슬관절 전치환술에서 경골 내측 골 결손시 내고정 없이 시행한 자가골 이식술
건국대학교 의과대학 충주병원 정형외과
김기환∙고덕환∙김형준∙김동헌
목 적: 슬관절염 환자에서 경골 내측의 골 결손 부위에 내고정 없이 자가골 이식술을 시행 후, 추시 관찰한 결과 를 문헌 고찰과 함께 보고하고자 한다.
대상 및 방법: 1998년 3월부터 2003년 3월까지 시멘트형 슬관절 전치환술 중, 경골 내측의 골결손 부위에 내고 정 장치를 사용하지 않는 자가골 이식술을 시행한 42예를 대상으로 5년 이상 추시 관찰 하였다. 추시 기간은 평 균 71개월(60~99.6)이었고, 평균 연령은 68.3세(58~82), 남자가 5예, 여자가 37예였으며 평균 체중은 59 kg(42~82)이었다. 임상적으로 Knee society score system을 이용하여 평가하였고 방사선학적 평가를 시행 하였다.
결 과: KSS system을 사용한 슬관절 점수는 술전 평균 47.8점에서 추시 평균 89.3점으로 향상되었고 대퇴 경 골각은 술전 평균 15.3도 내반에서 추시 평균 5.4도 외반을 나타냈다. 골 흡수나 해리, 경골 삽입물의 이완은 나 타나지 않았다.
결 론: 슬관절염 환자에서 경골 내측의 골 결손 부위에 시행한 자가골 이식술은 골절제의 최소화, 경골 삽입물의 안정성, 추가적인 내고정 없이 시행 가능하다는 측면에서 간편하고 효율적인 기법으로 사료된다.
색인 단어: 슬관절 전치환술, 내측 경골 결손, 자가골 이식술
Autogenous Bone Graft without Internal Fixation for Medial Tibial Bone Defect in Total Knee Arthroplasty
Ki-Hwan Kim, M.D., Duk-Hwan Kho, M.D., Hyeung-June Kim, M.D., Dong-Heon Kim, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, College of Medicine, Konkuk University, Chungju, Korea
Purpose: We wanted to evaluate the results of autogenous bone graft without internal fixation for the medial tibial bone defect in total knee arthroplasty.
Materials and Methods: We reviewed the records of 42 cases who underwent total knee arthro- plasty using autogenous bone graft without internal fixation for medial tibial bone defect between March 1995 and March 2003 and who were followed for more than five years after surgery. We
� Address for Correspondence: Dong-Heon Kim, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, College of Medicine, Konkuk University, Gyo hyun dong, Chungju, Chungbuk, 620-5 Korea
Tel : 82-43-840-8251, Fax : 82-43-844-7300, E-mail : hjune7610@naver.com
서 론
슬관절 전치환술 시, 심한 변형에 의해 경골 상단 에 골 결손과 골 경화가 있는 경우, 경골 삽입물의 안정성과 연부 조직의 균형, 관절 기능 및 정렬의 회 복에 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 적절한 수 술적 처치가 요구된다. 경골 삽입물의 견고한 고정 을 위해 여러 방식이 사용되고 있지만, 이 중 골 이 식술은 대퇴골이나 경골을 절제해서 생긴 자가 골을 쉽게 이용할 수 있고, 골 절제를 최소화 할 수 있으 며, 골 유합이 이루어지면 안정된 내구성을 얻을 수 있어 선호되는 방법이다1,6,16). 이식골의 고정방법으 로, 나사못이나 K-강선을 이용한 내고정 방법1,2,17) 과 내고정 장치 없이 골편을 압축고정 하는 방법15,18) 이 있다. 본 연구에서는 내반 변형이 있는 슬관절염 환자의 슬관절 전치환술 시, 경골의 내측 골 결손과 골 경화 부위에 내고정 장치를 사용하지 않는 자가 골 이식술을 시행하고, 임상적 결과와 방사선적 결 과를 분석하고자 한다.
대상 및 방법
1. 연구대상
1998년 3월부터 2003년 3월까지 시멘트형 슬관 절 전치환술을 시행한 환자 중, 경골 내측의 골 경화 와 골 결손 부위에 자가골 이식술을 시행하고 최소 5년 이상 추시 가능하였던 42예를 대상으로 하였다.
추시 기간은 평균 71개월(60~99.6)이었고, 평균 연 령은 68.3세(58~82), 남자가 5예, 여자가 37예였으 며 평균 체중은 59 kg(42~82)이었다. 삽입물은 PFC Sigma (Press Fit Condylar, Johnson and Johnson Professional Inc, Raynhan, MA, USA)를 사용하였고 전례에서 CMW3G cement(Depuy, Leeds, UK)에 Gentamicin을 첨가하여 진공 혼합하여 사용하였다. 후방십자인대 보존형 37예, 대치형 5예를 사용하였고 골결손 크기 는 5 mm 이하 34예, 6~9 mm 8예였다. 술 전 진단 으로 퇴행성 관절염 42예를 대상으로 하였고 류마 티스 관절염과 외상성 관절염은 제외하였다.
