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Journal of Korean Spine Surg.
Vol. 6, No. 3, pp 336~343, 1999
Address reprint requests to Kee-Yong Ha, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Kang-Nam St. Mary’s Hospital, The Catholic Universtiy of Korea, College of Medicine
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가토에서 골대치물인 Calcium Sulfate를 이용한 횡돌기간 요추유합술
하기용・한창환・류승준
가톨릭대학교 의과대학 강남성모병원 정형외과
– Abstract –
Intertransverse Lumbar Fusion Using Calcium Sulfate as a Bone Graft Substitute in Rabbits
Kee-Yong Ha, M.D., Chang-Whan Han, M.D. and Seung-Joon Ryoo, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Kang-Nam St. Mary’s Hospital, The Catholic University of Korea, College of Medicine
Study Design: Intertransverse lumbar fusion segments were evaluated in rabbits at 4, 8, 12, and 16 weeks after surgery. The calcium sulfate was used as a bone graft substitute and its fusion rate compared with the fusion rate of autogenous bone graft.
O b j e c t i v e: To investigate the efficacy of calcium sulfate as a bone graft substitute in achieving intertransverse fusion in rabbits.
Summary of Background: Calcium sulfate is a bone graft substitute made from medical grade calcium sulfate hemihydrate. Pre- clinical testing and clinical case studies demonstrate the excellent bone healing response and biocompatibility in long bone defect.
Materials and Methods: Forty adult New Zealand white rabbits were included in our study. In group I, the 0.8g of the calci- um sulfate was grafted on the left inter transverse of L4-5 or L5-6 and the 0.8g of the autogenous iliac bone on the right side at the same level. In group II, the 0.4g of the calcium sulfate mixed with 0.4g of the autogenous graft on the left intertrans- verse of L4-5 or L5-6 and 0.8g of the autogenous iliac bone on the right side at the same level was grafted. At postoperative 4, 8, 12, 16 weeks, the plain roentgenogram was checked to evaluate the bony union. At 16 weeks, all rabbits were sacrificed and the histologic evidences of the bony union using H&E and trichrome stain were investigated. The molecular-biological study to detect the RNA of TNF-αwas investigated in nonunion.
Results: Bone graft using calcium sulfate resulted in nonunion radiologically and histologically in all rabbits. 92.5% of calcium sulfate in group I and 80.0% in group II was resorbed within postoperative 12 weeks. There was statistical significance between group I and group II. In contrast, graft using autogenous cancellous bone showed complete bony union in 11 out of 20 rabbits.
With molecular-biological study using PCR, the RNA of TNF-αwas not detected from bony union site, but detected from nonunion site.
Conclusion: The results of this study indicate that calcium sulfate is not an effective bone graft substitute for achieving stable intertransverse spinal fusion. TNF-αmay have direct effects on autogenous graft bone with calcium sulfate resorption.
Key Words : Fusion, Graft substitute, Calcium sulfate, TNF
서 론
1 9 1 1년 A l b e e1 )와 H i b b s8 )에 의하여 P o t t병을 치료하 기 위하여 척추유합술이 소개된 후 최근까지 여러 기술 및 기기 등이 발전, 소개되어 왔으나 궁극적인 목적은 골이식에 의한 완전한 골유합을 얻는 것이다.
따라서 골이식술에 많은 발전이 이루어져 왔으며, 골 이식의 종류에는 자가골 이식, 동종골 이식, 이종골 이식, 골대치물(bone substitude) 등이 있으나, 동종골 이나 이종골 이식에서는 항원성으로 인한 거부 반응 으로 골이식의 주목적인 골형성 능력이 감소된다. 따 라서 이식골과 숙주골 간의 유합이 지연되거나 불유 합이 되는 경우가 많고, 이식골의 점진적인 소실 및 흡수로 피로 골절이 일어날 수 있으며, 소위 내제적 복구가 제한되고 골가교가 생겨도 구조적으로 약한 결점이 있다. 따라서 자가골 이식이 가장 좋은 결과 를 얻을 수 있다. 그러나 자가골은 채취량에 있어서 제한이 있으며, 공여부의 지속적인 동통, 감염, 수술 시간의 연장, 출혈 등의 합병증을 초래할 수 있으며, 이와같은 합병증은 약 2 5 %까지 보고된 바 있다2 1 ). 따라서 저자들은 골대치물의 일종인 calcium sulfate 를 이용하여 척추유합술을 시도하면 이와 같은 합병 증을 줄일 수 있고, 환자에게 유용하게 사용될 것으 로 생각되어 본 실험 연구를 시작하게 되었다.
