Original Articles : Anthropometric Analyses of Korean Female Knees

Volume 18, Number 2, December 2006

한국 성인여성 슬관절 주변골의 신체계측학적 특성

성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 정형외과학교실, 청주 하나병원 정형외과^*

문정석ㆍ유건식

^*

= 국문초록 =

목적: 한국 성인여성 슬관절 주변골의 신체계측학적 자료를 구하고, 그 자료를 슬관절 치환물의 직경과 비교하고자 하였다.

대상 및 방법: 슬관절 전치환술을 시행받은 476슬관절을 대상으로 하였다. 수술시야에서 원위 대퇴골은 절제 전 내측 및 외측 대퇴골과의 전후직경과 관절면 내외직경을, 근위 경골은 절단면에서 내측 및 외측 경골과의 전후직경과 내외직경을 계측하였다. 이를 다섯 제품의 치환물 제원과 비교하였다.

결과: 내측 및 외측 대퇴골과의 전후직경과 내외직경은 각각 60.3±3.5 mm, 60.9±3.2 mm, 68.4±3.9 mm였고, 내측 및 외측 경골과의 전후직경과 내외직경은 각각 47.4±2.8 mm, 39.5±3.1 mm, 67.4±2.9 mm였다. 대퇴골 외과의 전후직경이 -1 표준편차 보다 작은 경우는 대퇴골 내외직경이 치환물 보다 작은 경향을 보였고, 이보다 큰 경우 대퇴골 내외직경이 치환물 폭보다 큰 경향을 보였다. 경골에서는 외측 경골과의 전후직경이 같은 경우 경골의 내외직경이 치환물에 비해 큰 경향을 보였다.

결론: 슬관절 치환물 적용시 같은 외측 전후직경에서 대퇴 치환물은 내외측 돌출이나 내외측 과소화 경향이, 경골 치환물은 내외측 과소화나 후외측 돌출 가능성이 높은 바 한국인에 보다 적합한 크기를 갖는 인공 치환물이 필요할 것으로 생각된다.

색인단어: 신체계측학적 자료, 한국, 성인여성, 슬관절

통신저자: 하 철 원

135-710, 서울특별시 강남구 일원동 50번지 삼성서울병원 정형외과

TEL: 02-3410-0275, FAX: 02-3410-0084 E-mail: [email protected]

서 론

인공 슬관절 전치환술을 시행할 때 치환물의 크기와 슬 관절 주변골 간의 불일치는 많은 합병증을 유발할 수 있 기 때문에 치환물의 선택이 중요하다⁸⁾. 대퇴 치환물의 전 후 직경이 큰 경우 굴곡시 굴곡 간격이 좁아지고, 신전시 대퇴 사두근 운동 기능이 떨어질 수 있고, 작은 경우 굴곡 간격이 넓어지거나, 대퇴골 전면부에 절흔이 발생할 수 있다. 또한 내외 직경은 절제된 골의 차폐(coverage)와 관

계가 있다. 이 외에 대퇴 치환물이나 경골 치환물의 크기 가 큰 경우는 돌출(overhang)과 주변 조직과의 충돌(impin- gement)을 야기하며, 작은 경우는 치환물의 침강(subsidence) 과 골용해(osteolysis)에 관계될 수 있다^3,4,17).

특히 대부분의 슬관절 치환물들은 서구인 기준으로 제 작되므로 작은 골격을 갖는 아시아인들에게 맞지 않을 수 있어 동양인에서 치환물과 슬관절 주변골간의 불일치의 가능성은 서구인에 비해 높다고 할 수 있다. 따라서 슬관 절 주변골에 대한 신체계측학적 자료는 인종간 골격의 차 이로 인해 발생하는 치환물 적용의 오류를 줄이는데 중요

하다^13-15). 한국인에 대한 연구는 조 등⁵⁾, 배 등^1,2), 정 등⁷⁾이

보고한 바 있다.

저자들은 좀 더 많은 증례에서 한국 성인여성 슬관절 주변골에 대한 신체계측학적 자료를 구하고, 그 자료를 슬관절 치환물들의 제원과 비교하고자 하였다.

