인공 고관절 재치환술시 파쇄 동종골 압박 이식을 이용한 비구 재건술

인공 고관절 재치환술시 파쇄 동종골 압박 이식을 이용한 비구 재건술

한홍 준・박진 영

원광대학교 의과대학 정형외과학교실

목 적 : 인공 고관절 재치환술시 동종 해면골 압박 이식법을 이용한 비구 재건술후 방사선 적 결과를 알 아보고자 한다.

대상 및 방법 : 동종 해면골 압박 이식법으로 비구 재건술후 1년 이상 추시하였던 30례를 대상으로 하였 으며, 평균 연령은 57세, 평균 추시 기간은 45개월이었다. 술후 및 최종 추시 방사선 사진상 골유합과 재구성, 고관절 회전 중심의 위치, 비구컵의 이동과 각 변화 및 비구컵 주위의 방사선 투과 음영등을 관 찰하였다.

결 과 : 83%의 환자에서 해부학적 위치에 고관절 회전 중심을 재건하였다. 3례(10%)의 방사선적 실패 및 1례의 감염이 있었으며, 방사선적 실패를 보인 3례 모두 술전 AAOS 분류상 혼합형 골 결손을 보였 다. 감염을 제외하고 방사선적 실패를 포함한 전례에서 술후 6~12개월 사이에 골유합을 얻었으며 그 이 후 재구성 과정을 거쳤다. 술후 1례의 탈구와 2례의 Brooker grade I 이소성 골화가 발생하였다.

결 론 : 골 결손을 동반한 인공 고관절 재치환술시 동종 해면골 압박 이식과 정확한 수술수기로서 좋은 결과를 얻을 수 있으며, 술후 비구컵의 방사선적 실패가 있더라도 이식골의 골유합은 얻을수 있어 결손 비구골의 재건에는 성공적일수 있다.

색인 단어 : 비구골 결손, 인공 고관절 재치환술, 동종 해면골 압박 이식

서 론

인공 고관절 치환술의 증가에 따라 비구컵의 재치 환이 필요한 경우도 역시 증가하고 있으며, 골 결손 을 동반한 재치환술은 정형외과 영역에서 가장 어려 운 수술중 하나이다. 이 경우 재치환술의 목적은 손

상된 골의 해부학적 형태를 복원하고, 다리 길이를 같게 하며, 새로운 비구 부품을 안정적으로 고정하는 것이다. 이러한 목적을 달성하는데 가장 중요한 인자 는 골 결손의 정도이며, 골 결손의 정도는 저자들에 따라서 여러 가지 방법으로 분류하고 있다2 , 4 , 7 , 1 0 , 1 5 ). 골 결손의 재건 방법으로 구조적(structural) 동종 골 이식을 이용하는 방법과 파쇄 동종골 압박 이식을 이용하는 방법이 있는데 그 각각의 방법은 적응증이 다를 수 있고, 저자들에 따라서 그 결과가 매우 다양 하게 보고되고 있다. 비구의 경우 구조적 동종골 이 식을 이용한 재건술은 단기적으로 결과가 좋은 반면 중장기적으로 높은 실패율 때문에 최근에는 이식골의 재구성이 빠르고 재구성률이 높으며 초기 기계적 안 정성이 이식 골의 재구성이 일어나기에 충분한 파쇄 동종골 압박 이식방법을 이용한 재건술이 비구골의

※ 통신저자 : 한 홍 준

전북 익산시 신용동 3 4 4 - 2

원광대학교 의과대학 정형외과학교실 Tel : 82-63-850-1253

Fax : 82-63-852-9329

E-mail : [email protected] 본 논문은 2 0 0 1년도 원광대학교 교내 연구비 지원에 의 해 이루어 졌음.

재건술로써 보편화되고 있다1 , 1 8 , 2 1 , 2 2 ).

저자들은 인공 고관절 재치환술시 비구 골 결손 부위를 파쇄 동종골 압박 이식으로 재건한 뒤 그 임 상적 및 방사선학적 결과를 문헌 고찰과 함께 보고 하는 바이다.

