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Early Aseptic Loosening after Total Knee Replacement Using Legacy Posterior Stabilized-Flex Prosthesis

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고도굴곡형 인공관절을 이용한 슬관절 전치환술 후 조기 에 발생한 무균성 해리의 양상

Early Aseptic Loosening after Total Knee Replacement Using Legacy Posterior Stabilized-Flex Prosthesis

최영준 • 강정호 • 이기원 • 주윤석 • 박준석 • 추한호

울산대학교 의과대학 강릉아산병원 정형외과학교실

목적: 고도굴곡형 인공관절(LPS-flex®, Zimmer, Warsaw, IN, USA)을 이용해 슬관절 전치환술을 시행한 후 발생한 조기 무균성 해리의 양상 및 원인을 분석하고자 하였다.

대상 및 방법: 2001년 8월부터 2007년 3월까지 고도굴곡형 인공관절을 이용해 한 명의 술자에 의해 시행되었고 최소 2년 이상 추시가 가 능하였던 311명, 483예를 대상으로 하였으며 이 중 조기에 무균성 해리를 보인 25예를 해리군, 나머지 458예를 대조군으로 분류한 후 후향 적으로 분석하였다.

결과: 발생기간은 평균 34.7개월(범위, 12-78개월)이었다. 해리 양상은 대퇴 치환물 단독 발생이 22예(88%)였고 나이, 체질량지수, 술 전 운동범위는 두 군 간에 차이가 없었으나 술 전 내반 변형은 해리군(평균 8.92o)이 대조군(평균 5.21o)에 비해 유의하게 심했다(p=0.003). 또 한 대퇴 치환물 후과부가 대퇴골 후과의 근위부로 돌출된 정도가 해리군(20.3%)에서 대조군(13.4%)에 비해 유의하게 많았다(p=0.001).

결론: 고도굴곡형 인공관절 전치환술 후 발생한 조기 해리 현상은 주로 대퇴 치환물에서 발생하였으며 대퇴 치환물의 크기 선택과 원위 대 퇴골 절제 깊이에 대한 고려가 필요할 것으로 생각한다.

색인단어: 고도굴곡형 인공관절, 무균성 해리, 대퇴 치환물

접수일 2011년 5월 31일 수정일 2011년 8월 18일 게재확정일 2011년 8월 25일

교신저자 강정호

강원도 강릉시 사천면 방동리 415, 강릉아산병원 정형외과학교실 TEL 033-610-3243, FAX 033-641-8050

E-mail [email protected]

Copyright © 2012 by The Korean Orthopaedic Association

“This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.”

대한정형외과학회지:제 47권 제 1호 2012

서 론

고도굴곡형 인공 슬관절(LPS-flex® Nexgen, Zimmer, Warsaw, IN, USA)은 대퇴 치환물의 후과부위를 2 mm 더 늘려서 대퇴 치환 물의 후방 관절면을 증가시킴으로써 폴리에틸렌 삽입물과 접촉 되는 부위를 확장시켰으며, 슬관절 전치환술 후 굴곡을 더욱 증 가시킬 수 있게 디자인되어, 특히 좌식 생활을 주로 하는 동양인 에게 130o 이상의 굴곡 각도를 가능하게 하는 목적으로 고안되었 다.1-7) 하지만 최근 고도굴곡형 인공 슬관절 전치환술 후 조기에 발생하는 해리 현상으로 인한 문제점이 제기되고 있으며,8,9) 이에

대한 원인으로 고도굴곡 시 대퇴삽입물 후과에 전달되는 과도한 응력으로 인한 골소실과, 고도굴곡 시 대퇴삽입물 내과와 외과의 불균형에 의한 불안정성, 대퇴 후과의 과도한 골절제에 의한 골 지지력 약화 등이 제시되고 있다.8-12)

 이에 저자들은 고도굴곡형 인공관절을 이용한 전치환술을 시 행하고 2년 이상 추시가 가능했던 환자들 중 조기에 무균성 해리 가 생긴 군에 대한 해리 양상과, 해리의 발생에 영향을 미칠 것으 로 예상되는 인자들을 분석해보고자 하였다.

