연구 대상 및 방법

743

목 적 :심한 내반 변형의 슬관절염 환자에서 Scuderi 방법을 변형하여 슬관절 전치환술, 자가 골이식술 및 조기 보행을 시키고, 결과를 조사하여 이 수술 방법의 유용성을 알아보았다.

대상 및 방법 :23예를 대상으로, 경골 근위부를 최대 10 mm 이하로 절제한 후, 전 후면 피질골은 보존하고, 골결손 부 위와 이식골 모양을 전 후 및 고평부 상에서 볼 때 사다리형의 쐐기모양으로 만들어, 이식술을 시행하고, 조기 보행을 위 해 나사못을 피질골에 수직으로 통과시켜 고정하였다. HSS knee rating scale를 이용하였고, 방사선 사진상의 변화 및 이 식골의 유합 등을 조사하였으며, 이식골의 골밀도 변화는 골밀도 측정기를 이용 관찰하였다.

결 과 :평균 추시 44개월상 HSS knee rating scale는 51.9점에서 91.4점으로, 전체적으로는 우수 16예, 양호 6예, 보통 1 예이었다. 대퇴경골각은 평균 18.5。내반에서 추시상 평균 6.3。외반을 보였고, 이식골의 평균 유합기간은 4개월, 경골 내 측 골밀도는 1.03±0.033 g/cm²에서 0.82±0.075 g/cm²로 감소되었다(P<0.05).

결 론 :변형된 자가골 이식술은 경골 절제 후 10 mm 이상의 골결손에서도 시행할 수 있으며, 비교적 견고하게 고정할 수 있어 조기 관절 체중 부하가 가능한 수술 방법으로 생각된다.

색인 단어 : 내측 경골결손, 변형된 골이식술, 슬관절 전치환술

743

슬관절 전치환술에서 경골 내측 골결손시 시행한 자가골이식과 수직 나사못 고정술

전철홍∙송하헌∙김영진∙양환덕

원광대학교 의과대학 정형외과학교실

서 론

슬관절 전치환술은 지난 30년 동안 발전을 거듭해 왔으며, 최 근에는 삽입물의 개량과 수술 방식의 발전으로 좋은 결과를 보 이고 있다^4,8). 슬관절 전치환술 시 심한 내반 또는 외반 변형에 의해 경골 상단에 골결손이 클 경우에는 경골 근위부를 절제한 다음, 경골부 삽입물의 안착을 위해 여러 방식이 사용되고 있지 만 이 중 골이식술은 대퇴골이나 경골을 절제해서 생긴 자가골 을 쉽게 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 주변 경골과 골유합을 이 루면 경골의 일부로 기능하는 내구성이 강한 아주 생리적인 방 법으로 선호되고 있다.

골이식술은 골결손 부위의 경화된 골을 사선(oblique cut)으 로 제거하고 대퇴부 원위부의 절제된 골을 사용하여 이식한 후 나사못으로 고정하는 Dorr 등¹⁰⁾의 초기방식과, 골이식 부위는 고평부 상에서 사다리모양으로 절제하고 절제된 대퇴부 원위부 의 골로 이식후 자가 이식골과 K-강선이 수평이 되도록 고정하 는 Scuderi 등¹⁴⁾의 방식이 보고된 바 있다.

본 연구에서는 Scuderi 방법을 변형하여, 심한 내반 변형의

슬관절 환자에게 경골의 내측 골결손 부위에 사다리형의 쐐기모 양으로 자가 이식골을 이식하고 금속 나사못이 수직이 되도록 고정시킨 후, 골시멘트로 슬관절 전치환술을 시행하여, 조기 운 동 및 보행을 통해 그 결과를 살펴보았으며, 골이식 부위의 골 밀도 변화를 조사하여 보았다.

연구 대상 및 방법

1995년 3월부터 1997년 12월까지 슬관절 전치환술을 받은 환 자 가운데 경골 내측부에 심한 골결손을 보인 20명, 23예를 대 상으로 하였다.