연구 대상 및 방법

1 9 9 4년 7월부터 1 9 9 9년 1 2월까지 원광대학병원 정 형외과에서 인공 고관절 재치환술시 파쇄 동종골 압박 이식을 이용하여 비구 재건을 시행한 환자중 최소 1년 이상 추시 가능했던 3 0례를 대상으로 하였으며, 추시 기간은 최소 1 2개월, 최고 7 5개월로 평균 4 5개월이었 고, 남자가 2 1례 여자가 9례였고, 평균 연령은 5 7세 ( 2 9세~ 8 3세)였다. 재치환의 원인은 인공 관절의 무균 성 해리 2 3례, 균성 해리 3례, 양극성 컵의 골반내 돌 출 3례, 단극성 컵의 골반내 돌출이 1례였으며, 대퇴 주대와 비구컵을 모두 재치환한 경우가 1 7례, 비구컵 만을 재치환한 경우가 1 3례였다. 단순 방사선 사진 (AP & Judet view)과 수술시 소견을 종합하여 AAOS방법⁴⁾으로 분류한 비구골 결손의 형태는 IB(medial segmental deficiency) 2례, IIA (peripheral cavitary deficiency) 3례, IIB(central cavitary deficiency) 11례, III(combined deficien- cy) 14례였다. 수술은 동일한 한 명의 술자에 의해 모 두 시행되었고, 측와위에서 일차 수술시의 접근법과 동일한 절개를 원칙으로 하였으나 골 결손이 심하여 넓은 시야를 필요로 할 때에는 Vastus slide나 Trochanteric slide 접근법을 사용하였다.

이식 동종골은 대퇴경부 골절이나 골 관절염으로 인 공 관절 치환술을 받은 환자나 교통사고로 사망한 환 자로부터 기증 받은 대퇴 골두나 대퇴골 및 경골 과 등을 영하 7 0℃ 이하로 냉동 보관시켜 두었다가 사용 하였으며 냉동 보관하기 전에 골, 활액막, 관절막등에 서 채취한 조직의 호기성 및 혐기성 조직배양을 실시 하였다. Milling machine, rongeur, cutter 등으로 이식골을 5~10 mm 크기로 자른 뒤 수차례의 관주를 실시하고 최대한 물기를 제거한 뒤 여기에 분말형태의 c e p h a l o s p o r i n (때로는 v a n c o m y c i n )을 섞어 사용하 였다. 해리된 비구 부품과 골시멘트, 관절막, 섬유성 간극 조직을 제거한 뒤 비구 내벽이나 변연부등을 관

찰하여 골 결손 부위를 확인한 뒤, 분절형 결손( s e g- mental deficiency)인 경우 내벽이나 변연부쪽에 철 사망을 나사로 고정하는 방법으로 비구의 원래 형태를 복원하여 이식골과 비구컵의 적절한 봉쇄가 이루어지 도록 하였다. 박동세척기로 철저히 세척한 뒤 먼저 비 구내의 작은 함몰부에 파쇄 골을 강하게 압박 충만시 키고 다음에 반복적으로 비구내에 파쇄 골을 넣어가면 서 압박 기구를 이용하여 압박시켰으며, 시멘트를 사 용한 경우 최종적으로는 사용될 비구컵보다 2~4 mm 큰 압박 기구로 압박하여 비구의 형태를 완성시켰으 며, porous coated cup을 쓸 경우에는 마지막 사용한 압박 기구와 같은 크기의 컵을 사용하였다. 사용된 비 구컵은 cemented polyethylene cup이 7례, nonce- mented porous-coated cup이 1 1례, acetabular roof reinforcement ring with hook(Ganz, Protek, Baar, Switzerland)이 1 2례였고 비구내벽 이나 변연부의 재건을 위해 철사망을 이용한 경우가 6 례, 비구 재건 금속판이 1례 사용되었다.

술후 골 결손의 정도에 따라서 3 ~ 6주간의 침상안정 을 취한 뒤 3 ~ 6개월간 2개의 목발을 이용한 부분 체중 부하 보행을 하면서 점차적으로 체중부하를 증가시켰으 며, 혼합형 결손(combined deficiency)으로서 많은 양 의 동종골 이식을 통해 재건을 요하는 큰 수술의 경우 에는 6개월이상 부분 체중부하 보행을 권장하였다.