대상 및 방법

1. 연구대상

2001년 8월부터 2007년 3월까지 본원에서 한 명의 술자에 의해 고 도굴곡형 인공관절을 사용하여 슬관절 전치환술을 시행한 환자 511명, 813예 중 감염이나 골절 등의 합병증이 발생하지 않았고 2

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년 이상 추시가 가능하였던, 311명, 483예의 환자를 대상으로 하 였다. 여자가 455예, 남자가 28예였고, 수술 시 평균 나이는 66세 (범위, 32-82세), 평균 체질량지수는 28.23 (범위, 20.7-43.1)이었다.

 이들 중 미국 슬관절학회의 방사선학적 평가법을 사용하여 치 환물 주위 골용해 및 치환물의 해리를 판정하여 방사선학적, 임 상적으로 해리가 있는 17예와, 방사선학적으로 분명한 해리가 있 지만, 증상이 없는 8예를 합하여 25예를 해리군으로 하였으며 나 머지 458예를 대조군으로 분류하였다.

2. 수술방법

모든 수술은 한 명의 술자에 의해 시행되었으며, 표준적인 슬개 골 내측 도달법(medial parapatellar approach)을 사용하였고, 경골 에 대해서는 골수강 외 정렬 유도장치, 대퇴골에 대해서는 골수 강 내 정렬 유도장치를 이용하여 골절제를 시행하였다. 대부분의 예에서 전방 및 후방 십자인대를 완전히 제거한 이후 경골 고평 부 절제를 먼저 시행하였으며 대퇴삽입물의 크기는 수술 시 측정 치와 신전 및 굴곡 간격을 고려하여 최종적으로 결정하였다. 원 위 대퇴골의 외반은 술 전에 측정한 하지 전장의 방사선 사진으 로부터 얻은 기계적 축을 참조하여 5-7o의 외반각으로 절제하였 으며 경골 고평부의 후방 경사는 3-5o의 후방 경사를 얻도록 노력 하였다. 내측 및 외측 간격의 균형은 굴곡 및 신전 상태에서 간격 블럭(spacer)을 이용하여 양측의 간격이 같아지도록 내측 및 외측 부 연부조직 이완을 조절하였으며 내측 측부 인대가 완전히 분리 된 예도 있었다. 전 예에서 Zimmer 골시멘트를 사용하여 고정하 였으며 원심분리(centrifugation)법이나 진공(vacuum mixing)혼합 법은 사용하지 않았고, 시멘트를 뼈에 먼저 바른 후 치환물을 삽

입하는 방식으로 시멘트 고정을 하였으며 순서는 경골, 대퇴골, 슬개골 순이었다. 하지만 대퇴 치환물의 후과 부위는 따로 치환 물에 시멘트를 바른 후 고정을 하였고, 시멘트가 완전히 굳을 때 까지 신전 상태에서 압박을 가하고 완전히 굳은 것을 확인하고 지혈대를 제거하고 창상을 봉합하였다.

 수술 후 1일째에 지속적 수동운동(continuous passive motion)을 시행하였으며, 수술 후 2일째 배액관을 제거한 후 하지 직거상이 가능하면 보행기를 이용한 보행을 시작하였으며, 이후 가능한 범 위 내에서 능동적, 수동적 관절운동을 허용하였다. 술 후 6주, 3개 월, 6개월, 1년, 이후엔 1년마다 외래 추시 관찰을 통해 단순 방사 선 검사, 임상적인 평가 및 기능적 평가를 실시하였다.

3. 연구방법

해리군과 대조군 각각에 있어서 수술 시 나이, 체질량지수, 술 전 관절운동범위, 술 전 변형의 정도 등 환자와 관련된 요소와 수술 수기 및 기구의 선택과 관련된 요소를 후향적으로 비교 분석하였 다. 특히 고도굴곡형 인공관절을 이용하여 슬관절 전치환술을 시 행할 때 원위 대퇴골의 골절제가 다른 치환물보다 많았던 점과 술 후 방사선 측면 사진상 대퇴 치환물이 후과부에 비해 근위부 로 돌출되는 예가 많음을 착안하여 대퇴 치환물이 돌출된 정도를 측정하고자 하였다. 방법으로는 측방 방사선상 대퇴 치환물 후과 부의 전체 길이와 대퇴 후과부보다 근위부로 돌출된 길이의 비 율로 정하였으며(Fig. 1), 해리군에서 대퇴 후과보다 대퇴 치환물 이 돌출된 정도의 비율을 해리가 발생하지 않은 군과 비교함으로 써 대퇴 치환물의 크기 선택과 연관지어 조기 해리와 관련 여부 를 알아내고자 하였다. 통계적 검증은 SPSS (ver. 14.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 independent-samples T test와 Chi- square test로 유의수준이 0.05 미만일 때 의미가 있는 것으로 판정 하였다.

