슬관절 전치환술 실패 양상 분석
한양대학교 의과대학 정형외과학교실, 제일정형외과병원*
김종헌・최충혁・강석근・이봉근・손기훈・정현기*
= 국문 초록=
목적: 슬관절 재치환술을 필요로 하게 하는 원인을 분석해 보았으며, 또한 재치환술이 필요로 하게 된 시 점에 따른 실패양상의 차이가 있는지도 분석해 보고자 하였다.
대상 및 방법: 본원에서 시행한 슬관절 재치환술 중 이학적 검사, 방사선학적 소견 그리고 수술 소견등을 참고하여 일차 슬관절 전치환술의 실패양상을 구분할 수 있었던 6 0례를 후향적으로 분석하였다. 또한 일차 슬관절 전치환술후 재치환술이 시행된 시기를 5년미만(조기), 5년이상에서 1 0년미만(중기), 10년이상(후기) 으로 구분하여 시기에 따른 실패양상을 비교 분석하였다.
결과: 일차 슬관절 전치환술의 실패양상으로, 대치물의 이완 및 골용해가 5 0 %로 가장 많았고, 폴리에틸렌 삽입물의 마모가 25%, 감염이 13%, 슬관절 불안정성이 7%, 강직이 5% 이었다. 감염, 강직, 불안정성으 로 일차 전치환술 후 재치환술을 시행할 때 까지의 평균기간은 5년 이내 이었으며, 반면에 폴리에틸렌 삽입 물의 마모와 대치물의 이완 및 골용해가 원인이었던 경우의 평균기간은 5년 이상 이었다.
결론: 일차 슬관절 전치환술후 재치환술을 필요로 하는 가장 흔한 실패양상은 시기적 구분에 관계없이 대 치물의 이완 및 골용해, 폴리에틸렌 삽입물의 마모가 가장 많은 원인이었으며, 감염과 불안정성은 비교적 초 기에, 대치물의 이완 및 골용해는 후기에 많은 양상으로 분석되었다.
색인 단어: 슬관절, 재치환술, 원인, 실패양상
Volume 15, Number 2, December 2003
Corresponding Author: Choong-Hyeok Choi, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Hanyang University Hospital
#17 Haengdang-dong, Sungdong-gu, Seoul, 133-792, Korea
Tel : 02-2290-8483, Fax : 02-2299-3774, E-mail : [email protected]
※ 본 논문의 요지는 제 2 1차 대한 슬관절 학회에서 구연되었음.
서 론
슬관절 전치환술은 장기 추시에서도 좋은 결과가 보고 되고 있으며1 2 , 2 5 ), 수술에 대한 결과에 대해서도 환자의 주관적 만족도도 매우 높은 수술이다4 , 5 , 7 , 8 , 1 9 )
. 하지만 비록 많은 수는 아니라 하더라도 일부에서는 슬관절 전치환술의 실패가 초래되어 재치환술이 필요 로 하게 되는 경우도 있다. 이러한 재치환술은 일차 슬관절 전치환술 보다는 결과도 좋지 못하며, 일차 슬관절 전치환술과는 달리 여러가지 어려운 문제들이 발생하므로 환자와 의사 모두에게 어려움이 있는 수
술이다. 이에 저자들은 일차 슬관절 전치환술이 실패 하게 되는 양상을 분석하여 추후 슬관절 전치환술의 실패를 줄이는데 도움이 되고자 본 연구을 시행하였다.
