서 론
최근 인공 고관절 재치환 수술의 빈도가 크게 늘었으며 앞으
로도 점차 증가할 것으로 예상된다. 재치환술의 경우에는 해리 나 골 용해에 의해 정도의 차이는 있으나 비구 혹은 대퇴부의 골 결손이 필연적으로 동반되는데 이러한 골 결손을 극복하고
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목 적 :교합나사 고정형 대퇴 스템(interlocking femoral stem)을 이용한 무시멘트 인공 고관절 재치환술의 단기 추시 결과를 분석하였다.
대상 및 방법 : 1997년 11월에서 1999년 10월까지 교합나사 고정형 대퇴 스템(BiCONTACT�)을 이용한 무시멘트 인공 고관절 재치환술을 시행한 73예 중 2 년 이상 추시가 가능하였던 66명, 68고관절을 대상으로 하였다. 추시 기간은 평균 32 (범위 24-43)개월이었다.
결 과 : Harris 점수는 수술 전 평균 61 (범위 33-78)점에서 최종 추시 시 평균 85 (범위 68-95)점으로 향상되었다. 4예에서 대퇴 전방부 통증을 호소하였 다. 대퇴 스템의 침강이 발생한 예는 없었다. 스템 주위의 방사선 투과선의 경우 스템 근위의 플라스마 스프레이 처리된 부위에서 발생한 예는 없었으며, 1예에서 스템 원위부에 발생하였으나 추시 기간 중 진행되지 않았다. 전례에서 골내성장에 의한 안정된 고정을 보였으며, 최종 추시까지 골 용해 소견은 관찰되지 않았다.
결 론 :교합나사 고정형 대퇴 스템을 이용한 무시멘트 인공 고관절 재치환술의 단기 추시 결과는 만족스러운 것이었다.
색인 단어 : 고관절, 인공 고관절 재치환술, 교합나사 고정형 대퇴 스템, BiCONTACT�
Short Term Results of Cementless Revision Total Hip Arthroplasty using an Interlocking Femoral Stem
Young-Min Kim, M.D., Hee Joong Kim, M.D., Soo Taek Lim, M.D., Kee Hyung Rhyu, M.D., Jeong Joon Yoo, M.D., and Won Seok Song, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Seoul National University College of Medicine, Seoul, Korea
Purpose :The purpose of this study was to evaluate the short term results of cementless revision total hip arthroplasty using an interlock- ing femoral stem.
Materials and Methods :Between November 1997 and October 1999, 73 hips were revised using a cementless, proximally-coated, long femoral stem with distal holes for interlocking screw fixation (BiCONTACT�). Among them, 66 patients (68 hips) were followed both clin- ically and radiologically for at least two years.
Results : The average Harris hip score was 61 (range, 33-78) preoperatively, and this improved to 85 (range, 68-95) at the last follow-up. Mild thigh pain was present in 4 patients, but was not associated with loosening. Radiologically, significant subsidence (>5 mm) of the stem was noticed in no case. A radiolucent line wider than 2 mm was present in 1 hip (zones 4 and 5), but was not progressive. At the most recent follow-up, all stems were fixed by bony ingrowth and no visible osteolysis was detected.
Conclusion :The short term results of revision total hip arthroplasty using an interlocking femoral stem (BiCONTACT�) were satisfactory.
Key Words : Hip joint, Revision total hip arthroplasty, Interlocking femoral stem, BiCONTACT�
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교합나사 고정형 대퇴 스템을 사용한 무시멘트 인공 고관절 재치환술의 단기 추시 결과
김영민∙김희중∙임수택∙유기형∙유정준∙송원석
서울대학교 의과대학 정형외과학교실
734 734 통신저자 : 유 정 준
서울시 종로구 연건동 28
서울대학교 의과대학 정형외과학교실 TEL: 02-760-2368∙FAX: 02-764-2718 E-mail: [email protected]
*본 논문의 요지는 2001년도 대한 정형외과학회 추계학술대회에서 발표되었음.
*이 연구는 한국 인체기초공학 연구재단의 1998년도 연구비(KOHTERF-98- 06) 지원으로 이루어진 것임.