결 과

추시 기간은 최단 24개월에서 최장 101개월로 평균 53.6개월이었 고 해리 현상은 술 후 평균 34.7개월(범위, 12-78개월)에 발생했으 며, 무균성 해리가 발생한 예는 25예로 전체 환자 중 5.12%의 발 생률을 보였다.

 해리군에서 나타난 해리의 양상은 대퇴 치환물 단독 22예, 경골 치환물 단독 1예, 대퇴 및 경골 치환물 전부 2예에서 발생하였으 며 대퇴골 삽입부 해리는 공통적으로 원위 대퇴부의 전방피질에 현저한 골소실 및 대퇴 치환물이 근위부로 전위된 소견을 보였다 (Fig. 2).

 해리 현상이 나타난 군의 수술 시 평균 연령은 65세(범위, 57-80세), 평균 체질량지수는 28.0 (범위, 22.5-43.1), 술 전 운동범 위는 125o (범위, 80-145o)로 대조군의 평균 연령 66세(범위, 34-82 Figure 1. We measured the extent of protruded femoral component

by the proportion of uncovered surface (A) to total length of posterior condyle of femoral component (B).

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세), 체질량지수 평균 28.2 (범위, 17.4-43.1) 및 운동범위 평균 123.1o (범위, 45-160o)와 차이가 없었으나 술 전 변형은 해리가 발 생한 군이 평균 8.92o (범위, 외반 28o-내반 27o)의 내반 변형을 보 여 해리가 발생하지 않은 군 평균 5.21o (범위, 외반 1o-내반 20o)의 내반 변형보다 유의하게 변형이 심했다(p=0.003).

 해리가 발생한 군에서 α각은 평균 94.64o (범위, 92-98o), γ각은 평균 2.56o (범위, 0-6o), δ각은 평균 83.76o (범위, 80-87o)로 해리가 발생하지 않은 군 α각 평균 95.37o (범위, 91-99o), γ각 평균 2.74o (범위, 0-10o)로 차이가 없었으나 δ각은 평균 84.87o (범위, 79-90o) 로 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p=0.029) (Table 1).

 천층 내측 측부인대가 완전히 유리된 경우는 해리가 발생한 군에서 8예(32%)로 해리가 발생하지 않은 군 103예(22.49%)보 다 다소 비율이 높았으나 통계적으로 유의한 차이는 없었으며 (p=0.193), 실제 측정된 크기보다 더 큰 치환물을 사용한 예는 해 리가 발생한 군에서 15예(60%)로 해리가 발생하지 않은 군 200예 (43.67%)보다 비율이 높았으나 역시 통계적으로 유의한 차이는 없었다(p=0.083). 방사선 측면사진상 대퇴 치환물이 대퇴 후과부 보다 돌출된 정도는 해리군(20.3%)이 대조군(13.4%)에 비해 유의 하게 심했다(p=0.001).

 술 후 24개월에 측정한 슬관절의 운동 범위는 해리가 발생한

군에서 평균 신전 0.4o (범위, 0-10o), 굴곡 138.6o (범위, 110-150o) 로 해리가 발생하지 않은 군의 평균 신전 0.6o (범위, 0-10o), 굴곡 136.3o (범위, 105-155o)와 차이가 없었다.

고 찰

고도굴곡형 슬관절 치환물은 130o 이상의 고도굴곡을 목표로 고 안된 슬관절 치환물로서 대퇴 후과의 골을 2 mm 추가 절제하고, 치환물의 후방부를 길게 확장시킴으로써 고도굴곡 시 관절접촉 면을 증가시킬 수 있게 디자인되었다. Kim 등13)은 278예를 고도 굴곡형 슬관절을 이용해 수술 후 평균 3.8년 추시결과 평균 135o 의 굴곡을 얻을 수 있었고 감염된 1예를 제외하고는 100%의 생존 율을 보고하였다. 하지만 Han 등9)은 72예를 평균 32개월 추시 결 과 27예(38%)에서 무균성 해리 소견이 보였고 15예(21%)에서 재 수술을 요했다고 보고하였으며 저자들 또한 483예를 평균 53.6개 월 동안 추시한 결과 평균 34.7개월에 25예(5.12%)에서 무균성 해 리 소견을 보고했다.

