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통신저자：김 지 형
130-010, 서울시 동대문구 청량리동 40-12 서울성심병원 정형외과
TEL: 02-966-1616, FAX: 02-968-2394 E-mail: [email protected]
슬관절 전치환술에서 대퇴 삽입물의 정렬을 위한
초음파 유도 골수강외 정렬 방식과 골수강내 정렬 방식의 정확도 비교
서울성심병원 정형외과
이 송ㆍ김지형ㆍ김진학ㆍ양승진ㆍ류창욱
A Comparison of Accuracy between the Sonography-guided Extramedullary and Intramedullary Alignment Systems for the
Femoral Component in Total Knee Arthroplasty
Song Lee, M.D., Jeehyoung Kim, M.D., Jin Hak Kim, M.D., Seung Jin Yang, M.D., and Chang Wook Ryu, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Seoul Sacred Heart General Hospital, Seoul, Korea
Purpose: We wanted to compare the accuracy between a newly suggested sonography-guided extramedullary alignment guide system and an ordinary intramedullary alignment guide system for the femoral component alignment in Total Knee Arthroplasty (TKA).
Materials and Methods: Among the patients who underwent TKA from December 2006 to May 2007, an intramedullary technique was applied in 50 cases (the IM group) and an extramedullary technique was used in 50 cases (the EM group). The femoral component alignment angle was measured and compared postoperatively by using an anteroposterior (AP) radiograph of the knee.
Results: The average femoral component alignment angle was 94.96o (92∼98o) in the IM group and 95.36o (90∼99o) in the EM group. Both groups didn't show a significant difference. 45 cases (90%) in the IM group and 43 cases (86%) in the EM group were included in the optimal range of the femoral coronal angle (95o±2).
Conclusion: There was no significant difference regarding the accuracy of the sonography-guided extramedullary and intramedullary femoral component alignment guide systems for performing Total Knee Arthroplasty.
Key Words: Total Knee Arthroplasty, Sonography-guided extramedullary alignment guide, Intramedullary alignment guide
서 론
슬관절 전치환술을 성공하기 위한 요인들 중에 정확한
하지의 정렬은 장기적인 추시 결과를 결정짓는 중요한 요
인으로
1,2,5,7,9,12,20,22,27), 많은 연구자에 의해 정확한 하지 정
렬을 위해 여러 방법이 개발되고 시행되어왔다. 현재 경골
및 대퇴골 삽입물의 정확한 정렬을 얻기 위한 골절제는
골수강내 및 골수강외 정렬 유도 방식이 사용되고 있으며,
이들을 비교하는 연구가 계속 진행 중이다. 대퇴골 원위부
절제 시 골수강내 정렬유도 방식이 정확성 면에서 우월하
다고 주장하는 저자들이 있으나
3,6,7,28)그렇지 않고 동등한
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Table 1. Preoperative Characters of Patients
Group IM (n=50) Group EM (n=50)
Age Sex Male Female Preoperative Dx;
Osteoarthritis Preoperative Femorotibial angle
68.7 (54∼79) 1 49 50 4.3o varus (14o varus∼8o
valgus)
66.4 (53∼85) 2 48 50 5.1o varus (14o varus∼6o
valgus) IM: intramedullary, EM: extramedullary
정확도를 가진다고 주장하는 저자들
5,31)도 있고 반대로 골 수강외 정렬방법이 우수하다는 저자
24)도 있다. 그러나, 골 수강내 정렬유도 방식은 다양한 합병증의 가능성이 보고 되고 있으며, 기왕의 수술이나, 긴 대퇴 삽입물, 심한 굴곡 변형이 선행된 대퇴골의 경우 골수강내 정렬유도 방식은 사용될 수 없다.
최근 골수강외 정렬유도 방식의 정확도를 향상시키기 위해 여러 연구자들이 노력하고 있으며, 몇 저자들이 초음 파를 이용한 골수강외 정렬유도 방식의 가능성에 대해 제 안한 바가 있으나
16), 임상적으로 적용하여 그 결과를 확인 한 바는 없었다.