calcium sulfate의 재료적 특징은 골결손 부위에 쉽 게 삼차원적으로 만들 수 있으며, 쉽게 흡수되고 골 생성을 방해하는 대사산물을 만들지 않으며, 또는 생 체적합성이 뛰어난 것으로 보고되어 있으며, 이물반 응을 거의 일으키지 않는다고 한다. 특히 Y a m a z a k i
등2 3 )은 calcium sulfate에 골유도 능력을 주기 위해
BMP(bone morphogenic protein)와 같은 골유도체를 혼합하여 사용시 골생성 속도를 촉진시킨다고 하였 으나, BMP와 혼합하지 않고 calcium sulfate만 이식 한 군에서는 이식한 부위가 육아조직에 의하여 싸여 있고, 대식세포( m a c r o p h a g e )가 calcium sulfate의 표면 및 안에서 발견되었으며, 골형성을 관찰하지 못하였 다고 하였다. 또한, Peltier와 L i l l o1 6 )도 골막이 있어야 골형성이 이루어진다고 하였다. 이와 같은 실험들은 장골(long bone)에서 발생된 골결손 부위에 c a l c i u m s u l f a t e를 이용하여 충전에 의한 골유합을 촉진시키는 것이다. 따라서 calcium sulfate의 골생성 촉진 작용은 직접적인 골생성 이외에 골생성을 방해하는 결합조 직의 침투를 막기위한 해부학적 위치를 점유한다. 즉 골결손 부위를 채워줌으로서 골이 자라들어올 때까
지 공간을 확보하고 있는 역할과 연부조직이 그 안 으로 자라들어와 골생성을 방해하는 것을 막아주는 역할을 하는 것이다. 그러나 현재까지 calcium sulfate 를 이용한 척추유합술을 시도한 보고는 없다. 이는 척추유합은 골결손 부위에 충전과 달리 골결손 부위 를 충전시키는 것이 아니고, 척추체 위에서 골막으로 calcium sulfate를 덮을 수 없고, 주위의 근육에 의하 여 어느 정도 이식골 및 calcium sulfate의 유동성이 있기 때문에 골결손 충전에 의한 결과를 얻을 수 없 으나, 만일 골대치물인 calcium sulfate를 이용하여 척 추유합이 성공적으로 이루어지면 채취량을 상당히 감소 시킬 수 있을 뿐만 아니라 공여부의 합병증을 줄일 수 있고, 수술 시간의 감소, 출혈량을 감소시켜 여러 가지 합병증을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
따라서, 본 연구의 목적은 calcium sulfate를 이용하 여 요추의 후외방 유합술을 실시하여 골유합이 이루 어지는지 확인하기 위하여 본 실험을 시행하게되었다.
방 법
1. 연구 대상 및 재료
실험동물로는 체중 2 . 5 ~ 3 . 0㎏(평균 2 . 8㎏)의 성숙 가토 4 0마리를 사용하였으며, 2군으로 나누어 각군에 는 2 0마리씩을 배정하였다. 제 Ⅰ군은 좌측에 0 . 8 g calcium sulfate(Osteo setⓇ Pellet, Wright Medical Inc.
U . S . A )만 이식하면서 우측에 0.8g 자가골 이식을 시 행한 군, 제 Ⅱ군은 좌측에 자가골 0 . 4 g과 동시에 c a l- cium sulfate 0.4g을 혼합하여 이식하면서, 우측에 0 . 8 g 자가골만 이식한 군으로 나누어 실험을 시행하였다.