 이러한 고도굴곡형 슬관절 치환물을 사용 후 조기에 발생한 해 리에 대해 Cho 등8)은 4예의 증례보고를 통해 고도굴곡형 슬관 절 치환술 후 대퇴삽입물 주위의 응력 차단 현상 및 굴곡 시 대퇴 Figure 2. A 65-year-old female patient (A-D) had lateral radiographs taken at 13, 60, 77, and 84 months respectively, showing progressive loosening at anterior flange and posterior condyle with proximal migration of femoral component. (E) There was a scanty cement mantle on backside of the femoral component.

Table 1. Patient Demographic and Radiographic Data

Parameter Loosened group Control group p-value

Age (yr) 65 (57-80) 66.0 (34-82) >0.05 (0.654)

Body mass index 28.0 (22.5-43.1) 28.2 (17.4-43.1) >0.05 (0.825) Pre-operative ROM 125 (80-145) 123.1 (45-160) >0.05 (0.508) Tibio-femoral angle 8.92 (val. 28-var. 27) 5.21 (val. 1-var. 20) <0.05 (0.003)

α angle (°) 94.64 (92-98) 95.37 (91-99) >0.05 (0.051)

γ angle (°) 2.56 (0-6) 2.74 (0-10) >0.05 (0.662)

δ angle (°) 83.76 (80-87) 84.87 (79-90) <0.05 (0.029)

ROM, range of motion; val., valgus; var., varus.

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골 후과에 가해지는 과도한 응력과 관련이 있을 것이라 하였으며 Han 등9)은 27예 전 예에서 대퇴삽입부에 국한된 해리 소견 및 평 균 7o 굴곡된 모양으로 전위되었다고 보고하였고, 이에 대한 원인 으로 고도굴곡 시 대퇴부와 경골부 사이의 접촉면이 좁아져 과도 한 압축력이 가해지고,14-16) 대퇴 내과와 외과의 불균등한 크기의 힘이 전달17)되기 때문으로 보았다. 저자들의 연구에서도 해리는 25예 중 22예가 대퇴부에 국한되어 있었으며, 공통적으로 방사선 측면 사진상 원위 대퇴골 전방의 방사선 투과음영의 이완 소견을 보였으며, 재치환술을 시행한 11예에서 원위 대퇴부의 골소실 및 대퇴삽입물이 근위부로 전위되는 현상을 보였다. 이런 양상의 해 리는 Nakayama 등17)이 고도굴곡형 치환물에서 다른 치환물에 비 해 고도굴곡 시 접촉면의 압력이 유의하게 증가하였다는 보고와, Zelle 등18)이 120o 이상의 고도굴곡 시 긴장력과 전단력이 대퇴 치 환물 전방의 시멘트와 치환물 사이 간격에 집중된다고 보고한 내 용과 일치한다.

 Ranawat11)와 Ritter12)는 고도굴곡형 슬관절 치환물들이 대퇴 골 후과의 골을 기존의 기구보다 더 절제해, 후방 반경(posterior radius)을 감소시킴으로써 불안정성 및 마모를 초래할 수 있다고 하였으며 King과 Scott10)은 시멘트 기법이 불량하거나, 대퇴골 후 과부에 골절제가 부적절하면 대퇴 치환물 후과 부위를 충분히 지 지해주지 못하기 때문에 조기 해리가 발생할 수 있음을 보고하였 다. 저자들은 전 예에서 시멘트를 뼈에 먼저 바른 후 치환물을 삽 입하는 방식으로 시멘트 고정을 하였으며 대퇴 치환물 후과부위 에는 미리 시멘트를 바른 후 삽입하여, 대퇴부 후과 및 치환물 후 과 사이에 벌어짐이 없도록 하였다. 또한 본 연구에서 대퇴골 후 과부에서 대퇴 치환물이 과돌출되는 정도를 비교한 결과 대조군 에서는 평균 13.4%였으며 반면 해리군에서는 20.3%로 유의하게 해리군에서 과돌출되는 비율이 높았다(p=0.001). 고도굴곡 시 후 과부에 압력이 가해지면 돌출되어 있는 삽입물이 지렛대 작용을 하여 대퇴 전방의 해리 현상을 가속화시키는 원인이 될 것으로 생각하였다. 그리고 대퇴 치환물이 후과부에서 과돌출되는 이유 에 대해서는 통계적으로 의의는 없었으나 해리군에서 대조군에 비해 실제 측정된 크기보다 더 큰 치환물을 사용한 예가 많았던 것이 관계가 있을 것으로 생각하였으며 또한 대퇴골 원위부 골절 제가 다른 치환물에 비해 많은 것도 한 원인이 될 수 있을 것으로 생각하였다.