Fig. 1. A schematic diagram of measurements of distal femur

*f-ML; maximal width of articular surface of femoral condyle along with transepicondylar axis

*f-mAP; anteroposterior diameter of medial femoral condyle per- pendicular to transepicondylar axis

*f-lAP; anteroposterior diameter of lateral femoral condyle per- pendicular to transepicondylar axis

†t-ML; maximal width of cut surface perpendicular to mid- sulcus of the tibial spine

†t-mAP; anteroposterior diameter of medial tibial condyle per- pendicular to t-ML

†t-lAP; anteroposterior diameter of lateral tibial condyle per- pendicular to t-ML

대상 및 방법 1. 대 상

본원에서 인공 슬관절 전치환술을 시행받은 476슬관절 을 대상으로 하였다. 원인 질환은 모두 퇴행성 관절염이 었다. 성별은 모두 여자였다. 평균 연령은 67.6±6.4세였고, 평균 체중은 62.3±9.0 Kg였으며, 평균 체질량지수(body mass index)는 26.9±3.1이었다.

2. 방 법

1) 골 계측

수술 시야에서 원위 대퇴골, 근위 경골 및 슬개골을 소 독된 자(steel ruler)와 측경기(caliper)를 이용하여 mm 단위 로 측정하였다. 원위 대퇴골의 경우 대퇴골 절제면은 인 공관절 제품의 종류에 따른 절제기구(femoral cutting jig)의 크기에 따라 변화하므로 치환하려는 부위의 해부학적 구 조를 원래의 상태에 가깝게 재현하기 위해서는 절제 전 계측하는 것이 정확하다고 사료되어 슬관절 굴곡상태에 서 골 절제 전에 계측하였다. 원위 대퇴골과의 관절면 내 외직경은 대퇴 과상간 축(transepicondylar axis)에 평행하게 최대 관절면 내외직경을 측정하였고, 대퇴골 내과 및 외 과의 전후직경은 이 선에 직각으로 대퇴골 내과 및 외과 의 최대 전후 직경을 측정하였다(Fig. 1A).

근위 경골은 역학적 축에 직각으로 내측 관절면부터 약 2 mm 하방 또는 외측 관절면부터 약 10 mm 하방을 절단 한 후 절제면에서 계측하였다. 이는 절제 후 측정이 각 인 공관절 제품의 기구에 따라 달라지지 않으며, 실제 인공 관절의 경골 치환물이 치환하는 부위가 절제 전 관절면과 일반적으로 약 3～5도 정도의 각도 차이가 일어나는 절제 면이라고 사료되었기 때문이다. 내외직경은 경골극구(inter- tubercular sulcus) 연장선에 직각으로 최대 내외 직경을 측 정하였고 경골 내과 및 외과의 전후 직경은 내외 직경선 에 수직으로, 경골 내과 및 외과의 중앙에서 최대 전후 직 경을 측정하였다(Fig. 1B).

2) 골 계측치와 치환물 크기의 비교

본 연구에 포함된 다섯 제품은 Advance MPK (Wright, Arling- ton, USA), Genesis II (Smith and Nephew, Memphis, USA),

LPS-Flex (Zimmer, Warsaw, USA), PFC-RPF (Johnson and John- son, Raynham, USA), Scorpio (Stryker Howmedica Osteonics, Allendale, USA)로서 이 중 Genesis II는 경골 치환물이 비 대칭형 모델이었다. 이들의 제원 목록을 통하여 크기를 조사하였고 국내에 수입되어 있는 규격(size)만을 대상으 로 하였다. 골 계측치와 치환물 크기의 비교는 내외직경 과 전후직경을 함께 표시한 산점도를 만들어 골 계측치의 추세선과 치환물의 크기 변화을 비교하였다.

치환물 크기와 비교에 있어서 대퇴 치환물의 경우 각 인공관절 제조사에서 제공하는 제원의 전후 직경이 치환 물의 외과부위 전후직경으로 표시된 바 골 계측치도 외과 의 전후직경을 비교하였고, 경골 치환물의 경우 대칭형 치환물이 대부분이고, 실제 수술시 외과 전후직경이 중요 한 바 골 계측치도 외과 전후직경을 이용하여 분석하였다.

