골 결손부에 사용한 자가골을 혼합하지 않은 파쇄 동종골과 골수 혼합 이식의 단기 추시
강원대학교 의과대학 정형외과학교실
어수익・유기형・이태훈
목 적: 골 결손부의 재건술에서 자가골을 사용하지 않고, 파쇄 동종골과 자가 골수만을 이식한 골이식의 결과를 알아보고자 하였다.
방 법: 인공 고관절 재치환술을 포함하여 하지의 골 결손부에 대한 재건술을 시행 받은 환자 중 자가골 없이 파 쇄 동종골과 골수만을 이식한 후 1년 이상 추시가 가능한 7예를 대상으로 하여 임상적 및 방사선학적 결과와 합 병증 등을 조사하였다.
결 과: 수술 후 1년에 모두 방사선적 유합을 얻었으며 환자들 모두 완전 체중 부하 보행이 가능하였다. 융합에 소 요된 시간은 평균 8 . 1개월 ( 6～1 2개월) 이었다. 이식골의 흡수는 3예에서 관찰되었으나, 모두 20% 미만이었다.
인공 고관절 재치환술 환자 6예 중 1예에서는 술 후 1년 이후에 비구측 삽입물 주위에 1 mm 두께의 방사선 투 과선이 관찰되었다. 골수의 채취와 이식 등과 관련된 합병증은 발생하지 않았다.
고 찰: 자가골을 사용할 수 없거나, 환자가 자가골의 채취를 거부하는 특수한 상황에서 자가골이 없는 골수와 동 종골만의 이식은 이식골의 유합이나 그 채취와 관련된 합병증의 측면에서는 비교적 우수한 결과를 보였다. 그러 나, 일부에서 인공 고관절 삽입물 주위의 골 투과선이 관찰되는 예가 있어 좀 더 장기적인 추시가 요구된다.
색인 단어: 골 이식, 동종골, 자가 골수
Short Term Result of Bone Marrow and Morselized Allograft without Autogenous Bone Graft in Bone Defect
Soo Ik Awe, M.D., Kee Hyung Rhyu, M.D., and Tae Hoon Lee, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Kangwon National University College of Medicine
Introduction: This study was performed to evaluate the result of allograft mixed with bone mar- row without autograft to bone defect.
Materials and Methods: Among the patients who received allogenic bone graft mixed with bone marrow without any autograft to bone defect, seven patients who were available after more than a year were included. The clinical and radiological evaluations were performed.
Results: After a year, the grafted bones were all united and all patients were able to walk without
* Address for Correspondence : Kee Hyung Rhyu, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Kangwon National University Hospital, 17-1, Hyoja-3-dong, Chuncheon, Kangwondo, Korea.
Tel : 82-33-258-2440, Fax : 82-33-244-2205, E-mail : [email protected]
서 론
감염이나, 골 용해 등으로 인해 골 결손이 심한 환자에게서 골의 재건에 사용될 수 있는 가장 이상 적인 방법은 자가골의 이식이다. 이는 자가골의 골 유도(Osteoinduction), 골전도( O s t e o c o n d u c - tion) 능력 뿐 아니라 골형성(Osteogenic) 능력이 있는 세포를 가지고 있는 세 가지의 내적인 장점에 기인한다. 그러나 이러한 장점을 지니고 있는 자가 골은 잘 알려진 바와 같이 전체의 8 ~ 1 0 %에서 동 통이나 감각 이상, 감염 등과 같은 채취와 관련된 합병증이 발생하며2 4 ), 인체 내에서 그 양이 한정되 어있어 원하는 만큼의 골 결손을 모두 채울 수는 없 는 제한점을 가지고 있다. 이에 따라 최근 인공 고 관절 치환술 등에 의해 얻어진 대퇴 골두의 심부 동 결 동종골(Deep Frozen Allograft)을 골 결손부 에 대한 이식에 사용하는 예가 점차 증가되고 있다.
