후방십자인대 보존형 슬관절 전치환술 전후의 후방 경사각 변화

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통신저자：배 대 경

서울특별시 동대문구 회기동 1 경희대학교 의과대학 정형외과학교실 TEL: 02-958-8366ㆍFAX: 02-964-3865 E-mail: [email protected]

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후방십자인대 보존형 슬관절 전치환술 전후의 후방 경사각 변화

배대경ㆍ윤경호ㆍ송상준ㆍ노정호ㆍ김만호 경희대학교 의과대학 정형외과학교실

The Change of the Posterior Tibial Slope after Cruciate Retaining Total Knee Arthroplasty

Dae Kyung Bae, M.D., Kyoung Ho Yoon, M.D., Sang Jun Song, M.D., Jung Ho Noh, M.D., and Man Ho Kim, M.D.

Department of Orthopedic Surgery, School of Medicine, Kyung Hee University, Seoul, Korea

Purpose: To analyze the pre- and postoperative posterior tibial slope angle (PSA) of performing cruciate-retaining total knee arthroplasty (TKA) and to identify the ideal value of the PSA in relation to the clinical results.

Materials and Methods: From June 1999 to May 2005, 202 TKA with a NexGen^Ⓡ cruciate-retaining knee were performed in 160 patients. The mean follow-up period was 39.8 months. The pre- and postoperative PSA referenced by the proximal tibial medullary canal (PSA-A) and the proximal tibial anterior cortex (PSA-B) were measured by two independent observers. The knee and function scoring system of the American Knee Society and the range of motion of the knee at the last follow-up were evaluated as the clinical results.

Results: The mean PSA-A was 11.4±4.8^o preoperatively and 6.0±2.8^o postoperatively, and the mean PSA-B was 13.6±4.9^o preoperatively and 8.1±2.9^o postoperatively. The difference between the pre- and postoperative PSA increased as the preoperative PSA-A changed from 6.0^o and the PSA-B changed from 8.1^o; these findings showed statistical significance based on a simple linear regression (PSA-A: r= 0.837, p=0.000; PSA-B: r=0.834, p=0.000). The knee and function score of American Knee Society improved respectively from 62.9 and 55.8, preoperatively, to 97.4 and 89.7 respectively, at the last follow-up. The range of motion of the knee joint was 128.0^o preoperatively and 129.7^o at the last follow-up.

Conclusion: In cruciate retaining total knee arthroplasty, PSA-A is mostly distributed within 3.2-8.8^o, and a reasonable range of PSA-A is 6.0±2.8^o.

Key Words: Knee, Posterior tibial slope, Total knee arthroplasty

서 론

슬관절 전치환술시 적절한 경골 후방 경사각은 굴곡 간 격, 후방십자인대의 긴장성과 슬관절 안정성에 영향을 미치며 대퇴골의 후방구름(rollback)을 용이하게 하여 슬관절 운동 범위를 증가시킨다. 경골 후방 경사각의 정 상 범위는 저자마다 다양하게 보고되며, Hofmann 등¹³⁾ 은 7^o, Laskin과 Riegèr¹⁹⁾는 8-10^o, Chiu 등⁶⁾은 14.8^o,

Kuwano 등¹⁸⁾은 9^o로 보고하였다. 후방십자인대 보존형 슬관절 전치환술에서 경골 후방 경사각의 범위에 대해 다 양한 의견이 있으며, Dixon 등⁹⁾은 3-5^o, Dorr와 Boiardo¹⁰⁾는 5-10^o, Jojima 등¹⁷⁾은 0-3^o를 주장하였 다. 본 연구의 목적은 후방십자인대 보존형 슬관절 전치 환술을 시행받은 환자에서 수술 전, 후 경골 후방 경사각 을 조사하고, 임상적 결과를 분석하여, 이상적인 경골 후

Fig. 1. The measure method of the proximal tibial medullary canal-referenced posterior slope (posterior slope: 90-a). The reference line is the best fit line to 3 points, each of which is the center of the medullary canal just below the tibial tuberosity and at 10 cm and 15 cm distal to the tibial medial plateau.

