Total Knee Arthroplasty using a Medial Pivot Knee -Minimum 2-year Follow-up Results-

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통신저자：고 동 오

󰂕 130-867, 서울시 동대문구 청량리동 40-12 서울성심병원 정형외과

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Medial Pivot Knee를 이용한 슬관절 전치환술 - 최소 2년 추시 결과 -

이 송ㆍ고동오ㆍ김진학ㆍ전영원ㆍ김관수ㆍ김태우

서울성심병원 정형외과

Total Knee Arthroplasty using a Medial Pivot Knee - Minimum 2-year Follow-up Results -

Song Lee, M.D., Dong Oh Ko, M.D., Jin Hak Kim, M.D., Young Won Jeon, M.D., Kwan Soo Kim, M.D. and Tae Woo Kim, M.D.

Department of Orthopedic Surgery, Seoul Sacred Heart General Hospital, Seoul, Korea

Purpose: To evaluate short-term clinical and radiologic outcomes after Advance

Materials and Methods: We evaluated 226 patients who underwent 348 TKAs using medial pivot knees and who were followed up for more than 2 years. The average follow-up period was 40.6 months. We evaluated clinical outcomes based on range of motion (ROM), Knee Society score, and functional score. Radiographic outcomesand complications were also recorded.

Results: The average flexion contracture improved from a preoperative value of 6.2^o to a last follow-up value of 1.3^o. The average knee flexion was 114^o preoperatively and 109^o at last follow-up. The average knee and functional scores were 43.1 and 50.8, respectively, in the preoperative period and 86.2 and 77.9, respectively, in the postoperative period. Complications included 3 avulsion fractures of the medial collateral ligament, 2 delayed infections, 2 periprosthetic fractures, and 1 patellar dislocation.

Conclusion: The short-term clinical results associated with medial pivot TKA were acceptable. However, more experience and long-term follow-up will be necessary to better determine the efficacy of this procedure.

Key Words: TKA, Medal pivot knee

서 론

현재까지 많은 인공 슬관절들이 정상 슬관절의 운동 역 학을 모방하여 개발되어졌는데, 초기에는 십자 인대와 연 부 조직의 균형을 깨뜨리지 않는 보존적인 형태의 치환물 로 전-후방 십자 인대를 보존하는 것부터 시작하여 후방

십자 인대 보존형(PCL Retaining type)에서 최근에는 후 방 십자 인대 보완형(PCL Sacrificing type)이 널리 사용 되고 있다²²⁾. 그러나 1990년대 이후 이동형 방사선 촬영 장치(fluoroscopic radioloic device)와 컴퓨터의 발달로 역학 모델에서 정상슬관절의 실제적인 움직임을 보여줄 수 있게 되었고, 이러한 결과를 연구하여 medial pivot 개 념의 인공 치환물이 개발되었다4,5,11,14,16,20).

이에 본 연구에서는 Medial pivot knee system을 사용 하여 슬관절 전치환술을 시행하고, 최소 2년 이상의 추시 가 가능했던 환자들을 대상으로 임상적, 방사선학적 결과 및 합병증에 대해서 분석 평가하고자 하였다.

Table 1. Clinical & Radiologic Results

Preopreative Last F/U^† p-value

Knee Score 43.1 86.2 0.000

(AKS*) (32∼58) (56∼96)

Function Score 50.8 77.9 0.000

(AKS*) (20∼65) (45∼90)

Range of Knee 114.0 109.0 0.081 Motion (104∼140)^o (90~140)^o

Flexion Contrature 6.2 1.3 0.019 (0∼30)^o (0∼5)^o

Tibio-Femoral angle −2.8 6.0 0.000 (−10∼18)^o (−3∼10)^o

*American Knee Society, ^†follow-up

대상 및 방법

1. 연구 대상

2003년 1월부터 2005년 5월까지 Medial pivot knee (Advance^Ⓡ Medial Pivot Knee System, Wright Medical Group, Inc, Memphis, TN)로 슬관절 전치환술을 시행받 은 환자 369명 564예 중 최소 2년 이상(24∼51개월, 평 균 40.6개월) 추시가 가능하였던 226명(348예)을 대상으 로 임상적 및 방사선학적 소견을 분석하였다. 남자는 10 명(14예), 여자가 216명(334예)이었으며 122명이 양측성 이었다. 수술 당시의 평균 연령은 66.2 (51∼82)세였으 며, 술 전 진단명은 퇴행성 관절염 319예(91.7%), 류마티 스 관절염 29예(8.3%)였다.