1) 성별 및 연령 분포

20명의 환자 가운데 남자는 2명 여자는 18명이었고, 연령분포 는 최저 56세에서 최고 76세까지 평균 64.3세이며, 그 중 60대 가 14명으로 가장 많은 분포를 보였다. 체중은 최저 40 Kg에서 최고 86 Kg으로 평균 58.4 Kg이었다.

2) 원인 질환 및 관절 변형

퇴행성 관절염 17명과 류마티스 관절염 3명이었으며, 양측 슬 743

743 통신저자 : 전 철 홍

전북 익산시 신용동 344-2 원광대학교 의과대학 정형외과학교실 TEL: 063-850-1254∙FAX: 063-852-9329

E-mail: [email protected]

*본 논문은 1999년도 원광대학교 교비지원에 의해서 연구됨.

관절 모두가 경골 근위부의 골결손으로 인하여 자가 골 이식후 슬관절 전치환술을 시행한 경우가 3예이었다.

슬관절의 운동범위는 최저 45。에서 최고 100。로서 평균 74。

의 운동범위를 보였고, 체중 부하 시 촬영한 슬관절 전 후면 사 진을 통해 대퇴경골각을 측정한 바, 총 23예의 슬관절에서 최저 5。에서 최고 34。까지 평균 18.5。의 심한 내반 변형을 보였다 (Table 1)(Fig. 1). 굴곡구축은 20예에서 최저 5。에서 최고 30。까지 평균 15。를 보였다(Table 2).

3) 골결손 형태와 정도

일반적인 골결손의 부위와 형태는 3가지형으로 분류하였는데, 첫째는 변연부 결손형으로 경골 삽입물을 지지해 주는 변연부가 없는 형, 둘째는 중심 결손형으로 경골 삽입물을 지지할 수 있 는 변연부는 남아 있으면서 중심부에 골결손이 있는 형, 셋째는 혼합형으로 골결손이 중심부와 변연부에 걸쳐 광범위하게 있는 경우로서, 총 23예의 슬관절 중 변연부 결손형은 21예, 혼합형 은 2예이었다. 골결손 정도는 수술 시야에서 소독된 자를 이용 측정하여 기록하였다.

2. 연구 방법

1) 수술 방법

1989년 발표한 Scuderi 수술법¹⁴⁾을 변형한, 이 방법은 경골 근위부의 절제는 5 mm 이상에서 10 mm 이하가 되도록 하였 고, 경골 상단부를 경골 간부와 직각이 되게 외부 유도기 (external guide)를 이용하여 절제하였고(Fig. 2A), 이식골의 성공적인 결합을 위하여 건강한 해면골이 나올 때까지 톱(saw), 연삭기(burr), 절골기(osteotome) 등을 이용하여 경화된 곳을 제거하였다. 전 후방 피질골을 보존한 상태에서 골결손 부위는 전 후면과 고평부 상에서 사다리모양으로 만든 후, 이식골이 자 가 고정이 되도록 쐐기모양으로 만들었다(Fig. 2B). 절제된 대 퇴골 원위부의 이식골 역시 쐐기모양으로 만든 후 경골 골결손 부위에 이식하고 골감입기와 망치를 이용하여 자가 고정시킨 후 (Fig. 2C), 이식된 골편의 좀더 견고한 고정을 위하여 모든 예 에서 2개의 해면 나사못을 수직으로 삽입시켜 피질골까지 고정 하였다(Fig. 2D). 또한 나사못 고정 시 나사못이 이식골의 상단 부로 돌출 되어 경골 삽입물과 닿아서 일으킬 수 있는 부작용을 예방하기 위하여 이식골에 나사못이 완전히 파묻히도록 삽입하 였다. 사용한 나사못의 길이는 최저 18 mm에서 최고 46 mm 까지 사용하였고, 사용한 삽입물의 종류는 PFC (Press Fit Fig. 1.Preoperative X-ray revealed bony defect at medial tibial

site and severe 25。varus deformity.

