서 론
관절경은 20세기 초에 시작된 기법으로, 적은 침습적 방 법으로 진단과 치료를 동시에 할 수 있으며 통증도 적고
수술 후 회복도 빠르다는 장점과 함께 스포츠의 대중화, 자 기공명영상(MRI)을 포함한 영상 진단기술의 발달, 비디오 같은 영상매체의 발달 등에 힘입어 발전이 더욱 가속화된 분야이다. 최근에는 다양한 술식과 수술기구의 개발로 간 단한 치료술기뿐만 아니라 개방성 수술로도 좋은 결과를 얻기 어려운 재건술도 관절경으로 성공적인 결과를 얻을 수 있어 정형외과 영역에서의 관절경의 유용성은 점차 확 대되고 있다. 이에 관절경에 대한 역사와 현재 사용되는 슬 관절경 수술에 대하여 기술해보고자 한다.
본 론
1. 관절경의 역사
관절경이 처음 적용된 것이 무릎관절이었기 때문에 슬관 절경의 역사란 곧 관절경의 역사라 말할 수 있겠다. 제1차 세계대전 이전에 관절경 사용에 대한 기록에 의거하여 가 장 먼저 관절경을 사용한 것은 1912년 Severin Nordentoft로 서, 그가 바로 “arthroscopy”라는 단어 또한 최초로 사용한 의사라는 주장이 있다.1) 하지만, 현재까지 널리 인정되는 관절경의 역사는 1918년 일본 동경대학의 Takagi 교수가 7.3 mm cystoscope로 사체의 무릎관절을 관찰한 것이 최초 의 관절경 시술로 인정되고 있으며, 임상적인 관절경에 대 한 첫 문헌 보고는 1921년 스위스 의사인 Bircher의 보고로 알려져 있다.2)
서양의 관절경의 역사는 매우 단발적인 반면, 일본에서 의 역사는 지속적이며 계승하여 발전해왔다. 1932년, 일본 정형외과학회에서 직경 3.5 mm의 개량된 Takagi number 1 관절경이 발표된 후 무릎관절에 식염수을 채워넣고 시술하 는 임상적용이 시작되었고, 1951년에 Watanabe 교수가 소 아의 cystoscope을 개량하여 4 mm 관절경을 개발하여 이를 사용한 300예의 무릎관절 내 소견을 그림으로 그려 Atlas of arthroscopy를 발간하기도 하였다. 1958년 incandescent light bulb를 관절경에 장착하여 조명이 보강되어짐에 따라 선명한 시야 확보로 인해 관절경 시술은 세계적인 관심분 야가 되었다. 미국의 관절경 수술의 아버지로 추앙받고 있 는 Robert W. Jackson이 1964년 일본에 와서 Watanabe 교수 에게서 관절경 수술 기법(arthroscopic technique)을 사사받은 후 귀국하여 1968년 미주 정형외과학회(AAOS)에서 관절경
슬관절 관절경술
한양대학교 의과대학 정형외과학교실 최 충 혁
접수일: 2004년 9월 2일, 게재승인일: 2004년 9월 7일 책임저자: 최충혁, 서울시 성동구 행당동 17
ꂕ 133-792, 한양대학교 의과대학 정형외과학교실 Tel: 02-2290-8483, Fax: 02-2299-3774
E-mail: chhchoi@hanyang.ac.kr
A rthroscopic K nee S urgery
Choong-Hyeok Choi, M.D., Ph.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Hanyang University College of Medicine
Arthroscopy is a minimally invasive surgical procedure that allows the orthopedic surgeon to see and operate inside a joint using a device called an arthroscope. The arthro- scope is inserted through very small incisions in the skin and joint surgery has improved greatly since its introduction for joint surgery, and only a number of tiny scars remain to show that surgery was ever done. Arthroscopy is able to effectively manage a number of problems in the knee joint, including meniscal injury, ligament injury, loose bodies within the knee, chondromalacia of the patella, and osteoarthritis. Arthroscopic surgery of the knee is less traumatic, heals faster, minimizes scarring, and allows a quicker recovery. As a result, arthroscopic knee surgery is one of the most common orthopedic procedures in clinical practices and millions of people have recovered and returned to work following a knee injury much sooner.