2. 연구 방법

임상적 평가는 미국 슬관절 학회의 슬관절 평가지수를 사용하여 수술 전과 최종 추시결과를 비교하였다. 슬관절 점수는 동통, 관절 운동 범위, 내-외반, 전-후방 불안정성, 굴곡 구축, 신전 결함 및 불량 정렬 등을 평가하였으며, 기능 점수는 걷기와 층계 오르내리기, 지팡이나 목발의 사용에 대하여 평가하였다. 전체적인 평가는 각 항목을 합산하여, 전체점수가 85점 이상을 우수, 70에서 84점을 양호, 60점에서 69점을 보통, 59점 이하를 불량으로 평가 하였으며, 수술 전과 수술 후 그리고 주기적 추시 관찰 때마다 슬관절 점수와 기능 점수를 기록하였다¹³⁾. 방사선 적 평가는 미국 슬관절 학회의 방사선학적 평가법을 사용 하였으며 수술 전ㆍ후 그리고, 추시 때마다 기립 전후방 사진과 30^o굴곡의 측면 사진을 촬영하였다. 대치물의 위 치 판정은 슬관절 전후면 사진에서 대퇴경골간각, 대퇴골 대치물의 외반각(α)과 경골 대치물의 내반각(β)을 측 정하였고, 측면사진에서는 대퇴골 대치물의 굴곡각(γ) 과 경골 대치물의 후방 경사각(δ)을 측정하였다.

3. 수술 방법

전 예에서 슬개 내측 도달법(Medial parapatellar ap- proach)을 사용하였으며, 대퇴골 회전정렬은 후과골에서 3^o 외회전하여 삽입하였으며, 굴곡간격이 좁은 경우에는 후방 십자인대를 약간 박리하여 굴곡간격을 교정하였다.

시험용 치환물 삽입 시 삽입물의 후내측부가 높은 구조로

되어 있어 어려움을 주기 때문에 경골 및 폴리에틸렌을 먼저 삽입하고 대퇴골 치환물을 삽입하는 방법으로 과도 한 내측인대 긴장으로 인한 손상을 예방할 수 있었다. 슬 개골은 전 예에서 치환하였으며 모든 치환물은 골시멘트 (Surgical Simplex P; Stryker How-medica, Allendale, New Jersey)를 사용하여 고정하였다.

4. 통계학적 분석

평균 운동범위, 굴곡 구축, 슬관절 점수, 기능 점수, 대 퇴경골간각에 있어서 술 전과 최종 추시상의 변화에 대한 통계적 분석은 SPSS version 12.0을 사용하였고, paired T-test를 이용하여 유의성을 검증하였다.

결 과 1. 임상적 결과

굴곡 구축은 수술 전 평균 6.2 (0∼30)도에서 최종 추시 시 평균 1.3 (0∼5)도로 교정되었으며, 슬관절의 평균 운동 범위는 술 전 114 (104∼140)도에서 술 후 109 (90∼140) 도로 감소되었다. 슬관절 점수는 술 전 평균 43.1 (32∼58) 점, 기능 점수는 50.8 (20∼65)점이었고, 최종 추시 시 각 각 86.2 (56∼96)점 및 77.9 (45∼90)점으로 향상되었다 (Table 1). 슬관절 점수는 전체적으로 우수 259예(74.4%), 양호 48예(13.8%), 보통 36예(10.4%), 불량 5예(1.4%)로 평가되어 88.2%에서 양호 이상의 결과를 보였다. 수술 전 과 최종 추시 시 평균 운동 범위를 제외한 굴곡 구축, 슬관 절 점수, 기능 점수에서 유의한 차이를 보였다(p＜0.05).