Fig. 2. The measure method of the proximal tibial anterior cortex- referenced posterior slope (posterior slope: 90-a). The reference line is parallel to the anterior cortex below the tibial tuberosity.

방 경사각의 범위를 알아보고자 한다.

대상 및 방법

1. 연구 대상

1999년 6월부터 2005년 5월까지 NexGen^Ⓡ 후방십자인 대 보존형(Zimmer Inc, Warsaw, IN) 기구로 슬관절 전 치환술을 시행 받은 160명, 202예를 대상으로 하였다.

여자가 151명 193예, 남자가 9명 9예였으며, 연령은 평 균 66.3세(51-83세), 원인 질환은 퇴행성 관절염이 195 예, 류마토이드 관절염이 5예, 골괴사증이 2예였다. 추시 기간은 평균 39.8개월(24.1-85.6개월)이었다.

2. 수술 방법

정중 절개를 통한 슬개 내측 도달법을 사용하였다. 원 위 대퇴골 절골술 후 대퇴 삽입물의 회전의 결정은 과간 축(epicondylar axis)을 기준으로 하였고, anterior re- ference 방법을 이용하여 대퇴 삽입물 크기를 결정하였 다. 대퇴 삽입물의 크기는 가급적 대퇴 과의 전후방 길이 에 맞추도록 하였고 한 단계 이상의 차이가 나지 않게 노 력하였다. 대퇴 과의 전후방 길이가 치수 사이에 위치할 때는 작은 크기의 대퇴 삽입물을 사용하였고, 이러한 경

우에는 절골 지침자를 약간 후방에 위치시켜 대퇴 후과 offset의 차이를 줄이려고 노력하였다. 내외측으로 과도 한 불일치가 발생한 경우(overhang) 부득이하게 대퇴 삽 입물의 크기를 한 단계 줄였다. 사용될 대퇴 삽입물 크기 가 결정되면 나머지 대퇴골 절골술을 시행하고, 경골 후 방 경사각이 3-5^o 되도록 근위 경골 절골술을 시행하였 다. 굴곡 구축 및 연부 조직의 구축이 심한 경우 후방 골 극 제거, 후방십자인대 부분 유리술을 시행하였고, 굴곡 간격이 신전 간격보다 작을 경우 경골 후방 경사각을 증 가시켰다.

3. 연구 방법

관측자 간 측정 오차를 줄이기 위해 두 명의 관측자가 독립적으로 수술 전, 후 슬관절의 측면 방사선 사진에서 경골 후방 경사각을 계측하였다. 경골 후방 경사각은 근 위 경골 골수강 기준법(PSA-A)과 근위 경골 피질골 전 연 기준법(PSA-B)으로 계측하였다. PSA-A는 경골 결 절 직하부, 경골 내과 고평부에서 10 cm 원위부, 그리고 경골 내과 고평부에서 15 cm 원위부 세 지점의 골수강 중앙점을 연결하는 직선을 최소 제곱법^23,24)을 이용하여 구하고, 이 선의 수직선과 경골 내과 고평부의 전, 후방

Table 2. Clinical Results according to Postoperative Posterior Tibial Slope Angle

Group I* Group II^† Group III^‡ p value

Knee score 96.1 97.8 96.2 0.123

Function score 87.6 90.3 87.8 0.157 Range of motion 130.5^o 129.7^o 130.0^o 0.965

*Group I, PSA-A＜3.0^o; ^†Group II, 3.0^o≤PSA-A≤9.0^o; ^‡Group III, PSA-A＞9.0^o

Table 1. The Posterior Tibial Slope Angle

PSA-A PSA-B

Preoperative Postoperative Preoperative Postoperative Observer 1 11.4±4.8^o 6.0±2.8^o 13.6±4.9^o 8.1±2.9^o Observer 2 12.1±4.8^o 6.1±2.9^o 14.5±5.0^o 8.3±3.0^o Difference* 󰠏0.8±1.5^o 󰠏0.2±1.2^o 󰠏0.9±1.5^o 󰠏0.2±1.1^o