2. 실험방법 1) 수술방법
가토의 이개 정맥에 체중 ㎏당 3 0 ~ 3 5㎎의 k e t a m i n e 을 정맥주사하여 마취시킨 후 수술 부위인 요추부위 의 털을 제거하고 앙아위로 수술대에 고정한 후, 수술 부위를 a l c o h o l과 b e t a d i n e으로 소독하고 멸균포로 덮 은 다음 약 7㎝의 종절개를 가한 후 극돌기 및 후궁, 양측 횡돌기를 둘러싸고 있는 연부조직을 양측 측방 으로 견인하여 이 부위의 뼈를 완전히 노출되게한 후 각 뼈에 붙어있는 연부조직을 제거하였다. 영상증폭장 치을 이용하여 제 4 - 5요추 부위를 확인한 다음 c a l c i- um sulfate 및 자가골을 혼합하여 이식을 시행하였다.
술후 감염 예방을 위하여 1일 3 0㎎/㎏의 k a n a m y c i n e을
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수술 후 5일간 근육 주사하고, 모든 실험동물은 외고 정 없이 같은 크기의 사육장에서 자유방치 상태로 사 육하였다.
2) 관찰 및 계측방법 가. 방사선 관찰
요추유합술을 시행한 부위의 가골형성 과정을 관 찰하기 위하여 술후, 4・8・1 2・1 6주에 요추 전후방 및 측면 방사선 사진을 촬영하여 가골 형성이 이루 어지는가를 관찰한 후, 술 후 1 6주에 도살하여 수술 부위를 채취한 후 방사선 촬영을 재촬영하였다. 또한 방사선 촬영 후 calcium sulfate의 흡수률을 측정하기 위하여 흡수정도에 따라 25%, 50%, 75%, 100%로 나 누어 비교하였으며, 통계학적 처리는 M a n n - W h i t n e y t e s t를 이용하였다.
나. 육안 및 조직학적 관찰
채취한 조직의 표본을 육안으로 확인하여 골유합 이 이루어졌는지 확인하며, 또한 요추 유합술을 시행 한 부위의 가골 생성정도의 조직학적 변화를 관찰하 기 위하여 술후 1 6주에 모든 토끼를 도살하여 중성 포르말린에 고정시킨 후 조직을 탈석회화하여 주위 의 연부조직을 제거하고 유합부위을 파라핀에 포매 하여 각각의 표본을 2㎛ 두께로 조직 절편을 만들어 h e m a t o x y l i n - e o s i n과 trichrome 염색을 하여 광학현미 경으로 가골의 골형성 양상을 관찰하였다.
다. 분자생물학적 관찰
골유합시 주위에 들어오는 세포 중 백혈구 및 림 파구에서 분비되는 tumor necrosis factor-α( T N T -α)는 뼈 흡수를 촉진시키며, 뼈의 교원질 합성을 억제하 고, 골분해를 촉진시키는 물질인 T N T -α의 c y t o k i n e의 출현을 알아보고자 생화학적 실험을 시행하였다. 채 취한 조직을 5 0 ~ 1 0 0㎎당 1㎖의 비율로 t r i z o l에 넣어 분쇄( h o m o g e n i z e )시킨 후, 분쇄된 조직편을 1 5 ~ 3 0도 에서 1분간 배양시키고, trizol 1㎖에 0 . 2㎖의 비율로 c h o l o r o f o r m을 첨가하였다. chloroform을 첨가한 조직 을 시험관에 넣어 1 5초간 손으로 세게 흔든 다음 1 5 ~ 3 0도에서 2 ~ 3분간 배양시켰다. 그 후 시편을 2 ~ 8도에서 1 5분간 12000g 이하에서 원심분리시키면 R N A는 수성 상태로 분리되고, DNA와 단백질은 중 간(intermediate) 및 phenol 상태로 남게 된다. 이 수 성 상태의 R N A를 깨끗한 시험관에서 trizol 1㎖당 0 . 5㎖의 i s o p l o p a n o l과 혼합하였다. 조직편을 1 0분간 1 5 ~ 3 0°에서 배양시키고, 12000g 이하에서 2 ~ 8°에서 8 ~ 1 0분간 원심분리시킨 후 상층을 제거하고, 결정을 75% ethanol(DEPC contain)로 한차례 세척하였다.
조직편을 혼합시키고, 7500g 이하로 2 ~ 8°에서 5분간
원심분리시킨 후, 결정을 건조시키고( 1 0분간 공기 또 는 진공건조) RNA를 D E P C ( 4 0㎕)에 용해시킨다. 이 렇게 얻어진 시편을 polymerase chain reaction(PCR) 을 이용해 T N F -α의 RNA 존재를 확인한다. 본 실험 에서는 방사선학적, 육안 및 조직학적으로 골유합의 증거가 있는 4개의 표본(No.1-4) 및 불유합이 일어난 4개의 표본( N o . 5 - 8 )을 임의로 선택하여 실험을 실시 하였다.
