비구 보강환(Acetabular reinforcement ring)을 이용한 비구부 재치환술
유 명 철
경희대학교 의과대학 정형외과학교실
서 론
인공고관절 치환술후 비구부에 발생되는 여러 가 지 문제로 인하여 시행되는 비구부 재치환술은 수술 수기가 어렵고 좋은 결과를 얻기가 쉽지 않다. 비구 부 재치환술에 있어서 가장 문제가 되는 것은 심한 골용해에 의한 비구부의 골결손으로 그 양상에 따라 치료도 달라지게 된다. 비구 결손이 경미하거나 중 등도의 경우 결손부에 작은 조각으로 분쇄한 골이식 과 함께 크기가 큰 무시멘트 반구형 미세포말 비구 컵(Jumbo cup)을 이용하여 성공적으로 치료할수 있으며 대부분 만족스러운 결과를 보고하고 있다3 -
5 , 1 2 ). 그러나 A A O S분류 제 I I I형 또는 I V형,
Paprosky 분류 제I I I형과 같이 비구 결손이 심한 경우에 있어서는 자가골 혹은 동종골을 이용한 분쇄 성 골이식 또는 구조성 골이식으로 골결손 부위를 복원하더라도 약한 비구 내벽 및 결손된 비구주 (acetabular column)와 체중부하 비구돔( a c e t a b- ular roof) 보완을 위한 추가적인 조치가 필요하다.
추가적인 보완에는 비구 보강환(acetabular rein- forcement ring)또는 antiprotrusio cage등의 금 속재료가 주로 이용된다6 , 8 , 1 5 , 1 6 , 1 9 ). 이러한 보완기구에 는 다양한 종류의 비구환이 소개되고 있는데 다음은
대표적인 비구환에 대한 소개와 각각의 특징 및 치 료결과를 비교검토 하고자 한다.
비구 보강환
(Acetabular reinforcement ring:ARR) 의 종류 와 특징
비구보강환은 재치환술시 비구부의 골결손이 매우 심하여 간단한 골이식만으로는 비구컵의 삽입이 힘 든 경우 상대적으로 골조직이 남아있는 부위에 부착 하여 골결손 부위를 우회(bypass) 시키므로 골결손 부위의 형태에 크게 영향없이 고정이 가능하다. 또 한 비구 보강환은 분쇄된 이식골(morselized bone g r a f t )과 구조성 이식골(structural bone graft) 이 숙주골에 잘 유합될수 있도록 보호하는 역할도 한다. 비구 보강환은 크게 두가지 디자인으로 나뉘 는데 첫째는 나사못으로 장골에만 고정하는 것으로 Muller ring 이 있으며,그외 Muller ring을 보강 한 방법으로 나사못으로 장골에 고정하고 하방의 고 리( h o o k )를 cotyloid notch에 걸어 안정성을 주는 것으로 Ganz, Link, GAP, Octopus ring 등이 있다. 둘째는 장골과 좌골 모두에 고정하는 것으로 Burch-Schneider antiprotrusio cage 가 이에 해 당된다(Fig. 1). 비구 보강환의 장점으로는 첫째 매 우 심한 골결손의 경우에 사용할수 있다는 것, 둘째 고관절의 정상 역학을 회복할수 있다는 것 셋째 골 이식을 통해 충분한 bone stock을 얻을 수 있다는 것 등이 있으며 단점으로는 수술시간이 다소 길다는 것과 기술적으로 어럽다는 것이다. 여러문헌에서 평 균 5년간의 추시결과를 종합한 것을 보면 4 1 8례의
※ 통신저자: 유 명 철
서울시동대문구회기동1번지 경희의대정형외과학교실 Tel: 82-2-958-8364 Fax: 82-2-964-3865
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비구보강환을 이용한 재치환술에서 3 . 3 %의 재재치 환율을 보고하고 있다1 , 9 , 1 0 , 1 1 , 1 4 , 1 6 ). 특히 이중에서 단지 2례( 0 . 5 % )만이 시멘트고정 (즉 폴리에틸렌 컵과 비 구 보강환 사이)에 문제가 있었다는 것은 주목할 만 한 결과로 비구 보강환 및 시멘트 컵 고정의 결과에 중요한 요인은 비구 보강환의 안정성에 있다는 것을
의미한다1 9 ). 비구부 재치환술에 있어서 비구부의 골
결손 양상에 따른 비구 보강환의 선택은 매우 중요 하다. 만약 비구 주위 변연부가 잘 보존되 있고 작은 분절(segmental) 결손이 있는 경우 Muller ring 으로 충분한 고정을 얻을수 있으나, 심한 비구 후방 또는 상방의 결손이 있는 경우는 보다 복잡한 종류 의 비구 보강환 또는 antiprutrogio cage의 사용이 필요하다. 또한 비구 보강환의 크기는 남아 있는 비 구부와 최대한 고정이 되도록 충분한 크기 이어야 한다.