이에 본 저자들은 몇 저자들에 의해 제안된 초음파를 이용한 새로운 방식의 대퇴골 골수강외 정렬유도 방식을 임상에 적용하였을 때, 기존의 골수강내 정렬유도 방식에 비해 합병증의 가능성을 줄이면서도 동일하거나 더 나은 정확도를 가질 수 있을 것으로 가정하고, 그 결과를 기존 의 골수강내 정렬방식과 비교하였다.
대상 및 방법 1. 연구대상
2006년 12월부터 2007년 5월까지 기존의 대퇴골 골수 강내 정렬유도 방식(IM군) 50예와 초음파 유도 골수강외 정렬유도 방식(EM군) 50예의 슬관절 전치환술을 시행 받 은 환자를 대상으로 결과를 분석하였다.
환자의 선택은 일정 시점부터 먼저 IM군을 수집하였고, 이후 EM군을 일정숫자가 될 때까지 전향적으로 시행하였 다.
연령은 IM군이 평균 68.7세(54∼79세), EM군이 평균 66.4세(53∼85세)였으며, 성비는 IM군은 남자 1예, 여자 49예였고, EM군은 남자 2예, 여자 48예였다. IM군은 우 측 슬관절이 24예, 좌측 슬관절이 26예였고, EM군은 우 측 슬관절이 19예, 좌측 슬관절이 31예였다. 수술 전 대퇴 경골각의 평균은 IM군 및 EM군은 각각 내반 4.3
o및 5.1
o도였고, 진단명은 IM군, EM군 모두 퇴행성 골관절염이었 다(Table 1).
2. 수술방법
모두 제1저자 한 사람이 수술하였으며, 수술적 도달법 은 전 예에서 내측방 도달법을 사용하였고, 삽입물은 모두 Scorpio
Ⓡ(Howmedica Osteonics, Allendale, NJ, USA)를 사용하였다. 두 군에서 모두 근위 경골 절제를 위해서는 골수강외 절제방식을 시행하였다. 대퇴골 절제 시에는 IM 군은 술 전 방사선 사진을 이용한 기립 장하지 전후면 사 진상에서 대퇴골의 해부학적 축과 역학적 축이 이루는 각 도를 측정하여 이용하였다. Sonography-guided EM군에 서는 원위 대퇴골 전방 절제 기기를 관상에 정렬시키기 위하여 저자에 의해 고안된 정렬장치를 이용하였으며(Fig.
1), Matsuda 등이 제안하고 정확도를 검정한 방법
16)대로 환자의 양 엉덩이에 아무것도 넣지 않은 수평 앙와위 자 세에서 슬관절이 회전 효과를 최소화하기 위해 슬개골을 전방을 향하게 한 후, 초음파 기기를 사용하여 대퇴 골두 의 중심을 파악하였다. Sawant 등
23)이 제안한 바대로 대 퇴골두의 대략적인 위치인, 장골능의 내측 그리고 샅인대 (inguinal ligament)의 아래 대퇴동맥이 촉지되는 부분의 약 1.5 cm 외측 부근에 초음파 탐침자(probe)를 피부 위 에 수직으로 세워서 검사했으며, 탐침자를 상하, 좌우로 움직이면서 강한 음파 반사 음영이 보이는 원주를 확인하 여 가장 넓은 지름이 보이는 위치에 선을 그었다. 이때 상 하 방향과 좌우 방향으로 확인하여 나오는 두 선이 만나 는 지점을 대퇴 골두의 중심으로 잡았으며, 초음파 탐침자 의 중앙부위와 동일한 쪽의 장골능(ASIS)의 지면으로부터 가장 높은 지점까지의 거리를 계산하였다(Fig. 2).
수술 시행 시 대퇴 원위부 절골 정렬자(femoral distal
cutting block)로부터 수직으로 뻗은 지침자(rod)가 위에
서와 같이 수술 직전 미리 측정된 거리만큼 장골능으로부
터 떨어져서 지나도록 한 상태로 절골하였다. 수술 중 다
리를 굴곡 및 신전 상태에서도 동일하게 수술 전에 측정
Fig. 1. (A) Close up photograph of Lee’s block. (B) Side view of Lee’s block. (C) Front view of Lee’s block.
Fig. 2. Ultrasonographic probe on skin for the measurement of the distance from ASIS. By positioning the head of femur in the center of the monographic image, the center of probe will be located just over the center of femoral head. Then measure the distance between the center of ultrasonographic probe and ASIS.
