개방형 경골 근위부 절골술 및 동종골 이식 후 후방 경골 경사각과 외반각의 변화
선정형외과*, 전남대학교 의과대학 정형외과학교실�
김관우*∙정성택�∙오창선�
목적: 개방형 경골 근위부 절골술 후 이식재에 따른 후방 경골 경사각의 변화와 외반각의 변화에 따른 임상적 및 방사선학적 결과에 대해서 알아보고자 하였다.
대상 및 방법: 2011년 2월부터 2012년 4월까지의 슬관절 내측구획 관절염 환자 중 개방형 경골 근위부 절골술을 시행한 17명(17례)의 환자를 대상으로 해면골 형태의 이식재를 사용하였다. 술 전 및 수술 직후, 그리고 1년 추시 방 사선 사진을 이용하여 외반각과 후방 경골 경사각을 측정하였다. 임상적 결과는 Lysholm score와 IKDC score를 이용하여 평가하였다.
결과: 역학적 축은 술 전 내반각 5도에서 술 후 외반각 6도로 변화하였고(p=0.001), 후방 경골 경사각은 술 전 8도에서 술 후 9.7도로 증가하였다(p=0.001). 술 후 1년 후 추시에서 교정각은 외반각과 후방 경골 경사각이 각 각 6.0도와 9.6도로 의의있는 차이를 보이지는 않았다(p=0.825, p=0.893). 술 후 1년째 방사선 추시 상 명확한 골유합을 확인할 수 없었으나 수술초기와 비교해서 교정각의 소실을 보이지 않아 골유합은 이루어진 것으로 추정 된다. 임상적 검사 결과는 Lysholm score가 술 전 평균 42점(30점~48점)에서 술 후 82.5점(70점~89점)으로 (p<0.001), IKDC score도 술 전 51점(31점~65점)에서 술 후 82점(63점~92점)으로 호전된 양상을 보였다 (p<0.001). 전례에서 특이할만한 합병증은 발생되지 않았다.
결론: 개방형 경골 근위부 절골술은 술 전 내반각을 외반각으로 교정하는 동시에 증가된 후방 경골 경사각은 평 균 1도 내외의 미미한 변화를 보여 슬관절 내측구역에 국한된 슬관절염 환자에서 관절보존술을 시행할 수 있는 좋은 술식이라 사료된다. 또한 해면골 형태의 골이식재를 사용하여 별다른 합병증은 발생하지 않았다.
색인 단어: 근위 경골, 슬관절 내측구획 관절염, 개방형 경골 근위부 절골술, 수산화인회석
The Change of Posterior Tibial Slope and Valgus Angle after Open Wedge High Tibial Osteotomy with Bone Allogenic Bone Graft
Kwan Woo Kim*, Sung Taek Jung, M.D.��, Chang Seon Oh, M.D.�� Sun’s Orthopedic Clinic, Seoul, Korea*, Department of Orthopaedic Surgery,
Chonnam National University Medical School, Gwangju, Korea�
� Address for Correspondence: Sung Taek Jung, M.D., Ph.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Chonnam National University Hospital, Hak Dong 8, Gwangju, Republic of Korea
Tel : 82-62-227-1640, Fax : 82-62-225-7794, E-mail : [email protected]
서 론
경골 근위부 절골술은 1961년 Jackson과 Waugh1,2) 에 의해 처음 소개되었고, 1965년 Coventry3)에 의해 폐쇄형 경골 근위부 절골술이 슬관절 내측구획 관절 염의 치료법으로 적용되기 시작하였다. 개방형 경골 근위부 절골술은 2004년 내측 설상형 금속판 고정 술의 도입 이후 활발히 적용되게 되었다.