그러나 동종골은 쉽게 얻을 수 있는 장점이 있는 반 면, 전염성 질병 전파의 위험이나, 감염 등의 몇 가 지 알려진 단점이 있으며, 골 전도능력은 있으나 골 유도능력이 없거나, 자가골에 비하여 약하다는 보고 가 많아4 ) 이를 보완하기 위해 대부분의 경우에서 자 가골과 동종골을 혼합하여 임상에 이용하고 있다.
저자들의 경우도 대부분의 골 결손부에 자가골과 동종골의 혼합 이식을 주로 사용하고 있으나, 수 차 례의 골 이식 후에 더 이상 이식골을 얻을 수 없게
된 환자들이나, 여러 번의 설명에도 환자가 이식골 의 채취를 거부할 경우 등 자가골을 사용할 수 없게 된 경우 파쇄 동종골 만의 이식과 함께 환자의 골수 를 채취하여 동종골과의 혼합 이식을 시행하고 있어 이러한 이식의 단기 추시 결과를 알아보고자 본 연 구를 시행하였다.
연구 대상 및 방법
1. 연구 대상
2 0 0 2년 3월부터 2 0 0 3년 6월 까지 골 결손부의 재건에 자가골 없이 동종골과 자가 골수의 혼합 이 식을 시행 받고 1년 이상 추시가 가능하였던 7명의 환자를 대상으로 하였다. 환자들은 모두 수술 전 자 가골과 동종골 이식의 장단점에 대하여 설명을 들었 으며, 이 들 중 3 예는 수 차례의 골 이식 수술로 인하여 다량의 자가골을 채취할 수 있는 부위가 남 아있지 않은 상태이었고, 3 예는 여러 가지 이유로 자가골의 채취를 거부하였으며, 1 예는 종골의 골수 염 환자로 전신적인 발열을 포함한 심한 전신 질환 과 출혈의 위험성으로 이식골의 채취를 시행할 수 없었던 예이었다. 남자가 4예, 여자가 3예이었다.
환자들의 평균 연령은 4 9세 6개월이었고, 추시 기 간은 평균 1 6 . 8개월 ( 1 2개월~ 2 7개월) 이었다. 수 술은 골수염으로 인한 종골의 골 결손이 1예, 인공
any support. The average time for graft incorporation was 8.1 months (6-12months). Resorptions of the grafted bone were noted in three cases, all were less than 20% of the original volume.
Among six patients of revision hip arthroplasty, one case of radiolucent line was noted around the acetabular implant. There were no complications related to the acquisition and grafting of bone marrow.
Discussion: In the unusual situations when the autograft cannot be available, morselized allograft alone with bone marrow might be a good alternative in the view of graft incorporation and com- plication. However, periprosthetic radiolucent line requires more long-term follow up and careful consideration.
Key Words: Bone graft, Allograft, Bone marrow
고관절 재치환이 6예이었다. 인공 고관절 재치환의 경우 비구측 골 결손의 정도는 Paprosky 등의13) 분 류 상 I형이 1예, II형이 4예, III형이 1예 이었다 (Table 1).
2. 수술 방법
수술의 종류와 관계 없이 마취 후 환자를 수술 자 세로 위치시키기 전에 환자의 전상 장골극 후방의 장골 조면 경화부 또는 후상장골극에 0.3 cm 가량 의 피부 절개를 넣고, 소독된 Jamshidi 침을 이용 하여 골수를 채취하였다. 주위 말초 혈액의 유입을 최소화 하기 위해 채취 시의 외상을 줄이고, 피질골 을 뚫을 때 가벼운 망치를 이용하여 한 번에 통과하 여 출혈을 막았다. 한번에 음압이 강하게 걸려 말초 혈액이 흡입되는 것을 막기 위해 음압을 여러 번에 나누어 약 15 ml의 골수를 채취하였다.
환자를 준비하는 동안 옆 테이블에서 따로 2 ~ 3 mm 크기로 파쇄하여 항생제 함유 생리식염수에 담 가 놓았던 동종골에서 최대한 물기를 제거한 후, 수 술 시작 전에, 채취한 골수와 동종골을 잘 혼합하여 골수가 충분히 응고되도록 실온에 놓아두었다.