*Difference, difference between observer 1 and observer 2 변연을 이은 선이 이루는 각으로 정의하였고(Fig. 1), PSA-B는 경골 근위부 피질골의 전연을 이은 선의 수직 선과 경골 내과 고평부를 이은 선이 이루는 각으로 정의 하였다(Fig. 2). 수술 전, 후 PSA-A와 PSA-B를 조사하 였다(paired t-test, 단순선형 회귀분석). 임상적 결과로 는 술 전과 최종 추시시 미국 슬관절 학회의 슬관절 점수 와 기능 점수¹⁴⁾ 및 슬관절 운동 범위를 조사하였다.

PSA-A를 술 후 평균치인 6.0^o를 기준으로 3도 범위 내 에 있는 군(3.0-9.0^o)을 II군, 3.0^o 미만인 군을 I군, 9.0^o 초과인 군을 III군으로 분류하여 각 군에 따른 임상적 결 과를 비교하였다(일원배치 분산분석).

통계학적 분석은 SPSS 통계 프로그램(SPSS for Windows Release 12.0; SPSS, Chicago, Illinois)을 이용하였고 p＜0.05인 경우 통계적으로 유의하다고 평 가하였다.

결 과

1. 경골 후방 경사각의 변화

관측자 1이 계측한 PSA-A는 술 전 평균 11.4±4.8^o, 술 후 6.0±2.8^o이었고, PSA-B는 술 전 평균 13.6±

4.9^o, 술 후 8.1±2.9^o이었다. PSA-A는 PSA-B보다 술 전 2.2±1.0^o, 술 후 2.2±0.8^o 작았다. 관측자 2가 계측 한 PSA-A는 술 전 평균 12.1±4.8^o, 술 후 6.1±2.9^o이 었고, PSA-B는 술 전 평균 14.5±5.0^o, 술 후 8.3±3.0^o 이었다. PSA-A는 PSA-B보다 술 전 2.4±1.4^o, 술 후 2.1±0.7^o 작았다(Table 1).

관측자 1이 계측한 술 후 PSA-A는 202예 중 150예 (74.3%)가 3.0-9.0^o의 범위 내에 분포하였다. 술 전 PSA-A가 6.0^o를 기준으로 멀어질수록 수술 전, 후 경골 후방 경사각의 차이가 증가하였으며, 이는 단순선형 회 귀분석상 통계적으로 유의하였다(p=0.000). PSA-B는

202예 중 151예(74.8%)가 5.1-11.1^o 범위 내에 분포하 였다. 술 전 PSA-B가 8.1^o를 기준으로 멀어질수록 수술 전, 후 경골 후방 경사각의 차이가 증가하였고, 단순선형 회귀분석상 통계적으로 유의하였다(p=0.000). 관측자 2 의 계측치도 유사한 결과를 보였다.

두 관측자의 계측치는 통계적으로 의미있게 유사하여 관측자 간의 오차를 배제할 수 있었다(p=0.000).

2. 임상적 평가

미국 슬관절 학회의 슬관절 점수는 술 전 평균 62.4 (24-70), 최종 추시시 평균 97.5 (52-100)이었고, 기능 점수는 술 전 평균 55.8 (35-70), 최종 추시시 90.1 (30-100)이었다. 슬관절의 운동 범위는 술 전 평균 굴곡 구축 4.7^o에서 최대 굴곡 132.7^o이었으며, 최종 추시시 평균 굴곡 구축 0.1^o에서 최대 굴곡 129.8^o이었다.