However, thorough understanding of appropriate indica- tions, precise surgical techniques, and long-term experi- ences are basic standards for better outcomes. Further- more, well-scheduled rehabilitation program after arthro- scopic surgery of knee is always mandatory. (J Korean Assoc Pain Med 2004;3:120-124)
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에 대한 연수강좌를 개최한 것을 비롯하여 관절경의 보급 에 지대한 공헌을 하였다. 한편, 1966년에 Watanabe number 21 arthroscope에 high resolution의 rod-lens가 사용되었고, 1975년 television system의 도입으로 TV monitor를 사용하여 무릎관절안을 관찰할 수 있게 되어 관절경 수술의 획기적 인 진전을 가져오게 되었다. 현재도 계속해서 여러가지 술 식 및 수술기구가 개발되고 있어 계속 발전중이다.
2. 슬관절경의 사용분야
1) 진단적 관절경: MRI 등의 영상진단기술의 발전으로 단순히 진단만을 위해서 관절경을 시행하는 경우는 많지 않으며, 관절경 수술 시에 전반적인 관절 내의 상태를 파악 하는 진단 성향의 이상소견 확인 작업이 시행되는 경향이 있다. 하지만 오직 진단만을 위해서 관절경이 사용되는 경 우는 무릎관절 내 국소적 이상 병소에 대한 생검 등을 위한 진단적인 경우에 적응되어 사용할 수 있다. 하지만 관절경 시술자체도 감염, 관절운동의 제한, 관절연골의 손상 등의 합병증이 1.68% 정도에서 발생할 수 있으므로3) 가볍게 시 술을 결정하는 것은 좋지 않다.
2) 수술적 관절경
(1) 관절경적 반월상 연골 수술; 반월상 연골은 과거에는 관절 내의 흔적기관으로 기능이 없는 것으로 간주되어 일 반적으로 제거하였던 것과는 달리 현재는 하중의 분산, 충 격의 완화, 관절접촉 응력의 감소, 관절 접촉면 증가 및 관 절 접촉면 일치도의 증가, 관절연골의 영양공급, 관절의 안 정성, 관절의 과다 굴곡 및 신전의 제한, 관절의 위치감각 등의 기능을 지닌 매우 중요한 구조로서 인식되고 있다.4-7) 반월상 연골은 일상생활이나 스포츠 활동 중에서도 쉽게 손상될 수 있으며, 일단 반월상 연골의 파열로 인해 증상이 발생하는 경우에는 운동선수의 경우 90%는 비수술적 치료 만으로 운동에 복귀하지 못하므로 관절경 수술을 필요로 하게 된다. 이러한 반월상 연골손상이 관절경 수술이 필요 하게 되는 가장 많은 원인이기도 하다.
① 반월상 연골 절제술: 과거에는 관혈적 반월상 연골 전 절제술(open total meniscectomy)이 standard처럼 여겨진 때로 있으나 임상결과가 좋지 않고 관절염이 발생되는 경향이 있다. 관혈적으로 반월상 연골 전절제를 시행한 경우와 관 절경으로 부분절제를 시행한 경우를 비교해보면, 우수 및 양호의 결과가 90%와 68%로 현저한 차이가 있어8) 가급적 반월상 연골을 남기고 절제하는 경향이 있다. 또한 관절경 적 반월상 연골절제 시에도 가급적 반월상 연골 조직을 남 겨둔 채 부분절제를 하는 경우가 더 좋은 결과를 보여준 다.9) 일반적인 임상결과는 외측 반월상 연골의 부분절제 시 54∼92%에서 양호이상의 결과를 보인다. 반면, 내측 반월 상 연골의 부분 절제의 경우는 79∼100%에서 좋은 결과를
보이는 경향이 있으나, 이러한 임상결과와는 달리, 퇴행성 변화는 내측 반월상 연골을 절제한 경우가 외측 반월상 연 골 절제후보다 많은 경향을 보여10,11) 임상증상과 퇴행성 변 화는 일치하지 않는다고 알려져 있다. 한편 소아에서의 원 판형 반월상 연골에 대한 반월상 연골의 부분 절제술은 87∼100%에서 양호이상의 결과를 얻을 수 있지만, 다양한 정도의 퇴행성 변화가 보고되고 있다. 일반적으로 반월상 연골 절제 후에 결과는 시간이 경과할수록 저하되며,12) 특 히 시술 전에 퇴행성 변화가 있었거나 전방십자인대 손상 이 동반된 경우에 반월상 연골 절제술의 결과는 현저하게 저조한 경향이 있다.