결 과 1. 골 계측 결과

한국 성인여성 슬관절 주변골의 계측치는 Table 1과 같

Fig. 2. Korean femurs below -1 standard deviation (SD) of

(ML) dimension than femoral prostheses.

Table 1. The measurements of Korean female knees

mAP height(mm) lAP height(mm) ML width(mm)

60.3±3.5 60.9±3.2 68.4±3.9 Proximal tibia

mAP diameter(mm) lAP diameter(mm) ML width(mm)

47.4±2.8 39.5±3.1 67.4±2.9

Abbreviations: AP=anteroposterior, ML=mediolateral, m=medial , l=lateral and SD=standard deviation

Fig. 3. Korean tibias had wider ML dimension than tibial pros-

다. 먼저 원위 대퇴골의 계측 결과 내과 전후직경 평균값 은 60.3±3.5 mm(최소 52～최대 76 mm), 외과 전후직경 평 균값은 60.9±3.2 mm(최소 52～최대 77 mm), 내외직경 평균 값은 68.4±3.9 mm(최소 58～최대 80 mm)이었다. 내외직경 에 대한 내과 및 외과 전후직경 비는 각각 0.89±0.05와 0.90±0.05이었다. 다음으로 근위 경골의 계측 결과를 보면 내과 전후직경 평균값은 47.4±2.8 mm(최소 40～최대 54 mm), 외과 전후직경 평균값은 39.5±3.1 mm(최소 31～최대 48 mm), 내외직경 평균값은 67.4±2.9 mm(최소 58～최대 76 mm)이었다. 내외직경에 대한 내과 및 외과 전후직경의 비 는 각각 0.70±0.04와 0.59±0.04이었다.

2. 골 계측치와 치환물 크기의 비교 결과

대퇴골 계측치와 대퇴 치환물의 크기를 산점도로 비교 한 결과 -1 표준편차인 57.7 mm 보다 대퇴골 외과 전후직 경이 작은 경우에는 한국인의 계측치 보다 대퇴 치환물의 내외 직경이 더 큰 돌출(overhang)현상을 보였다. 돌출(over- hang) 현상은 Advance MPK, Genesis II에서 가장 크게 나타 났고, Scorpio에서 가장 적게 나타났다. 외과 전후직경이 55 mm인 경우 Advance MPK에서는 내외 직경이 골 계측치보 다 약 6 mm 정도 돌출(overhang)되는 현상을 보였다. 한편 -1 표준편차 보다 큰 대부분의 경우에 외과 전후직경이 같 을 때 대퇴 치환물의 내외직경이 한국인의 계측치 보다 작 게 나타났다(Fig. 2).

다음으로 경골 계측치와 경골 치환물을 산점도로 비교 한 결과는 모든 제품에서 경골 외과 전후직경이 같을 때 내외직경이 한국인의 계측치보다 약 3～6 mm 정도 작은 경향을 보였다(Fig. 3).

고 찰

치환물 제작에 기초 자료가 되는 슬관절의 신체계측학적 연구는 많이 이루어져 왔지만, 서구인 보다 골격이 작은 동 양인에 대한 연구는 최근에 들어서야 보고되고 있으며^3,13). 국내에서는 조 등⁵⁾, 배 등^1,2), 정 등⁷⁾이 보고한 바 있다.

다른 논문에서는 사체나 방사선학적 방법을 통한 계측 을 소개한 바 있으나, 저자들은 표본의 수가 제한적이고,

추가 비용이 필요한 사체의 경우나 겹쳐 보이는 음영과 확대비율을 계산해야 하는 단순 방사선촬영, 고가의 컴퓨 터단층촬영 등 보다는 추가 비용없이 정확도가 높은 수술 시야에서의 계측 방법을 선택하였다.

