) Huddleston HD : Femoral lysis after cemented hip arthroplasty. J Arthroplasty 3:285-297, 1988.
21) Hwang SK and Son YK: The Clinical and radi - ographic results of primary cementless PCA total hip arthroplasties. J Korean Orthop Surgery, 34:719-725, 1999.
22) Kim YH and Kim VEM: Results of the Harris- Galante cementless hip prosthesis. J Bone Joint Surg, 74B:83-87, 1992.
23) Kim YH, Choi PG, Song JM, Park SK, Choi CU and Kim SJ : Endosteal osteolysis about uncement - ed femoral components associated with Harris- Galante uncemented metal backed cup, J of Korean Hip Soc, 6(2):201-209, 1994.
24) Lachiewicz PF, Anspach WE Ⅲ and DeMasi R:
A prospective study of 100 consecutive Harris- Galante total hip arthroplasties. 2-5 year results. J Arthroplasty, 7:519-526, 1992.
25) Livermore J, Ilstrup D and Morrey B: Effect of femoral head size on wear of the polyethylene
acetabular component. J Bone Joint Surg, 72A:518- 528, 1990.
26) Maloney WJ, Jasty M, Harris WH, Galante JO and Callaghan JJ: Endosteal erosion on associa - tion with uncemented femoral components. J Bone Joint Surg, 72A:1025-1034, 1990.
27) Maloney WJ, Peters P, Engh CA and Chandler H: Severe osteolysis of the pelvis in association with acetabular replacement without cement. J Bone Joint Surg,75A:1627-1635, 1993.
28) Martell JM, Pierson Ⅲ RH, Jacobs JJ, Rosenberg AG, Maley M and Galante JO : Primary total hip reconstruction with a titanium fiber-coated prosthesis inserted without cement. J Bone Joint Surg, 75A:554-571, 1993.
29) Massin P, Schmidt L and Engh CA: Evaluation of cementless acetabular component migration. J Arthroplasty, 4:245-251, 1989.
30) Petersilge WJ, D’Lima DD, Walker RH and Colwell CW Jr : Prospective study of 100 consecu - tive Harris-Galante porous total hip arthroplasties.
4- to 8-year follow up study. J Arthroplasty 12(2):185-193, 1997.
31) Schmalzried TP, Jasty M and Harris WH : Periprosthetic bone loss in total hip arthroplasty.
Polyethylene wear debris and the concept of the effective joint space. J Bone Joint Surg, 74A:849- 863, 1992.
32) Steven TW and Mark GM: Wear of the polyethyl - ene of Harris-Galante acetabular components inserted without cement. J Bone Joint Surg, 77A:1311-1314. 1995.
33) Tanzer M, Maloney WJ, Jasty M and Harris WH: The progression of femoral cortical osteolysis in association with total hip arthroplasty without cement. J Bone Joint Surg, 74A:404-410, 1992.
34) Willert HG, Bertram H and Buchhorn GH: oste - olysis in alloarthroplasty of the hip. The role of ultra-high molecular weight polyethylene wear par - ticles. Clin Orthop, 285:95-107, 1990.
35) Woolson ST and Delaney TJ: Failure of a proxi - mally porous-coated femoral prosthesis in revision total hip arthroplasty.
36) Yoder SA, Brand RA, Pederson DR and O’Gorman TW: Total hip acetabular component position affects component loosening rates. Clin Orthop, 228:79-87, 1988.
Osteolysis in Cementless Total Hip Arthroplasty with Harris-Galante Cup and Stem
Myung Chul Yoo, M.D., Yoon Je Cho, M.D., Young Soo Chun, M.D., Jeong Heui Lee, M.D., Young Ho Lee, M.D., Sung Chul Bae, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, School of Medicine, Kyung Hee University, Seoul, Korea
P u r p o s e : A follow up of more than 10 years for the analysis of osteolysis in primary total hip arthroplasties in which the Harris-Galante titanium-fiber-mesh coated prosthesis had been inserted without cement.
Materials and Methods : The study consisted of 110 consecutive primary total hip reconstruction patients(126 hips) who had complete radiographic and clinical follow-up. The average age at the time of operation was 42 years(range, 21 to 76 years). The average duration of follow-up was 13 years(range, 10 to 14 years).
Results : Acetabular osteolysis occurred in 5(4%) hips and femoral osteolysis in 24(19%), also 4 hips with acetabular osteolysis showed femoral osteolysis. There were no significant differences between Harris Galante I and II in terms of osteolysis or wear. The average wear rate was 0.11 mm per year, breaking down to 0.15 mm per year in the 25 hips with lysis and 0.10 mm per year in the 101 hips without lysis. Analyzing by duration, the annual wear rate between 2 and 3 years(Ed- alter- natively, ‘in the 3rd year’. Note that ‘the 3rd year’ is a period lasting one year) after operation was higher than in any other period. Femoral osteolysis occurred at an average of 50 months(range, 32- 117 months) after operation in 24 hips, arising most commonly in zone I and VII. Even though its size increased in 8(33%) of 24 hips, there was a lack of influence in stability of the femoral stem. Revision surgery was performed in 17 hips(13%), consisting of 1 case of PE liner and metal shell change due to severe osteolysis, 10 of PE liner change only due to excessive wear, and 6 of stem change of which 1 was due to multifocal osteolysis and 5 to aseptic loosening. Wear, age and preoperative diagnosis were determined to be statistically important prognostic factor associated with osteolysis.
C o n c l u s i o n : Osteolysis showed no significant influence on prosthesis stability or revision rate over a follow up period averaging 13 years. Patch type porous coating surface design is not sufficient- ly durable(Ed-or replace with another adjective stating exactly in what way the surface design is not sufficient) to prevent the distal migration of wear debris. Osteolysis and polyethylene liner wear are two of the major issues concerning the long term survival of the Harris Galante cup and stem system.
Key Words : Cementless total hip arthroplasty, Harris-Galante prosthesis, Osteolysis ABSTRACT