*, Follow-up; ^�, Average.

Pre-op F-up*

Varus Valgus Varus Valgus

0-4 0 1 1

5-9 3 0 21

10-14 4

15-19 4

20-24 5

25-29 4

30-34 3

Total 23 (Av^�.18.5。) 0 1 22 (Av^�.-6.3。) Table 1.Tibio-Femoral Angle

Tibio-Femoral Angle

No. of Cases Pre-op F-up*

0 3 20

1-4 0 1

5-9 6 2

10-14 8 0

15-19 3 0

20-24 1 0

25-29 1 0

30-34 1 0

Total 23 23

Table 2.Flexion Contracture of Knee Degree of Flexion contracture

Fig. 2.Surgical technique of modified Scuderi method.

Resecting the proximal tibia

C-1 C-2

Making the wedge trapezoidal shape

Wedge shaped bone graft Fixating 2 screws perpendicularly A

C

B

D VARUS 25°

Condylar) 14예, AGC (Anatomical Graduated Components) 3예, Osteonics 6예이였으며, 모든 예에서 자가골 이식 및 나사 못 고정 후 골시멘트를 이용하여 경골 치환술을 시행하였다.

2) 술 후 처치 및 평가

수술 후 Robert-Jones Bandage을 실시하였으며, 2일째부터 슬관절운동을 시작하였다. 그리고, 술 후 3-4일부터 보행기로 보행 연습을, 1주부터는 목발을 이용한 부분 체중 부하를, 그리 고 2주부터는 완전 체중 부하를 허용하였다.

추시기간은 2년 2개월부터 5년까지 평균 3년 8개월이었으며, 전체적인 임상평가는 HSS knee rating scale를 이용하였다. 또 한 슬관절의 전 후 및 측면사진을 이용하여, 골이식 부위의 골 흡수, 해리, 골소주의 유합, 붕괴 등을 관찰하였으며, 대퇴경골 각의 변화와 방사선 투과선을 관찰하였다. 골밀도 측정은 DEXA (Hologic, QDR-2000)를 이용 경골 삽입물 직하방의 금속 나사못을 제외한 경골 내측(R4)과 경골 외측(R5)을 컴퓨 터 그래픽 하에 골밀도 측정부위를 그린 후 이를 기억시키고, 한 시술자가 똑같은 조건으로 술 후 2주와 추시 12개월에 측정 하여 g/cm²로 산출하고 이를 ANOVA T-test를 이용 통계처 리 하였다(Fig. 3).

결 과

총 23예의 슬관절 중 경골 삽입물을 지지해 주는 변연부가 없 는 변연부 결손형이 21예이었고, 변연부와 중심부에 모두 골결

손을 보이는 혼합형이 2예이었다. 골결손 정도는 경골 근위부를 절제한 후 수술 시야에서 소독된 자를 이용 측정한 결과, 평균 골결손은 22.5×30.9×16.9 mm이었다.

2. 대퇴경골각의 변화

수술 전 대퇴경골각은 23예의 슬관절에서 평균 18.5。의 내반 변형이, 추시상 내반 1예를 제외한 22예에서 최저 4。에서 최고 9。까지 평균 6.3。의 외반을 보였다(Table 1).

3. 운동범위

추시상 슬관절의 운동범위는 최소 100。에서 최고 130。로 평 균 115。를 보여 수술 전 평균 운동범위 74。보다 향상되었다. 또 한 수술 후 굴곡구축은 3예에서 최소 3。에서 최고 9。로 평균 5。

(굴곡구축이 있는 슬관절의 숫자만으로 나눈 것)를 나타내 수술 전 평균 굴곡구축 15。보다 현저한 감소를 보였다(Table 2).

4. 임상평가

HSS knee rating scale에서 수술 전 평균 점수는 51.9점이었 으나, 추시상 평균 점수는 91.4점으로 증가된 소견을 보였고, 전 체적으로 우수가 16예, 양호가 6예, 보통이 1예, 불량은 없었으 며 수술 전에 비하여 크게 호전되었음을 보였다.