② 반월상 연골 봉합술: 반월상 연골의 생역학적인 중요 성 때문에 반월상연골의 절제보다는 보존이 권유된다. 반 월상 연골의 보존을 위한 봉합방법으로 inside-out technique, outside-in technique, all-inside repair technique 등의 방법이 개발되어 있으며 파열위치에 따라 각각의 술식을 유용하게 사용한다. 봉합사를 이용한 반월상 연골 봉합술 이외에도 meniscal arrow, fasT-Fix 등의 meniscal implant 등도 개발되 어 사용하고 있으며, rasping, trephination and avascular ac- cess channel, fibrin clot 삽입방법 등으로 봉합된 반월상 연 골의 치유을 돕기 위한 healing enhancement technique도 사 용하고 있다. 봉합법도 수직 봉합법(vertical repair)과 수평 봉합법(horizontal repair)이 있고, 흡수성 봉합사와 비흡수성 봉합사의 사용에 대한 각각의 장단점이 있다. 일반적으로 는 내측 반월상 연골보다는 외측 반월상 연골의 치유율이 더 높다고 알려져 있으며, 일반적으로는 약 75∼90%에서 양호이상의 결과를 얻을 수 있다고 한다. 하지만 봉합되어 진 반월상 연골의 안정성에 따라 일정기간 보조기로 신전 상태에서 고정하거나 슬관절 굴곡 허용각도를 조절하고, 체중부하 여부를 결정해야 하는 등의 시술 후 재활치료도 필요하게 된다.
③ 반월상 연골 이식술: 퇴행성 변화가 아닌 기계적인 원 인에 의한 반월상 연골의 손상인 경우에 관절이 안정적이 며 정상적인 경대퇴간각(femorotibial angle)이 유지되면서 Outerbridge grade I or II 정도로 관절연골 손상이 심하지 않 은 경우에 고려될 수 있으며, 이식 반월상 연골의 크기가 임상적인 성공률에 큰 영향을 준다. 내측 반월상 연골 이식 술은 79∼100%, 외측은 54∼92% 정도의 성공률이 보고되 고 있으며, 술식으로는 bone bridge technique, keyhole techni- que, bone plug technique 등이 있다.
(2) 관절경적 연골수술; 관절연골은 비가역적인 외상성 손상과 퇴행성 변화에 쉽게 노출되며, 일단 손상받은 관절 연골은 혈관반응과 미분화 세포군이 없어 자연 치유력에 제한이 있으므로 연골 손상에 의한 증상발현과 손상의 진 행 가능성이 있으므로 조기에 수술적 조치가 이루어지게
된다. 즉 증상을 감소시키고, 관절면의 일치도를 향상시키 고, 관절 부하분포를 개선하며 추가적인 관절연골 손상을 예방하고자 치료를 하게 되는 것이다. 관절연골에 대한 수 술적 치료법으로는 변연절제술과 세척술(debridement &
lavage)과 같은 일시적 치료법(palliative treatment), 천공술 (drilling), 소파 관절성형술(abrasion arthroplasty), 미세천공 술(microfracture)과 같은 골수자극술식(marrow stimulating technique)인 재생성 치료법(reparative treatment), 손상된 관 절연골을 새로운 연골로 대치해주는 자가 연골 이식술 (autologous chondrocyte implantation), 자가 골연골 이식술 (osteochondral autografting), 신선 동종 골연골 이식술(fresh osteochondral allografting)과 같은 복원성 치료법(restorative treatment) 등이 있다.