술 후 경골 후방 경사각에 따른 슬관절 점수와 기능 점수는 I군(25예) 에서 96.1, 87.6, II군(150예)에서 97.8, 90.3, III군(27예)에서 96.2, 87.8이었다(p=0.123, 0.157). 술 후 경골 후방 경사각에 따른 슬관절 운동 범 위는 I군에서 130.5^o, II군에서 129.7^o, III군에서 130.0^o 이었다(p=0.965)(Table 2).

3. 합병증

슬개골 아탈구 1예와 심부 감염 1예가 발생하였고, 심 부 감염 환자는 인공 삽입물을 제거한 후 항생제를 포함 한 시멘트를 이용하여 articulating spacer로 이차 슬관 절 재치환술을 시행하였다.

고 찰

Brazier 등³⁾은 경골 후방 경사각을 측정하는 여러 가 지 방법을 소개하였는데, 기준선으로는 경골 간부의 해 부학적 축, 비골 간부의 해부학적 축, 근위 경골의 해부

학적 축, 근위 비골의 해부학적 축, 근위 경골의 전방 피 질, 그리고 근위 경골의 후방 피질 등이 있으며, 이 중 경골 간부의 해부학적 축과 가장 상관관계가 있는 것은 근위 경골의 해부학적 축과 근위 경골의 후방 피질이라고 하였다. 근위 경골의 해부학적 축과 근위 경골의 전방 피 질을 기준으로 계측한 경골 후방 경사각은 2.2-3.5^o의 차이를 보였다고 하였다. 본 연구에서는 2.2^o의 차이를 보였다.

슬관절 전치환술에서 경골 후방 경사각은 후방십자인 대 보존형과 대체형 모두에서 중요한 역할을 하지만 적절 한 경골 후방 경사각에 대해서는 아직 명백히 제시되고 있지 않다. 경골 후방 경사각의 증가와 후방십자인대의 절개 모두 굴곡시 과긴장을 완화시켜주나, 후방십자인대 절개술은 굴곡시 과긴장된 슬관절에서 슬관절 전후방 긴 장을 완화시켜주는데 비해 후방 경사의 증가는 내반, 외 반, 전후방 및 회전 긴장을 함께 완화시켜주므로 굴곡시 슬관절의 과긴장과 함께 외측 및 내측 인대의 과긴장이 함께 있는 경우 경골 후방 경사각을 증가시키는 것이 후 방십자인대 절개보다 유리하다고 볼 수 있다¹⁷⁾. 후방십 자인대 보존형 슬관절 전치환술에서 적절한 경골 후방 경 사각은 후방십자인대의 긴장을 알맞게 유지시켜 주어 슬 관절 굴곡 시 대퇴골 후방구름이 원활히 일어나게 한다¹⁾. 원활한 후방구름은 슬관절 굴곡 운동 범위를 증가시키고, 해부학적으로 정상 범위의 경골 후방 경사각은 대퇴골과 경골의 접촉점을 후방으로 이동시켜 비교적 강한 근위 경 골 후방의 망상골이 대퇴골을 지지할 수 있게 해준다^1,13). 슬관절 전치환술시 인공 삽입물 종류에 따라 대퇴 삽입물 후과의 offset과 폴리에틸렌 삽입물의 경사각이 다르고, 이로 인해 권장되는 경골 후방 경사각의 차이가 있다. 후 방십자인대 보존형 인공 삽입물 제조사가 권장하는 경골 후방 경사각은 PFC^Ⓡ sigma 3-6^o, Vanguard^Ⓡ 2-3^o, Advance^Ⓡ 5^o 등이며, 본 연구에서 사용한 NexGen^Ⓡ에 서는 7^o이다.