측정 방법에 있어서 원위 대퇴골 내외 직경을 대퇴 과 상간 거리로 하지 않고, 최대 관절면 폭으로 하였는데, 이 는 대퇴 치환물의 폭에 상응하는 직경이 최대 관절면 폭 이기 때문이다. 또한 타 연구^6,13)에서 대퇴골 계측을 골 절 제 후 절제면에서 시행한 경우가 있는데, 본 연구에서는 골 절제 전 계측을 시행하였다. 대퇴골 절제면은 인공관절 제품의 종류에 따른 절제기구(femoral cutting jig)의 크기에 따라 변화하므로 대퇴골 절제 후 측정시 다양한 인공관절 제품의 제원과 비교가 부적절할 것으로 생각된다. 일반적 인 원위 대퇴골 크기를 알기 위해서는 대퇴골 절제 전의 크기를 측정함으로써 각 인공관절 제품의 크기가 원위 대 퇴골 절제 이전의 크기를 얼마나 잘 회복할 수 있는지를 확인할 수 있는 바 절제 전 크기를 측정하는 것이 본 연구 의 목적에 더 부합할 것으로 생각된다.

경골의 경우에는 각 인공관절 제품의 종류에 상관없이 역학적 축에 직각으로 골 절제가 시행되는 바 절제 후 측 정이 각 인공관절 제품의 기구에 따라 달라지지 않으며, 실제 인공관절의 경골 치환물이 치환하는 부위가 절제 전 관절면과 일반적으로 약 3～5도 정도의 각도 차이가 일어 나는 바, 경골부 절제 전 측정값이 인공관절 치환물의 차 폐(coverage) 정도를 판정하는데 적합하지 못한 것으로 생 각된다. 따라서 경골의 경우에는 경골 절제 후 측정값을 분석하는 것이 본 연구의 목적에 더 잘 부합하는 것으로 사료된다.

저자들은 대퇴골 및 경골의 계측 결과를 보고한 여러 논문들 중 본 연구와 같거나, 유사한 방법으로 보고했던 다른 문헌의 계측치와 비교하였다.

원위 대퇴골의 계측 결과는 본 연구와 같이 골 절제 전 계측한 논문들과 비교한 바 기존의 국내 논문²⁾의 보고와 거의 일치하였다. 서구인의 경우 보고에 따라 내과 및 외 과 전후직경과 내외직경의 평균값이 한국인보다 각각 0.9

～5.2 mm, 5.5～9.0 mm, 1.3～17.4 mm 큰 수치를 보였다^9,11,12). 한편, 일본인¹¹⁾은 내과 전후직경의 평균값이 53.7 mm, 내 외직경의 평균값이 68.4 mm로 내외직경은 본 연구와 같았 으나, 내과 전후직경이 한국인 보다 7 mm 정도 작았다. 중

국인¹⁶⁾은 내과 및 외과 전후직경과 내외직경의 평균값이 각각 61.2 mm, 64.2 mm, 71.0 mm로 한국인보다 전후직경 및 내외직경이 약간 큰 수치를 보였다.

원위 대퇴골 내외직경에 대한 내과 전후직경 비는 본 연 구에서는 0.89로 국내의 보고¹⁾와 거의 같았다. 서구인 여자 에서는 Seedhom 등¹²⁾은 0.87, Mensch 등⁹⁾은 0.88로 보고하여 본 연구 결과와 거의 유사하였다. 일본인에서는 0.70으로 한국인 보다 상대적으로 내외직경이 넓은 것으로 보고되 었다¹⁰⁾. 중국인에서는 0.84로 한국인보다 약간 넓은 내외 직경을 보였다¹⁶⁾. 아시아인에 대한 많은 보고는 없으나, 본 연구와 비슷한 방법으로 보고한 것에서는 같은 내과 전후직경에서 일본인, 중국인, 한국인 순으로 원위 대퇴골 내외직경이 상대적으로 넓은 경향이 있다고 생각된다.

본 연구에서 대퇴골 외과 전후직경이 -1 표준편차보다 작은 경우에 대퇴 치환물에 비해 내외 직경이 좁아 치환 물의 내외측 돌출(overhang) 현상이 야기되는 것으로 나타 났다. 한편 대퇴골 외과 전후직경이 -1 표준편차보다 큰 대부분의 경우는 대퇴 치환물에 비해 내외 직경이 넓은 것으로 나타나 치환물의 내외측 과소화(undercoverage) 현 상이 나타났고, 그 경향은 골격이 커질수록 더 크게 나타 났다. 지금까지 아시아인에서 서구인 보다 내외직경이 상 대적으로 커서 치환물의 내외 과소화 현상이 나타나는 것 으로 알려져 왔으나, 골격이 아주 작은 경우는 내외측으 로 과대화 될 수 있음을 유의해야 할 것으로 사료된다.