Address reprint requests to Jeong Joon Yoo, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Seoul National University College of Medicine 28 Yongon-dong, Chongro-gu, Seoul 110-744, Korea
Tel : +82.2-760-2368, Fax : +82.2-764-2718 E-mail: [email protected]
삽입물의 안정된 고정을 얻는 것이 수술의 성공 여부에 무엇보 다 중요하다.
초기에는 재치환술에서도 삽입물의 고정에 골 시멘트가 사용 되었으나 그 결과는 고무적이지 못하였다. 초기 골 시멘트를 이 용한 재치환술의 결과가 만족스럽지 못하여 시도된 무시멘트 재 치환술은 여러 술자에 의해 비교적 좋은 결과가 보고되고 있다.
무시멘트 재치환술의 경우 상당한 골 결손을 극복하고 초기 안정성을 얻어야 되기 때문에 대부분 긴 대퇴 스템이 사용되고 있는데, 형태뿐만 아니라 표면 처리의 방법 및 부위가 매우 다 양하다. 이렇게 긴 스템을 사용하더라도 초기 고정의 실패율은 일차 수술에 비하여 높기 때문에14,19,24) 좀 더 확실한 고정을 얻 을 수 있는 방법들이 시도되고 있다2,12,13,15,16,22,23).
스템의 원위부를 교합나사를 이용하여 고정하는 것도 초기 고 정력을 향상시킬 수 있는 방법으로, 저자들은 1997년부터 재치 환술 시 이와 같이 설계된 독일 Aesculap 사의 BiCONTACT� 재치환 대퇴 스템을 사용하고 있다. 이 연구에서는 이 스템을 이용한 재치환술의 단기 추시 결과를 분석하였다. 이 스템의 특 징은, 대퇴골 간부에서 일차 안정성을 도모하며 이차적으로 대 퇴골 간단부에 골내성장에 의해 안정성이 강화되어진다. 또한 근위 하부의 원추 모양의 스템 디자인으로 일차적인 축성 안정 성을 그리고 원위부의 교합 고정나사로 축성 안정성과 회전 안 정성을 증가시키고, 스템의 원위 단면을 별 모양으로 하여 회전 안정성을 증가시키도록 되어있다.
연구 대상 및 방법 1.
환자군1997년 11월에서 1999년 10월까지 BiCONTACT� 재치환 대퇴 스템을 이용한 무시멘트 인공 고관절 재치환술을 시행한 환자 71명, 73예 중 추시가 되지 않은 5명을 제외하고, 2년 이 상 추시가 가능하였던 66명, 68고관절을 대상으로 하였다. 이들 은 남자가 45명이었고, 여자가 21명이었다. 수술시 평균 연령은 52 (범위, 26-78)세이었고, 평균 체중은 59.6 (범위, 43-81) kg, 평균 신장은 162 (범위, 147-177) cm이었다.
일차 수술시의 진단은 대퇴골두 무혈성 괴사 30예, 감염 후유 증 10예, 대퇴 경부 골절 8예, 일차성 퇴행성 관절염 8예, 레그- 깔베-페테스 병 후유증 2예, 강직성 척추염 2예, 발달성 고관절 탈구 1예, 비구 골절 후 이차성 관절염 1예, 기타 6예이었다. 재 치환술의 원인은 무균성 해리가 62예(91.2%), 감염이 5예(7.3%), 삽입물 주위 골절이 1예(1.5%)이었고, 일차 치환술시 사용된 삽입물은 시멘트형이 14예 무시멘트 형이 54예였다. Omnifit� (Osteonics) 29예, Parhofer-Monch� (Aesculap) 8예, Trape- zoidal-28� (Zimmer) 6예, Morphometric� (Medinov) 6예, S-ROM� (Joint Medical Product) 4예, Euroform� (Lan-
dos) 4예, Harris-Galante� (Zimmer) 2예, ABG� (Howmedi- ca) 2예, Zweymuller� (AlloPro) 2예, Mallory-head� (Biomet) 2예, 기타 3예이었다. 일차 치환술 후 재치환술까지의 기간은 평균 8.7 (범위, 2-19)년으로, 이중 비구 컵의 해리가 없는 2예 에서는 비구 컵의 재치환술 없이 대퇴 스템만 치환하였고 나머 지 예들은 양측 모두를 치환하였다.
