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목 적: 수산화 인회석으로 피복된 Landos 비구컵 및 대퇴삽입물을 이용하여 일차성 무시멘트 인공 고관절 전치환술을 시 행한 환자의 결과를 분석하고자 한다.
대상 및 방법: 1991년 11월부터 1994년 10월 사이에 수산화 인회석으로 피복된 Landos 비구컵 및 대퇴삽입물(Landanger, Chaumount, France)을 이용하여 일차성 무시멘트 인공 고관절 전치환술을 시행한 환자 중 5년 이상 추시가 가능하였던 42명, 64예의 고관절을 대상으로 하였다. 수술 후 평균 추시 기간은 8.8년(5-11.4년)이었다. 임상적 평가 및 방사선적 평 가를 시행하였고, 삽입물의 해리 여부를 관찰하였다.
결 과: Harris 점수는 수술 전 평균 57.0점에서 수술 후 평균 88.5점으로 상승하였다. 대퇴삽입물의 최종 고정 상태는 골침 습성 고정이 54예(84.4%), 섬유성 고정이 10예(15.6%)였다. 비구컵 폴리에틸렌 삽입물의 평균 마모는 1.83 mm (0.14-4.15 mm) 였으며, 연평균 마모율은 0.23 mm/yr (0.02-0.72 mm/yr)이었다. 재수술을 시행한 경우가 18예(28.1%), 재수술을 권유한 경우가 13예(20.3%)로 총 31예(48.4%)에서 재수술이 필요하였다. 수술 후 5년 이내에 과도한 골용해가 관찰되어 골이식을 시행하고 인공 대퇴골두와 폴리에틸렌 삽입물을 교체한 경우가 2예, 비구컵 및 인공 대퇴골두와 폴리에틸렌 삽 입물을 교체한 경우가 1예였다.
결 론: 수산화 인회석으로 피복된 Landos 비구컵은 5년이상 추시 결과 48.4%의 높은 실패율을 보였다.
색인 단어: 인공 고관절 전치환술, Landos, 수산화 인회석
Department of Orthopaedic Surgery, Seoul National University College of Medicine, Seoul; Department of Orthopaedic Surgery*, Jeju National University College of Medicine, Jeju, Korea
Chang-Bae Kong, M.D., Won Soek Song, M.D., Jeong Joon Yoo, M.D., Kyung-Hoi Koo, M.D., Kang Sup Yoon, M.D., Sang Rim Kim, M.D.*, Young-Min Kim, M.D., and Hee Joong Kim, M.D.
The Results of Primary Cementless THA using Landos Hydroxyapitite-Coated Prosthesis
- Minimum 5 Year Follow-up -
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수산화 인회석으로 표면 처리된 Landos 삽입물을 이용한 일차성 무시멘트 인공 고관절 전치환술
- 최소 5년 이상 추시 결과 -
공창배ㆍ송원석ㆍ유정준ㆍ구경회ㆍ윤강섭ㆍ김상림*ㆍ김영민ㆍ김희중
서울대학교 의과대학 정형외과학교실, 제주대학교 의과대학 정형외과학교실*
19 19 통신저자 : 김 희 중
서울시 종로구 연건동 28
서울대학교 의과대학 정형외과학교실 TEL: 02-760-2970∙FAX: 02-3672-7448
E-mail: [email protected]
*본 논문의 요지는 2003년 10월 대한정형외과 추계학술대회에서 구연되었음.
*본 연구는 2003년도 서울대학교병원 위탁연구비(06-03-063) 지원에 의해 이루어진 것임.
Address reprint requests to Hee Joong Kim, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Seoul National University College of Medicine, 28 Yeongeon-dong, Jongno-gu, Seoul 110-744, Korea
Tel: +82.2-760-2970, Fax: +82.3672-7448 E-mail: [email protected]
Purpose: To evaluate the results of primary cementless total hip arthroplasty (THA) using the Landos Atoll hydroxyapatite (HA)-coated cup and the Euroform HA-coated stem.
Materials and Methods: Sixty-four primary THA were performed between November 1991 and October 1994, and were followed more than 5 years. Clinical and radiological results were assessed. Also, the evi- dence of loosening were observed.
