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통신저자：김 명 선
광주광역시 동구 학동 8번지 전남대학교 의과대학 정형외과학교실 TEL: 062-227-1640ㆍFAX: 062-225-7794 E-mail: [email protected]
*이 논문은 2004년도 전남대학교 학술연구비 지원에 의하여 연구되었음.
Address reprint requests to Myung Sun Kim, M.D.
Department of Orthopeadic Surgery, Chonnam National University Hospital, 8, Hak-dong, Dong-gu, Gwangju 501-757, Korea
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양성 골 종양의 치료에 사용된 황산 칼슘의 유용성
정성택ㆍ김명선ㆍ정광철
전남대학교 의과대학 정형외과학교실
The Usefulness of Calcium Sulfate in Treatment of Benign Bone Tumor
Sung Taek Jung, M.D., Myung Sun Kim, M.D., and Kwang Cheul Jeong, M.D.
Department of Orthopeadic Surgery, Chonnam National University Medical School, Gwangju, Korea
Purpose: This study evaluated the results of the curettage and grafting of calcium sulfate for the treatment of a benign bone tumor to determine its efficacy as a bone graft substitute.
Materials and Methods: Thirty six cases of calcium sulfate(OsteosetⓇ) grafting for bone defect after curettage of benign bone tumor were evaluated. There were 21 males and 15 females with a mean age of 23 years (6-64). There were 23, 10 and 3 cases grafted with the Osteoset only, the Osteoset with allografts and the Osteoset with autografts, respectively. The average follow up duration was 19 months (12-49). The process of bone formation was observed and the times for graft absorption and complete bone formation were assessed. In addition, the time of bone formation was compared according to the patients' age, size of lesion, and grafting method, and the develop- ment of complications was observed.
Results: Complete bone formation was observed in 34 (94.4%) out of 36 cases. The groups of younger patients, smaller size of lesion and grafting of OsteosetⓇ only showed more rapid bone formation. However, there was no statistical significance. There was one case of soft tissue calcific- ation observed.
Conclusion: Calcium sulfate is an effective substitute for an autogenous bone graft in the case of the treatment of a benign bone tumor, particularly in the case of an insufficient graft, such as in children and in those with a large bone defect. This method is a safe method that prevents complications in the donor site.
Key Words: Benign bone tumor, Calcium sulfate
서 론
양성 골 종양의 치료 시 종양의 소파술 후 발생하는 골 결손 부위를 재건하는 방법 중 자가골 이식은 면역 반응 이 없으며 골유도 작용 및 골 전도 작용을 모두 가지고 있어 가장 이상적인 이식물로 알려져 있다5). 하지만 특히 소아의 경우 그 채취량에 한계가 있으며, 공여부의 여러 가지 합병증들로 인해 자가골을 대체할 수 있는 여러 이 식물들의 사용이 증가하고 있다3). 이러한 골 이식 대체물 로는 신선 동결 동종골(fresh-frozen allograft), 냉동 건조 동종골(freeze-dried allograft), 탈무기질화 골 기
질(demineralized bone matrix; DBM), 황산 칼슘 (calcium sulfate), 수산화 인회석(hydroxyapatite), 제 3 인산 칼슘(tricalcium phosphate; TCP), 골 형성 단 백(bone morphogenic protein; BMP) 등이 사용되어지 고 있다14). 이 중 황산 칼슘의 사용은 1892년 Drees- man2)에 의해 처음 보고되었으며, Peltier10)에 의해 동물 실험 및 20명의 환자에 대한 임상적 경험을 바탕으로 한 체계적인 연구 결과가 보고 된 이래 많은 연구 결과들이 보고되고 있다.