대퇴부의 골 결손은 AAOS의 기준에 의하면 부분 결손이 4 예, 강형 결손이 21예, 강형 결손과 부분결손을 동반한 경우가 42예, 불량 정렬이 1예였다.
수술 후 추시 기간은 평균 32 (범위, 24-43)개월이었다.
2.
치환물재치환용 대퇴 스템은(BiCONTACT�, AESCULAP AG &
Co., TUTTLINGEN, GERMANY) 무시멘트형으로 타이타늄 합금이며, 칼라가 없으며 직선형과 곡선형이 있다. 대퇴 스템의 근위 1/3은 미세한 순수 타이타늄 분말인 PLASMAPORE�가 플라스마 스프레이(plasma spray)방식으로 덮여 있다. 원추형 으로 된 원위부에는 별 모양의 단면적을 갖고 있어 회전 안정성 을 도모하며, 교합 나사 고정을 위한 구멍이 2개 있다. 스템의 길이는 220 mm에서부터 380 mm까지이며, 원위부 직경은 10 mm에서부터 최대 19 mm까지이다(Fig. l).
3.
수술 방법 및 수술 후 처리수술은 복와위에서 후 장골능의 자가 골을 채취한 후, 다시 측와위로 환자 자세를 바꾸어 외측 또는 후외측 도달 법으로 시 행 하였다. 필요에 따라 대전자부 절골술을 시행하였으며, 대퇴 부 재치환술시 기존의 대퇴 스템의 제거가 어려운 경우에는 필
Fig. 1. BiCONTACT� revision stem for initial distal fixation to bridge periprosthetic defects.
Stem interlocking is pro- vided to increase initial stability.
요한 부위에 창을 내어 수술하였다.
모든 예에서 대퇴 근위부 골 결손에 대하여 파쇄 자가골 및 동종 골을 이식하였는데, 대퇴 근위부의 피질 골 결손이 큰 경 우에는 후 장골능에서 채취한 피질 골판을 이용하여 대퇴 스템 을 감싼 뒤 이를 강선을 이용하여 결손 부를 복원하고 그 내부 를 파쇄 골로 채웠다. 감염에 의한 재치환술인 경우에는 소견에 따라 1단계(3예) 또는 2단계(2예)로 시행하였다. 임상적 소견 과 검사 소견 등을 근거로 감염의 정도가 심하지 않은 경우에서 철저한 변연 절제술을 시행함과 동시에 재치환술을 시행하였으 며, 누공이 있거나 수술 부위에 완연한 농이 있는 등 정도가 심 한 경우에는 우선 삽입물을 제거하고 철저히 변연 절제술을 시 행하고 항생제가 섞인 골 시멘트를 이용한 spacer를 삽입한 후, 장기간 항생제를 투여하고 임상적 혈액학적 검사가 정상화 된 뒤 재치환술을 시행하였다(Fig. 2).
교합 고정나사는 대부분을 1개를 삽입하였는데, 하나로 고정 이 불충분하다고 판단되는 경우에는 2개를 삽입하였다. 교합나 사의 고정은 스템에 연결할 수 있는 유도 장치를 통하여 외부 투시기의 도움 없이 삽입하였다.
수술 후 3주 정도 하지를 균형 현수(balanced suspension)한 상태로 침상 안정을 취하도록 한 후, 비체중부하 목발 보행을 하도록 하였고, 수술 후 3개월부터 부분 체중 부하를, 수술 후 6 개월부터는 전 체중 부하를 허용하였다.
4.
평가수술 후 6주, 3개월, 6개월, 1년에 이후로는 1년마다 외래를
통해 진찰과 단순 방사선 사진으로 추시 하였다.
임상적 평가는 수술 전 및 최종 추시 시 Harris 고관절 점수 를 비교하였다. Harris 점수가 90점 이상인 경우를 우수(Excel- lent), 90점 미만-80점 이상인 경우를 양호(Good), 80점 미만- 70점 이상인 경우를 보통(Fair), 70점 미만인 경우를 불량(Poor) 으로 분류하였다. 이외 최종 추시 시 파행의 여부, 대퇴부의 동 통을 평가하였다.