이식 부위의 연부 조직을 충분히 제거하고 출혈이 이루어지는 생존 골을 확인한 후 충분히 혼합된 이 식물을 이식하였다. 이식 후에는 위치와 모양에 맞 는 압박기( i m p a c t o r )를 사용하여 이식골을 다졌 다. 술 후 2주일 이후에 체중 부하 없이 목발 보행
을 허용하였으며 환자의 상태에 따라 3 ~ 6개월 이 후부터 점진적인 체중 부하를 허용하여 6개월 이후 에는 전 체중 부하를 허용하였다.
3. 임상적 및 방사선학적 분석
임상적 분석으로 기능적인 면은 마지막 추시 시의 수술 부위 통증을 10 cm의 시각 분석 표시자 (VAS: visual analogous scale)를 이용하여 환 자가 표시하도록 하였다. 또한 환자가 통증 없이 전 체중 부하를 가하게 된 시점을 환자의 진술에 의거 하여 기록하였다. 골수 채취부 주변의 합병증과 동 통을 기록하였다.
방사선학적 분석으로는 술 후 2, 6주와 3, 6, 9, 12, 18개월의 방사선 사진을 이용하여 이식골의 음 영 내로 골 소주가 통과한 시점을 방사선학적 유합 (radiological union) 시점으로 판정하였으며, 이 식골과 주변골의 골 음영이 같아져서 경계를 구분할 수 없게 된 시점을 골 융합( i n c o r p o r a t i o n )으로 판정하였다. 이식 골의 부피 감소는 전후면 사진에 서의 면적과 측면 사진에서의 길이의 곱을 이용하 여 수술 직 후의 사진에서의 결과와 비교하여 감소 된 백분율로 표시하였고 그 시기를 기록하였다. 삽 입물이 사용된 경우 삽입물 주위의 골 투과선이나, 삽입물의 이동, 해리 등의 합병증도 관찰하였다.
결 과
Table 1. The demographics of the patients
Patient sex age Diagnosis Follow VAS* Resorption Union Consolidation Complications
up(mo) Amount Time (mos) (mos)
1 M 50 Loosening, THRA 27 1.2 - - 6 9 -
2 M 43 Loosening, THRA 17 2.1 - - 4 6 Radiolucent line in 1 year
3 F 31 Calcaneal osteomyelitis 17 1.5 20% 6wks 3 6
4 M 48 Infected THRA 17 6.3 - - 6 9
5 M 70 Loosening, THRA 16 3.5 20% 6wks 6 12 Early rotational migration
6 F 38 Loosening, APC† 12 5.2 15% 3mos 6 9
7 F 67 Loosening, THRA 12 3.4 - - 3 6
* VAS : Visual Analogous Scale at final follow up
†APC : Anti-protrusio cage
임상적 평가로 수술 후 최종 추시 시 수술 부위 동통에 대한 환자들의 VAS 점수는 평균 3 . 3 ( 1 . 2 ~ 6 . 3 )이었다. 동통이 없는 상태에서의 전 체중부하는 술 후 평균 4 . 7개월( 3 ~ 6개월)에 이루 어졌다. 골수 채취부의 잔여 동통은 전 예에서 술 후 2주 이내에 모두 소실되었다
이식골의 방사선학적 유합은 4 . 8개월( 3 ~ 6개월) 에 이루어졌으며, 주위 골과의 골음영이 같아진 골 융합은 평균 8 . 1개월 ( 6 ~ 1 2개월)에 얻어졌다. 7 예 중 3예에서 이식골의 부피 감소가 나타났다. 두 예는 인공 고관절 재치환술 환자로 각각 술 후 6주 와 3개월에, 다른 한 예는 종골 골수염 환자로 술 후 6주에 이식골의 부피가 감소하였으나 모두 이전
부피의 20% 이내이었다(Fig.1). 합병증으로 한 예 에서 수술 직후 관찰되지 않았던 비구 삽입물 주위 의 골 투과선이 술 후 1년 이후 1 mm의 두께로 관찰되었고( F i g.2), 다른 한 예에서 술 후 6주에 비구 삽입물의 회전 이동(외측 경사 3 6도에서 4 3 도)이 일어났으나, 이 후 더 이상의 회전은 없었고, 술 후 6개월에 동통 없이 보행하는 상태로 현재까지 다른 합병증 없이 추시 중이다( F i g .3). 모든 예에 서 최종 추시 시 삽입물의 해리나 감염 등의 합병증 은 관찰되지 않았다. 골수의 채취부와 이식과 관련 된 합병증 또한 관찰되지 않았다.