1. Acetabular roof reinforcement ring (Muller ring)
Muller ring은 체중부하 부위의 면적을 넓혀 주 변부위로 그 힘을 분산 시켜주며, 술후 초기 이식골 을 보호하는 역할을 한다. 이는 비구 이형성증, 비구 덮개(acetabular roof)에 연골하 낭종( s u b c h o n- dral cyst), 심한 골다공증, 후외상성 비구벽 결손, 비구컵의 이완 및 골용해등에 사용될수 있다(Fig. 2).
Rosen 등1 6 )은 Muller ring을 사용한 비구부 재치 환술에 있어 5년 추시 결과 9 0 %의 성공률을 보고하 였고, Haentjens 등9 )은 Muller ring 사용한 4 3례 의 비구부 재치한술후 5년 추시에서 8 2 %의 성공률 을 보고하였으나 비구 결손에 대한 분류에 대한 자 세한 언급이 없어 결과를 판단하기 쉽지 않다.
Z e h n t e r1 9 )등은 2 7례 평균 7 . 2년 추시결과 4 4 %에서 2 mm이상의 cup migration을 관찰하였는데, 이 는 Muller ring이 오직 상반부의 장골에만 고정되 Fig. 1. A: Muller ring, B: Ganz ring, C: Link pelvic ring D: Graft augmentation prosthesis (GAP)
E: Octopus ring(cementless) F: Burch-Schneider antiprotrusio cage.
A
E F
D
B C
고 하방부위는 고정되지 않기 때문으로 심한 골결손 으로 인해 ring 자체만으로 비구부에 압박 고정이 되지 않을 경우 사용해서는 안된다고 하였다. 또한 이들은 6례에서 재재치환술을 보고 하였는데 이는모
두 AAOS 분류III(combined defect)로 M u l l e r r i n g은 심한 분절 결손시에는 좋지 않은 결과를 보 여주고 있다.
Fig. 2. A: Muller ring : 가운데 부분의 큰 구멍은ring 고정후 부가적인 골이식을 할 수있고 또한 시멘트가 골 이식부에 교차결합(interdigitation)을 용이 하게 설계되어 있다.
Fig. 2.B: Muller reinforcement ring을 이용한 비구컵재치환술예(수술후18년)
Fig. 3. A: Ganz ring: 하방에 고리(hook)를 가지고 있어 자동적으로 고관절의 회전중심이 복원이 되고ring 의 상방전위 를 방지하도록 설계되어 있다.
Fig. 2. B: Ganz ring을 이용한 비구 재건술예(수술후3년)
A
A
B
B
년 추시에서 7례( 1 4 % )의 실패율을 보고 하였고, Yoon 등1 8 )은 3 7례 4 . 5년 추시에 2례( 5 . 4 % )의 실패 율을 보고 하였다. 그러나 Ganz ring 의 단점은 근 위부의 골지지가 충분치 못할 경우 고리의 파손 위 험성이 있다.
3) Antiprotrusio cage (Burch-Schneider cage)
상방의 장골과 부착하는 flange 와 하방의 좌골과 부착하는 f l a n g e를 가지고 있어 골결손부위를 우회 (bypass) 하여 고정이 가능하여 광범위한 비구 결손 이 있는 경우에 사용될수 있다. 주로 비구의 상방 및 후방벽과 후방지주의 심한 결손시 적응이 된다. 또 한 비구의 상방과 하방의 연결이 끊어진 경우도 적
～1 1년) 추시 결과로 3 2례( 7 6 % )에서 만족할 만한 결과를 보고하였고, Peters등1 4 )은 2 8례의 비구부 재 치환술후 평균 3 3개월 추시결과 고정실패는 한례도 없었다고 보고 하였다.