경골 근위부 절골술은 외측구역을 침범하지 않은 슬관절 내측구획의 관절염 환자에 있어서 신체축을 이동시켜 체중 부하시 하중을 분산시켜 통증을 감소 시키고, 추후 인공관절 치환술의 시기를 늦출 수 있 다는 장점이 있다.4)이 중 폐쇄형 절골술은 골유합 이 빠르고 견고한 고정을 얻을 수 있는 장점이 있는 반면에 신경혈관손상의 위험성이 크며 개방형에 비 해 정확한 교정을 얻기 힘들다는 단점이 있었다. 반 면, 개방형 절골술은 골유합이 필요하나 폐쇄형에 비해 좀 더 정확한 교정을 얻을 수 있고 신경혈관손 상의 위험성을 줄일 수 있는 장점이 있다. 최근 견고 한 고정을 줄 수 있는 금속판이 개발되어 점차 개방 형 절골술이 활발해 지는 추세이다. 그렇지만, 본 연
구 진행 당시 견고한 고정력과 해부학적 적합성을 모두 만족하는 근위 경골부 개방형 절골술에 필요한 금속판을 구하기가 어려웠다. 그리하여, 원위 경골 부 용으로 나온 금속판을 거꾸로 돌리고, 길이에 맞 게 잘라 사용하여 응용한 사례를 비교하는 계기가 되 었다. 또한 절골 부위의 간격을 메우는 이식골로서는 골편형태로 된 제품중에서 hydroxyapatite를 주성 분으로 하는 재료를 채택하였다. 이 이식재는 다른 동종골에 비해 가격이 상대적으로 저렴하고 간격의 틈을 보다 치밀하게 메울 수 있다는 장점이 있으나 피질골 형태에 비해서는 강도가 약한 단점이 있다.
본 연구에서는 슬관절 내측 구획 관절염 환자를 대 상으로 잠김 금속판과 동종 이식골을 이용한 개방형 근위부 절골술을 시행하여 술 전, 술 후 후방 경골 경 사각과 외반각의 변화를 측정하여 결과를 비교하고, 이에 따른 임상적 결과를 또한 비교하고자 하였다.
Purpose: To evaluate of changes of posterior tibial slope and valgus angle after open wedge high tibial osteotomy (OWHTO) with allogenic bone graft.
Materials and Methods: Seventeen patients with medial compartment osteoarthritis treated by open wedge high tibial osteotomy from February 2011 to April 2012 were analyzed. We ana- lyzed the radiographic results by follow-up radiography and the functional results according to IKDC (international knee documentation committee score) and Lysholm score.
Results: Posterior tibial slope was increased from average 8 degrees to 9.7 degrees after OWHTO and to 9.5 degrees at 1 year follow-up. Varus angle which was 5 degrees before OWHTO had been changed to valgus angle which was 6 degrees after OWHTO. We use cancel- lous type bone substitues. IKDC increased from average 51 to average 82. Lysholm score increased from average 42 to average 82.5.
Conclusion: Clinical and radiographic results of OWHTO achieve good result for patients of knee medial unicompartment osteoarthritis. According to the results of clinical and radiographic outcome, OWHTO is one of the favorable treatment method for patients of knee medial unicom- partment osteoarthritis. There was no complication with bone substitues.
Key Words: Proximal tibia, Medial compartment osteoarthritis, Open wedge high tibial osteotomy,
Hydroxyapatite
대상 및 방법
1. 연구 대상
2011년 2월부터 2012년 4월까지의 슬관절염 환 자중 방사선학적 검사에서 외측구역을 침범하지 않 고, 내측구역에만 국한된 Kellgren Lawrence 분 류상 grade III 이상의 관절염 환자 20명(21례)을 대상으로 개방형 경골 근위부 절골술을 시행하였다.
60세 이하의 내측구획에만 국한된 관절염 환자로 서 외측구획은 침범되지 않은 경우만을 대상으로 하 였고, 명백한 외상력과 함께 방사선학적 검사에서 확인된 전방십자인대, 후방십자인대, 측부인대 등의 손상이 있는 경우 3명(4례)는 제외하였다. 또한 과 거 수술 받았던 적이 있는 경우도 제외하였다. 평균 나이는 53세(44~60세)였고, 남자 7명, 여자 10명이 었다. 좌측 슬관절이 5례, 우측 슬관절이 12례였다.
본 연구는 후향적 연구로 평균 추시기간 1년(12개 월±30일)이었다.