연구 대상 및 방법
1 9 9 2년 1월부터 2 0 0 3년 3월까지 본원에서 시행한 6 8례의 슬관절 재치환술 중, 일차 슬관절 전치환술 의 실패양상을 확인할 수 있었던 6 0례의 실패양상을 후향적으로 분석하였다. 총 6 0례중 2 5례는 본원에서 일차 슬관절 전치환술을 시행했던 경우였고, 35례는 타 병원에서 일차 슬관절 전치환술을 시행하고 재치
환술을 위해 전원된 경우였다. 여자가 5 0명 남자가 5명이었으며, 양측 모두 재치환술을 시행했던 경우 는 5명이었고 모두 여자였다. 재치환술시의 연령은 평균 6 4 . 3 ( 3 9 ~ 7 4 )세이었고, 일차 슬관절 전치환술 후 재치환술 까지의 기간은 평균 6년 8개월( 3개월
~ 1 6년)이었다. 일차 슬관절 전치환술을 시행하게 된 원인 질환은 골관절염이 4 5례, 류마티스 관절염 이 1 3례, 신경병성 관절염이 1례, 통풍성 관절염이 1례 였으며, 일차 슬관절 전치환술에 사용되었던 대 치물의 종류는 PFC 12례, MGII 7례, Nexgen 5 례, MGI 4례, Omnifit 4례, AGC 4례, Scorpio 3례, Genesis 2례, AMK 2례 등이었다. 나머지 대 치물은 확인하지 못하였다. 재치환술을 시행하게 된 실패 양상을 이학적 검사, 임상검사 소견, 방사선 검 사 및 수술 소견을 참고로 대치물의 이완 및 골용해, 폴리에틸렌 삽입물의 마모, 감염, 불안정성, 강직으 로 나누어 분석하였으며, 일차 슬관절 전치환술 후 재치환술을 시행하게 된 시기를 5년 미만(조기), 5년 이상 1 0년 미만(중기), 10년 이상(후기)로 구분하여 실패양상을 비교 분석하였다.
결 과
일차 슬관절 전치환술의 실패양상으로는 대치물의 이완 및 골용해가 3 0례( 5 0 % )로 가장 많았고, 폴리 에틸렌 삽입물의 마모가 1 5예(25%), 감염이 8례 (13%), 슬관절 불안정성이 4례(7%), 강직이 3례
(5%) 이었다(Fig. 1). 총 6 0례 중 일차 전치환술 후 5년 이전인 조기에 재치환술이 필요했던 경우는 2 2례(37%) 였고, 5년에서 1 0년 사이인 중기에 시행 된 경우는 2 8례(47%), 10년 이후에 시행된 경우는 1 0례( 1 6 % )였다(Fig. 2). 시기별 재치환술 원인은 일차 슬관절 전치환술 후 5년 이전인 조기에 재치환 술을 시행한 2 2례 중 대치물의 이완 및 골용해가 7 례(32%), 폴리에틸렌 삽입물의 마모 6례(27%), 감 염이 4례(18%), 불안정성 3례(14%), 강직이 2례 ( 9 % )였으며, 5년이상 1 0년 이내의 중기에 재치환술 을 시행한 2 8례 중 대치물의 이완 및 골용해가 1 8례 (64%), 폴리에틸렌 삽입물의 마모 6례(21%), 감염 이 3례(11%), 강직 슬관절이 1례(4%) 이었다. 10 년 이후(후기)에 재치환술을 시행한 1 0례에서는 대 치물의 이완 및 골용해가 5례(50%), 폴리에틸렌 삽 입물의 마모 3례(30%), 불안정성이 1례(10%), 감 염이 1례( 1 0 % )가 원인으로 분석되었다(Table 1).
실패양상을 시기적으로 분석하여 보면, 대치물의 이완 및 골용해가 원인인 경우는 조기에는 32%, 중 기에 64%, 후기에 5 0 %로 조기에 비해 중기와 후기 에 많았으며, 폴리에틸렌 삽입물의 마모로 인한 폴리 에틸렌만의 교체는 조기에 27%, 중기 21%, 후기 3 0 %로 시기별 차이는 없었다(Fig. 3).
실패양상별로 일차 슬관절 전치환술후 재치환술 까 지의 기간은 대치물의 이완 및 골용해는 평균 7 . 6년, 폴리에틸렌 삽입물의 마모는 평균 6 . 2년, 감염 4 . 4 년, 강직 3 . 5년, 불안정성 3년으로 삽입물의 감염,
FIGURE 1. The proportion of failure modes. FIGURE 2. The proportion of revision times.
강직, 불안정성은 대개 5년 이내에, 대치물의 이완 및 골용해, 폴리에틸렌 삽입물의 마모는 5년 이후에 발생되는 경향이 있었다(Fig. 4).