본 연구에서는 양성 골 종양의 치료 시 발생한 골 결손
Table 1. Diagnosis of the Bone Lesion
Diagnosis Case
Aneurysmal bone cyst 10
Simple bone cyst 7
Fibrous dysplasia 6
Osteofibrous dysplasia 4
Nonossifying fibroma 2
Enchondroma 2
Intraosseous lipoma 2
Giant cell tumor 1
Desmoplastic fibroma 1
Chondroblastoma 1
Total 36
Table 2. Anatomic Location of the Bone Lesion
Anatomical location Case
Femur 11
Humerus 10
Calcaneus 4
Pelvis 3
Tibia 3
Scapula 1
Cuneiform 1
Metacarpal bone 1
Phalanx 1
Patella 1
Total 36
Table 3. Grafting Methods
Grafting methods Case
OsteosetⓇ only 23
OsteosetⓇ+allograft 10
OsteosetⓇ+autograft 3
Fig. 1. Pathologic fracture of the proximal femur associated with fibrous dysplasia in a 64-year-old female. (A) Preoper- ative plain radiograph shows a fracture of the proximal femur and radiolucent bone lesion at the fracture site. (B) Postopera- tive plain radiograph taken after plate fixation of the fracture and curettage and grafting of Osteo- setⓇ mixed with autograft. (C) Plain radiograph taken at 8 months after surgery shows bone union and complete healing of the previous bone lesion.
에 대한 골 이식 대체물로 사용하였던 황산 칼슘 이식의 결과를 분석하고 그 사용의 유용성에 대해 평가하고자 하 였다.
대상 및 방법
2001년부터 2005년까지 양성 골 종양에 대한 수술 중 종양에 대한 소파술 후 발생한 골 결손에 대해 황산 칼슘 을 이식하였으며 술 후 1년 이상 추시가 가능하였던 36예 를 대상으로 하였다. 남자가 21예, 여자가 15예였으며, 평균 연령은 23세(6-64세)이었고, 술 후 평균 추시 기간 은 19개월(12-49개월)이었다. 황산 칼슘의 사용 기준은
병변의 소파술 후 골 결손부에 대한 자가골 이식양이 충 분치 못한 경우와 아직 성장이 남아있는 소아로 하였다.
양성 골 종양의 종류로는 보면 동맥류성 골 낭종이 10예 로 가장 많았으며, 고립성 골 낭종 7예, 섬유성 이형성증 6예, 골섬유성 이형성증 4예였으며, 기타 비골화성 섬유
Fig. 3. Aneurysmal bone cyst of the metacarpal bone in a 13-year-old boy. (A) Preoper- ative plain radiograph shows an expansile cystic lesion of the fourth metacarpal bone. (B) Postoperative radiograph taken after curettage and grafting of OsteosetⓇ. (C) Plain radiograph taken at 4 weeks after surgery shows the complete resorption of OsteosetⓇ. (D) Plain radiog- raph taken at 5 months after surgery shows complete bone healing.
Fig. 2. Method for approximating the bone defect volume.
Volume≒A×B×C.
종, 내연골종, 골내 지방종 등 다양하였다(Table 1). 발 생 부위로는 대퇴골이 11예, 상완골이 10예로 가장 많았 으며, 종골이 4예, 골반골이 3예, 경골이 3예였으며, 기 타 견갑골, 족부 설상골, 중수골, 지골, 슬개골이 각각 1 예씩이었다(Table 2).
수술 시 사용하였던 황산 칼슘은 OsteosetⓇ (Wright Medical Co. Arlington TN, USA)으로 23예의 환자에 서는 OsteosetⓇ 만을 이식하였으며, OsteosetⓇ과 동종 골을 함께 사용한 경우가 10예, OsteosetⓇ과 자가골 함 께 이식한 경우가 3예였다(Table 3). 추가적인 내 고정술 이 필요하였던 경우는 8예로, 병적 골절을 동반한 경우가 4예이며 나머지 4예는 근위 대퇴골에 병변이 있는 경우로 골절 예방을 위하여 내 고정술을 함께 시행하였다(Fig. 1).