2. 수술 방법 및 술 후 처치
절골술 전에 모든 환자에서 관절경을 시행하여 관 절 내 동반병변의 유무를 확인하였다. 필요한 경우 손상된 연골판에 대하여 연골판절제술 등을 시행하 였다. 슬개건 내측부와 경골 후내측 사이의 피부에 5 cm 종절개(Fig. 1)를 가한 후 거위발 근육과 내 측 측부인대를 견인한 후 거위발 건 부착부 상방의 봉공근 근막에 약 2 cm의 횡절개를 가한 후 2개의 3.0 mm K-강선을 삽입하여 이것을 기준으로 두께 가 얇은 절골도를 삽입하였다. 경골 외측 골막 5 mm 전에 멈추고 적당한 외반력을 가하여 경골 외측 골 막의 파열없이 천천히 벌렸다. 절골된 간극은 넓은 개재기를 이용하여 벌리고 동시에 centimeter 단위 로 길이를 측정하였다. 술전에 미리 결정한 쐐기의 크 기를 측정한 후 비교하고 시상면과 관상면에서 C-형 투시장치 상에서 전기소작기 줄을 이용하여 외측 경 골극의 바로 외측을 통과하는가로 정렬을 확인하였 다. 절골부위 간극의 전후방 비율 조정은 따로 시행 하지 않았다.
수술에 사용된 금속판은 Periarticular distal tibia locking plate (Zimmer, IN, USA) 6 holes, 10 mm 을 사용하였고 이식골은 Bongros (Daewoong bio incorporated, Seoul, Korea) 20 cc를 사용하였다.
금속판은 기존 출시된 제품군에서는 적절한 고정기 구를 찾을 수 없어 원위경골부용으로 나온 금속판을 뒤집어서 필요한 길이에 따라 잘라서 사용하였다.
금속판은 잠김나사를 사용하여 고정한 후 결손부위 에 대해서는 깔대기 형태의 기구를 사용하여 동종 이식골 20 cc를 채워 넣었다(Fig. 2). 그 후 빈틈없 이 채워질 수 있도록 impactor로 다져 넣었다. 슬 개대퇴 동통이 있는 환자의 경우는 한 개 내지 두 개 의 해면골 나사를 이용하여 경골 결절부 절골술 (Tibial tubercle anteriorization osteotomy, TTAO)을 시행하기도 하였다.
술 후 1일째 수동적 관절운동을 허용하였고, 능동적 사두근 강화운동을 시행하였다. 술 후 3주간은 체중부 하를 제한하였고, 술 후 3주째부터 부분적 체중부하를 허용하고, 술 후 6주째 전체중부하를 허용하였다.
Fig. 1. 5 cm longitudinal skin incision between medial side of patella tendon and the posteromedial aspect of the tibia.
3. 평가 방법
술 전, 수술 직후, 그리고 술 후 1년째에 PACS (Picture Achiving and Communication System, Korea Medical image Technology, Seoul, Korea) 상에서 방사선 사진의 비교를 통하 여 외반각과 후방 경골 경사각을 측정하여 변화를 비교하였다. 체중부하 직립 전후방 방사선 사진을 통하여 외반각을 측정하고(Fig. 3),4) 슬관절 측면 사진에서 경골 삽입물의 고평부와 근위 경골 전방 피질부의 연장선에 수직인 선이 이루는 각을 후방 경골 경사각으로 측정하였다(Fig. 4).6,7) 통계학적 분석으로 SPSS를 사용하여 independent stu- dent t-test 방법으로 비교를 진행하였다.
1년 후 금속판 제거술을 시행하면서 관절경으로 관절내 병소의 진행양상을 과 동반된 반월판 병변 및 관절의 연골 상태 등을 확인하였고, 임상적 평가 를 시행하여 술 전과 비교하였다. 점수는 Lysholm score, IKDC score를 각각 측정하였다.
동종골 이식술 후 감염, 금속판의 파손, 불유합 등 술 후 합병증에 대해서도 조사하였다.
