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Volume 15, Number 1, June 2003
자기공명영상을 이용한 정상 한국인의 반월상 연골 경사각 측정
관동대학교 의과대학 정형외과학교실, 인하대학교 의과대학 정형외과학교실✽
김형수・이용재
✽・이상협
✽= 국문 초록 =
목적 : 자기공명영상을 이용한 정상 한국인의 반월상 연골 경사각을 측정하였다.
대상 및 방법 : 본원에 내원한 환자 중 자기공명영상을 이용하여 슬관절 검사를 한 환자를 대상으로 십자 인대 파열, 반월상 연골 파열의 외상력 및 기왕병력이 없고, 정상자기공명영상을 보이는 환자 7 6명 7 6예에 서 시상면 내측 및 외측 반월상 연골의 전경사각과 관상면 반월상 연골 경사각을 측정하였으며 이를 연령별 로 1 0대에서 5 0대로 나누어 비교 분석하여 한국인의 정상수치를 알아보았다.
결과 : 시상면에서 계측한 내측 반월상 연골의 전경사각은 평균 4 . 1±2 . 1도( 1 . 5 - 8도)였고, 외측 반월상 연골의 전경사각은 평균 3 . 6±2 . 5도( 1 - 1 0도)로 내측 반월상 연골 전경사각이 외측 반월상 연골 전경사각보 다 높아 내측이 외측보다 더욱 경사짐을 알 수 있었다( p<0.05 ). 관상면에서의 계측한 반월상 연골 경사각 은 평균 1 . 4±1 . 1도( 0 - 4도)로 내반 되는 경사각을 보였다( p>0.05 ).
시상면에서 계측된 내측, 외측 반월상 연골의 전경사각 및 관상면 반월상 연골 경사각은 평균적으로 연령 이 증가할수록 감소하는 경향을 보였으나 통계학적 유의성은 없었고 서로간의 상관성도 없었다 ( 시상면 내 측: p=0.31, 시상면 외측: p=0.82, 관상면: p=0.63 ).
결론 : 반월상 연골 경사각은 슬관절 전치환술, 경골 근위부 절골술, 반월상 연골 이식술등 재건술식에서 골 성부의 각도 외에 해부학적 복원을 위하여 고려해야 할 반월상 연골 및 연부조직의 형태학적 요소라 할 수 있다.
색인 단어 : 슬관절, MRI, 반월상 연골 경사각
서 론
정형외과 영역에서 슬관절 병변은 소아기의 선천성 기형, 외반슬, 내반슬을 비롯하여 성인 및 노인에게 서 유발되는 퇴행성관절염 또는 류마티스성 관절염 및 외상성 질환 등 다양하게 나타난다.
슬관절의 병변에 대하여 경골 근위부 절골술, 슬관 절 전치환술, 반월상 연골 이식술, 전방 및 후방 십 자인대 재건술등을 시술함에 있어 확실한 진단과 그 치료방향의 결정을 위해서는 대퇴 경골각, 경골 고평 부의 후경사각, 반월상 연골의 시상면 및 관상면 경
사각등 여러 인자를 고려해야 할 것이다. 슬관절 전 치환술시 경골 근위부 절제후 실제적인 경골 근위부 의 재현을 위해서는 골성 후경사만을 고려하기보다는 반월상 연골의 전각부 보다 후각부의 두께가 더 두꺼 운 것을 감안하여 반월상 연골의 전 경사각까지도 고 려해야 더욱 정확하리라고 사료된다. 또한 경골 근위 부 절골술 시에도 단순 방사선상 골성부만을 기준으 로 교정할 경우 연부 조직 및 반월상 연골의 해부학 적인 형태를 무시하게 된다.
슬관절 전치환술, 경골 근위부 절골술 또는 여러 재건술시 가급적 완전한 해부학적 형태를 복원하는 것이 바람직하다. 따라서 재건술시 해부학적 형태 복
Corresponding Author: Hyoung-Soo Kim, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Kwandong University, Koyang, Korea Myongji hospital, # 697-24, Hwajung-dong, Dukyang-ku, Koyang, Kyunggi, Korea Tel: 31-810-6535, Fax: 31-969-0500, E-mail: kimknee@kd.ac.kr
원을 위해서는 정상한국인의 반월상 연골 시상면과 관상면 경사각의 정상치를 아는 것이 필요하다. 이에 저자는 연령별 한국인의 정상 반월상 연골 시상면과 관상면 경사각을 측정하여 재건술시 기준을 삼고자 하였다.