경골 후방 경사각이 작거나 크면 슬관절의 기능에 중대 한 영향을 미치는데, Walker와 Garg²⁵⁾는 후방십자인대 보존형 슬관절 전치환술의 굴곡 범위를 컴퓨터로 분석한 보고에서 경골 후방 경사각이 10^o인 경우 0^o인 경우보다 슬관절 굴곡이 30^o 더 가능하였다고 보고하였고, Bellemans 등²⁾은 사체 실험에서 경골 후방 경사각을 1^o 증가시켰을 때 1.7^o의 굴곡을 더 얻을 수 있다고 하였다. 과도하게

큰 경골 후방 경사각은 슬관절 전치환술 후 전후방 불안 전성을 초래할 수 있다. 이는 경골 삽입물의 전방 아탈구 를 유발하고, 폴리에틸렌 삽입물 후방 부위의 마모를 증 가시키고, 무균성 해리를 유발할 수 있다^19,27). 또한 슬관 절 굴곡시 대퇴골 후방구름의 감소로 인한 후방 구조물의 충돌이 발생할 수 있고 신전 제한이 생길 수 있으므로, 굴곡 간격의 증가와 슬관절 굴곡 운동 범위 증가를 위해 경골 후방 경사각을 증가시킬시 주의하여야 한다. 반대 로 경골 후방 경사각이 작아져 전방 경사각이 되면 전방 골 절제가 많아져 근위 경골 후방에 비해 상대적으로 약 한 전방 망상 골에 의해 경골 삽입물이 지지되고, 이로 인한 경골 삽입물의 전방 함몰 가능성이 높아지고^1,13), 굴 곡 간격의 감소로 굴곡시 슬관절 굴곡 운동 범위의 감소 가 초래된다^1,10,20).

이상적인 경골 후방 경사각에 대해서는 여러 저자들이 다양한 주장들을 하고 있는데, Buechel와 Pappas⁴⁾는 5-10^o를, Ewald 등¹¹⁾은 10^o를 주장하였고, Piazza 등²²⁾ 은 6-10^o를 주장하였다. Wasielewski 등²⁶⁾은 Miller- Galante 1^Ⓡ (Zimmer, Warsaw, IN)을 이용한 슬관절 전치환술 후 폴리에틸렌 삽입물 마모 형태를 연구한 결과 에서 29예의 폴리에틸렌 삽입물 중 후방 마모가 있는 17 예의 평균 경골 후방 경사각이 8.76^o이었고, 후방 마모가 없는 12예의 평균 경골 후방 경사각은 5.91^o이었다고 하 였다.

슬관절 전치환술 전 경골 후방 경사각의 범위는, 본 연 구에서는 근위 경골 골수강 기준으로 11.4±4.8^o를 보였 다. Dejour와 Bonnin⁸⁾은 10±3^o로, Giffin 등¹²⁾은 8.8±

1.8^o로 보고하였으며, Bellemans 등²⁾은 4-9^o로 다양하 게 보고하였다. Matsuda 등²¹⁾은 정상 슬관절과 내반 변 형을 가진 슬관절의 경골 후방 경사각은 차이가 없다고 하였고, Jiang 등¹⁶⁾은 경골 후방 경사각은 나이나 성별, 관절염에 영향을 받지 않는다고 하였다. 반면, Chiu 등⁶⁾ 은 관절염이 있는 경우 경골 후방 경사각이 2-3^o 증가하 였다고 보고하였다. 뿐만 아니라, 반월상 연골 후각부가 전각부보다 두꺼워 이로 인한 보정 효과에 의해 생역학적 경골 후방 경사각은 실제 방사선 사진상에서의 계측치와 차이가 있다^7,15). 또한 여러 저자들에 의해 제시된 후방십 자인대 보존형 경골 삽입물의 후방 경사각은 대부분 서양 인을 기준으로 한 것이고, 서양인보다 비교적 변형이 심 한 동양인과는 차이가 있을 것으로 사료된다. 본 연구에

서 한국인에서 시행한 후방십자인대 보존형 슬관절 전치 환술에서 술 후 임상결과는 미국 슬관절 학회의 슬관절 점수와 기능 점수 모두 만족할만한 범위를 보였고 슬관절 운동 범위 역시 129.7^o로 좋은 결과를 보였다. 술 후 경골 후방 경사각은 근위 경골 골수강 기준으로 평균 6.0±