수술적 방법은 모든 환자에 있어 골 종양 부위에 피질골 창(cortical window)을 만들어 소파술 시행 후 Osteoset
Ⓡ을 이식하였으며 자가골 채취 정도와 골 결손의 크기에 따라 자가골 및 동종골의 병용 여부를 결정하였으며, 병 적 골절 및 근위 대퇴골에 병변이 있는 경우에 대해서는 골 이식 전에 내 고정을 먼저 시행하였다.
술 후 주기적인 단순 방사선 사진을 평가하여 이식된 OsteosetⓇ의 흡수 시기 및 완전 골 형성 시기를 판정하 였으며, 골 형성 시기에 영향을 미치는 인자들에 대해 알
아보고자 술 전 단순 방사선 사진을 이용하여 측정한 골 결손 부피, 환자의 나이 그리고 이식 방법에 따른 골 형성 시기를 비교하였다. 완전 골 형성의 정의는 골 음영이 증 가하고 내부에 골 소주가 관찰되는 시기로 정의 하였으 며, 골 결손 부피는 단순한 비교 연구를 위해 술 전 전후 면 및 측면 단순 방사선 사진 상 최장 너비의 곱으로 근사
Table 4. Time for Complete Bone Healing
Age (years) Defect volume (cc) Graft method
≤16 ≥17 ≤30 ＞30 OsteosetⓇ only OsteosetⓇ+other graft
Healing time (months) 9.3 10.3 9.4 10.4 9.0 11.4
p-value 0.320 0.320 0.103
Fig. 4. Simple bone cyst of proximal humerus in a 10-year- old girl. (A) Preoperative plain radiograph shows radiolucent cystic lesion in the proximal humerus. (B) Postoperative radio- graph taken after curettage and grafting of OsteosetⓇ. (C) At 6 weeks after surgery, calcium sulfate was almost resorbed. (D) Plain radiograph taken at 18 months after surgery show a remnant lesion at a more distal portion. (E) A second operation was performed with curettage of remnant lesions and the grafting of OsteosetⓇ. (F) Plain radio- graph taken at 6 months after the second operation shows complete bone healing without a remnant lesion.
치를 구하여 사용하였다(Fig. 2). 각 인자들 간의 통계적 검증은 비모수 검정법인 Mann-Whitney test (SPSS for Windows Release 12.0, Chicago, Illinois)를 이용 하여 검사하였다.
결 과
전체 환자 36예 중 완전한 골 형성을 보이지 않아 이차 적 수술이 필요하였던 2예를 제외한 34예(94.4%)에서 완전한 골 형성을 보였으며, 완전 골 형성을 보였던 34예 의 경우 이식된 OsteosetⓇ의 완전 흡수가 일어난 후 서 서히 골 음영이 증가하면서 완전한 골 형성을 보이는 전
형적인 과정을 보였다(Fig. 3). 완전한 골 형성을 보였던 34예에서 이식물의 흡수 기간은 평균 2.7개월(0.9-4.0 개월)이었으며, 완전한 골 형성 까지는 평균 10.4개월 (3.2-14.3개월)이 소요되었다.
골 형성에 영향을 끼치는 인자에 대해 알아보고자 비교 연구를 시행하였다. 먼저 성장이 아직 남아 있는 16세 이 하의 군과 성장이 끝난 17세 이상의 군을 대상으로 한 비교에서 16세 이하의 군에서는 완전 골 형성까지 평균 9.3개월, 17세 이상의 군에서는 평균 10.3개월이 소요되 어 나이가 어린 군에서 좀더 골 형성이 빠른 것으로 나타 났으나 통계학적 의의는 없었다. 다음으로 술 전 측정하
Fig. 5. Soft tissue calcification after the grafting of calcium sulfate. (A) Plain radiograph taken after 1 month after grafting the OsteosetⓇ shows soft tissue calcification around the lesion. (B) The consolidation of calcification is seen at the 16 months follow up.