4. Z C A® (reconstruction roof ring and cage)
Acetabular roof reinforcement ring은 Muller ring으로 대표되며, Antiprotrusio cage 는 Burch-Schneider cage로 대표되지만 비슷한 개념의 비구 보강환이 약간의 변형된 디자인으로 소 개되고 있다. ZCA® roof ring은 Muller ring보다 s i z e가 다양하고 screw hole이 더 많아 나사못 고정 시 위치의 선택이 많다는 장점이 있다. ZCA® c a g e 는 Burch-Schneider cage와 거의 유사하나 상방
Fig. 4. A: Burch-Schneider ring: large superior flange 와inferior triangular flange 및reinforcement posterior rim 으 로 구성되어 있다.
Fig. 4. 하방의triangular flange 는B:좌골 안으로impaction 시키기도 하고, C:좌골 표면에 나사못으로 고정 할수 있어 견고한 고정을 얻을수 있다.
A B C
f l a n g e가 두개가 있는 것이 차이점이다(Fig. 5).
5. Octopus ring
다른 비구 보강환과 달리 시멘트를 이용하지 않고 비구 보강환주위 3개의 l eg를 이용하여 비구결손부 위를 우회하여 고정한뒤 금속컵을 비구보강환에 s c r e w를 이용하여 결합시키고 폴리에틸렌 l i n e r를 삽입하는 방식으로 금속컵의 생물학적 고정( b i o l o g i c
f i x a t i o n )을 기대하는 비구 보강환이다(Fig. 6). 이 는 골 시멘트를 사용하지 않는 유일한 보강환으로 이에대한 장기 추시결과는 없으나 생물학적 고정을 원할시에는 시도 해 볼수 있다. 그러나 고정상 상당 한 경험과 수기가 필요하다.
비구 보강환 사용에 대한 술전계획
인공고관절 재치환술에 있어서 신중한 술전 계획 Fig. 5. A: ZCA®roof ring B: ZCA®cage
Fig. 6. A: Octopus cementless reinforcement ring
B: Octopus ring을 사용한 비구부재치환술예(수술후6년)
A B
트형 비구부 재치환술은 매우 힘들 것을 예견할수 있는 소견이다. 여러 방향으로 촬영된 방사선 사진 을 통해 수술전 많은 정보를 얻을수 있다. 또한 술전 반드시 computed tomography(CT)를 촬영하여 보다 정확한 비구주위 결손부의 범위와 분류에 대한 분석을 통해 필요한 이식골의 종류 및 크기, 비구 보 강 환의 종류를 준비 해야 한다. 필요시는 3D CT가 도움될때도 있다.
수술 술기
1. 비구 부 노출 및 도달법
비구부에 도달 하는 표준술식 모두 비구 보강환사 용이 가능하나 저자는 후외측 도달법을 선호한다.
후외측 도달법시 비구부의 좋은 시야 확보를 위해서 는 대퇴부를 전방전위시키는 것이 중요하다. 이를 위해서는 대둔근의 대퇴부 부착부를 완전히 절개하 고, 고관절 전방 관절낭( c a p s u l e )의 충분한 이완이 필요하다. 비구 보강환의 상방부를 장골에 부착하기 위해서는 비구상방연에서 상방으로 외전근을 충분히 박리하여야 한다. 이때 비구 보강환의 상방 f l a n g e 가 장골외벽에 안정감있게 접촉이 되도록하여야 한 다. 이 과정에서 외전근에 너무 많은 손상을 주지 않 도록 각별한 주의가 필요하며 또한, 후방쪽 박리시 좌골절흔(sciatic notch) 쪽으로 너무 가까이 가지 않도록 주의해야 한다. 기구의 삽입전에 반드시 좌 골신경의 경로를 노출시켜 수술중 신경손상이 가지 않도록 항상 주의하여야 한다. 만약 하방에 고정이 필요 한 비구보강환사용시는 비구연 하방도 역시 충 분히 박리되어야 하며 이때 폐쇄동맥( o b t u r a t o r
시멘트, 골용해에 의한 괴사조직과 염증성 섬유조직 등을 완전히 제거한후 골 결손부위와 남아있는 비구 부의 상태를 점검한다. AAOS 분류법이 비구부 골 결손정도를 분류하는데 많이 이용된다2 ). AAOS 분 류를 통해 골결손정도와 그 t y p e이 결정되면 골결손 에 맞는 비구 보강환의 종류를 선택해야 한다. 비구 연이 보존돼있고 작은 분절 결손(AAOS classifica- tion type I)일 경우 Muller ring 으로 숙주골과 적절한 고정을 얻을 수 있다. 심한 상방 또는 후방의 골결손이 있는 경우는 Muller ring 으로 충분한 고 정력을 얻기 힘들어 Ganz or Antiprotrusio cage 등을 선택해야 한다. 비구부의 골 결손부위에 대해 공동결손(cavitary defect) 인 경우는 분쇄성 골이 식을 충분히 impaction 되도록 시행하며 분절결손 인 경우는 구조성 골이식을 시행하여 분절결손을 공 동결손에 가깝게 복원한뒤 이에 대해 분쇄성 골이식 을 시행한다.