결 과
영상의학적 검사에서 체중부하 직립 전후방 사진 상 술 전 내반각 평균 5±0.8도에서, 술 후 외반각 평균 6±0.6도로 의미있는 변화를 보였다(p=0.01).
30도 측면상에서 측정한 후방 경골 경사도는 술 전 평균 8±0.6도에서, 술 후 평균 9.7±0.7도로 의미 있는 증가를 보였다(p=0.01)(Table 1).
술 후 1년째 금속판 제거술을 시행하면서, 관절경 상 전례에서 술 전 관절경 검사 결과와 비교하였을 때 관절염의 진행소견은 관찰되지 않았다. 술 후 1
Fig. 3. Preoperative orthoradiogram of 61-year-old female of showing how to measure of mechnical axis.
Mechanical axis refers to the angle formed by a line drawn from the center of the femoral head to the medial tibial spine and a line drawn from the medial tibial spine and the center of the ankle joint.
Fig. 2. Intraoperative fluoroscopy which shows periartic- ular distal tibia locking plate with allo-bone graft.
년째 방사선 추시 결과에서 교정각의 소실은 외반각 은 평균 6±0.8도로 차이가 없었고(p=0.893), 후방 경골 경사도는 평균 9.6±0.7도로 의미있는 차이는 보이지 않았다(p=0.825). 술 후 1년 째 단순방사선 추시상에서 명백한 골유합 소견은 보이지 않았으나 수술 초기와 비교해서 교정각등은 의미있는 차이가
없어 골유합은 이루어졌다고 추정된다.
임상적 검사로는 IKDC score와 Lysholm score를 술 전과 술 후 1년에 측정하였는데, IKDC score는 술 전 평균 51점(31점~65점)에서 술 후 1 년 평균 82점(63점~92점)으로(p<0.001), Lysholm score는 술 전 평균 42점(30점~48점)에서, 술 후 1 년 평균 82.5(70점~89점)으로 (p<0.001) 의미있게 향상된 결과를 보였다(Table 2). 전례에서 감염 및 금속 파손, 불유합 등 술 후 합병증은 관찰되지 않았다.
고 찰
경골 근위부 절골술은 내반 변형이 있고, 내측 구 획에 국한된 퇴행성 슬관절염 환자에 있어서 좋은 적응증으로 알려져 있다. 경골 근위부 절골술은 술 후 정상적인 외반각의 유지가 예후에 영향을 미치 며, 술 후 슬관절의 정렬이 중요한 것으로 여러 논문 을 통해 보고되고 있다.8)
본 연구에서는 개방형 절골술을 시행하였으며 이 술식은 내측 피질골의 결손에 대해 골이식이 필요하 며 자가골을 이식골로 쓰는 경우 공여부 통증 등 이 에 따른 부작용이 존재한다.9)그런 까닭에, 본 연구 에서는 동종 이식골을 사용하여 이러한 단점을 최소 화하고자 하였으며, 금속판에 의한 견고한 내고정으 Fig. 4. Preoperative orthoradiogram of 61-year-old
female of showing how to measure of the poste- rior tibial slope.
Table 1. Comparisons of data between the preoperative and postoperative
Preop Immediate Postop Postop 1 yr
Mechanical axis varus 5.0±0.8。 valgus 6.0±0.6。 valgus 6.0±0.8。
(p=0.001) (p=0.825)
Posterior tibial slope 8.0±0.6。 9.7±0.7。 9.6±0.7。
(p=0.001) (p=0.893)
Preop: preoperative Postop: postoperative
Table 2. Comparisons of functional data between the preoperative and postoperative
Preop Postop 1 yr P-value
IKDC score 51 (31-65) 82 (63-92) <0.001
Lysholm score 42 (30-48) 82.5 (70-89)0. <0.001
Preop; preoperative
Postop; postoperative (n=17)
로 인하여 빠른 관절운동과 체중부하가 가능하였으 며 전례에서 골유합을 얻을 수 있었다.