인공 슬관절 대치물의 고정방법과 관련하여 대치물 의 이완과 골용해(Fig. 5)가 발생했던 3 0례 중 경골 과 대퇴골 대치물 모두에 시멘트 고정을 하였던 경우 는 3례(10%), 경골 대치물에만 시멘트 고정을 한 이종( h y b r i d )인 경우가 1 2례(40%), 시멘트를 사용 하지 않은 경우가 1 5례( 5 0 % )이었다. 폴리에틸렌 삽 입물의 마모 또는 파손(Fig. 6)으로 폴리에틸렌 교 체만을 시행한 경우는 1 5례로, 이중 일차 슬관절 전 치환술시 사용된 폴리에틸렌 삽입물의 두께를 알 수 있었던 1 3례중, 8 mm를 사용한 경우가 6례( 4 6 % ) , 9 mm가 4례(31%), 10 mm가 3례( 2 3 % )였다. 감 염(Fig. 7)은 조기 4례(18%), 중기 3례(11%), 후 기 1례( 1 0 % )로 시간이 지남에 따라 점차 감소하는 양상을 보였다. 불안정성은 조기 3례(14%), 후기 1 례( 1 0 % )에서 있었으며, 조기의 2례는 슬개골의 측 방 탈구가 발생하였으며, 1례는 넘어지면서 발생한 후방십자인대의 파열로 인한 후방 불안정성이 있었 다. 후기의 1례는 슬개골 탈구가 불안정성의 원인이 었다. 강직은 조기에 2례(9%) 중기에 1례( 1 0 % )에 서 있었으며, 조기의 2례 모두 관절 내 비후된 반흔 조직이 대퇴골과 경골의 전방부에 끼어 있던 경우로 재치환술 이전의 관절 운동범위가 각각 2 0 ~ 6 0도와
3 0 ~ 7 0도 였으나 반흔조직 제거 후 관절 운동 범위 가 0 ~ 1 2 5도와 5 ~ 1 2 0도로 향상 되었고, 중기의 1 례에서는 활액막의 비후로 강직이 초래된 경우로, 재 치환술 이전 관절 운동범위는 3 0 ~ 9 0도 이었으나 비 후된 활액막 제거 후 관절 운동범위는 0 ~ 1 0 0도로 호전되었다.
고 찰
일차 슬관절 전치환술의 실패원인에 대하여 Cameron 등2 )과 Rand 등1 7 )은 감염, 대치물의 이 완, 불안정성, 대퇴-슬개관절의 문제점을 지적한 바 있다. 또한 Fehring 등8 )은 5년내의 슬관절 전치환 술의 조기 실패의 가장 많은 원인은 불안정성과 감염 이라고 보고한 바 있으며, Sharkey등2 3 )은 재치환술 의 원인을 2년 이내에는 감염이 25%, 불안정성이 21%, 대치물의 이완이 17%, 강직이 17%, 대치물 의 부정열 1 2 %라고 하였으며, 2년 이후에는 대치물 의 이완이 34% 불안정이 22% 대치물의 부정열이 12%, 감염 8 %로 조기 실패의 원인은 감염이 가장 흔하고, 후기 실패의 원인으로는 대치물의 이완이 가 장 흔하다고 보고한 바 있다. 국내에서도 재치환술의 원인으로 배등1 )은 삽입물의 마모(58%), 감염 (14%), 대치물의 이완(12%), 슬개골의 탈구( 4 % ) , 슬관절의 강직(4%) 이 원인이었다고 보고하였으며, Table1. Failure modes relate to time periods.
Osteolysis& Polyethylene
Loosening Wear Infection Instability Stiffness Total
Early 07 (32%) 06 (27%) 4 (18%) 3 (14%) 2 (9%) 22 (037%)
Intermediate 18 (64%) 06 (21%) 3 (11%) 1 (4%) 28 (047%)
Late 05 (50%) 03 (30%) 1 (10%) 1 (10%) 10 (016%)
Total 30 (50%) 15 (25%) 8 (13%) 4 (07%) 3 (5%) 60 (100%)
FIGURE 3. Failure modes in each time periods. FIGURE 4. Average duration of each failure mode.
성등1 5 )도 무균성해리(48%), 감염(30%), 삽입물의 마모(15%), 불안정성( 7 % )가 원인이었다고 보고한 바 있다. 본 연구에서도 감염이나 불안정성이 실패의 원인인 경우는 비교적 조기에 많았지만, 시기 구분에 관계없이 대치물의 이완 및 골용해와 경골 폴리에틸
렌 삽입물의 마모에 의한 실패가 많았다. 후기에는 대치물의 이완 및 골용해로 인한 실패가 많았으나, 감염과 불안정성이 원인이었던 경우는 다른 보고
8 , 1 , 1 5 , 2 3 )보다는 비교적 적었다. 이는 본 연구의 대상의
많은 수가 타 병원에서 일차 슬관절 전치환술을 시술
FIGURE 5. AP (A) and Lateral (B) roentgenograms after 8 years 9 months since the prima- ry total knee replacement arthroplasty shows osteolysis around tibial screws, medial femoral condyle and loosening of tibial component.