수술 직후 및 최종 추시 방사선 사진상 비구 회전 중심의 위치, 골유합및 골의 재구성^{3 )}, 골흡수, 그리 고 Köh l e r’s line과 tear drop line을 기준으로 한 비구컵의 전이 및 각도 변화, 컵 주위의 방사선 투과 음영^{5 )}등을 조사하였으며, 비구컵 재건의 실패는 비 구컵의 재재치환술을 시행하였거나 시행하기로 결정 된 경우, 수직 또는 수평방향으로 5 mm 이상의 전 이가 있거나 5°이상의 각변화가 있는 경우, 그리고 컵 주위로 전반적인 방사선 투과 음영이 2 mm 이 상 있는 경우로 하였다^{2 2 )}. 균성 해리의 경우는 3례 모두 2단계에 걸쳐 재건을 시행하였고 대퇴골의 경 우는 본 연구에서 제외시켰다.

결 과

3 0례에 대한 파쇄 동종골 압박 이식을 이용한 비 구 재치환술후 최소 1 2개월, 평균 4 5개월 추시 결과

3례의 방사선적 실패와 1례의 감염에 의한 실패가 있었으며, 감염에 의한 실패 1례에서 재재치환술을 시행하였으며 방사선적 실패를 보인 1례에서 임상적 으로 서혜부 동통과 파행을 호소하여 재재치환술을 시행하기로 결정하였으나 나머지 2례에서는 특별한 증상을 보이지 않아 추시 중이다.

비구골 결손의 형태에 따라서 볼 때 실패한 4례 모 두 술전 A A O S분류상 제 I I I (혼합형)형 결손을 보여 많은 양의 골이식이 필요하였던 경우로서, 1례에서는 철사망과 비구 재건용 금속판을 이용한 비구형태의 재건후 cemented polyethylene cup을 썼던 경우 로 술후 2년 추시에서 1 0°의 각변화를(Fig. 1) 보였 고, 1례에서는 porous coated hemispherical cup 을 써서 수술후 3년째 1 5°의 각변화와 보행시 둔부 및 서혜부 동통과 파행을 호소하여 재재치환술을 시 행할 계획이며, 1례에서는 Ganz cup을 사용한 수술 후 2년 추시에서 6°의 각변화와 3 m m의 상방 전이 를 보였다. 1례에서는 술후 6개월째 심부 감염을 보 여 이식골과 스템및 비구부품 등을 모두 제거한 뒤 2 단계에 걸쳐 재재치환술을 시행하였다. 또한 중심성 와형 결손(central cavitary deficiency)을 보여 porous coated hemispherical cup으로 재건한 환

자중 2례에서 2°의 각변화와 2 mm의 상방 전이, 3°의 각변화를 각각 보였으나 이러한 변화는 술후 6 개월이후의 추시 사진상 진행하지는 않았으며 임상적 으로도 별다른 증상을 호소하지 않았다. 비구컵 주위 의 방사선 투과 음영 조사상 1례에서도 2 mm 이상 의 투과음영은 존재하지 않았으며 cemented poly- ethylene cup을 사용하였던 2례에서만 Zone II와 I I I에 1 mm 이하의 비진행성 방사선 투과 음영이 관찰되었다.

감염의 경우를 제외하고 볼 때 방사선적 실패율은 1 0 %였으나 모든 실패가 제 I I I형 결손에서 발생하여 제 I I I형 결손의 경우 방사선적 실패율은 2 1 %였으나 임상 적으로는 단 1례에서만 재재치환술을 시행하기로 하여 9 7 %의 생존율을 보였다. 또한 방사선적 실패를 보였던 3례를 포함하여 전례에서 이식골의 유합을 얻었으며, 이는 술후 6개월과 1 2개월 사이에서 일어나 그 이후에 재구성의 과정을 거쳤는데 이때 골반내로 돌출된 이식 골의 일부는 흡수되는 소견을 보였다(Fig. 3).