였던 예상 골 결손의 부피에 따른 비교에서 골 결손의 부 피가 30 cc 이하의 군에서는 완전 골 형성까지 평균 9.4 개월, 30 cc 이상의 군에서는 평균 10.4개월이 소요되어 병변의 크기가 작은 경우 좀더 골 형성이 빠른 결과를 보 였으나 통계학적 의의는 보이지 않았다. 마지막으로 이 식물의 종류에 따른 비교에서 OsteosetⓇ만을 이식하였 던 군에서는 완전 골 형성까지 평균 9.0개월, OsteosetⓇ 와 다른 이식물을 함께 사용하였던 군에서는 평균 11.4 개월이 소요되어 OsteosetⓇ만을 사용하였던 군에서 좀 더 골 형성이 빠른 것으로 나타났으나 이 역시 통계학적 의의는 보이지 않았다(Table 4).
술 후 추시 상 완전 골 형성을 보이지 않았던 2예 중 우측 상완골 근위부의 고립성 골 낭종에 대해 소파술 후 OsteosetⓇ 이식을 시행하였던 1예는 술 후 18개월 추시 상 완전 골 형성 되지 않고 원위부에 병변이 잔존하여 다 시 소파술과 함께 OsteosetⓇ 이식을 시행하였으며, 이차 수술 후 완전 골 형성을 얻을 수 있었다(Fig. 4). 합병증 으로는 근위 대퇴골에 발생한 결합조직형성 섬유종 (desmoplastic fibroma)에 대한 소파술 및 OsteosetⓇ 이식 후 발생하였던 연부 조직 석회화가 1예에서 발생하
였으며, 이는 용해된 OsteosetⓇ가 흘러나와 발생한 것으 로 생각되며, 술 후 16개월 추시 상 경화된 석회화가 관 찰 되었으나 고관절 관절 운동에 제한이나 심한 통증 등 은 보이지 않아 추시 관찰 중이다(Fig. 5).
고 찰
황산 칼슘을 이용한 골 결손의 치료는 1892년 Drees- man2)이 처음으로 9예에서 골 결손 치료제로 사용하여 67%의 우수한 결과를 보고한 이래 100년이 넘는 역사를 가지고 있으나, 1990년대에 기존의 "Plaster of Paris"
로 불리던 황산 칼슘과는 달리 소량의 미량 원소(trace elements)가 존재하며, 일정한 결정 구조(uniform crystalline structure)를 가지는 형태의 상품(Osteo- setⓇ)이 개발됨으로서 골 이식 대체물로서의 사용에 큰 발전이 있었으며, 이와 함께 일정하고도 좋은 결과들이 많이 보고 되고 있다.
황산 칼슘은 골전도(osteoconduction) 작용, 즉 골 형 성 세포들(osteogenic cells)과 신생 혈관들이 성장할 수 있는 골격(scaffold)을 형성함으로서 새로운 골 형성이 이루어지는 것으로 알려져 있다. Ricci 등13)과 Sidqui 등15) 은 그들의 조직학적 연구를 통하여 골 모세포가 황산 칼 슘의 표면에 부착되고 파골 세포가 황산 칼슘을 흡수함으 로서 새로운 골 형성을 유도한다고 보고하였다. 이식된 황산 칼슘은 초기에는 빈 공간을 점유함으로서(space filler) 다른 연부 조직이 침투하는 것을 막고, 서서히 흡 수 되면서 새로운 골 형성이 이루어지게 되며, 이러한 황 산 칼슘의 흡수는 새로운 골 형성과 밀접한 관련이 있어 추시 방사선 사진 상 황산 칼슘의 흡수를 관찰함으로서 새로운 골 형성을 쉽게 예측할 수 있다. 본 연구에서는 황산 칼슘의 흡수에 평균 2.7개월 소요되었으며 4개월 이내에 전 예에서 완전한 흡수를 관찰할 수 있었으며, 이 는 한 등7)이 술 후 3개월에 평균 92%의 흡수율을 보였음 을 보고한 것, Kelly 등8)이 6개월에 99%의 흡수율을 보 고한 것과 비슷한 결과를 보였다.