① 일차 복원술(primary repair): 관절 연골의 복원술이란 거의 불가능하지만 급성 골연골 골절(acute osteochondral fracture)이나 불안정한 박리성 골연골염(osteochondritis dis- secans) 시에는 일차 복원술(primary repair)이 적용이 될 수 있다. 주로 크기와 위치가 중요하며 체중부하부위에 1 cm2 이상인 경우에 생흡수성 핀(bioabsorbable pin)이나 특수나 사(headless screw)로 내고정하게 된다.
② 변연 절제술과 세척술(debridement & lavage): 2∼3 cm2의 비교적 적은 크기의 병소이거나 활동성이 적은 환자 에 적응이 되며 주로 유리된 연골편에 의한 기계적인(me- chanical) 증상에 대해서 효과적으로 사용되지만 그 효과는 불완전하고 일시적인 경향이 있다. 또한 관절연골의 부분 손상(partial thickness articular cartilage)에 대한 열성 변연 절 제술(thermal debridement)은 병소의 파급을 막아준다는 개 념으로 일부에서 사용되기도 하지만 심층 및 주변 관절연 골의 손상 가능성13) 때문에 조심스럽게 사용해야 하며 효과 에 대하여는 아직 입증되지는 못한 상태이다.
③ 골수 자극 술식(marrow-stimulating technique): 1∼5 cm2 크기의 중등도의 활동력을 지닌 환자에게서 적응될 수 있는 술식으로 천공술(drilling), 소파 관절성형술(abrasion arthroplasty), 미세 천공술(microfracture)과 같은 술식들을 말 하며, 이들 모두 연골 손상부에서 섬유연골(fibrocartilage)의 내성장(ingrowth)를 촉진하는 방법이다. 소파 관절성형술은 1959년 Pridie14)가 관혈적 방법으로 개발한 것을 이후에 Johnson15)이 관절경적 방법으로 발전시킨 것으로 석회화 연 골대(calcified cartilage layer)를 변연 절제하고 연골하판 (subchondral plate) 를 관통(penetrating)하여 연골하 골조직 에 있는 조상세포(progenitor cell)를 손상된 표면에 노출시 켜 손상된 관절연골부위를 복원된 섬유연골조직(fibrocar- tilage repair tissue) 로 대치시켜주는 방법이다. 현재는 특수 awl을 사용하는 미세천공술(microfracture)이 국소적 연골손 상부위에 우선적으로 사용되는 방법이지만, 시술 후에 4∼
8주간 비 체중부하 보행 및 지속성 수동적 운동 등의 술 후 재활치료가 시행되어져야 한다.
④ 연골 복원 술식(cartilage restoration technique) 가. 자가 연골 이식술(autogenous chondrocyte implanta- tion; ACI); 젊고 활동양이 많은 환자에서 2∼10 cm2 정도 크기의 관절연골 병변이 있는 경우에 적응이 되는 2단계 수술법으로, 1단계 관절경 수술 시 200∼300 mg의 연골세 포(chondrocyte)를 획득하여 체외에서 연골세포를 배양 증 식후에 2단계 수술 시에는 무릎관절을 절개하고 골막조각 (periosteal patch)으로 덮은 후에 배양된 연골세포를 주사하 고 섬유소 아교(fibrin glue)로 봉하여 관절연골의 재생을 유 도하는 술식으로 재생된 조직은 물리적으로도 안정적이고 세포학적으로도 초자연골(hyaline cartilage)과 유사한 모습 을 보인다.16) 술 후 부분 체중부하 보행 등의 치밀한 재활치 료가 필요하게 된다.
나. 자가 골연골 이식술(osteochondral autogenous trans- plantation); 제한된 공여조직의 크기로 인하여 비교적 작거 나 중등도 크기인 0.5∼3 cm2의 크기에만 사용할 수 있으며, 공여 골연골 획득 시 관절경적 혹은 관혈적 방법을 사용할 수도 있으며 비교적 큰 경우에는 여러 개의 plug를 이용한 mosaicplasty technique이 사용될 수도 있다. 수술 시 관절연 골의 두께와 관절면의 곡면의 일치가 중요하며, 수술 직후 부터 정상 초자연골 형태(hyaline architecture)를 유지할 수 있다는 장점이 있는 반면 공여부에 문제가 있을 수 있다.