연구 대상 및 방법
2 0 0 0년 3월부터 2 0 0 1년 6월 까지 본원에 내원하 여 슬관절부 자기공명영상검사를 시행한 환자 중 단 순 방사선 사진 및 임상학적 검사를 통해 류마토이드 관절염 등의 염증성 질환이나 내,외측 관절 간격이 동시에 좁아지거나 한쪽만 좁아진 퇴행성 관절염이 있는 경우를 제외하고, 자기 공명 영상을 촬영하여 슬관절 주위 연부조직, 전, 후방 십자인대 및 퇴행성 병변 등급 II 이상의 반월상 연골에 병변이 없다고 확인된 환자중 1 1세에서 1 9세를 1 0대로, 20세에서 2 9세를 2 0대로, 50대까지 각 연령대별로 1 0대 1 5 명，2 0대 1 9명，3 0대 1 6명，4 0대 1 4명，5 0대 1 2명 씩 총 7 6명 7 6예를 연구 대상으로 하였다. 이들의 평균 연령은 3 8 . 8세 ( 1 6 ~ 5 7세)였고 남자가 4 5명, 여자가 3 1명이었다. 자기공명영상은 1.5T 기기 (Signa; GE Medical Systems, Milwakee, WI, U S A )이다.
자기공명영상은 슬관절을 신전위치에 고정시키고 촬영한 후, 시상면에는 각각 내, 외측 반월상 연골 전경사각을 측정하였고 관상면에는 반월상 연골 경사
각을 측정하였다.
자기 공명 영상의 시상면 사진 상에서 내, 외측의 반월상 연골의 전각부와 후각부의 상면의 제일 높은 정점을 연결한 선과 각각의 내, 외측 경골 고평부의 접선을 도식하였다. 반월상 연골의 전후각 상면의 제 일 높은 정점의 연결선은 경골 고평부의 후경사에 비 해 전례에서 전 경사를 이루고 있어 반월상 연골의 전 후각 상면 연결선과 경골 고평부의 접선사이에 이 루는 각을 반월상 연골의 전경사각이라 정의 하였 다.(Fig. 2-A, Fig. 2-B) 그리고, 관상면에서 반월 상 연골의 경사각은 관상면 사진상 내, 외측의 반월 상 연골의 상면의 제일 높은 정점을 연결한 선과 경 골의 고평부를 이루는 선을 도식화하여 그 접선이 이 루는 각으로 정의하였다(Fig. 3).
측정에 사용된 자기 공명 영상 절편은 경골의 내과 및 외과 각각의 중심을 지나는 시상면 사진을 이용하 여 측정하였으며 관상면 사진은 내, 외측 반월상 연 골의 높이가 가장 크게 나온 관상면 사진을 이용하여 측정하였다. 시상면 및 관상면 모두 양자 강조영상 (TR/TE; 4000/16, 4000/24)을 이용하였다.
각각 경사각의 차이에 대한 유의성 검정은 S t u- dents t - 검사를 사용하였고, 자기 공명 영상에서 측정한 계측기의 측정자간의 차이가 있는지는 저자 외 1명이 각각 측정하여 유의한 차이가 있는지를 검 정하였고, 측정 시기간의 차이가 있는지는 저자가 1 개월 간격으로 재측정하여 측정치의 유의한 차이가 있는지는 Pearson Correlation Coefficient를 이
FIGURE 2-A. Medial meniscal slope angle in the sagittal plane
FIGURE 2-B. Lateral meniscal slope angle in the sagittal plane
용하여 판별하였으며, 연령의 증가에 따른 경사각의 변화는 일원 배치 분산 분석법을 이용하여 검정하였 고 통계적 방법은 S P S S를 이용하였다.
결 과
1. 시상면에서 내외측 반월상 연골 전경사각
내측 반월상 연골의 전경사각은 평균 4 . 1±1 . 9도 ( 1 . 5 ~ 8도)였고, 외측 반월상 연골의 전경사각은 평 균 3 . 6±2 . 1도( 1 ~ 1 0도)로 내측 반월상 연골 전경사 각이 외측 반월상 연골 전경사각보다 높아 내측이 외 측보다 더욱 후방 경사짐을 알 수 있다(Table 1).