방사선적 평가는 수술 전 및 수술 직후, 이후 추시 때마다 촬 영한 전후면 및 측면 사진에서, 대퇴 스템의 침강 및 대퇴 스템 주위의 방사선 투과선의 존재 및 범위 그리고 진행정도를 평가 하였다. 또한 Engh 등8)의 방법에 따라 대퇴 스템의 고정 상태 를 골내성장에 의한 안정된 고정, 안정된 섬유성 고정, 불안정성 고정으로 분류하였다.
대퇴 스템의 침강은 Callaghan 등3)의 방법을 사용하여 소전 자 상단으로부터 대퇴 스템의 내측 상단까지의 거리로 측정하였 고, 소전자가 소실 된 경우에는 좌골 결절, 대전자부의 tip, 강선 등 다른 구조물을 기준으로 하였고, 5 mm 이상 침강하였을 경 우 의미 있는 것으로 판단하였다.
대퇴 스템 주위의 방사선 투과 선은 Gruen 등9)이 제시한 영역 에 따라 분석하였으며 부분적인 방사선 투과 선이 추시 사진 상 변화가 없는 경우는 의미가 없는 것으로 하였고, 두께가 2 mm 이상 되는 투과 선이 있는 경우 의미 있는 것으로 판정하였다.
재치환술의 방사선학적 실패는 대퇴 스템 주위에 전반적인 방 사선 투과 음영이 2 mm 이상 있거나 대퇴 스템의 침강이 5 mm 이상인 경우로 정의하였다1,3,26).
Fig. 2. (A) Preoperative radiograph of a 43-year-old woman showing infected loosening. (B) After removing implants and complete debride- ment, an antibiotic-impregnated bone cement spacer was inserted. (C) Three months later, revision was done as the second stage and a three-year postoperative radiograph is shown.
A B C
결 과 1.
임상적 평가Harris 점수는 수술 전 평균 61점(범위 33-78)에서 최종 추 시 시 평균 85점(범위 68-95)으로 향상되었다. 25예에서 우수, 33예에서 양호, 8예에서 보통, 2예에서 불량이었다.
최종 추시 시 다른 사람이 알아볼 수 있을 정도의 파행을 보 인 경우가 3명(4.4%)있었으며 주로 외전근의 약화에 의한 것이 었다. 대퇴부 전면의 통증을 호소하는 환자가 4명(5.8%)있었으 며, 대퇴 스템의 원위부 직경과의 상관 관계는 존재하지 않았고 스템은 모두 안정성 고정을 보였다.
2.
방사선적 평가대퇴 스템의 침강이 발생한 예는 없었으며, 전례에서 골내성 장에 의한 안정된 고정을 보였다.
대퇴 스템 주위의 방사선 투과 선은 11예에서 관찰되었는데, 주로 미세공 처리가 안된 3-5구역이었다. 이중 1예에서만 2 mm (Zone 4, 5) 이상이었고, 진행성 소견은 보이지 않았다. 그러나, 이들에서도 대퇴 근위부의 미세공 처리 부에는 존재하지 않았고 모두 안정된 골내성장에 의한 안정된 고정을 보였다.
대퇴 근위부에 이식한 피질골 및 파쇄골은 평균 1년 뒤 유합 되었으며, 원위부의 교합 고정나사 부위의 피질골 비후는 68예 중 30 (44%)예에서 관찰되었다(Fig. 3).
평균 32개월의 추시에서 골 용해 소견이 관찰된 경우는 없었 고, 방사선학적 실패 예도 없었으며, 어떤 이유로든 재치환술을 필요로 한 경우는 없었다.
3.
합병증수술 과정에서 대퇴골의 균열(crack)이 11예에서 발생하였는 데, Mallory 분류18) 1형이 9예, 2형이 2예이었고, 강선을 이용 하여 고정하였다. 최종 추시까지 모든 예에서 골 유합 되었다.