Results: The mean Harris hip score improved from 57.0 points preoperatively to 88.5 points postopera-
수산화 인회석(hydroxyapatite, HA)은 1920년 골 치유를 촉진하기 위해 사람에게 처음으로 사용되었다고 한다1). 이후 주목받지 못하다가 1971년 치과영역에서 사 용되어19), 만족할 만한 골결합(osseointegration)을 나 타내었고21), 인공관절에서는 Osborn 등과 Geesink 등 에 의해 사용되게 되었다.
생물학적 고정(biological fixation)이란 골시멘트를 사용하지 않고 골과 삽입물 사이의 골침습(bone-in- growth)을 통해 견고한 고정을 얻는 것으로 정의할 수 있다15). 생물학적 고정을 얻기 위해 여러 연구들이 시도 되었는데, 이중 주목받는 것이 삽입물에 수산화 인회석 을 피복하는 것이다. 수산화 인회석은 골전도(osteocon- ductive) 성질이 있으며, 골과의 결합력을 증진시킨다고 한다15). 또한, 사후 부검을 통한 조직학적 분석 결과에 따 르면, 수산화 인회석으로 표면 처리된 삽입물은 골과의 직접적인 접촉이 관찰되었다고 한다2). 이들의 초기 임상 적 및 방사선학적 결과들은 상당히 고무적이었다6,12). 하 지만, 중장기 추시 결과, 대퇴 스템의 생존율은 높은 반면
5,26), 비구컵은 실패율이 높은 것으로 보고되고 있다16,23).
이 연구에서는 HA로 피복시킨 Landos 비구컵 및 대 퇴삽입물을 이용하여 일차성 무시멘트 인공 고관절 전치 환술을 시행한 환자의 결과를 분석하였다.
대상 및 방법
1991년 11월부터 1994년 10월 사이에 Landos Atoll HA-coated 비구컵 및 Landos Euroform HA-coat- ed 대퇴삽입물(Landanger, Chaumount, France)을 이용하여 일차성 무시멘트 인공 고관절 전치환술을 시행 한 환자 76명, 116예 중 5년 이상 추시가 가능하였던 42 명, 64예의 고관절을 대상으로 하였다. 이들은 남자가 34명, 여자가 8명이었고, 수술당시 평균 연령은 40세
(19-60세)였으며, 평균 체중은 60 kg (42-80 kg)이었 다. 원인 질환으로는 대퇴골두 무혈성 괴사가 49예, 고 관절 감염 후유증이 6예, 고관절 퇴행성 관절염이 5예, 고관절 관절 고정술 2예, 진구성 대퇴 경부 골절과 Legg- Perthes병 후유증이 각기 1예였다. 수술 후 평균 추시 기간은 8.8년(5-11.4년)이었다.
Landos Euroform 대퇴삽입물은 타이타늄 합금 (TA6V ELI alloy)으로 된 깃(collar)이 있는 해부학적 모양의 삽입물로 근위부 절반가량이 환형으로 HA 피복 되어 있었으며, Landos Atoll 비구컵은 같은 타이타늄 합금으로 된 thread가 없는 반구형태이었다. 나사못 고 정을 위한 5개의 구멍이 있으며, 볼록한 면에 전반적으 로 HA 피복되어 있었다. 사용된 HA는 평균 155 m (120-190 m)의 두께로 plasma-spray 방법으로 피 복되었으며, 순도는 98% 이상이었다. 인공 대퇴골두는 모든 예에서 Co-Cr 합금을 사용하였다.
수술은 전례에서 측와위에서 시행하였고, 53예에서 후측방 도달법, 9예에서 경전자 도달법(transtrochan- teric) 2예에서 Watson-Jones 도달법을 사용하였다.
비구컵의 지름은 평균 54 mm (48-58 mm)였으며, 인 공 대퇴골두의 직경은 모든 예에서 28 mm였다. 폴리에 틸렌 삽입물의 고정방식은 금속 강선으로 고정되는 방식 이었으며, 전례에서 10° offset liner를 사용하였다. 비 구컵은 2 mm underreaming 후 press-fit 방식을 이용하여 삽입하였고, 평균 3개의 나사못을 사용하여 고 정하였다.