2. 평가방법
임상적 평가는 수술 전 및 최종 추시 시, KSS (Knee society score) system12)을 사용한 슬관절 점수, 관절 운동 범위를 분석하였다. 방사선적 평가 는 최종 추시 시 기립 전후면 사진과 측면 사진, 슬 개골 측면 사진을 분석하여 American Knee Society 방사선적 평가 방법9)을 이용하여 삽입물의 위치 및 삽입물 고정 상태, 하지의 정렬, 경골 삽입 물 주위의 방사선 투과성 선과 해리를 분석하였고 골 유합 시기, 골 이식 부위의 흡수 및 붕괴, 내측 골 결손 변연부의 경화성 골 조직의 골 괴사 여부를 관 찰하였다.
reviewed the results using Knee society score system and observed the radiographic changes.
Results: The mean knee score by KSS system was 47.8 preoperatively and was 89.3 at last.
The mean tibiofemoral angle was varus 15.3�preoperatively and valgus 5.4�at last. There was no evidence of the displacement of grafted bone, osteolysis and loosening of the implants.
Conclusion: We believed total knee arthroplasty using autogenous bone graft is a simple and effective treatment in the elderly with bone defect of the proximal medial tibia, especially in view of the minimal bone resection, the stability of the tibial component, and the reconstruction of tib- ial bone defects.
Key Words: Tibial medial bone defect, Autogenous bone grafting, Total knee arthroplasty
3. 수술방법
수술은 동일 시술자(D. H. K)에 의해 시행되었으 며 전례에서 경골 및 대퇴골 부위 시멘트 고정과 슬 개골 치환술을 시행하였고, 내측 슬개 주위 도달법 을 이용하였다. 경골 근위부 골절제는 골 결손 정도 에 상관없이, 외측 관절면을 기준으로 최소 8 mm부 터 2 mm단위로 증가하여 최대 10 mm 이하로 하 였다. 골 결손 부위는 혈액 공급이 충분한, 건강한 해면골이 노출될 때까지 톱(saw)과 연삭기(burr) 를 이용하여 바닥이 경골 근위부의 절골면과 평행하 도록 다듬었고, 내측 골 결손 부위의 경화된 변연부 피질골을 최소 1 mm 두께로 테두리를 만들어 골 결 손 부위를 중심형(contained) 골 결손 형태로 만들 었다(Fig. 1A).
대퇴골과 경골 절제골 중, 골질이 좋은 부분을 선 별하여 연부조직과 관절연골을 제거하여, 파쇄골 (morselised bone) 혹은 골 세편(bone chip)으로 만들어 골 결손 부위에 압박 이식하였고(Fig. 1B), 경골 절제골 중, 높은 강도가 유지되는 연골하 골 (subchondral bone)에서 최소 1 mm 두께로 피질 골편을 만들어, 파쇄골 혹은 골세편 이식골 위에 압 박 이식하였다. 피질골편은 결손 부위에 충분히 압박 될 때까지 망치로 고정한 후, 톱(saw)을 이용하여 남은 부분을 절제하였고(Fig. 1C), 전례에서 나사못 (screw) 혹은 K-강선 등의 내고정 장치는 사용하지 않았다. 술 후 1일째부터 능동적 관절 운동, 대퇴 근 육 강화 운동을 시행하였고, 술 후 평균 2일째부터 보행기를 이용한 부분 체중 부하 보행을 시행하였다.
결 과
1. 임상적 결과
KSS system을 이용한 슬관절 점수는 술 전 평 균 47.8점(29~61)에서 추시 평균 89.3점(72~94) 이었고, 기능점수는 술 전 평균 42.7점(24~71)에서 추시 평균 82.2점(52~94)이었다. 굴곡 구축은 술 전 평균 12.4도(5~20)에서 추시 평균 4.5도(0~10) 로 향상되었다(Table 1).
2. 방사선적 결과
대퇴 경골각은 술 전 평균 내반 15.3도(9~17)에 서 추시 평균 외반 5.4도(3~7)를 나타냈다. 이식골 의 골 유합은 이식골과 숙주골 사이의 경계가 소실 되고 골소주가 유합되는 시기로 결정하려 하였으나, 골 이식 부위가 피질골 및 경골 삽입물에 가려져 방 사선학적으로 정확하게 측정하는 것은 불가능하였 다. 그러나 최종 추시 결과에서 경골 삽입물의 침하 (subsidence)나 해리(loosening), 이식골의 흡수 나 붕괴는 관찰되지 않았으며, 외측 변연부의 경화 성 골조직도 골 괴사로 진행되지 않았다(Fig. 2).