FIGURE 6. AP (A) and Lateral (B) roentgenograms after 7 years 7 months since the prima- ry total knee replacement arthroplasty shows medial side polyethylene wear.
받은 후 전원되어 재치환술을 시술 받은 환자를 대상 으로 후향적으로 분석함으로써 초래된 결과로, 주로 초기에 문제가 되는 감염과 불안정성은 일차 슬관절 전치환술을 시술 받은 병원에서 치료하게 되고 전원 되는 예가 적음에 따른 결과로 추정되었다.
슬관절 대치물의 고정방식에 따른 삽입물의 이완이 나 골용해에 대하여 Rand 등1 8 )은 골시멘트로 대치 물을 고정하였던 경우에 있어서 골시멘트 고정을 하 지 않았던 경우보다 대치물의 이완 및 골용해가 적었 다고 하였으며, Rorabeck 등2 2 )도 시멘트를 사용했 던 경우에서는 3년내 재치환술이 필요했던 경우가 1.8% 이었지만 시멘트를 사용하지 않고 고정한 경 우에는 9 . 6 %에서 재치환술이 필요하였다고 보고한 바 있다. Fenring등8 )도 슬관절 대치물을 고정시 시 멘트를 사용하지 않았던 경우에 대치물의 1 3 %에서 골 내부 성장(bone ingrowth)의 실패가 있어 시멘 트를 사용한 고정방법이 유리하다고 하였다. 본 연구 에서도 대치물의 이완 및 골용해의 빈도가 일차 슬관 절 전치환술시 시멘트를 사용하지 않았던 경우가 더 많아 골시멘트를 사용한 고정이 더 안전한 것으로 사 료되었다. 하지만 대치물의 이완이 단지 고정의 안정 성 뿐만 아니라 폴리에틸렌 입자에 의해 초래된 골용 해와 연관될 수 있어 실패양상 구분시에 단순한 폴리 에틸렌 삽입물의 마모와 폴리에틸렌 삽입물의 파손된 기간이 길어지게 됨으로써 폴리에틸렌 입자에 의한
골용해 그리고 대치물의 이완이 생기는 과정을 고려 하면 단순히 구분할 수 있는 기준점 설정이 어렵다는 문제점이 있지만 본 연구에서는 수술시야상 대치물의 안정성에 문제점이 없으며 골용해의 소견이 없는 경 우만을 폴리에틸렌 삽입물의 마모로 구분하여 분석하 였다.
폴리에틸렌 삽입물의 마모에 대하여 Kilgus 등1 4 ) 과 Chillag 등3 )은 8 mm 이하의 폴리에틸렌 경골 대치물에서 마모가 많이 발생한다고 보고한 바 있으 며, 본 연구에서도 경골 폴리에틸렌 삽입물의 마모로 인해 삽입물의 교체만을 시행했던 1 5례 중 일차 슬 관절 전치환술시에 사용된 폴리에틸렌 삽입물의 두께 를 알 수 있었던 1 3례 중 6례( 4 6 % )에서 8 mm 이 하를 사용하였던 경우며, 나머지 7례도 모두 1 0 mm 이하의 폴리에틸렌 삽입물을 사용한 경우로 얇 은 삽입물 사용이 폴리에틸렌 삽입물 마모와 연관성 이 있는 것으로 사료되었다.
일차 슬관절 전치환술 후 불안정성으로 인해 재치 환술이 필요했던 경우가 1 0 ~ 3 0 %의 빈도가 보고되 고 있으며1 0 - 1 3 , 1 7 , 2 1 , 2 4 )
, Rand 등1 7 )은 수술 시 부적절한 정렬이 술 후 불안정성의 가장 흔한 원인이라고 한 바 있으며, Fenring 등9 )은 인대의 불균형과 수술시 손상, 술전 인지하지 못한 측부인대의 불안정성이 초 기 불안정성의 원인이며, 후기에는 대치물의 부적절 한 정렬상태, 만성적 측부인대의 불안정 상태가 원인
FIGURE 7. AP (A) and Lateral (B) roentgenograms after 5 years since the primary total knee replacement arthroplasty shows subsidence of tibial and femoral compo- nent due to infection.