5. 골유합 및 골밀도 변화

골유합은 단순 방사선 전 후 및 측면 사진을 이용 골소주의 Fig. 3. BMD was checked at postoperative 2 weeks using DEXA(Hologic, QDR-2000).

W11239817 Mon 23. Nov. 1996 15:13

Name: CHOI SYE YUN

Comment:

I.D.: 699954 Sex: F

S.S#: -- -- Ethnic: O

ZIP Code: 9W Height: 154.00 cm

Scan Code: Weight: 55.00 kg

Birth Date: 27. Nov.40 Age: 56

Physician:

Image not for diagnostic use

C.F. 1.008 1.060 1.000

Region Area (cm²) BMC (grams) BMD (gms/cm²)

GLOBAL 45.81 37.81 0.825

R1 2.91 2.32 0.797

R2 3.36 2.60 0.771

R3 1.97 1.16 0.589

R4 3.63 4.67 1.027

R5 6.68 5.27 0.690

NETAVG 18.56 16.03 0.864

K=1.256 d0=108.8 (1.000) [1]

23.Nov. 1996 16:03 [85×299]

Hologic QDR-2000 (S/N 2672) Left Prosthetic Knee V5.67

R2 R3

R1

R5 R4

유합을 확인한 바, 총 23예 중 21예에서 최저 3개월에서 최고 9.5개월까지 평균 4개월에 이루어졌다(Fig. 4). 그러나 1예에서 는 섬유 유합소견을, 다른 1예에서는 이식골의 전이 및 변연부 흡수를 보였으나, 전 예에서 방사선 투과선은 관찰되지 않았다.

DEXA를 이용한 골밀도의 변화는 23예 중 골유합이 이루어진 21예에서 비교한 바, 술 후 2주와 추시 12개월에서 경골 내측 부위는 1.03±0.033 g/cm²에서 0.82±0.075 g/cm²로 감소를 보 였으나(P<0.05), 경골 외측 부위는 0.682±0.027 g/cm²에서 0.673±0.042 g/cm²로 큰 변화는 보이지 않았다.

고 찰

슬관절 전치환술의 성공 여부는 대퇴경골각을 외반 5。에서 9。

범위 내로 유지하는 것과 경골 삽입물을 견고하게 지지할 수 있 는 강한 연골하 경골판을 유지하는데 있다고 알려져 왔다. 따라 서 심한 내반, 외반 변형 및 골 파괴로 인한 경골 골결손 발생 시 이를 재건하기 위한 여러 방법들이 관심의 대상이 되어 왔다.

먼저 골결손부까지 경골근위부를 절제하는 방법은 경골 삽입 물을 지지해 줄 골의 질을 떨어뜨리고 경골 단면적이 적어지며 중요한 인대 부착부의 희생이 따르게 되므로 바람직하지 않으 며, Laskin¹²⁾은 근위 경골을 12 mm 이상 절제할 경우 근위 경 골에 있는 해면골의 80% 이상이 소실된다고 하였다. Behrens 등⁶⁾은 관절 근접 해면골의 강도는 연골하 판에서 하방으로 갈수 록 급격히 약화되어서, 만일 피질골의 하중을 분산하는 연골하 판이 없다면 하중은 해면골에 의해 유지된다고 하였다. 경골 골 결손이 심하여 이러한 기준보다 골결손이 더 많으면 절골술 시 경골은 이 골결손보다 상방에서 절골되므로 경골 골결손은 절골 술 후에도 계속하여 남게 되는데 이러한 경골 골결손을 재건하 기 위하여 여러 가지 방법이 사용되어 왔다. 첫째로 골시멘트, 골망(mesh), 나사못을 사용하여 골결손을 채우는 방법^11,13), 둘