술전 고관절의 회전 중심은 대부분의 경우에서 심한 상방 전이를 보여 1 cm 이하의 상방 전이 1 3례, 1 cm~2 cm의 상방 전이를 보인 예가 1 1례, 2 cm 이 상의 상방 전이를 보인 경우가 6례였으나, 술후 1 cm

Fig. 1. A . Preoperative radiograph of 58-year old male patient showed proximal migration of acetabular cup with bone stock deficiency. B. Combined cavitary/segmental deficiency was reconstructed using flexible wire mesh and pelvic reconstruction plate(black arrows). C. Postoperative 2 years radiograph showed bone union, but asymptomatic 10˚ increase of cup angle and radiolucent zone around the cup(white arrows) were noticed.

A B C

이상의 상방 전이를 보인 2례와 5 mm의 상방 전이를 보인 3례를 제외하고는 모든 예에서 반대(정상)측 고 관절 회전 중심과 거의 같아졌다.

술후 합병증으로 1례의 심부 감염과 1례의 탈구를 보였으며 2례에서 Brooker grade I의 이소성 골화 를 보였다. 또한 2례에서 고관절 회전중심의 외측 이동(5 mm)이 관찰되었으며 이는 수술시 너무 많 은 양의 골을 이식한 것에 기인하였다.

고 찰

Harris 등1 2 - 1 4 )은 구조적 동결 대퇴 골두와 c e - mented cup을 이용한 비구 재건술후 초기에는 좋은 결과를 얻었으나 중장기적으로 매우 높은 실패율( 1 0 년 추시에서 4 7 % )을 보고하였는데, 이는 이식골의 후기 생물학적 변화로서 단계적 대치(creeping sub- s t i t u t i o n )와 흡수에 의한 결과이며 이러한 실패는 대개 5년 이후에 증가한다고 하였으며 그 결과 그들 은 비구골 결손시 골이식에 의한 비구 재건과 정상 위치에 인공 고관절을 만드는 것 보다는 고관절의 위 치를 정상보다 높은 곳(high hip center)에 위치시 켜도 좋은 결과를 얻을 수 있다 하였다. 그러나 이

방법은 작은 컵과 얇은 l i n e r의 사용과 이에 따른 조 기 마모 문제외에 고관절에서의 충돌과 이로 인한 탈 구 및 하지단축과 고관절 외전근의 기능을 재건해야 하는 등 여러 가지 문제를 갖고 있다.

이에 반해 Slooff 등^{2 2 )}과 Schreurs 등^{1 7 )}은 구조적 이식 대신 파쇄 동종골 압박 이식과 시멘트컵을 사 용한 비구 재건술 후 1 0년 이상 평균 1 1 . 8년 추시 결과 감염을 제외한 경우 9 4 %의 생존율을 보고하였 는데, 이러한 생존율은 와형 결손과 혼합형 결손간 에 차이가 없었고 이는 파쇄 동종골 압박 이식술로 함유형 비구 결손(contained acetabular defect) 과 비함유형 비구 결손(noncontained acetabular d e f e c t )을 재건할 경우 구조적 안정성에 차이가 없 음을 의미한다고 하였다. 또한 그들은 조직학적 및 생역학적 연구1 6 , 1 8 )를 통하여 파쇄 동종골 압박 이식 술이 기계적 강도의 손상 없이 완전하고 빠른 골유 합 및 재구성이 일어남을 관찰하여 그들의 임상적 결과를 뒷받침하였다. Slooff 등2 2 , 2 3 )은 파쇄 동종골 압박 이식술시 철사망을 이용하여 비구 내벽과 변연 부 결손을 보강하여 비구의 해부학적 형태를 재건함 으로써 비함유형 결손을 함유형 결손으로 변화시키 고 횡비구인대 부위에 비구컵이 위치할 때까지 가능

Fig. 2. A. Preoperative radiograph of 50-year old female patient showed combined cavitary/segmental deficiency of the acetabulum. B. Bone deficiency was reconstructed using wire mesh, impaction morselized allograft(black arrows), and the cemented cup was inserted. C . Postoperative 3 years radiograph showed bone union and remodeling.