3. 비구 보강환의 삽입과 고정 및 폴리에틸렌컵의 시멘트고정
비구 보강환의 크기는 숙주골과 최대한 접촉을 얻 을수 있는 것으로 선택해야 하며 특히 비구 상방과 의 안정성 있는 접촉이 중요하다. 대부분 골 결손부 위가 심하고 정상 비구 형태를 유지하지 못하므로 비구 보강환이 숙주골과 최대한 접촉을 얻기 위해서 는 비구 보강환의 p r e - b e n d가 필요한 경우가 많다.
비구 상방으로 비구 보강환의 상방 f l a n g e를 위치시 키고 반구형 비구컵 부분을 원래 비구부에 위치 시 킨후 최대한 이식골이 아닌 숙주골과 접촉면을 크게 하면서 압박 고정이 되어 나사못을 삽입하기전에 일
차적인 안정성을 갖도록 해야 한다. 비구 보강환과 숙주골사이에 충분한 일차적 안정성을 갖고난후 부 가적인 나사못을 비구 상방 장골부위 및 비구 보강 환의 종류에 따라 좌골부위에 몇 개의 나사못을 고 정한다. 비구 보강환을 안착시킨후 비구부와 비구 보강환사이의 공간에는 충분한 분쇄성 골이식을 시 행한다. 비구부 골결손부위의 복원과 비구보강환의 안정된 삽입 및 골이식후에는 시멘트를 이용하여 폴 리에틸렌컵을 적절한 위치에 고정한다. 종종 비구 보강환은 숙주골과 최대한 접촉을 얻기 위해 부적절 한 고관절역학 부위에 위치하기도 하는데 이는 시멘 트를 이용한 폴리에틸렌컵의 고정시 어느정도 교정 이 가능하다.
결 론
비구부 재치환술에 있어서 무시멘트형 비구부 재 치환술이 시멘트형 비구부 재치환술보다 좋은 결과 를 보이지만 심한 골결손에 있어 무시멘트형 컵의 사용이 어려운 경우 시멘트형 재치환술을 하게 되는 데 이때에는 골 결손에 대한 자가 혹은 동종골의 구 조성 또는 분쇄성 골이식과 함께 비구 보강환 (acetabular reinforcement ring)의 사용이 필요 하다. 비구 보강환에는 여러 종류가 소개되고 있는 데 우선 비구부의 결손에 대한 술전 및 수술시야에 서 정확한 분석이 이루어져야 하며 결손종류에 따른 비구 보강환의 선택이 중요하며 비구보강환의 역학 적인 위치의 선정 및 압박을 통한 초기 안정성을 얻 는 것이 무엇보다 중요하다. 만약 보강환의 초기안 정이 유지안되면 보강환을 이용한 재치환술의 결과 는 예측할 수가 없다. 다음으로 골결손 부위에 대한 분쇄성 혹은 구조성 골이식으로 비구 주위의 충분한 골주(bone stock)를 얻는 것이 매우 중요하며 비구 보강환은 이러한 골이식부의 골유합을 위한 안정성 및 재형성( r e m o d e l l i n g )에도 크게 기여하는 것으로 생각된다. 심한 골결손이 있는 비구부 재치환술에 있어서 분쇄성 혹은 구조성 골이식 및 비구 보강환 의 사용은 정확한 적응증 선택과 철저한 수술수기로 좋은 결과를 얻을수 있으며, 심한 비구 결손의 재건 에 우수한 방법으로 사료된다.
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