수술 후 6주, 3개월, 6개월, 1년과 이후에는 매 1년마 다 추시 관찰하는 것을 원칙으로 하여 환자의 임상적 결 과와 방사선적 결과를 관찰하였다. 수술 전후의 고관절 의 기능은 Harris 고관절 점수로 비교하였다.
방사선적 평가로 대퇴삽입물의 경우 수직 침강의 정도, tively. Of the 64 cases of femoral stems, 54 cases (84.4%) were classified as stable bone-ingrowth fixa- tion, and 10 cases (15.6%) as stable fibrous fixation at the last follow-up. The linear wear of polyethylene insert was 1.83 mm (0.14-4.15 mm) and the linear wear rate was 0.23 mm/yr (0.02-0.72 mm/yr). During the follow-up period, revisions were required in 31 cases (48.4%); 18 cases (28.1%) had been reoperated upon and 13 cases were (20.3%) awaiting for reoperation. Excessive early osteolysis were observed in 3 cases within 5 year. 1 case in those 3 cases underwent cup revision and another 2 cases underwent head and liner change with bone grafting.
Conclusion: Landos Atoll HA-coated acetabular cup which followed for minimum 5 years reveals 48.4%
failure rate.
Key Words: THA, Landos, Hydroxyapatite
삽입물 주위의 방사선 투과 음영, 삽입물 주위의 골용해, 골내막 신생골의 형성, 피질골 비후의 유무 및 삽입물의 최종 고정 상태를 관찰하였다.
대퇴삽입물의 수직 침강은 Callaghan 등4)의 방법을 이용하여, 소전자 상단으로부터 대퇴삽입물의 내측 상 단까지의 거리가 4 mm 이상 감소되었을 때 의미 있는 것으로 판단하였다. 삽입물 주위의 방사선 투과 음영, 삽 입물 주위의 골용해, 골내막 신생골의 형성, 피질골 비후 등의 유무 등은 Gruen 등14)의 구역으로 나누어 각각의 구역에 대하여 분석하였다. 방사선 투과 음영이라 함은 2 mm 이상의 너비로 골과 삽입물의 경계를 따라 직선 적인 투과 음영을 갖는 것으로 각 Gruen zone의 30%
이상에서 관찰될 경우 유의한 것으로 판단하였다8). 대퇴 삽입물의 최종 고정 상태는 마지막 추시 방사선 사진에 서 Engh 등10)의 방법에 따라 골침습성 고정(bone-in- growth fixation), 섬유성 고정(stable fibrous fix- ation), 불안정성 고정(unstable fixation)으로 구분하 였다.
비구컵 주위의 경화선이나 비구골 용해는 DeLee와 Charnley7)의 3구역으로 나누어 각각의 구역에 대하여 분석하였다. 비구컵 폴리에틸렌 삽입물의 평균 마모와 연평균 마모율은 Dorr 등의 방법을 이용하여 측정하였 다. 비구컵 해리는 삽입물 주위로 2 mm 이상의 전반적 인 방사선 투과음영이 보이거나, 3° 이상의 각형성 또는 3 mm 이상의 이동을 보이는 경우로 정의하였다23).
결 과
Harris 점수는 수술 전 평균 57.0점(27.0-87.0점)에 서 수술 후 평균 88.5점(51-99점)으로 상승하였다.
대퇴삽입물의 수직침강이 4 mm 이상 나타난 경우는 2예에서 관찰되었다. 2예 모두 수술 후 6개월 이내에 발 생되었고, 수술 후 1년 이후에 더 이상 침강이 진행되지 는 않았다. 각 Gruen zone의 30% 이상에서 2 mm 이 상의 너비로 골과 삽입물의 경계를 따라 직선적인 투과 음영을 보이는 방사선 투과 음영은 관찰된 예가 없었다.
대퇴삽입물의 최종 고정 상태는 골침습성 고정이 54예 (84.4%), 섬유성 고정이 10예(15.6%)였다. 골침습성 고 정을 보이는 모든 예에서 골내막 신생골 형성이 Gruen zone 2, 3, 5 ,6에서 관찰되었다. 삽입물 주위의 골용해 는 22예(34.3%)에서 관찰되었으며, 이는 모두 Gruen zone 1 또는 7에서 관찰되었다. 이중 zone 2 또는 6에 서도 관찰된 경우는 2예(3.1%)였고, zone 3 또는 5에서 관찰된 예는 없었다.