Table 2. The Angle of the Implant Position

Angles Mean (Range)

α* 95.8 (90∼97)^o

β^† 88.0 (81∼94)^o

γ^‡ 2.6 (1∼5)^o

δ^§ 83.5 (80∼89)^o

*α: the femoral component angle in the frontal plane, ^†β:

the tibial component angle in frontal plane, ^‡γ: the femo- ral component angle in the sagittal plane, ^§δ: the tibial component angle in the sagittal plane

Fig. 1. (A) The antero-posterior radiograph shows the right

2. 방사선학적 결과

수술 전 기립 시 전후면 방사선 사진 상 대퇴경골간 각 은 평균 2.8도의 내반(내반 10∼외반 18도)을 나타내었 고, 최종 추시 시에는 평균 6.0도의 외반(내반 3∼외반 10도)을 나타내었다(Table 1). 대치물의 위치는 전후면 방사선사진상 대퇴골 대치물의 외반각(α)은 평균 95.8 (90∼97)도, 경골 대치물의 내반각(β)은 평균 88.0 (81

∼94)도, 대퇴골 대치물의 굴곡각(γ)각은 평균 2.6 (1∼

5)도, 경골 대치물의 후방 경사각(δ)각은 평균 83.5 (80

∼89)도를 보였다(Table 2).

3. 합병증

합병증은 총 8예(2.3%)가 있었는데, 수술 중 시험용 치환물 삽입시 대퇴골 내측인대 부착부에 발생한 견열골 절이 3예 있었으며 봉합술을 시행하여 좋은 결과를 보였 다(Fig. 1). 술 후 발생한 합병증으로는 지연 심부감염 2 예, 인공삽입물 주위골절 2예 및 슬개골 탈구 1예가 발생 하였다. 지연 심부감염 2예에서 2단계 재치환술을 시행하 였으며, 인공삽입물 주위골절 2예는 수술 후 5개월, 34개 월에 모두 넘어지며 발생하였고, 두 경우 모두 대퇴과상 부 인공삽입물 주위골절로 본원에서 관혈적 정복술 및 내 고정술을 시행하였다. 1예의 슬개골 탈구에서 과도한 경 골 치환물의 내회전에 의해 발생한 것으로 판단되어 경골 부 재치환술을 시행하였다.

고 찰

현재까지 널리 사용되고 있는 슬관절 인공 치환물의

디자인은 1970년대의 슬관절 운동역학의 근간이 되었던 crossed four-bar link, femoral rollback 및 J-curve 개념 들에 의해 크게 후방 십자 인대 보존형과 치환형으로 개 발되어 의사와 환자 모두에게 만족할 만한 결과를 보여 주었다. 그러나 후방 십자 인대 보존 여부와 상관없이 관 절 운동 시 reverse rollback 현상 및 전후방 불안정성의 문제점이 발생하였으며, 한편으로 슬관절의 운동 역학 연구가 진행되면서 과거의 개념들이 정상 슬관절의 운동 역학을 모방하지 못했음을 보여주는 자료들이 보고되어

왔다5-7,14,15,18,21). 근래에 들어서 이동형 방사선 촬영 장치

에 의해 촬영된 실제 슬관절의 운동을 컴퓨터를 이용하여 삼차원적으로 분석하는 기술이 사용되면서, 실제 슬관절 의 운동 역학에 대한 정확한 정보를 얻게 되었고 과거의 이론과는 다른 medial pivoting의 새로운 개념을 제공하

였다4,11,16,20,23). 학자들은 정상 슬관절에 있어서 대퇴골의

내과는 회전운동, 외과는 전후방 이동이 더 많다는 것을 보고하였으며^10,14,15), Eckhoff 등⁹⁾도 대퇴골의 내과 형태 가 원형에 가깝다는 것을 발표하였다. 또한, Asano 등²⁾과 Dennis 등⁸⁾에 의하면 정상 무릎은 rollback이 적은 반면 에 십자 인대 치환형 인공 슬관절(PS type)에서는 상당 히 많이 발생한다고 보고하였다. 이렇듯 많은 연구와 기 술의 발달에 힘입어 정상 슬관절의 동역학을 분석하고 새 로운 관점에서 접근하여 만들어낸 인공 치환물이 Medial