이러한 고정술기 중 또 한 가지 중요한 점은 외측 경골 골막에 손상을 주지 않아야 하고, 외측 연부 조 직으로 경첩부를 유지할 수 있어야 한다는 점이다.10) 이는 외측 지지부가 구조적인 안정성을 유지하는데 중요한 구조이기 때문이다. 외측지지부가 침범된 경 우 절골술 부위가 불안정해지며 경골 후방 경사도의 증가 및 회전변형이 발생할 수도 있다.11-14)본연구에 서도 얇은 절골도를 우선 사용하고 두 개의 유도강선 을 따라 절골을 시작하여 외측 골막의 5 mm 전에서 절골을 시행하여 외측 지지부를 보존하도록 노력하 였다. 측면상에서 경골 후방 경사도를 측정할 경우에 문제점으로 경골의 회전에 의해 경골 후방 경사도의 값이 달라질 수 있으므로 정확한 측면상을 얻는 것이 우선 중요하며, 때로는 CT 스캔이나 MRI에서 측정 한 후방 경골 경사도 값이 더 정확하다는 견해도 있 다.15)본 연구에서는 비골 골두가 경골과 일정하게 겹 치도록 하여 정확한 정측면상을 얻도록 하여 경골의 회전에 따른 측정값의 변화를 최소화 하도록 하였다.
Fujisawa 등16)에 따르면 적절한 술 후 기계적 축 은 경골 고평부의 외측 1/3을 지나야 한다고 했고, Jakob과 Jacobi 등17)에 따르면 기계적 축의 교정은 슬관절 내측 구획의 연골 두께에 따라 결정된다고 하였다. 즉, 슬관절 내측연골의 1/3이 손실된 경우, 기계적 축은 경골 고평부 중심에서 10~15% 외측을 지나야 하고, 연골의 삼분의 이가 손상된 경우는 20~25% 외측, 연골이 모두 손상된 경우는 30~35%
외측을 통과해야 한다고 주장했다. Dugdale 등18)에 따르면 무게 중심 선이 근위 경골의 내측에서 외측 사이 62.5%를 통과하는 것이 좋다고 하였다. 본 연 구에서도 전기소작기 줄을 이용하여 외측 경골극의 바로 외측을 통과하도록 하였다.
적절한 외반교정각의 범위에 대해서는 이견이 많 으나 Insall 등4,11)은 외반 5~14도, Yasuda 등4,11)은 외반 12~16도, Rudan과 Simura4,11)는 6~14도를 주장하였다. 그렇지만 대부분의 저자들에서 외반 15도 이상의 교정은 미용상 외관이 흉하며, 슬관절 외측 구획에 부하가 증가하여 동통을 유발할 수 있 다는 문제점이 있어 바람직하지 않는다는 점에서는
의견이 일치하고 있다.4,11,17)본 연구에서도 외반 평 균 6도 이내의 교정이 이루어 졌다.
폐쇄형 절골술의 경우 경골 후방 경사도는 일반적 으로 감소하며, 개방형 절골술의 경우에는 증가하는 것으로 알려져 있다.
이러한 절골술 후 결과에 대해서 Fujisawa 등16) 에 따르면 54명의 환자에서 술 후 관절경 추시에서 파괴된 관절연골이 새로운 관절연골로 재생되어 관 절 간격이 회복되는 예를 확인하였으며 송 등14)은 65예를 대상으로 한 비슷한 연구에서 체중부하 방 사선 사진에서 관절 간격을 측정하여 절골술 후 술 전 평균 1.8 mm에서 술 후 2.9 mm로 의미있는 증 가를 보였다고 보고하였다. 본 연구에서는 금속판 제거술 전에 전례에서 관절경술을 시행함으로써 연 골 회복정도를 육안으로 직접 관찰이 가능하였으며 전례에서 관절염의 진행소견은 관찰되지 않았다.