비구컵 폴리에틸렌 삽입물의 평균 마모는 1.83 mm (0.14-4.15 mm)였으며, 연평균 마모율은 0.23 mm (0.02-0.72 mm)였다.
컵 주위의 비구골 용해는 모두 52예(81.2%)에서 관찰 되었으며, 이들은 DeLee와 Charnley의 지역 분류에 따라, 한 구역에만 국한된 경우가 15예(23.4%), 두 구역 에서 관찰된 경우가 24예(37.5%), 모든 구역에서 관찰 된 경우가 13예(20.3%)였다.
추시 관찰 중 재수술을 시행한 경우가 18예(28.1%),
Fig. 1.(A) Preoperative radiograph of a 39-year-old woman with septic hip sequalae of the right hip shows degenerative arthritis. (B) Cementless THA was performed using the Landos Atoll hydroxyapatite (HA)-coated cup and the Euroform HA-coated stem. (C) Thirty- nine months after surgery, the excessive polyethylene wear and osteolysis was observed. (D) Despite of osteolysis, the cup and stem was stable to be in reoperation. Metal head and PE insert was changed and bone graft was done.
A B C D
재수술을 권유한 경우가 13예(20.3%)로 총 31예(48.4%) 에서 재수술이 필요하였다. 재수술이 필요한 예들은 20 예에서 비구컵의 이동이, 11예에서 비구컵 주변으로 2 mm 이상의 전반적인 방사선 투과음영이 관찰되어 해리 로 판단되었다. 재수술이 필요한 예의 폴리에틸렌 삽입 물의 마모 정도는 평균 2.12 mm (0.70-3.82 mm)였 으며, 연평균 마모율은 0.28 mm (0.06-0.72 mm)였 다. 이중 3예에서는 수술 후 5년 이내에 과도한 골용해 가 관찰되어 재수술을 시행하였다. 2예는 각각 수술 후 39개월, 53개월에 재수술을 시행하였고, 비구컵의 안정 성은 유지되어 골이식을 시행하고, 인공 대퇴골두와 폴 리에틸렌 삽입물만 교체하였다(Fig. 1). 다른 1예는 수술 후 60개월에 재수술을 시행하였고, 비구컵 주변, 특히 외측부의 골용해가 심하고, 비구컵의 안정성이 의심되어 골이식을 시행하고 비구컵을 재치환한 후 인공 대퇴골두 와 폴리에틸렌 삽입물을 교체하였다. 이들 3예의 폴리에 틸렌 삽입물의 마모 정도는 평균 1.63 mm (0.95-2.36 mm)였으며, 연평균 마모율은 0.42 mm (0.22-0.72 mm)였다.
재수술을 시행한 18예 모두에서 재수술시 대퇴삽입물 은 안정성은 유지되어 있었으나, 99년 이후에 재수술을 시행한 예에서는 세라믹-세라믹 관절면으로의 치환을 위해 대퇴삽입물도 재치환하였다(Fig. 2).
고 찰
HA 표면 처리된 삽입물은 피질골과 비교할 만한 강도
의 화학적 고정을 형성하며 시멘트성 고정법 또는 다른 무시멘트성 고정법보다 강한 고정력을 얻을 수 있다고 한다13). 또한, 삽입물과 골사이의 1 mm의 틈새를 골형성 유도를 통해 골로 메울 수 있으며28), 4주간의 제한된 미 세운동 이후 HA 표면 처리된 삽입물의 표면에는 섬유성 막이 제한적인 두께로 생성되고 높은 농도의 콜라겐과 섬 유연골 형성을 거쳐 16주 후에는 골로 대치된다고 한다27). 이러한, 실험 결과와 더불어 초기 임상적 및 방사선적 결 과는 상당히 우수한 것으로 보고되었으며, 최근 발표되 고 있는 중장기 추시 결과에서도 대퇴 스템의 경우 99%
이상의 높은 생존율이 보고되고 있다. 저자들의 대상 예 들에서도 대퇴 스템의 불안정성을 보이는 예는 없었다.