Fig. 3. Intraoperative measurement of the distance from ASIS. Guide rod is as far from ASIS as measured in Fig. 2.
The guide will be located above the center of femoral head.
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Fig. 4. Definition of femoral component alignment angle.
Table 2. Postoperative Results about Femoralcomponent Alignment Angle
Group IM
(n=50)
Group EM (n=50) p-value α (Femoral component
alignment angle) Acceptable range (Femoral component alignment angle in 95o±2)
94.9o (91∼99o) 45 (90%)
95.3o (93∼97o) 43 (86%)
0.834 0.174
IM: intramedullary, EM: extramedullary
한 거리만큼의 간격으로 위치하는지 확인하였다(Fig. 3).
그 외 수술적 방법은 양 군에 대해 동일하게 진행하였고, 전 예에서 수술 중 압박지혈대를 사용하였으며, 수술 후 흡입배액관은 사용하지 않았다.
3. 연구방법
수술 후 양 군에 대해, 앙와위 상태에서 대퇴골의 전장 을 단순 방사선 촬영하여 대퇴 전후면 방사선 사진을 얻 은 후, 대퇴골의 해부학적 축과 대퇴삽입물의 관절면 선분 과의 각도, 즉 대퇴 외반각도를 측정하였다(Fig. 4). EM 군과 IM군에서 대퇴외반각도의 비교 분석은 Student T-test를 이용하였다. SPSS version 11.0을 이용하여 통계 처리 하였으며 유의성의 판정은 유의 수준 0.05로 하였다.
결 과
IM군과 EM군에서 대퇴외반각도는 각각 평균 94.96
o(92∼98
o)과 95.36
o(90∼99
o)였으며, 양 군 간의 통계적 인 차이는 없었다(p=0.834). 그리고 대퇴외반각도의 적정 범위를 95±2
o라고 가정하였을 때, IM군에서는 45예(90%), EM군에서는 43예(86%)가 포함되어 있었고 양 군 간의 통계적인 차이는 없었다(p=0.174)(Table 2). 양 군 모두 지방 색전증, 수술 후 저산소증, 수술 중 골절, 수술 후 감 염 등과 같은 합병증은 관찰되지 않았다.
고 찰
슬관절 전치환술에서 부적절한 정렬은 삽입물의 편측 하중을 증가시켜 결국에는 삽입물의 마모와 해리를 유발 시켜 슬관절 전치환술 실패의 주요한 원인이 된다
12,15,20,22). 골절제를 하여 정확하게 삽입물을 정렬하기 위하여 여러 방법들이 개발되어 사용되고 있으며, 슬관절 전치환술 후 적절한 하지 정렬의 범위는 아직 논쟁이 많지만, 3
o이상 의 내반 또는 외반이 있을 때 조기에 삽입물의 마모와 해 리가 일어날 가능성이 높아 임상적 결과가 나쁘다고 보고 되고 있으며
22,29)내반을 이루는 경우가 외반을 이루는 경 우보다 삽입물의 실패가 일어날 확률이 높은 것으로 보고 되고 있다
1,15). 따라서, 대퇴부 원위부 및 경골 근위부를 적절하게 골절제를 하기 위한 정렬 유도(alignment guide) 는 매우 중요하고 슬관절 전치환술의 성공과 매우 밀접한 관계가 있다고 알려져 있다
9,12,20).
이러한 정렬 유도에는 골수강외 정렬 방식과 골수강내 정렬 방식을 사용하여왔다.
Kharwadkar 등
14)은 골수강내 정렬 방법을 사용하면서, 사전에 고려없이 무조건 5도 내지 6도의 외반고정한 상태 로 수술해도 95%의 환자가 5.2도에서 5.6도 사이에 있었 다고 보고하였으며, Cates 등
5)은 대퇴골 원위부를 절제 할 때는 골수강외 정렬 방식보다 골수강내 정렬 방식의 결과 가 좋다고 보고하였다.
Tillett 등
28)은 원위 대퇴골 절제를 위해 골수강내 정렬
방식과 골수강외 정렬 방식이 통계적으로 대등한 결과를
보였으며, 골수강외 정렬 방식 시간이 많이 걸리는 등 불
편이 있기 때문에 골수강내 정렬 방식을 선호한다고 하였다.