2.8^o로 이 범위의 경골 후방 경사각에서 비교적 만족할만 한 결과를 보이는 것으로 유추할 수 있었다. 일부 저자들 은 경골 후방 경사각에 따른 임상 결과의 차이를 보고하

였지만^5,13), 저자들의 경우 술 후 경골 후방 경사각에 따

른 각 군의 임상 결과의 차이는 통계적으로 유의하지 않 았다. 이는 슬관절 굴곡운동 등 임상적 결과가 술 전 변형 정도, 술 전 경골 후방 경사각, 대퇴 삽입물 후과의 off- set 크기와 굴곡 각도(γ각), 후방십자인대와 연부조직의 긴장도 등 다양한 요인에 영향을 받기 때문에 적절한 술 후 경골 후방 경사각의 범위가 컸다고 생각된다. 본 연구 의 제한점으로, 후향적 연구였고, 추시 기간이 짧았으며, 단일 인공 삽입물만의 경골 후방 경사각에 대해 분석하였 던 바, 다양한 인공 삽입물을 대상으로 장기적인 추시 관 찰이 필요할 것으로 사료된다.

결 론

NexGen^Ⓡ 후방십자인대 보존형 인공 삽입물을 이용한 슬관절 전치환술에서 술 후 근위 경골 골수강 중앙점 기 준 경골 후방 경사각은 6.0±2.8^o이었다. 최종 추시시 미 국 슬관절 학회의 슬관절 점수와 기능 점수는 각각 97.5, 90.1로 호전되었고, 슬관절 운동 범위는 129.7^o의 임상 적 결과를 보였다. 본 연구에서의 술 후 근위 경골 골수강 중앙점 기준 경골 후방 경사각은 수술시 유용한 지침이 될 수 있을 것으로 생각된다.

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= 국문초록=

목적: 후방십자인대 보존형 슬관절 전치환술에서 수술 전 후 후방 경사각을 계측하여 분포를 비교하고, 그 임상 적 의의를 분석하고자 한다.

대상 및 방법: 1999년 6월부터 2005년 5월까지 NexGen^® 후방십자인대 보존형 슬관절 전치환술을 시행받은 202예를 대상으로 하였다. 추시 기간은 평균 39.8개월이었다. 두 명의 관측자가 각각 수술 전 후 근위 경골 골수강 의 중앙점을 기준으로 한 후방 경사각(PSA-A)과 근위 경골 피질골의 전연을 기준으로 한 후방 경사각(PSA-B)을 계측하였다. 술 전 후방 경사각에 따른 수술 전 후 변화를 Pearson correlation test를 이용하여 분석하였다.

임상적 결과로 최종 추시시 American Knee Society의 Knee and function score와 슬관절의 운동범위를 조사 하였다.

결과: PSA-A는 술 전 평균 11.4±4.8^o, 술 후 평균 6.0±2.8^o이었고, PSA-B는 술 전 평균 13.6±4.9^o, 술 후 평균 8.1±2.9^o이었다. 술 전 PSA-A는 6.0^o에서, PSA-B는 8.1^o에서 차이가 클수록 수술 전 후 후방 경사각의 차이가 증가하였다(PSA-A: r=0.837, p=0.000; PSA-B: r=0.834, p=0.000). Knee and function score는 술 전 평균 52.9, 55.8이었고 최종 추시시 평균 97.4, 89.7이었다. 슬관절의 운동범위는 술 전 평균 128.0^o, 최종 추시시 129.7^o이었다.

결론: 후방십자인대 보존형 슬관절 전치환술에서 후방 경사각은 근위 경골 골수강 기준으로 6.0±2.8^o가 바람직 할 것으로 사료된다.

색인 단어: 슬관절, 후방 경사각, 슬관절 전치환술