고 찰
슬관절 전치환술 시행 시, 대퇴 경골 각의 정상적 인 회복, 주변 연부 조직의 균형, 삽입물을 안정적으 로 지지할 수 있는 경골 근위부의 강한 연골하 골
Fig. 1. Intraoperative photographs show (A) The peripheral rim and sclerotic bone are preserved and cancellous bone in defect is exposed with pneumatic burr and saw. (B) Morserized autogenous cancellous bone was impacted graft in the central type bone defect. (C) Cortical bone was pacted over morserized grafted bone.
A B C
(subchondral plate)의 유지가 술 후 예후에 중요 한 영향을 미친다. 내반 변형이 심한 슬관절염에서, 연골 마모는 대퇴골 내과의 경골 근위부 내측에 대 한 직접적인 압박을 야기시키고, 이런 압박은 경골 근위부 내측에 혈류 장애 및 미세 골절을 발생시켜 골 경화, 골 괴사로 진행되어, 결국 골 결손으로 이 어지게 된다. 이런 골 결손이 있는 슬관절염에서 슬 관절 전치환술 시, 경골 삽입물의 견고한 고정을 위 해서는, 경골 근위부의 최소 절골(minimal bone cutting)을 통한 강한 연골하 골(subchondral plate)의 유지가 중요하지만, 골 결손이 심하면 절 골 후에도 골 결손이 남게 되며, 이에 대한 치료가 부적절한 경우 술 후 각 변형, 삽입물의 해리 및 슬 관절의 불안정성 등의 원인이 될 수 있어, 이러한 경
골 골 결손을 재건하기 위하여 여러 가지 방법이 사 용되어 왔다.
골 결손 부위가 작은 경우 골 결손 부위까지 절골 하거나 다발성 천공 후 시멘트 충전물을 이용하는
방법7,14)이 있고, 골 결손이 큰 경우 골 이식술1,6,16),
금속의 wedge를 이용하는 방법4,7), 경골 결손부 부 위에 알맞게 경골 삽입물을 미리 쐐기형으로 도안하 여 사용하는 방법(custom-made implant)5)등이 있다. 그러나, 골 결손 크기의 제한, 비용, 수술 시간 의 증가, 불필요한 골 절제, 수술 술기의 어려움 등 으로 골 결손에 대한 치료 방법을 선택할 때는 골 결 손의 크기, 위치, 환자의 활동력, 여러 치료 방법의 장단점 등을 고려하여 선택해야 한다.
골 결손 부위가 작은 경우 골 결손부까지 절제하
Table 1. Summary of clinical results
KSS* Flexion Contracture Tibiofemoral Angle
Preoperative 47.8 (29~61) 12.4�(5~20) Varus 15.3�(9~17)
Postoperative 89.3 (72~94) 04.5�(0~10) Valgus 5.4�(3~7)0
*KSS: Knee society scores
Fig. 2. Radiographs of the left knee of a 74 years old woman (A) Preoperative radiograph shows severe osteoarthritis with varus deformity. (B) Postoperative radiograph shows the grafted bone unclearly due to obliteration by remained cortical bone and tibial implant. (C) Postoperative 49month follow-up radiograph shows no evi- dence of loosening of the inserted implants.
A B C
는 방법은 경골 삽입물을 지지해 줄 골의 질을 떨어 뜨리고, 경골 단면적이 작아지며, 중요한 인대 부착 부의 희생이 따르게 되므로 바람직하지 않다3,13). 또 한 골 시멘트를 사용하는 경우 10 mm 미만의 골 결 손시 골 결손 부위에 용이하게 사용할 수 있는 장점 이 있으나 결손 부위에 일정하게 압력을 가할 수 없 어 층판 형성(lamination)에 따른 단열(frag- mentation)이 발생되는 단점이 있고 경골과 인공 삽입물 사이에 나사못을 보강한 시멘트를 사용할 경 우 나사못에 대한 전단 응력으로 역학적 기능이 좋 지 못하여 조기 해리와 응력 방패 현상이 발생할 수 있는 문제가 있다. 골 이식술은 골 결손 부위가 큰 기저부 부위는 골 경화 현상과 혈관 분포가 불량하 여 골 이식시 불유합, 흡수 및 함몰이 발생하는 단점 이 있으나 결손된 골조직을 재건하여 영구적이며 젊 은 환자에서 향 후 재치환술을 시행할 경우 많은 골 조직을 보존 할 수 있다는 장점이 있다1,6,16). Winsor 등19)은 골이식이 경골 골 결손 재건 시 가장 합리적 인 방법이라고 하였는데 첫째, custom-made implants가 필요 없으며 둘째, 골 이식을 시행함으 로써 시멘트의 단열이 적어지고, 셋째 연골하 골을 대부분을 남겨두어 생역학적으로 경골 삽입물을 고 정하는데 알맞으며 넷째, 일정한 두께의 시멘트를 사용할 수 있다고 하였고, Hachinoda 등10)은 성공 적인 골이식을 위해 첫째, 경골 삽입물의 붕괴(col- lapse)를 막기위해 기저부를 평행하게 만들어야 하 고 둘째, 골이식면은 경골면의 25%를 넘지 않아야 하며 셋째, 경골 삽입물이 골 이식부위로 기울어져 서는 안되며 넷째, 골조송증이 있는 경우 압박 골 이 식이 필수적이라고 하였다.