다른 문헌에서 골 절제 후 시행한 근위 경골의 계측 결 과를 본 연구의 결과와 비교하였다. 서구인에서는 내외직 경은 보고되지 않아 비교할 수 없었고, 내과 및 외과 전후 직경의 평균값이 한국인보다 각각 1.6 mm와 1.8 mm 큰 수 치를 보였다¹⁸⁾. 일본인 여성의 보고에서 전후직경은 최대 전후직경을 측정하여 비교할 수 없었으나, 내외직경의 평 균값이 69.5 mm로 한국인 보다 약간 넓은 특징을 보였다¹³⁾. 중국인의 경우 전후직경은 보고되지 않아 비교할 수 없었 고, 내외직경의 평균값이 67.0 mm로 한국인 보다 약간 작 았다³⁾.

본 연구에서 근위 경골부 계측치는 같은 외과 전후직경 에서 치환물에 비해 내외직경이 약 3～6 mm 정도 커서 치 환물이 내외측으로 과소화(undercoverage)되거나, 과소화를 피하기 위해 큰 크기를 선택할 때는 후외측으로 돌출(over- hang)되는 경향이 있었다(Fig. 3).

본 연구는 476례로 기존에 보고된 국내 또는 아시아인 의 증례에 비해 많은 실측치에 대한 보고인 바 이 점에서 본 연구에 의의가 있는 것으로 생각된다.

본 연구의 한계로는 첫째, 한 시술자가 골계측을 하여 재현성을 높이지 못한 점을 들 수 있으나, 가능한 많은 수 를 대상으로 하여 오류를 줄이려고 하였고, 동일한 기준 으로 한 시술자가 처음부터 끝까지 골계측을 하여 통일성 을 기할 수 있었다. 둘째, 476슬관절의 경우 추세선으로 비교하였기 때문에 구체적으로 하나하나의 경우는 분석 결과와 다를 수 있다는 점을 들 수 있으나, 추세선에서 크 게 벗어나는 경우는 거의 없었다. 셋째, 퇴행성 관절염 환 자에서 남자 증례가 제한된 바 본 연구에서는 여자만을 대상으로 하였다. 향후 한국 성인남자에 대한 면밀한 분 석을 하기 위해서는 좀 더 많은 증례를 모아야 할 것으로 생각된다.

결 론

현재 주로 사용되는 인공 슬관절을 한국인에 적용시 대 퇴 치환물의 경우 크기가 작을 경우에는 내외측 돌출이, 큰 경우에는 내외측 과소화 경향이 있었고, 경골 치환물 의 경우에는 내외측 과소화나 후외측 돌출 가능성이 높은 바 한국인에 보다 적합한 크기를 갖는 인공 치환물이 필 요할 것으로 생각된다.

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= Abstract =

Anthropometric Analyses of Korean Female Knees

Jeong-Seok Moon, M.D., Kun-Sik Yu, M.D.*, and Chul-Won Ha, M.D.

Department of Orthopedic Surgery, Samsung Medical Center, School of Medicine, Sungkyunkwan University

*

Department of Orthopedic Surgery, Cheongju Hana Hospital, Cheongju, Korea

Purpose: This study is to establish a detailed anthropometric data of Korean female knee and to compare the data

Materials and Methods: 476 consecutive osteoarthritic knees were measured intraoperatively about anteroposterior

Results: The AP dimension of medial and lateral condyle, and ML dimension of distal femur were 60.3±3.5 mm,

mm, respectively. Korean femurs below -1 standard deviation (SD) in lateral AP dimension had narrower ML dimension than femoral prostheses. And most femurs above -1 SD in lateral AP dimension had wider ML dimension than femoral prostheses. Korean tibias had wider ML dimension than tibial prostheses.

Conclusion: Current total knee prostheses had tendency to ML overhang in small femurs and ML undercoverage

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