 한편, 수술 직후 촬영한 방사선 사진상의 해리군에서 δ각이 평 균 83.76o (범위, 80-87o)였고 대조군에서는 평균 84.87o (범위, 79- 90o)로 통계적으로는 의의가 있는 차이를 보였다(p=0.029). 그러나 저자들은 경골부의 후방경사각을 3-5o를 목표로 그보다 작을 수 는 있으나 많지는 않게 하였으며 경골의 후방경사각의 차이가 두 군에서 통계적 의의를 가졌다고는 하나 실제로 평균 1o 정도의 차 이가 해리에 큰 영향을 미칠 수 있을지는 의문시되었다. 그리고 술 전 내반 변형이 해리군에서 심하게 나타난 것도 고도굴곡형

치환물에 국한된 소견은 아닐 것으로 생각하였다.

 요약하면, 고도굴곡형 슬관절 전치환술 후 조기 해리는 대퇴 치환물에 주로 나타났으며 원위 대퇴골 전방의 방사선 투과음영 과 원위 대퇴부의 골소실 및 진행되면 대퇴삽입물이 근위부로 전 위되는 소견을 보였고 고도굴곡 시 후과에 전달되는 과도한 압박 력 및 후과에 과돌출된 치환물의 지렛대 작용이 해리의 한 원인 이 될 것으로 생각하였으며 최장 78개월에도 해리가 발생하였으 므로 현재 추시중인 환자들에게서도 지속적인 주의관찰이 요할 것으로 생각한다.

결 론

고도굴곡형 인공관절을 이용한 슬관절 전치환술 이후 발생하는 조기 해리 현상은 대퇴삽입물 후방이 과돌출된 경우 슬관절 굴곡 시 후과에 전달되는 압박력이 증가하고, 대퇴 후과에 의한 지렛 대 작용으로 인해 해리 현상을 가속화시킬 수 있을 것으로 생각 한다.

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Early Aseptic Loosening after Total Knee Replacement Using Legacy Posterior Stabilized-Flex Prosthesis

Young-Joon Choi, M.D., Jeong-Ho Kang, M.D., Ki-Won Lee, M.D., Youn-Suk Joo, M.D., Jun-Seok Park, M.D., and Han-Ho Choo, M.D.

Department of Orthopaedic Surgery, Gangneung Asan Hospital, Ulsan University College of Medicine, Gangneung, Korea

Purpose: We analyzed the patterns and causative factors of early aseptic loosening after total knee arthroplasty (TKR) using a legacy

posterior stabilized (LPS)-fl ex prosthesis.

Materials and Methods: We examined 483 cases that occurred in 311 patients who underwent TKR using LPS-flex by single

surgeon between August 2001 and March 2007 and who were followed-up for at least 2 years. The loosened group included 25 cases that exhibited early aseptic loosening on radiograph, the remaining 458 cases were regarded as the control group, and analysis was performed.

Results: The mean loosening period was 34.7 months and femoral component loosening alone was found in 22 cases (88%). There

were no statistically signifi cant differences in age, body mass index, or pre-operative range of motion between the 2 groups, but varus deformity was more severe in the loosened group (mean 8.92o) than in the control group (mean 5.21o) (p=0.003). Protrusion of the femoral component proximally over posterior condyle of the distal femur were more prominent in the loosened group (mean 20.3%) than in the control group (mean 13.4%) (p=0.001).

Conclusion: Early loosening after TKR using LPS-fl ex prosthesis developed mostly in the femoral component. Choosing a proper size

for the femoral component and cutting level for the distal femur should be considered.

Key words: femoral prosthesis, loosening, arthroplasty replacement total

Received May 31, 2011 Revised August 18, 2011 Accepted August 25, 2011 Correspondence to: Jeong-Ho Kang, M.D.

Department of Orthopaedic Surgery, Gangneung Asan Hospital, 415, Bangdong-ri, Sacheon-myeon, Gangneung 210-711, Korea

TEL: +82-33-610-3243

FAX: +82-33-641-8050 E-mail: [email protected]

수치

Table 1. Patient Demographic and Radiographic Data

참조

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