폐쇄형 경골 근위부 절골술의 경우 후방 경골 경 사각의 감소는 과신전을 초래하고 후방십자인대에 과부하가 생겨 전방 불안정성을 가져올 수 있다.19,20)
개방형 경골 근위부 절골술을 시행하는 경우에 있 어서 후방 경골 경사각이 증가하는 경향을 보이는 데, 이로 인해 신전의 제한과 전방십자인대에 과부 하가 걸리므로 만성적 후방십대손상이나 슬관절 후 외측 손상에 있어서 바람직한 적응증이 된다.21) 이 등18)에 따르면 이러한 경우에도 후방 경골 경사각은 10도를 넘지 않도록 해야 한다고 하였다. 본 연구에 서도 후방 경골 경사각은 술전 평균 8도에서 수술 직후 평균 9.7도로 증가한 후, 술 후 1년에는 평균 9.6도로 1도 이내의 변화만을 보여 술 후 증가된 후 방 경골 경사각은 더 이상 변화를 보이지 않고 유지 되는 것으로 사료된다. 송 등13)에 따르면 전방 개방 간격(anterior opening gap)이 후방 개방 간격 (posterior gap)의 67%를 넘지 않도록 후방 경사 각을 유지해야 한다고 주장했다.
기존의 연구와 마찬가지로 본 연구 결과 경골 후 방 경사도와 외반각의 증가를 보이고, 추시상 IKDC score와 Lysholm score에서 임상적 호전을 보여 개방적 절골술이 내측구역에 국한된 슬관절염 환자 에서 좋은 결과를 보임이 확인되었다.
개방형 경골 근위부 절골술 시 삽입할 수 있는 골
이식재료로는 크게 자가장골과 타가골, 합성골 등이 있고 형태면에서는 해면골과 피질골 형태가 있다.
자가장골은 빠른 골유합과 낮은 감염률 등의 장점에 도 불구하고 공여부 동통 등의 단점이 존재한다. 반 면, 합성골은 시중에 제품의 형태로 다양하게 소개 되어져 있고, 자가골에 비해 수술시간이 단축되며, 비용 또한 자가골과 타가골에 비해 저렴하다. 본 연 구에서는 해면골 형태의 골편으로 이루어진 이식재 를 사용하였고 주성분은 Hydroxyapatitie로 이루 어져 있다. 뼈는 주성분이 유기물인 hydroxyap- atite와 무기물인 type I collagen으로 구성되어 있어 그 구성물인 hydroxyapatite가 주성분인 이 식재를 사용할 경우 이식 후 특별한 면역반응을 발 생시키지 않는 것으로 알려져 있다.22)벌어진 틈 사 이에 이식재를 넣고 impactor를 사용하여 단단하게 다져넣음으로써 치밀하게 이식재를 채워넣는다. 골 유합시기에 골편사이로 세포가 자라 들어감으로써 골재생을 일으키게 된다. 본 연구에서는 골유합 여부 를 판단하기 위해서 따로 생검은 시행하지 않았으나 전례에서 술 후 1년까지 유합실패는 보이지 않았다.
하지만 본 연구에서는 개방형 경골 근위부 절골술 후 1년이라는 짧은기간 만에 결과를 평가한 것으로 써, 골관절염은 추적 기간이 길어질수록 진행하는 특징을 보인다는 점에서 장기 추시를 통한 술 후 결 과의 비교가 필요할 것으로 사료된다.
결 론
본 연구에서는 동종골을 사용한 개방형 경골 근위 부 절골술 후 경골 후방 경사도와 외반각에 있어서 만족할만한 변화를 보였으며, 술후 1년째 관절경술 로 연골상태를 직접 확인한 바 전례에서 관절염의 진행소견은 보이지 않았다. 또한 IKDC score와 Lysholm score에서도 의미있는 개선을 보여 경골 근위부 절골술이 Kellgren Lawrence 분류상 grade III 이상의 내측부 단일 골관절염 환자에 있 어서도 큰 합병증 없이 추후 슬관절 기능의 보존과 통증 완화에 좋은 결과를 기대할 수 있는 술식으로 사료된다. 본 연구에서는 이식재로서 hydroxyap- atite가 주성분인 해면골 골편 형태의 인공물을 사
용하였고 추시 1년동안 특별한 합병증은 보이지 않 았다. 최근에는 이러한 이식재의 특성에 대한 비교 연구가 활발히 진행되어지고 있는 실정이며, 각각의 장단점에 대해서는 지속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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