A B C

한 많은 양의 파쇄 골을 압박시키며 압박된 파쇄 골 위로 또 다른 연성 철사망(flexible wire mesh)을 덮어 이식골 위로 하중전달이 고르게 될 수 있도록 하여 여기에 골 시멘트를 사용함으로써 직접적으로 재건 부위에 안정성을 부여하는 수술기법을 사용하 였고, 이때 사용하는 파쇄 골의 크기는 1 cm정도의 입방형이 좋다하였는데 이식골의 크기가 너무 작으 면 초기 안정성이 떨어져 재구성 과정중에 비구컵의 조기 전이가 발생할 수 있다고 하였다.

저자들의 경우 3 0례 중 감염에 의한 재재치환술 1 례를 제외하고 3례에서 방사선적 실패를 보이고 있 으나 이중 1례에서만 증상을 호소하여 재재치환술을 시행할 예정이다. 방사선적 실패를 보인 3례 모두 혼합형 결손을 보인 경우로서 Slooff 등2 2 , 2 3 )과는 달 리 와형 결손( 0 % )에 비해 혼합형 결손의 경우 비교 적 높은 방사선적 실패율( 2 1 % )을 보였는데, 이는 골 결손이 매우 심하였던 반면 적당한 크기의 양질 의 이식골을 충분히 감입시키지 못하였으며 비구내 연성 철사망도 사용치 못하였던 것이 원인으로 사료 되었다. 그러나 방사선적 실패를 보인 3례에서도 이 식골과 숙주골 사이에 골유합은 일어나 다음 수술을 위한 골격형태의 재생이란 관점에서 볼 때 성공이라

할 수 있을 것이며, 결국 파쇄 동종골 압박 이식술 3 0례의 생존율은 평균 4 5개월 추시에서 감염 1례를 제외하고 증상을 호소하여 재재치환술이 예정된 1례 를 실패로 가정할 때 9 7 %였다.

비구골 재건 후 사용하는 비구컵은 저자들2 , 1 1 , 2 4 )에 따라서 다르지만, 일반적으로 이식골과 비구컵 사이 의 접촉 면적이 비구컵 표면적의 5 0 %를 넘을 때는 시멘트의 사용을 권장하고 있으며 최근에는 비구 강 화환의 사용시 더 좋은 결과를 보고하고 있다^{8 , 9 )}.

골 결손의 형태가 와형 결손인 경우 n o n c e m e n t- ed porous coated cup으로 쉽게 수술을 시행할 수 있으며 분절형 결손이나 혼합형 결손에서도 변연부의 재건없이 매우 큰 비구컵을 사용할 수 있으나^{6 , 1 9 )}이 경우 비구 회전중심의 상방 전이와 이에 따른 하지단 축의 교정이 필요하다. 분절형 결손이 큰 경우 동종 골을 이용한 비구 변연부의 재건이 필요하며, 이때 이식골과 비구컵의 접촉면적이 클 경우 시멘트컵의

사용이나^{2 0 )} 비구 강화환^{8 , 9 )}의 사용을 고려해야 한다.

저자들의 경우 1 4례의 와형 결손에서는 사용된 비구 컵의 종류에 관계없이 모두 좋은 결과를 얻었으나, 1 4례의 혼합형 결손에서는 3례( 2 1 % ) ( c e m e n t e d cup 1례, porous coated cup 1례, Ganz cup 1례) Fig. 3. A. Preoperative radiograph of 42-year old male patient showed massive destruction of acetabular and proxi- mal femoral bone stocks. B. Revision total hip arthroplasty was performed using acetabular roof reinforce- ment ring with hook(Ganz cup). C. Postoperative 2 years radiograph showed union and remodeling of grafted bone(black arrows).