이러한 과정을 통해 생성되는 신생골에 대한 여러 조직 학적 연구들이 발표되었으며, 황산 칼슘 이식 후 생성된 신생골과 자가골 이식 후 생성된 신생골과의 질적인 차이 가 없음이 밝혀졌다. Turner 등16)은 그들의 동물 실험에 서 골 결손부에 황산 칼슘과 자가골을 이식한 후 술 후 24주째 생성된 신생골에 대한 조직학적 검사를 시행하여
두 군 간에 신생골의 질적인 차이를 발견 할 수 없었다고 보고하였으며, 비슷한 결과로 Peters 등12)도 그들의 동 물 실험에서 골 결손부에 자가골, 동종골 그리고 황산 칼 슘을 이식하였으며, 술 후 12주째 측정한 신생골의 양적 인 면에 있어 이 세 군 간에 차이를 보이지 않았으며, 또 한 조직학적으로 자가골을 이식한 군과 황산 칼슘을 이식 한 군에서 차이를 보이지 않았다고 보고하였다. 이와 같 이 여러 동물 실험을 통해 골 결손에 대한 이식물로서 그 질적인 면에서 그리고 안전성에 있어 문제가 없음이 보고 되면서 최근에 임상적으로 황산 칼슘의 사용이 많이 증가 하였으며 이와 동시에 많은 저자들이 임상적으로 좋은 치 료 성적들을 발표하였다. 특히 양성 골 종양의 치료에 있 어 좋은 치료 성적과 더불어 그 유용성들이 많이 보고 되 었다. 1978년 Peltier와 Jones11)에 의해 26명의 고립성 골 낭종에 대해 시행한 황산 칼슘의 이식 후 2명의 환자에 서만 재발을 보였다고 보고하였으며, 2001년 Kelly 등8) 은 46명의 양성 골 종양 환자를 대상으로 96%의 좋은 치료 성적을 보고하였고, Gitelis 등6)도 양성 골 종양 환 자를 대상으로 한 연구에서 23명의 환자 중 21명에서 76-100%의 신생 골 생성을 보였다고 보고하였다. 최근 에 들어서도 Gaasbeek 등4)과 Dormans 등1)에 의해 좋 은 치료 성적이 보고되었으며, 국내에서는 2003년 한 등7) 에 의해 18명의 양성 골 종양 환자를 대상으로 한 연구에 서 94%의 좋은 치료 성적을 보였다. 본 연구에서도 36명 의 양성 골 종양 환자를 대상으로 하여 94.4%의 골 형성 을 보여 다른 여러 저자들의 보고와 비슷한 치료 성적을 보였다.
본 연구에서는 황산 칼슘에 의한 신생골 형성에 영향을 미칠 수 있는 인자에 대해 알아보고자 몇 가지 인자에 대 한 비교 연구도 함께 시행하였다. 지금까지 다른 여러 저 자들에 의해서도 이와 비슷한 보고들이 있었으나 그 결과 에 대해선 아직까지 논란이 많은 것으로 보인다. Kelly 등8)은 황산 칼슘만 이식했던 군과 황산 칼슘에 다른 이식 물(탈무기질화 골 기질, 골수, 자가골, 동종골)을 함께 이 식했던 군의 비교에서 골 형성의 정도에 있어 통계학적 의의를 찾을 수 없었다고 보고 하였으며, Gitelis 등6)도 이론적으로는 골유도 작용이 있는 탈무기질화 골 기질을 첨가하는 것이 골 형성에 도움이 될 것으로 생각하였으나 실제 그들의 후향적 연구에서는 골 형성에 큰 차이를 보 이지 않았다고 보고 하였다. 한 등7)도 다른 이식물 첨가
여부에 통계학적으로 유의한 차이를 보이지 않았다고 보 고 하였으며, 동시에 병변의 종류에 따른 비교에서도 골 형성 정도에 차이를 보이지 않았다고 보고하였다. 또한 Mirzayan 등9)은 골 형성의 정도가 병변의 크기와 관련 된다고 언급하였다. 본 연구에서는 나이, 병변의 크기 그 리고 다른 이식물의 첨가 여부에 따른 비교 연구를 시행 하였으나 통계학적으로 유의한 결과를 보인 인자는 없었 다.