pivot knee system이며, 내측 관절부는 ball- in-socket 형 태로 관절면과 일치성을 높여 마모에 강하면서도 안정성 이 높도록 만들었고, 반면에 외측은 슬관절 굴곡에 따라 rolling과 sliding이 이루어져 이전의 디자인보다 동역학 적으로 실제 슬관절과 더욱 유사하게 움직이도록 설계되 었다. 또한 대퇴부 치환물은 0도에서 90도까지는 동일한 반경을 갖도록 되어 있어 굴곡시 내외측 불안정성이 발생 하지 않으며, 후방 십자 인대 치환형(PS type)의 캠-포스 트 기전을 대신하여 폴리에틸렌 삽입물의 전방부가 11 mm 높아서 전-후방 안정성을 부여하도록 되어있다^12,17). 외국에서는 새로운 개념의 Medial pivot knee system 에 대한 임상적 방사선학적 연구들이 꾸준히 발표되고 있 으나, 아직까지 국내에서는 실제 임상 결과에 대한 발표 가 거의 없었다. Medial pivot knee로 슬관절 전치환술을 시행한 환자에 대한 외국의 연구 논문에 의하면 평균 운 동 범위에 대하여 Anderson 등¹⁾은 술 후 1년째 평균 109 도에서 술 후 5년째 평균 120도로 굴곡각이 증가되었다 고 보고하였으며, Shakespeare 등¹⁹⁾은 술 전 평균 112도 에서 술 후 1년째 111도의 굴곡이 가능하다고 하였다.

Mont 등¹⁷⁾은 평균 운동범위가 술 전 103도에서 술 후 1 년째는 121도, 2년째는 123도였다고 보고하였다. 국내에 서도 배 등³⁾은 술 전 평균 126도에 술 후 2년 추시에서 126도로 비교적 좋은 운동 각도를 보고하였으나, 저자들 의 연구에서는 술 전 운동범위가 평균 114.0^o에서 술 후 평균 2년에 109.0^o를 보였다. 41예(11.8%)에서 보통 이하 의 결과를 보였으며 3예에서 수술 중에 대퇴골 내측인대 부착부의 견열골절이 발생하였는데, medial pivoting을 위해서 ball-in-socket 구조를 유지하고자 내측 인대 유리 술을 최소한으로 시행한 것이 한 원인으로 생각된다. 이 는 내측부 인대 긴장을 유발하였으며, 결과적으로 관절운 동의 제한 및 임상결과가 불량하게 되었다. 반대로 내측 인대 유리술이나 굴곡 시 대퇴골의 외회전 등이 과도한 경우에는 내측부의 인대 불균형이 발생하며, 이러한 경우 에는 medial pivoting이 일어나지 않고 오히려 내측 불안 정으로 인해 폴리에틸렌의 마모 및 경골부 삽입물의 이완 이 증가될 것으로 생각한다.

저자들은 경골 근위부가 내반-절제되는 경우를 경험하 였는데 경골부 골수강외 정렬장치(extramedullary guide) 가 불안정하여 발생하였으며 다수의 핀을 이용하여 단단 히 고정하거나 절제 후 재측정을 시행하여 교정함으로써

실수를 예방할 수 있었다. 또한 폴리에틸렌이 후내측부가 높게 디자인되어 삽입 시에 과도한 인대 긴장을 유발하기 때문에 경골 치환물에 폴리에틸렌을 먼저 삽입하고 대퇴 골 치환물을 삽입함으로써 인대 손상을 예방할 수 있었 다.

결 론

슬관절 전치환술에서 기능과 수명을 향상시키기 위한 새로운 디자인으로써 Advance^Ⓡ Medial pivot knee sys- tem을 이용한 최소 2년 이상 단기 추시의 임상적 결과는 비교적 양호하였으며, 기구에 대한 충분한 이해 및 연구 와 함께 장기 추시가 필요할 것으로 생각한다.

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= 국문초록 =

목적: Medial pivot knee를 이용한 슬관절 전치환술 후 임상 및 방사선학적 결과를 알아보았다.

대상 및 방법: Medial pivot knee를 사용하여 슬관절 전치환술을 시행받고 2년 이상 추시가 가능하였던

결과: 굴곡 구축은 술 전 평균 6.2

결론: 슬관절의 동역학에 맞추어 제작된 Medial pivot knee의 초기 임상적 결과는 비교적 양호하였다.

단기 추시에서는 다소 제한점을 가지고 있지만 장기적인 연구가 필요할 것으로 생각한다.

색인 단어: 슬관절 전치환술, Medial pivot knee