그러나, 비구컵의 장기 생존율의 경우 아직 이론이 있 는 것 같다. Geesink 등은 평균 12년 추시 결과에서 93%
의 생존율을 보고하고 있으나, 평균 10년 추시 결과 Lai 등16)은 31%, 최소 10년 추시 결과 Capello 등5)은 30%
의 비구컵 실패율을 보고하고 있다. HA 표면처리를 한 비구컵의 이러한 생존율의 차이는 비구컵의 기계적인 결 합력(mechanical interlock)이 press-fit 비구컵보다 thread가 있는 비구컵이 좋은 이유로 생각되고 있으며25), HA 표면처리를 한 press-fit 비구컵은 다공성 표면처 리(porous-coated)한 press-fit 비구컵이나 HA 표면 처리한 thread 비구컵에 비해 유의하게 실패율이 높다 고 보고된 바 있다17). 저자들의 대상 예에서는 press-fit 비구컵이 사용되었는데 그 반 수 가까이에서 재치환술을 필요로 하여, 좋지 않은 결과를 보였다.
Fig. 2.A. Preoperative radiograph of a 61-year-old man shows degenerative arthritis. (B) Cementless THA was performed using the Landos Atoll hydroxyapatite (HA)-coated cup and the Euroform HA-coated stem. (C) Ten years after surgery, revision was required for osteolysis involving acetabulum and proximal femur. Subtle migration of the cup is shown. (D) Revision THA was performed using a ceramic on ceramic bearing system.
A B C D
골모세포(osteoblast)를 자극하기 위해서 HA 입자는 용해되어야 한다15). 이러한 과정에서 HA와 삽입물 사이 의 결합력이 약화되며, 이 결합부위가 취약점으로 생각 되고 있다22,23,25). 회수된 삽입물(retrieval study)에 대 한 연구에서도 불안정한 비구컵의 경우가 안정한 비구컵 의 경우보다 유의하게 HA의 소실이 높았다고 한다16). 이러한 결합력의 약화와 더불어, 대퇴 스템에는 지속적 인 압박력(compressional force)가 가해지는 반면, 비 구컵에는 전단력이 가해지게 되는 물리적 힘의 차이가 대퇴 스템과 비구컵의 실패율에 차이를 가져올 수 있다 고 지적된바 있다16,23). 이 연구의 대상 예에서 비구컵의 해리가 있었던 31예 모두 수술 후 3년까지는 안정된 고 정을 보였으나 이후 고정이 소실되고 불안정하게 되었는 데, HA의 흡수에 의한 결과일 가능성이 있겠으며, PE 마모에 따른 주위 골흡수가 해리를 촉진시켰을 가능성도 고려할 수 있겠다.
HA 피복은 50에서 110 m의 두께가 적당하며, 80 m 이상으로 두꺼워질 경우 부서지기 쉬우며(brittle) 너무 얇은 경우 빨리 흡수된다는 문제점을 가진다11). 또 한, HA 피복이 200 m인 경우 50 m 두께인 경우보 다 전단응력에 더 약하다고 한다29). 또한, 두꺼울수록 박 리될 가능성이 높은데, 박리된 입자가 관절내로 유입되 어 third body 마모를 일으켜 폴리에틸렌 마모와 골용 해를 일으킬 수 있다3,20). third body 마모에 대해 아직 확정된 결론은 없는 상태이지만, 중장기 추시에서 HA 표면 처리된 삽입물에서 심한 폴리에틸렌 마모와 골용해 등이 관찰되면서20,23), 이러한 가능성이 제기되었다. 폴 리에틸렌 관절면에서 HA 입자가 관찰되고3,20), 잘 고정 된 대퇴 스템에서 HA 입자가 유리된다24)는 보고들이 이 러한 가능성을 좀 더 뒷받침해준다. 본 연구 대상 예에서 사용된 삽입물의 HA 피복 두께는 평균 155 m로 비교 적 두꺼운 편인데, 5년 이내에 재수술이 필요했던 3예에 서 이러한 third body 마모가 조기에 심한 폴리에틸렌 삽입물의 마모 및 골용해를 일으켰을 가능성이 있을 것 으로 생각된다.
결론 및 요약
수산화 인회석으로 피복된 Landos 비구컵은 높은 해 리로 인해 실패율이 높은 것으로 관찰되었다.
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