고 찰
Fig. 1. Case of calcaneal osteomyelitis treated with debridement and delayed bone graft. A. Preoperative lateral radi- ograph. B. Immediate postoperative lateral radiograph. Note the borderline of host bone and graft (arrowhead).
C. Lateral radiograph at postop 6 weeks. The volume of graft was reduced. D. Radiographs at a final follow- up. Graft was well incorporated without further resorption.
A B
C D
골 결손부의 재건이나, 척추 유합술 등과 같이 다 량의 골 형성이 필요한 상황에서 한정된 양의 자가 골 이식을 대신하여 사용될 수 있는 방법으로는 동 종골의 사용, 탈석회화 골 기질(DBM: deminer- alized bone matrix), 골형성 성장 인자들이나, 생체 활성 합성 물질 등이 계속 연구되어 왔고 일부 에서는 상용화되고 있다. 그러나 이제까지 어떤 물 질도 자가골이 가지고 있는 세 가지 기본적인 특성 (골유도, 골전도, 골형성 능력)을 모두 가지고 있는 것으로 알려진 것은 없다2 2 ).
동종골은 1 9 0 9년 M a c e w e n이1 2 )5예의 이식 예 를 보고한 이후 이제까지 골 결손부의 재건에 임상 적으로 많이 사용되고 있으며 사용 전의 여러 처리 방법 중 신선 동결 동종골이 가장 우수한 기계적 강
도를 유지하면서 중등도 이하의 낮은 면역력을 보이 는 것으로 알려져 일반적으로 사용되고 있다. 그러 나 동졸골은 골 전도성은 우수하나, 골 유도능력은 골의 전처리나 소독 등의 과정에 따라 다양하게 변 화하여, 자가골에 비하여 약하거나 없는 것으로 알 려져 있다4 , 1 9 ). 따라서 동종골의 사용 시에는 늦은 골 유합이 임상적으로 문제가 되는 경우가 많았다
1 8 )
. 실지로 문헌 상으로 이식된 동종골이 유합되는 데 소요되는 시간은 6 ~ 2 8개월로 일반적으로 이식 된 자가골의 유합 기간보다는 지연되는 양상을 보이
는데5 , 8 , 2 1 ), Kondo 등은9 ) 그 기간은 골이식의 양이
많을수록, 골결손부가 클수록 지연된다고 하였다.
따라서 최근 들어 한 편으로는 비구 재치환술 시 큰 컵을 사용하여 이식하는 골의 양을 줄이며 압박 고 Fig. 2. Case of a revision hip arthroplasty showed delayed radiolucent line. A. AP radiograph at postoperative 6 weeks shows grafted bone and implants in good position. B . AP radiograph taken at postoperative 1 year shows good bone incorporation but there was radiolucent line with 1mm width around the acetabular implant (arrow).
A B
정을 얻는 등의 동종골의 단점을 피하기 위한 수술 이 보고되고 있는 반면1 1 ). 골 유도능력이 있는 성장 인자나, 골수 등을 동종골 또는 탈석회화 골기질에 혼합하여 서로의 장점을 이용하려는 연구가 증가되 고 있는 추세이다7 , 1 0 , 1 4 , 1 5 , 2 0 , 2 2 ).