다. 동종 골연골 이식술(osteochondral allograft trans- plantation); 크기가 3 cm2 이상에서부터 대퇴과 전체가 손 상될 정도로 큰 관절연골 손상이나 연골하골까지도 손상된 경우에, 특히 나이가 40세 이상이어서 생물학적 능력상 자 가 연골 이식술(ACI)에 적합하지 않은 경우에 적응이 될 수 있으며, 이러한 신선 골연골 조직은 60% 이상에서 공여 연 골세포의 생존력을 보인다.17) 따라서 커다란 골연골 손상부 위에 한 번의 수술로써 치료할 수 있는 방법이지만 크기 및 유용성, 고난도의 술기, 공여자의 질환 전파, 경제성 등 의 문제점이 고려되어야 한다.
(3) 관절경적 활액막 수술; 활액막 제거술은 활액막 질환 의 치료로 사용되며 관절의 기능을 저하시키는 증상을 경 감시킬 수 있다. 활액막 질환의 대표적인 류마티스 관절염 인 경우 퇴행성 변화가 적은 경우에는 동통 감소와 부종을 경감시키며 현대적인 항류마티스 약의 투약과 병행하면 염 증을 감소시키고 관절운동 범위을 유지할 수 있어 80%에서 성공적인 결과18)를 보일 정도로 매우 효과적인 치료법이지 만 관절간격이 좁아져 있거나 역학적으로 부정정열이 초래 될 정도로 진행된 경우에는 효과가 없다. 심하게 관절파괴 가 동반된 혈우병성 활막염(hemophilic synovitis)에 대하여 도 활액막 절제술은 시술 후에 관절운동범위도 유지하면서
재출혈의 빈도를 줄이며 관절파괴의 진행속도를 늦추어 놓 을 수는 있지만 관절의 손상자체를 방지하지는 못한다. 또 한 추벽증후군이나 국소적인 색소 융모 결절성 활막염이 있는 경우에는 재발없이 매우 효과적으로 치료할 수 있으 나 미만성의 색소 융모 결절성 활막염인 경우에도 관혈적 활막절제술 보다는 동통이나 관절운동 회복하는 데는 유리 하지만 약 11%에서 재발을 하는 경향이 있다.19)
(4) 관절경적 십자인대 수술
① 전방십자인대 재건술: 전방십자인대 손상을 진단 후 수술적 치료를 할 것인지, 비수술적 치료를 할 것인지를 결 정하는 데는 여러 가지 인자를 고려해야 하며 이 중 환자의 활동 정도가 매우 중요 인자로서 cutting, pivoting, jumping 동작이 많은 농구나 축구 등의 운동경기를 즐기거나 jump- ing이나 hard cutting은 적지만 lateral motion이 많은 야구나 라켓운동, skiing 등을 즐기는 경우도 전방십자인대 재건술 의 적응이 되며, 연령도 수술결정에 영향을 주는 중요인자 이지만 점차로 운동을 즐기는 연령의 증가로 인해 단순한 연령으로만 결정하기는 어렵다. 관절경을 이용한 전방십자 인대 재건술은 과거에는 대퇴골 부위와 경골 부위 각각에 절개를 이용하는 2 incision technique이 사용되다가 현재는 경골부위에만 절개를 하는 1 incision (endoscopic) technique 이 주로 사용된다. 또한 이식건의 종류에 따라 자가건 혹은 동종건 이식을 사용하기도 하며, 자가 슬개골건을 사용하 는 방법이 gold standard라고는 하지만 4가닥의 슬근건 (hamstring tendon)을 이용하거나 대퇴사두건을 사용하는 방 법이 있으며 고정방법에 제한점이 있으나, 임상결과는 모 두 유사한 것으로 알려져 있다.