내, 외측 반월상 연골간의 전경사각의 차이는 S t u- dents t-검사상 유의한 차이를 보였으나 서로간의 상관성은 없었다.(t=2.08, p<0.05)
2. 관상면에서의 반월상 연골 경사각
관상면에서의 반월상 연골 경사각은 평균 1 . 4±
0 . 9도( 0 ~ 4도)로 내반 되는 경사각을 보였다. 이는 반월상 연골 자체도 약간 내반슬 되고 있는 경향을 보여 주고 있다( Table 1 ).
3. 연령에 따른 시상면과 관상면에서의 반월상 연 골 경사각의 변화
시상면에서 계측된 연령에 따른 내측 반월상 연골 의 전경사각은 1 0대에서 평균 4 . 5도( 3 ~ 7도), 20대 에서 평균 4 . 7도( 3 ~ 8도), 30대에서 평균 4 . 3도 ( 2 . 5 ~ 6도), 40대에서 평균 4 . 0도( 2 ~ 5도), 50대에 서 평균 3 . 9도( 2 . 5 ~ 5도)로 측정되었고 2 0대를 정점 으로 전반적으로 감소하는 추세를 보이고 있으나 일 원 배치 분산 분석법에 의한 통계학적 유의성은 없었 으며 상관성도 없었다(p=0.29, F=1.28, r=-0.312).
외측 반월상 연골의 전경사각은 1 0대에서 평균 4 . 1도( 3 ~ 7도), 20대에서 평균 4 . 3도( 3 ~ 8도), 30 대에서 평균 3 . 9도( 2 . 5 ~ 6도), 40대에서 평균 3 .４ 도( 2 ~ 5도), 50대에서 평균 3 .３도( 2 . 5 ~ 5도)로 측 정되었고 2 0대를 정점으로 내측과 비슷하게 감소하 는 추세를 보이고 있으나 일원 배치 분산 분석법에 의한 통계학적 유의성은 없었으며 상관성도 없었다 (p=0.79, F=0.39, r=-0.163).
관상면에서 계측한 반월상 연골 경사각은 1 0대에 서 평균 1 .２도( 0 ~ 3도), 20대에서 평균 1 . 3도( 0 ~ 3 도), 30대에서 평균 1 .２도( 0 . 5 ~ 5도), 40대에서 평 균 1 . 1도( 0 ~ 2도), 50대에서 평균 1 . 1도( 0 ~ 4도)로 측정되어 시상면과 같이 2 0대를 정점으로 감소하는 추세를 보였고, 일원 배치 분산 분석법에 의한 통계 학적 유의성은 없었으며 상관성도 없었다. (p=0.61, F=0.59, r=0.132) 각각의 계측치에 대한 측정자간
─ 80 ─ FIGURE 3. Coronal meniscal slope angle
Table 1. Correlation between medial and lateral meniscal slope and coronal meniscal slope angle
medial meniscal lateral meniscal coronal meniscal
slope angle slope angle slope angle
Number of case 40 40 40
Mean (degree) 4.1 3.6 1.4
Range(degree) 1.5-8 1-10 0-4
Standard Deviation 2.08 2.47 1.11
Inter - P-C co.* 0.613 0.819 0.762
Intra - P-C co.* 0.715 0.825 0.851
* Inter - P-C co. ; Inter - Pearson Correlation coefficient
* Intra - P-C co. ; Intra - Pearson Correlation coefficient
의 차이는 없었으며 r = 0 . 6 4 3 (내측), r=0.842(외측) , r = 0 . 7 4 5 (관상면) 측정시기에 따른 계측치의 차이도 없었다. r=0.735(내측), r=0.816(외측), r=0.823(관 상면) (Fig. 1).
고 찰
경골 고평부의 시상면 후 경사각은 일반적으로 2 ~ 1 0도의 후 경사각을 가지고 있는 것으로 알려져 있으며7 ), Jenny 등8 )은 반월상 연골의 전경사각이 골성 후 경사각보다 완만하여 경골 근위부 축과 직각 에 가까운 전경사각을 보인다고 하였다. Jiang 등9 ) 은 단순 방사선 사진 상 내측 경골 고평부의 평균 후 경사각은 나이나 성별 그리고 관절염에는 영향을 받 지 않는다고 하였다. 저자들의 경우에는 내측 반월상 연골의 경우 평균 4 . 1도, 외측 반월상 연골의 경우 평균 3 . 6도로 계측되어 대체적으로 동서양의 다른 저자들과 비슷하였다3 , 8 ).