째로 경골 골결손부 위에 알맞게 경골 삽입물을 미리 쐐기형으 로 도안하여 사용하는 방법(custom-made implant)⁵⁾, 셋째로 골이식 방법^10,16) 등이 있다. 골시멘트를 사용하는 방법은 일정 하게 압력을 가할 수 없어서 골시멘트의 주름과 층이 발생되고, 골시멘트가 적절하게 하중을 분산하지 못하고, 골시멘트에서 층 판(lamination)은 단열(fragmentation)을 야기 시키기 때문에 부적절하다. Bartel 등⁵⁾은 custum-made implant로 만족할 만 한 결과를 얻었다고 하였으나, Dorr 등¹⁰⁾은 삽입물을 얻는데 시 간이 걸리며, 가격이 비싸고 수술 시 삽입물을 결손 부위에 맞 추는데 어려움이 있으며, 골결손 부위에 시멘트의 부적절한 침 투가 일어나는 단점이 있다고 하였다. 따라서 슬관절 전치환술 시 심한 골결손에 대한 치료방법을 선택할 때는 여러 치료방법 의 장단점, 골결손의 크기, 환자의 활동력 등을 고려하여 선택해 야 한다. Brano 등⁷⁾은 골결손 부위가 슬관절 전후방 방사선 사 진에서 13 mm 이상, 20-25 mm 이하일 때 쐐기형 금속 보강 삽입물을 이용하고, 20-25 mm 이상의 심한 골결손 부위일 때 는 주문형 경골 삽입물이나 골이식술을 시행하였으며, 또한 고 령일 경우는 쐐기형 금속 보강 삽입물을 이용하고, 젊고 활동적 인 경우는 골이식술을 이용할 것을 주장하였다.

Windsor 등¹⁶⁾은 골이식술이 경골 골결손이 재건하는 가장 합리적인 방법이라 하였는데 그 이유로 첫째로 custom-made implants가 필요 없으며, 둘째로 골이식을 시행함으로써 골시멘 트의 단열이 적어지고, 셋째로 연골하 판 대부분을 남겨두어서 생역학적으로 경골삽입물을 고정하는데 알맞으며, 넷째로 일정 한 두께의 시멘트를 사용할 수 있다고 하였다.

골이식물의 내고정 방법에도 Scuderi 등¹⁴⁾은 결손된 경골 근 위부를 사다리꼴 형태로 만든 후 자가 골이식하여 K-강선으로 횡적 고정을 하여, 술 후 4주에서 목발 하에 부분 체중 보행을 허용하였으며, Aglietti 등¹⁾은 경골 근위부를 사선면으로 처리 한 후 자가골 이식한 뒤 나사못을 사선 방향으로 고정하였으며, 술 후 3일째부터 부분 체중부하를, 술 후 2달째부터 지팡이 보 행을 허용하였고, Altchek 등²⁾도 경골 근위부를 사선면으로 처 리한 후 자가골 이식한 뒤, 두 개의 나사못을 사선 방향으로 고 정하였으며, 체중부하는 환자가 잘 견딜 때부터 시작하였다.

Bae 등³⁾은 골결손 부위의 형태를 사각형 형태로 처리한 후 나 사못 고정술을 시행하고 술 후 1주일부터 보행 연습을 시켜 좋 은 결과를 보고하였고, Chung 등⁹⁾도 경골 근위부 결손을 사각 형 또는 다각형으로 만든 후 K-강선이나, 나사못으로 고정 후, 술 후 1개월부터 체중 부하를 시켰다고 보고하였다. 저자들은 골결손 부위를 다른 논문에서와는 달리 사다리형 쐐기모양으로 처리하여 골이식물의 안정성을 더욱 도모하였고, 나사못 고정도 사선형 방향의 고정이 줄 수 있는 불안정성을 피하기 위해 수직 방향으로 고정함으로서 술 후 3-4일부터 보행기를 사용하여 조 기 보행이 가능하도록 하였다.

이식골의 골유합을 확인하기 위한 방법으로는 단순 방사선 사 진, 골 생검, 동위원소사진(bone scan), 단순 X선 단층 사진 Fig. 4.The X-ray film showed no radiolucent line, completely bony

union at follow up 4 years 6 months.