결 과
1 . 방사선적 관찰
40 마리 중 21 마리( 5 2 . 5 % )에서 우측에 자가골 이 식을 시행한 부위에서 골유합 소견을 보였으나, 좌측 에 calcium sulfate를 이식한 부위는 전혀 골유합 소견 이 보이지 않았다. 좌측에 0.8g calcium sulfate를 이식 하고, 우측에 0 . 8 g의 자가골을 이식한 제 Ⅰ군을 방사 선적으로 관찰한 결과 술후 4주 사진 상 양측 모두 이식물이 특별한 변화 없이 잘 유지되고 있었으나, 술후 8주 사진 상 좌측은 calcium sulfate의 흡수가 보 였으며 우측도 술후 4주의 사진과 비교할 때 자가골 양이 줄어들어있는 양상을 관찰할 수 있었다. 술후 1 2주 사진 상 좌측은 calcium sulfate가 거의 보이지 않았고, 우측은 어느정도 가골이 형성되어있는 양상 을 관찰할 수 있었다. 술후 1 6주에 도살하여 이식부 를 채취한 후 촬영한 방사선 사진 상 좌측은 골유합 의 소견을 전혀 발견할 수 없었다(Fig. 1A-D).
좌측에 각각 0 . 4 g의 calcium sulfate와 자가골을 혼합 하여 이식하고, 우측에 0 . 8 g의 자가골을 이식한 제 2 군에서는 우측은 2 0마리 중 1 1마리에서 골유합 소견 을 보였으나, 좌측은 술후 8주에서도 이식물이 완전 히 흡수되지 않고 어느정도 남아있는 양상을 보였으 나, 60%의 흡수률을 보였다. 술후 1 6주에 도살하여 이식부를 채취한 후 촬영한 방사선사진 상에서는 calcium sulfate와 가골이 모두 사라진 소견을 관찰할 수 있었다(Fig. 2A-D). 따라서 각 군에서 calcium sul- f a t e의 흡수는 대부분 8주에서 뚜렷이 발생하였다 (Fig. 3). 술후 1 2주에서 Group Ⅰ와 group Ⅱ의 좌측 g r a f t의 흡수율(absorption rate)을 비교한 결과 통계 학적으로 의미있는(p=0.058, p＞0.05) 차이를 보여 calcium sulfate와 자가골을 혼합하여 이식한 군에서 calcium sulfate만 이식한 군보다 흡수율이 더 낮다는 것을 발견할 수 있었지만, 술후 4주, 8주와 1 6주상의 비교에서는 두군이 흡수율의 의미있는 차이를 나타
내지 않았다(p=0.024, p＜0 . 0 5 ) .
2 . 육안적 관찰
술후 1 6주에서 제 1군의 우측은 20 마리 중 10 마 리에서 골 이식부의 분절이 골유합되어 안정성이 유 지되었으나, 좌측은 수술 소견상에서 가골의 형성을 볼 수 없었고, 골유합의 소견도 발견되지 않았다. 제 2군에서도 우측은 20 마리 중 11 마리에서 골 이식부 의 분절이 골유합되어 안정성이 유지되었으나, 좌측 은 수술 소견상에서 가골의 형성을 볼 수 없었고, 골 유합의 소견도 발견되지 않았다.
3 . 조직학적 관찰
조직학적 관찰은 골 이식분절의 상하에 위치한 횡 돌기를 포함한 이식부의 분절을 중심으로 H-E 염색 및 골모세포에서 분비하는 기질의 9 0 %를 차지하는 교원질의 증가 및 침착 양상을 관찰하기 위하여 trichrome 염색을 시행하였다. H-E 염색 상 제 1군에 서 좌측은 횡돌기 주위로 가골 형성이나 골모세포의 증가를 보이지 않는(Fig. 4A) 반면 제 2군에서는 횡 돌기에 인접하여 골모세포의 형성 및 골기질의 형성 을 관찰할 수 있었고(Fig. 4B), trichrome 염색 상 제 2군에서는 제 1군과 비교할 때 골 이식 부위에 현저 히 증가된 푸른색으로 염색된 m a t r i x의 존재를 발견 할 수 있었다(Fig. 4C,D).