이므로 수술시 인대의 균형을 완벽하게 유지해야 하 고, 신전-굴곡시의 관절간격의 균형을 잘 유지하는 것이 술후 불안정성의 빈도를 줄일 수 있는 방법이라 고 하였다. 그러나 일차 슬관절 전치환술 후 재치환 술이 필요로 한 불안정성의 원인이 단지 대퇴-경골 관절의 안정성 뿐만 아니라 슬개-대퇴 관절의 불안정 성이 원인이 되는 경우6 , 8 )도 있으며 본 연구에서도 불 안정성이 재치환술을 요하는 원인이 되었던 4례중 1 례만이 수술후 외상으로 인한 전후방 불안정성 원인 이었으며, 나머지 3례는 대퇴-슬개관절의 불안정성 이 원인이었던 경우로 일차 슬관절 전치환술시 슬개 골의 대퇴골 활차면에 안착되는 것에 안정성을 주는 슬개-지대의 균형이 매우 중요시 되어야 한다고 사료 된다.
슬관절 전치환술후 강직 등의 관절운동범위의 감소 가 문제가 되어 재수술이 필요했던 경우에 대하여 Pollock 등1 6 )은 일차 슬관절 전치환술 후 활액막의 비후로 인한 운동 장애로 재치환술을 시행한 경우가 6 %정도 였다고 보고한 바 있으며, Rise 등2 0 )은 원인 은 명확하지 않으나 관절 섬유화가 잘 발생할 수 있 는 환자에 있어서 수술시 조직 손상과 술후 늦은 재 활치료로 강직이 발생할 수 있다고 지적한 바처럼, 본 연구에서도 3례에서 관절내 비후된 반흔 조직이 나 활액막의 비후가 강직의 원인이었던 경우가 있었 다. 하지만 이는 주로 1 0년 이전에 발생되는 문제로 슬관절 전치환술의 장기 생존에 영향을 주지는 않는 것으로 사료된다.
본 연구는 일차 슬관절 전치환술이 여러 기관에서 여러 술자에 의해 다양한 치환물을 사용하여 시행된 경우를 후향적으로 분석하였다는 점과, 일차 슬관절 전치환술의 실패 발생시기와 재치환술을 시행한 시점 간에 차이가 있을 수 있다는 점 등의 제한점이 있는 연구지만 본연구을 통하여 일차 슬관절 전치환술의 실패양상을 분석함으로써 슬관절 전치환술의 실패원 인을 규명하고 이를 개선함으로써 슬관절 전치환술의 발전을 추구하고자 하였다.
결 론
일차 슬관절 전치환술의 실패로 인하여 재치환술을 시행하게 된 가장 흔한 원인으로는 시기적 구분에 관 계없이 대치물의 이완 및 골용해, 폴리에틸렌 삽입물 의 마모가 주된 원인이었으며, 감염과 불안정성은 비 교적 초기에, 대치물의 이완 및 골용해 그리고 폴리 에틸렌 삽입물의 마모 등은 후기에 많은 것으로 사료 되었다.
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─ Abstract ─
Assessment of Failure Modes in Total Knee Replacement Arthroplasty
Jong-Heon Kim, M.D., Choong-Hyeok Choi, M.D., Suk-Keun Kang, M.D.
Bong-Keun Lee, M.D.,Kee-Hoon Shon, M.D., Hyun-Kee Chung*, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, College of Medicine, Hanyang University and Cheil Orthopaedic Hospital*, Seoul, Korea
Purpose: To analyze the causes of revision total knee arthroplasty and evaluate the difference in failure modes according to the revision interval after a primary total knee arthroplasty.
Materials and Methods: We retrospectively analyzed the failure mode of 60 cases assessable by clini- cal, radiological and operative findings according to the following intervals after primary total knee arthroplasty: under 5 years; from 5 to 10 years; and after 10 years.
Results: In 50% of the cases osteolysis and loosening was the cause for revision total knee arthroplasty.
In comparison, tibial polyethylene insert wear occurred in 25% of the cases, infection in 13%, instability in 7%, and stiffness in 5%.
The average duration from primary total knee arthroplasty to revision arthroplasty due to infection, stiffness and instability was less than 5 years. In contrast, revision arthroplasty resulting from tibial poly- ethylene wear, osteolysis and loosening took place after 5 years.
C o n c l u s i o n: The most common failure mode is osteolysis and loosening regardless of the revision interval. Infection and instability was common in the under-5-year period and osteolysis and loosening was common after 5 years.
Key Words: Total Knee Arthroplasty, Revision, Failure, Cause