F-up 4Y6M

(tomogram) 등이 있는데^10,13), 저자들에서는 단순 방사선 사진 과 골밀도 검사로 골유합을 관찰하였다. Wakabayashi 등¹⁵⁾은 근위 경골 절골술(high tibial osteotomy) 전과 후의 슬관절 주 위 1 cm 상하 골의 골밀도를 분석하였는데, 대퇴 내측의 골밀 도는 술 후에서 술 전보다 통계적으로 의미 있게 감소되었으며, 대퇴 외측의 골밀도는 변화가 없었으며, 경골 내측의 골밀도는 술 후에서 술 전보다 통계적으로 의미 있게 감소되었고, 경골 외측의 골밀도는 술 전보다 술 후에서 증가되었다고 보고하였 다. 저자들은 DEXA를 이용 경골 삽입물 직하방의 금속 나사못 을 제외한 경골 내측과 경골 외측의 골밀도를 측정하여 이를 ANOVA T-test를 이용 통계처리를 하여 본 바, 경골 내측의 골밀도는 수술 2주에 1.03±0.033 g/cm²에서 추시 12개월에 0.82±0.0075 g/cm²로 통계적으로 의미 있게 감소하였으며, 경 골 외측은 0.682±0.027 g/cm²에서 0.673±0.042 g/cm²로 큰 변화는 보이지 않았다. 이런 골밀도의 변화는 내반 변형의 교정 및 하지의 기계적 축이 술 후 변화되어, 체중의 부하가 내측부 에서 술 후 외측부로 이동하여 발생한 것으로 생각된다.

결 론

Scuderi 방법을 변형한 쐐기모양의 사다리 형태로의 골이식 술과 수직으로 나사못을 고정하는 방법으로 시행한 본 연구의 수술방법은 경골 상단부 절제술 후 골결손이 10 mm 이상 되어 도 사용할 수 있으며, 견고한 고정으로 인해 관절 운동과 보행 을 일찍 시행할 수 있어 좋은 수술 방법으로 생각된다.

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Purpose :We modified the Scuderi bone graft method for severely varus deformed patients, and then analyzed the clinical and radiological results and the changes of BMD at bone graft site.

Materials and Methods :Twenty-three total knee arthroplasties were performed in severely deformed varus knees. The proximal tibia was resected less than 10 mm thickness. In anteroposte- rior and tibial plateau view, defects was converted into a trapezoidal wedge shape for the self lock- ing, and preserved anterior and posterior cortex. The defect was filled with an autogenous bone graft and fixed with two screws perpendicularly for early ambulation.

Results : The graft was completely united in 21 cases (90%) and the average of the union was 4 months postoperatively. The results were classified as excellent in 16 knees (70%), good in 6 knees (26%), and fair 1 knee (4%) using HSS knee rating scale. The average arc of motion was 115。and the tibio-femoral angle was 6.3。valgus. The BMD of bone graft site was checked 1.03±

0.033 g/cm²postoperatively and converted to 0.82±0.075 g/cm²at follow-up 1 year.

Conclusion :Modified autogenous bone graft could be preserved the subchondral bone essen- tial for optimal thickness of cement and fixation of the tibial component.

Key Words : Tibial bone defect, Modified autogenous bone graft, Total knee arthroplasty

Autogenous Bone Graft with Perpendicular Screw Fixation of the Medial Tibial Bone Defect in Total Knee Arthroplasty

Churl Hong Chun, M.D., Ha Heon Song, M.D., Yeung Jin Kim, M.D., and Hwan Duk Yang, M.D.

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

Abstract

Address reprint requests to Churl Hong Chun, M.D.

Department of Orthopaedic Surgery, College of Medicine, Wonkwang University 344-2, Shinyong-dong, Iksan, Chunbuk 570-711, Korea

Tel : +82.63-850-1254, Fax : +82.63-852-9329 E-mail : [email protected]