② 후방십자인대 재건술: 후방십자인대의 손상 빈도는 전방십자인대보다는 적지만 후방십자인대의 해부학적 복 잡성과 정상 슬관절 운동 시에 가해지는 엄청난 응력으로 인해 과거에 시도했던 단순 봉합술의 결과가 좋지 않았으 므로 후방십자인대의 치료는 비수술적 치료가 선호되기도 하였다. 하지만 최근에는 관절경을 이용하여 더욱 강력한 이식건의 사용과 고정법의 개발, 정확한 이식위치의 선정 등의 술식 개선으로 후방십자인대 수술의 결과가 향상되어 점차 수술적 치료하는 예가 증가하게 되어, 현재로는 경도 의 불안정성을 보이는 후방십자인대 단독 손상에서는 비수 술적 치료가 권유되지만, 중증의 불안정을 보이거나 동반 손상이 있는 경우에는 후방십자인대 재건술이 권유되고 있 다. 관절경을 이용한 후방십자인대 재건술에도 경골에 터 널을 형성하는 transtibial tunnel technique과 슬와부는 개방 하여 수술하는 tibial inlay technique 등이 있으며 최근에는 후방십자인대를 한 가닥으로 재건하기에는 등장점이 너무 적으므로 대퇴골 부착부에 2개의 터널을 이용한 두가닥 재 건술을 시행하기도 한다.
(5) 관절경적 골절수술; 경골과의 관절 내 골절은 치료하 기 어려운 골절 중에 하나로 관절면의 해부학적 회복과 견 고한 내고정, 그리고 조기 관절운동만이 성공적이며 기능 적인 결과를 가져온다고 알려져 있다. 이러한 결과는 오직 관혈적 정복 및 내고정술로만 얻을 수 있다고 생각되어 관 혈적 방법으로만 시술되어 왔지만, 관절경과 방사선 투시 장치를 이용한 최소 침습치료를 하고자 하는 시도가 많다.
이는 관절경을 이용하여 슬관절 내 골절을 치료할 경우에 는 관절연골을 직접 관찰할 수 있어 관절면 정복을 정확하 게 평가할 수 있으며, 50%까지도 동반되는 반월상 연골이 나 관절연골, 인대의 치료를 동시에 할 수 있으며,20) 혈관절 증과 관절 내 조직파편(debris)을 제거할 수 있고, 연부조직 의 손상이 적으며, 관절절개로 인한 수술 후 합병증을 줄일 수 있고 조기에 관절운동 및 재활치료를 할 수 있다는 많은 장점이 있기 때문이지만, 술기가 어렵고 제한점도 많이 있 어 일반적으로 사용되지는 못한다.
(6) 기타; 이외에도 무릎관절 내에 유리체나 이물질을 제 거하는 관절 내 유리체(loose body) 제거술이나 관절 내에 화농성 관절염 등의 세균성 염증이 있는 경우 이를 세척해 내는 방법인 관절경적 세척술 그리고 슬개골과 대퇴골과의 관절면 불일치가 발생된 경우에 외측 슬개지대의 긴장력을 감소시킬 목적으로 시행되는 외측 슬개지대 이완술을 관절 경 시야하에서 시행할 수도 있다.
결 론
슬관절 통증을 호소하는 환자에서 관절경을 통한 수술은 비교적 덜 침습적인 방법으로 병변을 정확히 진단하고 동 시에 치료할 수도 있다. 더구나, 통증도 적고 수술 후 회복 도 빠른 장점이 있어 매우 효과적인 기법이라 할 수 있다.
최근 최소 침습적 치료에 대한 관심이 고조되면서 다양한 술식과 수술기구의 개발로 간단한 치료술뿐만 아니라 개방 성 수술로도 좋은 결과를 얻기 어려운 슬관절의 재건술에 도 관절경을 통해 성공적인 결과를 얻을 수 있어 그 유용성 이 점차 확대되고 있다. 이러한 중요한 진단 및 치료기법인 관절경 시술에 대하여 정확한 적응과 수술기법에 대해 잘 이해하는 것이 매우 중요하다.
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