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A B
C D
Fig. 1. Plain radiographic findings of Group Ⅰ A. 4 weeks after implantation of calcium sulfate
B. Calcium sulfate at eight weeks have resorbed. In contrast, right side performed autogenous bone graft showed partially resorbed.
C, D(at 12 weeks and 16 weeks). Calcium sulfate have com- pletely resorbed. A continuous fusion mass was seen bridging the transverse processes on right side which cor- responds to a solid fusion as judged by manual palpation and the absence of motion
A B
C D
Fig. 2. Plain radiographic findings of Group Ⅱ A. 4 weeks after implantation of calcium sulfate.
A.There was no resorption of calcium sulfate.
B. At postoperative 8 weeks, more than 50% calcium sulfate resorption was shown.
C, D. At postoperative 12 weeks and 16 weeks, calcium sulfate was completely resorbed, and complete union on the right side was shown.
4 . 분자생물학적 관찰
분자생물학적 관찰은 방사선학적 및 육안 및 조직 학적으로 골유합이 이루어진 4개의 표본 및 불유합 이 일어난 4개의 표본을 대상으로 하였다. 골유합이 일어난 표본에서는 모두 T N F -α의 R N A가 발견되지 않았으나, 불유합이 일어난 표본에서는 1개를 제외하 고는 모두 T N F -α의 R N A가 발견되었다(Fig. 5).
고 찰
골결손이 있는 부위에 calcium sulfate(CaSO4)를 처 음 사용한 D r e e s m a n6 )은 8명의 환자 중 9곳의 골결손 부위에 calcium sulfate로 골결손 부위를 채운 결과 6 곳의 골결손 부위에서 골유합이 일어났다고 보고하 였다. Koffman9 ), Nystron1 2 ), Nielson1 1 )도 골결손이 있 는 부위에 calcium sulfate로 충전하여 좋은 결과를 얻 었다고 보고하였으며, 합병증도 없었다고 보고하였 다. 또한 M c k e e와 B a i l e y1 0 )는 c r a n i u m을 이용한 실험 에서 mandibular 이식 시 calcium sulfate로 골결손부 를 충전하고 골막으로 덮지않았지만 성공적인 정상 골로의 대체가 이루어졌다고 보고하였으며, Pecora
등1 3 )은 calcium sulfate가 골 결손부로 연부 조직의 증
식을 막아 골의 재형성을 도울 수 있다고 주장하였 다. 따라서 calcium sulfate은 일차적으로 뼈의 형태적 특징을 유지하고, 뼈의 결손부위내로 연부조직의 성
장을 억제하고 공간 충전물로서 작용한다.
B e r n e r2 )은 80% calcium sulfate와 20% OS purum을 혼합하여 골낭종에 충전한 결과 calcium sulfate도 흡 수되면서 뼈로 대치되었다고 하였다. Peltier1 4 )는 c a l- cium sulfate의 장점으로 calcium sulfate로 이식한 부 위의 뼈는 정상 뼈로 재생되었다고 하였으며, 자가골 과 이식된 calcium sulfate은 이식골의 증식에 전혀 영 향을 주지 않았다고 보고하였으며, calcium sulfate의 흡수율은 새로운 뼈의 증식과 밀접하게 일치가 이루 어지며 이 흡수는 수주에서 수개월내에 빠르게 흡수 되면서 재생되었다고 보고하였다. 또한 calcium sul- f a t e가 있어도 뼈의 정상적인 성장이나 치유에는 전 혀 방해를 하지 않는다고 보고하였다5 , 1 5 ). 이 c a l c i u m s u l f a t e는 이식된 부위에서 재생된 골은 정상적인 골 로 되며, 자가골과 함께 사용 시 이식골의 중식에 전 혀 영향을 주지 않았으며, 골아세포( o s t e o b l a s t )의 증 식이 이루어지는 골막이 있어야하며, 흡수율은 새로 운 골의 성장과 같은 비율로 발생되면서, 본 실험에 서 조직학적으로 염증반응 등 이물질에 의한 부작용 이 없이 생체적합성은 탁월한 것으로 관찰되었다.