수술과정 중 대전자 절골술을 시행한 58예 중 4예(6.9%)에서 불유합 소견을 보였으나 경도의 파행이외에 특별한 증세를 보이 지 않았다. 1예에서 수술 후 1개월째 고관절 탈구가 되었는데, 도수 정복 후, 외전 보조기를 3개월간 착용시켰으며 이후 재탈 구 되지 않았다. 2예에서 대퇴 신경 마비가 발생하였는데 2예 모두 수술 후 1년 내에 거의 완전히 회복되었다. 1예에서 수술 중 골반골 천공 시 외 장골 정맥이 파열되어 복재 정맥 이식술 을 시행하였다.
고 찰
어느 정도의 골 결손이 동반되기 마련인 재치환술에 있어 수 술시 스템을 안정되게 삽입하는 것은 쉽지 않다. 골 시멘트를 사용하는 경우 비교적 쉽게 초기 고정이 가능할 것으로 판단되 나 골 시멘트를 사용한 재치환술의 결과는 고무적이지 못하여,
Fig. 3. (A) Preoperative anteroposterior radiograph of a 51-year-old man shows osteolysis about the acetabular component. (B) Both acetab- ular and femoral components were revised to exchange the load-bearing surface. Immediate postoperative anteroposterior radiograph show- ing a BiCONTACT�revision stem fixed with an interlocking screw at its distal tip. The arrow shows cortical strut bone graft fixed by wiring. (C) Three-year postoperative anteroposterior radiograph shows excellent fixation, incorporation of the cortical strut graft in the proximal femur (arrow), cortical hypertrophy around interlocking screw, and no subsidence.
A B C
Pellicci 등24)의 보고에 따르면 평균 8.1년 추시 결과 29%의 해 리율을, Kavanagh 등14)은 평균 4.5년 추시 결과 44%의 해리 율을 보고하는 등 여러 저자들에 의해 좋지 않은 결과가 보고된 바 있다. 최근의 향상된 시멘팅 기술로 재치환술의 결과가 향상 되었다고는 하나 아직도 10-15년 추시 결과 11-26%의 실패율 이 보고되고 있다13,22). 이렇게 시멘트를 이용한 재치환술이 일 차 치환술에 비하여 좋지 않은 결과를 보이는 원인의 하나로 대 퇴 골수강의 상태가 재치환술 시 시멘트와 골의 결합에 적절치 못한 점이 지적되고 있는데, Dohmae 등7)에 의하면 사체 실험 을 통해 골-시멘트 접촉면에서의 전단력이 재치환술에서 79%, 재-재치환술에서 93%가 감소함을 보고한바 있다.
무시멘트 스템을 이용한 재치환술의 경우 초기에 안정된 고정 을 얻는 것이 좋은 결과를 얻기 위해 무엇보다 중요하다. Malka- ni 등19)은 대퇴 근위부에 미세공 처리한 스템인 Omnifit�(Osteo- nics, Allendale, New Jersey, USA) 스템을 사용한 74예의 재 치환술에서 2-5년 추시 결과 8%의 조기 실패율 및 20%의 대 퇴 스템 침강을 보고하였는데, 이는 대퇴 근위 부분의 미세공 처리만으로는 초기 안정성을 얻을 수 없음을 의미한다고 할 수 있다1,21).
무시멘트 재치환술시 초기 안정성을 확보하기 위한 몇 가지 방법들이 임상적으로 적용되어 왔다. 첫째는 스템 전체를 미세 공 처리하는 것으로 일차 치환술이나 재치환술에 있어서, 스템의 근위부 보다 원위부에서 더 많은 골내 성장이 일어나므로 근위부 의 골 결손이 있는 재치환술의 경우에 있어서 유리할 수 있다5). Lawrence 등16)은 AML� (DePuy, Warsaw, Indiana, USA) 스템을 사용한 174예의 환자에서 평균 7.4년 추시에서 5.7%의 재치환율을, Krishnamurthy 등15)은 같은 스템으로 평균 5년 추시에서 2.4%의 실패율을 보고하였으며, Paprosky 등23)은 AML� (Depuy, Warsaw, Indiana, USA)과 Solution� (Depuy, Warsaw, Indiana, USA) 스템을 사용하여 평균 13.2년 추시에 서 4.1%의 기계적 실패율을 보고하였다. 그러나 이러한 대퇴 스템의 골 간부 고정 방법은, 골 간단부의 골 결손을 우회하여 초기 안정성을 획득할 수 있으나, 대퇴 근위부의 응력 차단과 대퇴 전방부 동통이 문제점으로 지적되고 있다20).