자가 골수의 사용은 1 9 8 6년 C o n n o l l y와 S h i n d e l l이3 ) 경골의 불유합을 자가 골수의 경피적 주입으로 치료한 결과를 발표한 이래 쉽게 골형성 능력이 있는 세포를 얻을 수 있는 방법으로서 사용 되어왔다. 골수 이식의 장점으로는 세포 이외에도 채취로 인한 합병증을 최소화할 수 있고, 임상적으 로나 실험실적으로 신생골의 형성에 우수하다는 것 이 알려져 있다1 , 2 , 1 7 )
. 그러나 골수는 그 자체로는 골 전도능력이 제한되고, 골수 내의 골형성 세포의 수
또한 매우 제한된 양이 존재하여( 1 / 5 0 , 0 0 0 ~ 1/2,000,000) 단독으로 큰 결손부를 메우기에는 부족하다는 단점을 가지고 있다1 0 , 2 2 )
. 따라서 동종골 이나, 탈석회화 골기질 등과 같이 섞어서 사용되는 경우가 많으며, 특히 파쇄 동종골과 혼합 사용한 경 우 임상적으로 우수한 결과를 보인다는 보고가 점차 늘고 있다6 , 1 6 , 1 7 , 2 3 ). 비록 증례의 수가 적고 추시 기 간이 짧지만 저자들의 결과에서도 이들 다른 보고에 서와 유사하게 일반적으로 알려져 있는 동종골의 유 합 시기보다는 비교적 조기에 모두 이식골이 방사선 학적으로 유합되었고, 의미있는 골 흡수나, 실패의 예는 없었다. 따라서 이러한 혼합 이식은 이론적으 로는 동종골이 가지고 있는 골전도성과, 제한적이지 만 자가골수의 골 유도성과 골형성 세포를 모두 활 Fig. 3. Case of immediate rotational migration of acetabular component. A . Immediate postoperative radiograph shows large amount of allograft with 36 degrees of acetabular inclination. B. AP radiograph taken at postoper- ative 6 weeks shows more inclined acetabular component (43 degree of inclination) with about 20% of graft resorption. C. AP radiograph taken at postoperative 1 year shows solid bone union and no further component rotation.
A B C
용할 수 있는 적절한 방법으로 생각된다.
그러나 수술 시 충분히 압박 고정을 얻었음에도 불구하고 1예에서 수술 후 1년에 이전에 관찰되지 않았던 1 mm 두께의 비구컵 주위 골 감소선이 관 찰되는 것은 골수 양의 부족이나, 다른 원인에 의해 이식골에서 삽입물로의 골 내성장에 충분한 골 유도 가 이루어지지 않았음을 의미할 수 있어 해리 등의 합병증 발생 가능성에 대하여 주의 깊게 근접 추시 중이다. 이는 일반적인 골수 채취만으로는 골 형성 에 필요한 만큼의 충분한 세포 수를 얻기 힘들 수
있다는1 0 , 2 2 )
여러 보고와도 유사한 내용이다. 따라서 이식되는 세포의 양을 늘이기 위해 원심분리 등과 같은 방법을 추가한다면 이러한 문제가 개선될 수 있을 것으로 생각된다. 또한 수술 직후 삽입물의 회 전 이동이 있었던 1예는 이후의 추시에서 더 이상의 변화를 보이지 않았고, 환자가 동통이나 파행 없이 전체중 부하 보행을 잘 하고 있는 것으로 미루어 조 기 해리를 의미하지는 않는 것 같으나 역시 해리의 가능성에 대하여 근접 추시 중이다. 결론적으로 자 가골을 얻을 수 없는 경우에서의 자가 골수를 혼합 한 동종골만의 이식은 골 유합이나, 채취부의 합병 증, 술자나 환자의 편의성 등의 측면에서는 우수한 자가골 이식의 대체 수단이라고 생각된다. 그러나 인공 고관절 재치환술과 같은 금속 삽입물을 사용하 는 수술의 경우 골 유합은 잘 되더라도 실제로 이식 되는 세포 양의 부족 등으로 인해 삽입물로의 골내 성장에 필요한 골유도 능력이 부족할 가능성이 있 어, 추후 발생 가능한 합병증 등에 대한 주의 깊은 고려와 장기 추시가 요구된다.
결 론
자가골을 얻을 수 없는 특수한 상황에서 동종골만 의 이식을 보완하기 위한 자가골수 혼합 이식은 골 유합이나, 채취와 관련된 측면에서는 자가골 이식을 대신할 수 있는 우수한 방법으로 생각되나, 제한된 골유도와 골형성 세포 수의 부족으로 인한 삽입물로 의 골내성장 부족의 가능성이 있어 주의 깊은 장기 추시가 요구된다.
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