Reed와 Gollish
21)는 골수강내 정렬 방식에서, 대퇴골 슬개골구의 중점은 대퇴골의 해부학적 축에 대해 약 6.6 mm 외측에 위치하므로 골수강내 삽입자의 위치에 따라 오차가 발생할 수 있음을 보였다.
Seo 등
24)은 수술 중 엑스레이 촬영을 통하여 지침자가 대퇴골두를 지나도록 시행한 골수강외 정렬방식과 골수강 내 정렬방식을 비교하면서 적절한 대퇴-경골각의 기준을 4도에서 8도로 판정하였을 때, 골수강외 정렬군에서는 3%
가, 골수강내 정렬군에서는 20%가 이 범위를 벗어나 골수 강외 정렬법이 우수하다고 하였다.
Teter 등
26)은 201예의 무릎에 대해 골수강내 정렬방식 을 사용하여, 대퇴골의 해부학적 축과 대퇴삽입물과의 각 도를 관찰하였을 때, 외반 2도부터 12도까지 분포하였으 며, 2도 이하, 10도 이상의 경우가 8.5%라고 하였으며, 대 퇴골의 변형과 골수강이 넓은 경우가 문제가 있을 수 있 음을 보였다.
슬관절 전치환술 시에 치명적인 색전증이 일어날 수 있
으며
18,30)슬관절 전치환술 시에 골수강내로 지침자(rod)
를 넣었을 때 혈액 순환계로 골수가 해리되어 발생하는 것으로 알려져 있으며
17,18), Stern 등
25)은 골수강내 지침자 가 중요한 혈액학적, 혈역동학적 변화를 초래한다고 보고 하였다. Caillouette 등
4)은 산소 농도로 측정했을 때 매우 치명적인 지방 색전증은 골수강내로 대퇴골 지지자를 넣 었을 때 즉시 시작된다고 보고하였다. Morawa 등
19)은 고 식적인 골수강내 정렬 지지자로 이용하여 슬관절 전치환 술을 시행할 때, 경식도 심장초음파(trans esophageal echocardiography)를 이용하여 환자를 관찰한 결과 수술 중 우심장에서 많은 색전 물질(embolic material)이 보였으며
10,19)
, 파편의 질적, 양적인 면에서 관찰하면 압박대의 압력
을 내릴 때 색전 파편들이 가장 많이 유리된다고 하였다.
골수강내 정렬 방식은 대퇴골의 골수강을 침범하므로 지 방 색전증, 실혈량 증가, 수술 후 저산소증, 수술관련 골절 이 발생할 수 있다
8,11,13).
골수강내 정렬유도방식은 이전에 대퇴골 골절로 인한 변형, 선천적으로 발생한 대퇴 간부 만곡, paget 병이나 동측 고관절 치환술로 대퇴부에 매우 긴 삽입물이 들어 있는 등 골수강내로 유도 장치를 삽입할 수 없는 경우 사 용이 불가능하다
31).
바람직한 외반각도는 저자들마다 차이가 있으며, Kharwadkar 등
14)은 95도 또는 96도를, Cates 등
5)은 97도
를, Tillett 등
28)은 96도를, Seo 등
24)은 96도를, Teter 등
26)은 96도를 주장하였다. 이들은 대체로 외반변형이 많은 서구인들을 대상으로 하였으므로 선천적으로 내반변형이 많은 우리 나라의 경우는 95도가 적당할 것이라는 가정하 에 저자들은 95도를 기준으로 하여 본 연구를 시행하였다.
골수강외 정렬 방식은 방사선 촬영을 통해 대퇴골두의 위치를 확인하였는데, 대퇴 원위 절골 보조장치(distal femoral cutting block)로부터 수직으로 고정된 지침자 (rod)가 대퇴골두의 중심과 얼마나 이격되었는지를 수술 중 방사선 촬영을 통하여 확인하거나
24), 또는 수술 전 방 사선 반투과성의 금속판에 구멍을 뚫은 상태로 표시하여 대퇴골두 근처에 놓은 뒤 방사선 촬영을 하여 위치를 미 리 파악한 뒤 대퇴 원위 절골 보조장치(distal femoral cutting block)로부터 수직으로 고정된 지침자(rod)가 수 술 전 확인된 이 지점을 지나도록 하였다.