슬관절 전치환술시 경골 근위부 절제시에 경골 관 절면에 평행한 절제를 일반적인 원칙으로 하여 대개 6 ~ 1 0도의 후 경사각을 유지한 채로 경골 근위부절 제를 권유하고 있으며1 ), 여러 연구에서 후 경사각을 유지한 채 관절면에 평행하게 절제함으로써 좋은 골
질을 획득하여 함몰 등의 합병증을 줄일 수 있다고 하였고, 슬관절의 굴곡을 원활하게 함으로써 계단을 쉽게 내려가게 도움을 줄 수 있다고 하였으며 후 경 사가 적을 경우 많은 실패율을 보고하기도 하였다
5 , 6 , 1 0 , 1 1 )
.
최 등3 )에 의하면 반월상 연골의 전 경사각과 골성 경사각간에 평균 5 . 8도 가량의 차이가 있다고 하였 으며 슬관절 전치환술시 경골 근위부의 골 절제시에 단순 방사선 측면 사진 상 계측되는 골성 후 경사를 재현하고자 5 ~ 1 0도의 후 경사각으로 골 절제시에는 반월상 연골의 경사각은 무시되므로 내 , 외측의 후 경사각은 증가될 수 있다.
또한 슬관절 전치환술시 경골 근위부 절제후 삽입 하는 폴리에틸렌은 후 경사각을 가지기 때문에 실제 적인 경골 근위부의 해부학적 복원을 위해서는 단순 히 골성 후 경사만을 고려하기 보다는 반월상 연골의 전각부보다 후각부의 두께가 보다 두꺼운 것을 염두 에 두고 반월상 연골의 전 경사각까지도 고려하는 것 이 타당할 것으로 사료된다.
슬관절 정렬의 해부학적 회복을 위한 경골 근위부 절골술을 시행함에 있어 골성부의 변형에 대한 보정 외에 반월상 연골의 존재유무 및 연부조직에 의한 변 형에 대한 보정이 필요하리라 사료되고 그러기 위해 서는 관상면 및 시상면에서 반월상 연골이 차지하고 있는 경사각의 정상치를 고려한 보정이 필요하리라 사료된다. 그러나 저자가 확인한 바에 의하면 관상 면에서 반월상연골 경사각을 측정한 논문은 없다. 저 자의 논문은 관상면에서의 반월상연골 경사각을 최초 로 측정하였고 평균 1 . 4±1 . 1도 내반 상태였다. 즉 슬관절 전치환술에서 경골 근위부의 골 절제시 또는 삽입하는 폴리에틸렌 제조과정에서 단순 방사선 측면 사진 상 계측되는 골성 관상면 경사각에 반월상연골 경사각을 보정해줘야 이론적으로 실제 인체상황과 일 치한다. 또한 경골 근위부 절골술시 삼차원적 교정은 필수적이고 시상면과 관상면에서 골성경사각과 반월 상연골 경사각을 고려하여 반월상연골 상태에 따라 과교정 유무 및 교정각도를 결정해야 한다. DeJour 등4 )은 절골술시 전방 십자 인대 결핍 슬관절에서는 기계적 대퇴경골각을 관상면에서 2 ~ 3도 외반 상태 로 절골술을 실시하고 내측 반월상 연골 절제술후 및 반월상 연골의 내측 돌출( e x t r u s i o n )시는 5 ~ 8도 외 반 상태로 절골술을 권유하였다. 저자는 측정된 반월 상 연골 관상면 각도가 평균 1 . 4±1 . 1도로서 저자의 연구를 기준으로 할 때 경골 근위부 절골술시 반월상 연골 절제수술 후 상태에서는 반월상 연골이 존재할 때 보다 1 ~ 2도 정도 과교정이 한국인에 합당하다고 FIGURE 1. Changes of meniscal slope angles according to the
age
10 20 30 40 50
year(age) 5.0
4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 medial meniscal slope angle
latral meniscal slope angle
coronal meniscal angle
생각된다. 그리고 시상면에서는 B r o w n e등2 )이 전방 십자인대 결핍 시에는 골성 후경사각을 줄이는 방향 으로 신전 절골술을, 후방 십자인대 결핍 시에는 골 성 후경사각을 증가 시키는 방향으로 굴곡 절골술을 주장하였으나 반월상 연골 절제술후 절골술시 골성 후경사각에 대한 고려는 언급하지 않았다. 저자들의 결과를 토대로 볼 때 편측 반월상 연골 절제수술 후 에는 문제가 없으나 양측 반월상 연골 절제수술 후 절골술시에는 연부조직 까지 포함된 후경사각을 고려 해야 한다.