그러나 calcium sulfate가 너무 빨리 흡수되면 새로 운 직골(woven bone)의 creeping substitute가 억제되며, 너무 늦게 흡수되면 새로운 뼈의 성장을 억제한다고 알려져 있다2 0 ). Peltier와 S p e e r1 7 )는 calcium sulfate가 혈관과 골원 세포(osteogenic cell)의 성장을 시키는 골 전도 물질이라고 하였으나, 또한 골아세포가 c a l c i u m s u l f a t e와 부착되면서 동시에 파골 세포가 calcium sul- f a t e를 흡수하는 골전도 역할을 한다고 하였다. 본 실 험 결과 척추 유합에 이용된 calcium sulfate는 수술 후 8주 이내에 빨리 흡수되어, 자가골 이식도 함께 흡 수되어 골유합을 관찰할 수 없었으며, 8주까지 Ⅰ군 과 Ⅱ군사이의 calcium sulfate의 흡수율은 7 2 . 5 %와 6 0 %였으나 통계학적 의의가 없었다( p＞0.05). 그러나 1 2주에서 9 2 . 5 %와 8 0 %의 흡수율을 보였으며 통계학 적 의의가 있었다( p＜0.05). 이는 1 2주에서 c a l c i u m s u l f a t e만 이식한 부위에서 흡수율이 증가한 이유는 본 실험으로 증명할 수 없지만, TNF-α의 활동이 증 가되어 발생한 것으로 추정할 수 있으며 이에 대한 원인을 파악코자 실험중이다. 또한 calcium sulfate를 이식한 부위에서 불유합의 원인으로 calcium sulfate의 빠른 흡수로 인하여 주위의 조직으로부터 골유도나 골전도가 이루어지지 못하는 것으로 생각되나, 본 실 험으로 어느 기간내에 흡수되어야 골형성에 도움을 주는 지는 밝힐 수가 없었다. Pfeilschifter 등1 8 )은 T N F -α가 human osteoclastlike cell을 자극하여 골 흡수 를 유발한다고 실험 결과를 발표하였고, Rapala 등1 9 )
- 340 - Fig. 3. Average absorption rate of calcium sulfate in the left
side of Group Ⅰ and Group Ⅱ. Statistical differentia- tion was noted between 2 groups in postoperative 12 weeks(p=0.024), but there was no statistical signifi- cance in postoperative 4, 8 and 16 weeks(p=0.058).
과 Canalis 등3 )은 T N F -α가 교원섬유의 분해와 골아 세포의 기능을 직접 방해하여 골 형성을 방해한다고 발표하였으며, Centrella4 )와 Hashimoto 등7 )도 T N F -α 에 의하여 골절 치유가 방해를 받는다고 하였다.
Watanabe 등2 2 )은 이종골 이식을 한 부위에서 T N F -α 의 존재를 증명하였다. 본 실험에서도 불유합 부위에 서 골유합 부위에서는 발견되지 않는 T N F -α의 R N A 를 발견 할 수 있어 불유합 혹은 골흡수의 원인 중 하나로 T N F -α가 작용한다는 것을 알 수 있었다. 따 라서 본 실험을 통해 불유합의 정확한 원인을 판정할 수는 없었지만, 불유합의 원인이 T N F -α에 의하여 발 생되는지 확인할 수 있었을 뿐만 아니라 calcium sul- f a t e의 빠른 흡수로 새로운 직골의 creeping substitution 을 억제하는 것으로 생각된다.
본 실험에서 calcium sulfate의 골형성 능력의 감소 는 이식부 주위의 근육 등에 의한 가동성, 골막으로 Fig. 4-A, B. Illustrate the 16 weeks histological results for calcium sulfate mixed with autogenous bone graft. Fig 3A and 3B reveal non-union which has no evidence of bony union between transverse process of L4-5(3A:H-E stain ×200, 3B:Trichrome stain ×200).
Fig. 4-C, D. Reveal the complete union showing trabecular bone between transverse process(3C:H-E stain ×200, 3B:Trichrome stain ×200).