또 다른 방법으로는 조립형 스템을 사용하는 것으로, 이 대퇴 스템은 이론적으로 수술시 변화된 대퇴 모양에 맞추어 삽입물을 구성하여 적절한 고정(optimal fit and fill)을 도모할 수 있다.
Chandler 등4)은 S-ROM� (Joint Medical Products, Stam- ford, USA) 스템을 이용한 52예의 평균 3년 추시 결과에서 10%
의 해리율을 보고하였고, Smith 등26)은 같은 대퇴 스템을 이용 하여 66예의 평균 3.4년 추시 결과에서 7.6%의 방사선학적 해리 율을 보고하였다. 그러나 이러한 조립형 스템을 사용한 경우 수 술 중 높은 골절률이 보고되고 있으며, 연결 부위에서의 금속 미립자의 방출, 마찰, 부식 등의 문제점이 제기되고 있다25).
초기 안정성을 얻을 수 있는 다른 한가지 방법은 이 연구에서 사용된 스템과 같이 스템을 교합나사를 이용하여 고정하는 것이
다. 대퇴골 간부에 삽입되는 교합나사는 스템의 축성 및 회전 안정성을 향상시킬 수 있을 것이다. Harris 등10)은 회전 안정성 이 전체적인 대퇴 스템의 안정성에 중요하다고 하였으며, Mahomed 등17)은 생체역학 실험을 통하여 원위부의 교합 고정 나사를 이용한 경우에 회전 안정성은 320%, 축성 안정성은 230% 증가한다고 하였고 대퇴 스템의 미세 운동을 감소 시켜 서 골내 성장을 향상시킬 수 있다고 보고한 바 있다. 이 연구에 서 전례에서 스템의 침강 없이 근위의 PLASMAPORE� 처리 부위에 골내성장에 의한 견고한 고정이 이루어 진 것은 이들의 보고와 부합되는 결과라 하겠다. 또한 원위부의 교합 고정나사 부위의 피질골 비후가 68예 중 30 (44%)예에서 관찰되었는데 이들은 대부분 수술 전 및 수술과정 중에 대퇴골 근위부에 골 결손이 심하였던 경우였고, 비교적 대퇴골 근위부의 골 결손이 심하지 않았던 경우에는 나사에 의한 stress riser로서의 역할이 미미했을 것으로 사료된다.
대퇴 전방부 통증은 시멘트형보다는 무시멘트 스템의 사용 시 빈번하게 발생하는 것으로 알려져 있는데 아직 그 원인은 밝혀 져 있지 않으나 스템의 직경, 재질, 디자인 등과의 연관성이 고 려되고 있고, 또한 대퇴 스템 원위부의 피질골 비후가 있는 경 우 대퇴 전방부 통증의 빈도가 높은 점을 근거로 불균등한 응력 전달이 원인으로 지적된 바 있다11). 그러나 이 연구의 환자에서 는 대퇴 전방부 통증의 빈도나 정도가 다른 경우와 비교하여 높 거나 심하지 않아 원위부의 교합나사가 이의 발생이나 악화 요 인은 아닌 것으로 판단된다.
결 론
저자들은 68예의 인공 고관절 재치환술을 BiCONTACT� 재 치환 스템을 사용하여 전례에서 원위부 교합 나사 고정을 시행 한 후 최소 2년간 추시하여 임상적, 방사선학적으로 만족할 만 한 결과를 보였다. 재치환술에서 스템의 원위부 교합나사 고정 은 스템의 축성, 회전 안정성을 증가시켜 초기 안전성을 향상시 키며, 이차적으로 골내성장에 의한 스템 근위부의 생물학적 고 정을 촉진시킬 수 있는 것으로 판단된다.
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