본 연구의 문제점으로 슬관절 동통을 주소로 내원 한 환자에서 시행된 연구로 동통이 없는 정상인에 대 한 연구가 되지 못했고 자기 공명 영상에서 경골 고 평부의 접선을 도식화 하는 과정에서 일반 방사선 사 진 보다는 접선의 기준점을 찾는데 어려움이 있었으 며 관상면 측정시 각도 차이가 너무 작아 통계처리에 문제점이 많았다. 향후 전향적인 연구 시 좀 더 정확 한 각도측정을 위해 PAC (Picture Archiving Communication) system을 이용할 경우 측정자간 의 오차를 줄일 수 있고, 보다 정확한 결과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
결 론
본 연구에서 내측 및 외측 반월상 연골 전경사각 및 관상면 반월상 연골 경사각은 각각 4 . 1도, 3.6도 및 1.4 도로 내측 반월상 연골 전경사각이 외측보다 크게 나타났으며 연령의 증가에 따른 반월상 연골 전경사각 은 2 0대를 정점으로 하여 감소하는 추세를 보였다.
이 각도는 슬관절 전치환술, 경골 근위부 절골술, 반월상 연골 이식술등 재건술식에서 골성부의 각도 외에 해부학적 복원을 위하여 고려해야할 반월상 연 골 및 연부조직의 형태학적 요소라 할 수 있다
추후 더 많은 증례연구를 통하여 슬관절 전치환술 및 절골술 등의 재건술에서 기준이 될 수 있는 슬관 절 및 연부 조직의 형태학적 변화를 조사하고 경골 근위부 절골술시 3차원적 요소를 고려할 경우 연부 조직이 차지하고 있는 부분에 대한 연구가 보다 필요 할 것으로 사료된다.
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─ Abstract ─
Measurement of Meniscal Slope Angles in Normal Korean using MRI
Hyoung-Soo Kim, M.D., Young-Jae Lee, M.D.✽, Sang-Hyoup Lee, M.D.✽
Department of Orthopedic Surgery, Kwandong University, Koyang, Korea Department of Orthopedic Surgery, Inha University, Incheon, Korea✽
Purposes : We measured the meniscal slope angles in normal Korean using MRI
Materials and Methods : Knee MRI was taken in 76 adults who complained of knee pain without the history of knee joint disease, trauma such as cruciate ligaments injury or meniscal tear. Slope angles of medial and lateral meniscus in the sagittal plane and coronal plane were measured. We analyzed the change between the age of 10 years and 50 years to determine the normal range of slope angles of medial and lateral meniscus in the sagittal and coronal plane.
R e s u l t s : The average slope angles of medial and lateral meniscus in the sagittal plane were 4.1±2 . 1 degree (1.5-8 degree) and 3.6±2.5 degree (1-10 degree) respectively. This result shows that anterior slope angle was larger in medial than in lateral meniscus ( p<0.05 ). The average meniscal slope angle in the coronal plane was 1.4±1.1 degree, and there was a inclination of varus direction ( p>0.05 ).
Comparison of the results demonstrated that when the mean age of the patients is increased, the mea- sured mean meniscal slope angles in the sagittal plane and coronal plane are reversely diminished. How- ever there were no correlation and statistical significance between the results ( medial sagittal plane:
p=0.31, lateral sagittal plane: p=0.82, coronal plane : p=0.63).
Conclusion : The meniscal slope angles should be considered as morphological factor of meniscus and soft tissue to perform the reconstructive surgery such as total knee arthroplasty, high tibial osteotomy and meniscal transplantation.
Key Words : Knee joint, MRI, Meniscal slope angle