수술 중 방사선 촬영 방법은 상대적으로 기계가 커서 다루기가 힘들고, 방사선 기사 등 보조 술자의 도움이 필 요하고, 방사선 투과를 위한 특수 수술대가 필요하며, 방 사선 피폭이라는 문제가 있다. 2004년 Matsuda 등
16)은 초 음파를 이용하여 대퇴골두의 중심을 파악하는 방법을 개 발하고 이러한 방법이 인공관절 수술에도 응용이 될 수 있는 가능성을 보고하였다. 초음파는 기구가 간편하며, 보 조술자가 필요없고, 촬영 즉시 영상을 확인할 수 있으며, 방사상으로 발생하는 영상을 보상하여 보여주므로 거리나 위치에 따른 확대의 오차가 적다.
이상을 종합할 때, 선행연구자들의 연구에 의하면, 정확 도의 면에서 골수강외 정렬 방식과 골수강내 정렬방식의 비교는 저자들마다 의견이 다르며, 한편 인공슬관절 치환 술과 관련된 혈액학적, 혈역학적인 합병증의 측면에서 골 수강외 정렬 방식은 골수강내 정렬 방식에 비해 우수하다 고 생각된다. 그러므로 초음파를 이용한 골수강외 정렬 방 식은 아직 임상에서 응용된 적은 없으므로, 이 방식이 기 존의 골수강내 정렬방식과 동일하거나 더 우수한 정확도 를 가지면서 쉽게 적용이 가능하다면 권할 만한 방법으로 생각하였다.
이에 저자들은 이 연구를 통해 초음파를 이용한 골수강
외 정렬 방식이 골수강내 정렬 방식에 비해 정확도 면에
서 동등한 정도를 보임을 알 수 있었다. 그러나, 적은 수
의 연구로 인해 지방 색전증, 실혈량 증가, 수술 후 저산
소증, 수술 골절 등과 같은 합병증에 대해서는 비교할 수
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없었으며, 향후 이러한 관점에 대한 연구가 더 진행되어야 할 것이다.
결 론
슬관절 전치환술에서 초음파 유도 골수강외 정렬 방식 은 정확도 면에서 기존의 골수강내 정렬 방식과 동등한 정도의 정확도를 가짐을 확인하였다.
색전증과 같은 합병증의 가능성을 고려하거나, 골수강 내 정렬 방식으로는 불가능한 대퇴골의 변형과 외상 등과 같은 경우를 고려할 때, 초음파를 이용한 골수강외 정렬 방식은 유용한 수술방법이 될 것으로 생각한다.
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= 국문초록 =
목적: 슬관절 전치환술에서 대퇴 삽입물의 정렬을 위한, 초음파 유도 골수강외 정렬 방식과 골수강내
정렬 방식의 수술 후 결과를 방사선적으로 측정하여 그 결과를 비교하고자 하였다.
대상 및 방법: 2006년 12월부터 2007년 5월까지 시행된 슬관절 전치환술 환자 중 골수강내 정렬 방식(IM 군) 50예와 초음파 유도 골수강외 정렬 방식(EM군) 50예를 대상으로 수술 후 방사선 전후면 사진상 대퇴골 인공삽입물의 관절접촉면과 원위 대퇴골의 중심선과의 각도(내외반각)를 측정하여 비교 분석하 였다.
결과: 대퇴골 인공삽입물의 내외반각은 IM군과 EM군에서 각각 평균 94.96o (92∼98o)과 95.36o (90∼99o) 였으며, 양 군 간에 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 그리고 대퇴골 인공삽입물의 내외반각의 적정범위를 95o±2로 하였을 때, IM군이 45예(90%), EM군이 43예(86%)가 이 범위에 포함되었다.
결론: 슬관절 전치환술 시 대퇴 삽입물의 초음파 유도 골수강외 정렬 방식은 골수강내 정렬 방식과 비교 하여 두 집단 간의 대퇴 삽입물 정렬의 정확성에 유의한 차이가 없었다.
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