Fig. 4-C, D.TP : transverse process, BG : bone graft
A B
C D
Fig. 5. Polymerized chain reaction analysis of RNA of TNF-α. RNA of TNF-αwas not detected in union group. In specimen of nonunion group(No 5. 6 and 7), however RNA of TNF-α(arrow) was detected.
덮을 수 없고, calcium sulfate의 빠른 흡수에 의한 골 전도능력의 감소 및 calcium sulfate에 의한 T N F -α의 활동이 증진되어 발생된 것으로 생각된다.
결 론
골유합술 시 골대치물로서 calcium sulfate와 자가골 이식의 효과 비교 및 불유합에 대한 T N T -α의 역할 을 확인하기 위하여 토끼의 척추를 이용하여 후외방 척추 유합술을 시행한 결과 자가골을 이식한 부위에 서는 육안적, 방사선학적 및 조직학적으로 모두 골유 합이 이루어졌으나, calcium sulfate만 단독으로 이식 하거나 calcium sulfate와 자가골을 반씩 섞어서 이식 한 부위에서는 육안적 , 방사선학적 및 조직학적으로 모두 불유합을 관찰할 수 있었다. 또한 불유합 부위 에서는 T N F -α의 R N A를 P C R을 이용하여 관찰할 수 있었다. 그러나 T N F -α의 정확한 기전을 확인하기 위한 더 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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목 적 : 토끼를 이용하여 척추 유합술시 골 대치물인 calcium sulfate의 효과를 육안적, 방사선학적 및 조직학적으로 관찰하였다.
대상 및 방법 : 토끼를 제 Ⅰ군과 제 Ⅱ군으로 나누어 하요추부에 횡돌기간 척추 유합술을 시행하였으며, 제 Ⅰ군 은 좌측에 0.8gm calcium sulfate(Osteo setⓇ Pellet, Wright Medical Inc. U.S.A)만 이식하면서 우측에 0.8gm 자가골 이식을 시행하였고, 제 Ⅱ군은 좌측에 자가골 0 . 4 g m과 동시에 calcium sulfate 0.4gm을 혼합하여 이식하고, 우측에는 0 . 8 g m의 자가골만 이식하였다. 그후 각각 술 후 4, 8, 12주에 골 유합 여부 및 진행 양상을 방사선학적으로 관찰하 고 술 후 1 6주에 토끼를 안락사시켜 골이식 부위를 채취하여 육안적, 방사선학적 및 조직학적으로 골유합의 여부를 관찰하였다. 또한 불유합이 발생한 부위에서 골유합 방해 인자인 T N F -α의 R N A의 존재를 P C R을 이용하여 확인하 였다.
결 과 : 자가골 이식 부위에서는 5 2 . 5 %에서 완전한 골유합 소견을 얻을 수 있었으나 calcium sulfate가 이식된 부위 에서는 모두 불유합이 일어남을 관찰할 수 있었으며, 방사선상 calcium sulfate가 술후 1 2주 이내 1군에서 92.5%, 2 군에서 8 0 . 0 %의 흡수가 일어났으며, 양군에서의 흡수율의 차이는 통계학적인 의미가 있었다( p＜0.05). 골유합과 불 유합이 발생한 부위에서 임의로 각각 4개의 표본을 체취하여 T N F -α의 R N A를 검출 한 결과 골유합이 일어난 부 위 모두에서 T N F -α의 R N A가 검출되지 않았으나 불유합이 일어난 4개의 표본 중 3개에서 T N F -α의 R N A가 검출 되어 골이식 시 T N F -α가 불유합에 관여함을 알 수 있었다.
결 론 : 본 실험으로 calcium sulfate가 골유합을 이룰수 있을 정도의 충분한 골전도 작용을 하지 못하여 유합이 이 루어지지 못한 것으로 생각되며, 또한 불유합 부위에서 발견된 T N F -α의 R N A의 존재 확인으로 T N F -α가 c a l c i u m sulfate 불유합과 관계가 있는 것으로 생각된다. 따라서 요추 유합술시 골 대치물로서 calcium sulfate를 사용할때 골 유합의 촉진을 향상시킬 수 있는 연구가 필요할 것으로 생각된다.
색인단어 : 요추 유합술, 골 대치물,calcium sulfate. TNF-α 국 문 초 록
※ 통신저자 : 하 기 용
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