골 이식에는 자가골 이식과 동종골 이식의 방법이 있는데, 동종골 이식은 전염성 질환의 이환, 숙주 골 조직으로의 전환 유무, 전환 시기 및 생역학적 특성 에 대해 논란이 되고 있으나, 자가골 이식은 대퇴골 과 경골을 절제해서 생긴 자가골을 쉽게 이용할 수 있고, 골 유합이 이루어지면 영구적으로 정상 골조 직을 통해 체중을 전달할 수 있으며 근위 경골의 해 부학적인 형태를 회복하여 재치환술 시 골 손실을 최소화할 수 있다는 점에서 자가골 이식이 선호되고 있다.
이식골의 고정방법으로 나사못이나 K-강선을 이 용한 내 고정 방법1,2,17)과 내 고정 장치 없이 골편을 압박고정 하는 방법11)이 있고, 이식골의 처리방법으 로는 이식골을 사각형이나 다각형의 형태로 만들어 이식하는 방법8)과 파쇄골 혹은 골세편으로 처리하 여 이식하는 방법15,18)이 있다. 이식골을 나사못이나 K-강선을 이용하여 고정하는 경우, 이식 골편이 작 은 경우 고정에 어려움이 있고, 경골 삽입물 고정 시 장애물로 작용할 수 있다. 또한 이식골에 대한 수직 응력이 나사못에 대한 전단 응력으로 작용하여 해리 를 야기시키고, 금속 고정물과 이식골의 강도 차이 에서 발생되는 응력 방패(stress shield) 현상이 경 골 삽입물의 침강과 해리를 일으켜, 재치환술의 시 기를 단축시키며, 수술을 어렵게 만드는 원인이 될 수 있다. 본 저자들은 이식골의 초기 안정성을 얻기 위하여 골 결손 부위의 경골 내측 변연부에 최소 1 mm이상의 자가 피질골을 보존하여 골 경화 부위를 중심형 골 결손형으로 전환시켜 골이식을 시행함으 로써 불필요한 내고정을 피할 수 있었고 추시 결과 에서 경화성 부위는 신생골로 재형성되는 것을 관찰 할 수 있었다. 이는, 대퇴 경골 각의 정상적인 회복 을 통해, 대퇴골 내과의 경골 내측에 대한 수직력의 감압 및 체중 부하 부위의 변경과 파쇄골 및 골세편 의 자가골 이식을 통하여 골 경화 조직이 재생되었 다고 사료된다.
Watanabe 등18)은 중심형 골 결손에 골세편을 압 박 이식한 연구에서 우수한 임상적 결과를 얻었으며 파쇄골을 사용한 경우와 임상적 차이는 없다고 하였 고, Ries 등15)은 중심형 골 결손에 파쇄 자가골 이식 에 대한 연구에서 파쇄골을 사용할 경우 파쇄골 사 이에 시멘트 침투의 문제로 인해 생리학적인 골유합 을 이루기 어려워 압박 골이식이 필요하다고 하였 다. 본 저자들은 경골 절제골 중, 높은 강도가 유지 되는 연골하 골에서 최소 1 mm 두께로 피질골편을 만들어, 이식된 파쇄골 혹은 골세편 위에 압박 이식 하여, 시멘트의 침투 및 골 유합 시까지 외력에 대한 장벽으로 작용하게 하여 추시 결과에서 골 유합과 삽입물의 안정성을 얻을 수 있었다.
결 론
슬관절염 환자에서 경골 내측의 골 결손 부위에 시행한 자가골 이식술은 추시 결과에서 골절제의 최 소화, 경골 삽입물의 안정성, 추가적인 내고정 없이 시행 가능하다는 측면에서 간편하고 효율적인 기법 으로 사료된다.
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