본 저자들은 합병증으로 1예에서 병변 주위에 발생한 연부 조직 석회화를 관찰 할 수 있었으며, 이는 술 후 용 해된 황산 칼슘이 연부 조직으로 흘러 나와 석회화를 만 든 것으로 생각되며 이러한 합병증을 예방하지 위해서는 수술 시 만들었던 피질골 창과 주위 연부 조직에 대한 재 건을 철저히 시행하는 것이 중요할 것으로 생각된다.
결 론
양성 골 종양의 치료에 있어 황산 칼슘의 이용은 신생 골의 형성에 있어 그 양적인 면이나 질적이 면에 있어 자 가골과 큰 차이가 없어 자가골 이식을 대체할 수 있는 효 과적인 치료법으로 생각되며, 특히 병변의 크기가 커서 자가골 이식만으로는 그 양이 충분치 않을 경우와 자가골 의 채취가 어려운 소아의 경우에 특히 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 또한 자가골 채취에 따른 공여 부의 합병증과 기타 다른 합병증의 발생을 줄일 수 있는 안전한 방법으로 사료된다.
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= 국문초록=
목 적: 양성 골 종양에 대한 치료로서 시행하였던 소파술 및 황산 칼슘 이식의 치료 결과에 대해 평가하고 골 이식 대체물로서의 황산 칼슘의 유용성에 대해 알아보고자 하였다.
대상 및 방법: 양성 골 종양 환자 중 병소의 소파술 시행 후 발생하는 골 결손에 대해 골 이식 대체물의 하나인 황산 칼슘(OsteosetⓇ)의 이식을 시행하였던 36예를 대상으로 하였으며, 남자가 21예, 여자가 15예, 평균 연령은 23세(6-64세)였다. 수술 방법으로 병소에 대한 소파술 후 OsteosetⓇ만을 이식하였던 경우가 23예, 동종골을 함께 이식하였던 경우가 10예, 자가골을 함께 이식하였던 경우가 3예였다. 술 후 평균 추시 기간은 19개월(12-49 개월)이었으며, 술 후 추시 방사선 사진을 통하여 골 형성 과정을 관찰하였으며, 황산 칼슘의 흡수 및 완전 골 형성의 시기를 평가 하였다. 또한 골 형성에 미치는 인자들을 알아보기 위해 환자의 나이, 병변의 크기, 골 이식의 방법에 따른 골 형성 시기를 비교하였으며, 기타 합병증 발생 여부를 관찰하였다.
결 과: 총 36예 중 34예(94.4%)에서 완전 골 형성을 보였으며, 골 형성에 영향을 미치는 인자에 대한 비교에서 환자의 나이가 어릴수록, 병변의 크기가 작을수록, OsteosetⓇ만을 이식한 경우에서 골 형성이 좀더 빠른 결과를 보였으나 통계학적 의의는 없었다. 합병증으로 1예에서 연부 조직 석회화를 관찰할 수 있었다.
결 론: 양성 골 종양의 치료에 있어 황산 칼슘의 이용은 자가골 이식을 대체할 수 있는 효과적인 치료법으로 생각되며, 특히 병변의 크기가 커서 자가골 이식만으로는 그 양이 충분치 않을 경우와 자가골의 채취가 어려운 소아의 경우에 특히 유용하게 사용될 수 있으며, 공여부의 합병증을 피할 수 있으며, 기타 합병증의 발생이 적은 안전한 방법으로 사료된다.
색인 단어: 양성 골 종양, 황산 칼슘 2005.
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