A B C

의 방사선적 실패가 발생하였다. 실패의 원인으로는 사용된 이식골의 양과 질 그리고 골 결손 부위 특히 비구의 전・상방 부위에 충분한 안정성을 얻을 수 있 도록 감입시키는 기술적인 측면이 중요하나 비구컵의 선택에 있어서도 신중을 기해야 할 것으로 사료되었 다. porous coated cup은 비구 변연부의 결손이 크 지 않는 경우에 사용하고 되도록 큰 컵을 사용하는 것이 좋을 것으로 사료되며, 변연부 결손이 클 때는 철사망 등으로 재건 후 시멘트컵이나 비구 강화환을 쓰는 것이 초기의 안정성 확보에 도움이 된다( F i g . 2, 3). 특히 비구 강화환을 사용할 경우에는 하방의 h o o k이나 nose, 상방의 edge, wing 혹은 f l a n g e등 이 반드시 숙주골에 고정되어 이식부위에 교량역할 ( b r i d g i n g )을 하게 함으로써 초기에 이식골에 많은 하중이 가지 않도록 하는 것이 중요하다(Fig. 3). 저 자들의 경우 Ganz cup을 사용하였던 1 2례 중 1례에 서 술후 방사선적 실패를 보였는데 이는 Ganz cup 의 e d g e가 짧아서 숙주골에 접촉치 못하고 이식골위 에 놓임으로써 초기 안정성 확보에 문제가 있었던 것 으로 보이며, 이 경우 f l a n g e형태나 w i n g형태의 비 구 강화환이 더 좋았을 것으로 판단된다.

전술한 바와 같이 인공 고관절 재치환술의 목적은 손상된 골의 해부학적 형태를 복원하여 정상적인 비 구의 위치에 비구 부품을 안정적으로 고정함으로써 다리길이를 같게 해주는 것이라 할 수 있는데 그러기 위해서는 정상 비구의 해부학적 기준이 되는 횡 비구 인대에 비구컵의 하단이 위치할 때까지 충분한 양의 골이식이 필요하다. 저자들의 경우 1 7례( 5 7 % )의 환 자에서 고관절 회전 중심이 술전 1 cm 이상의 심한 상방 전이를 보였으나, 술후 단 2례( 7 % )의 환자에서 만 1 cm 이상의 상방 전이를 보였으며 3례에서 5 m m정도의 상방 전이를 보였을 뿐 나머지 환자에서 는 정상측 고관절의 회전 중심과 거의 일치하였다.

결 론

심한 골 결손을 동반한 비구 재치환술은 매우 어려 운 수술로서 결손 비구골의 재건 방법에 따라서 결과 가 달라질 수 있다. 파쇄 동종골 압박 이식에 의한 비구 재건술은 빠른 골유합과 재구성 및 술후 충분한 기계적 안정성을 제공할 수 있어 골 결손을 동반한

비구 재치환술시 좋은 방법으로 사료된다. 그러나 충 분한 양의 양질의 이식골 사용과 기계적 안정성을 얻 을 수 있는 수술 수기, 적절한 비구컵의 선택및 생역 학적 이해가 선행되어야 하며 술후 비구컵의 방사선 적 실패가 있더라도 이식골의 골유합은 얻을수 있어 결손 비구골의 재건에는 성공적일수 있다.

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Acetabular Reconstruction with Impacted Morselized Cancellous Bone Allograft in Revision Total Hip Arthroplasty

Hong Jun Han, M.D., Jin Young Park, M.D.

Department of Orthopaedic Surgery, College of Medicine, Wonkwang University Hospital, Iksan, Korea

P u r p o s e : To evaluate the radiographic results of acetabular reconstruction with impacted morselized cancellous bone allograft in revision total hip arthroplasty(THA).

Materials and Methods : Thirty revision THA patients with impacted morselized cancellous bone allograft were analyzed retrospectively. The average patient age was 57 years and the mean follow-up period was 45 months. Radiographic parameters used in this study included bone union, remodeling, rotation center of the hip, migration and angular change of the cup, and radiolucent zone around the cup.

Results : The center of rotation was reconstructed at the anatomical position in 83% of the patients.

There were three(10%) radiographic failures, all of which registered combined cavitary/segmental deficiencies preoperatively, and of which re-revision in the near future for symptomatic failure has been decided in only one case. There was also one infection. In all cases except the sole infection, bony union between graft bone and host bone occurred between 6 months and 1 year, followed by remodeling. One case of dislocation and two cases of Brooker grade I heterotopic ossification were observed.

Conclusion : Acetabular bone stock deficiency can be reconstructed successfully using impacted morselized cancellous bone allograft. The radiographic failure of the acetabular component was not always correlated to the clinical failure and the bony reconstruction failure of the acetabulum.

Key Words : Acetabular bone deficiency, Revision total hip arthroplasty, Impacted morselized allo- graft reconstruction

ABSTRACT