Vol. 16, No. 3, September, 2004
Harris-Galante II 비구컵에서 발생한 Polyethylene Liner Dissociation과 관련된 인자
이중명ㆍ노재영・서인석ㆍ왕원준ㆍ이창욱
국립의료원 정형외과
목적: Harris-Galante II 비구컵을 사용한 인공 고관절 치환술 후 발생한 폴리에틸렌 라이너 분리에 관련된 인자를 대 조군과의 비교 연구를 통하여 분석하고자 하였다.
대상 및 방법: 1992년 1월부터 1996년 1월까지 Harris-Galante II 비구컵을 사용하여 인공 고관절 치환술을 시행한 환자 중 추시기간 중 라이너 분리가 발생한 14예를 분리군 으로 하였고, 10년 이상 추시에서 라이너 분리가 발생하지 않 고 임상적 결과가 좋은 30예를 비분리군 으로 하여 임상적, 방사선학적으로 후향적으로 비교 분석하였다.
결과: 임상적 인자중 두 군간 통계학적 유의성을 보인 것은 없었으며, 인공 고관절 기구와 방사선학적 인자중 비구컵의 크기(분리군: 53.1 mm, 비분리군: 55.6 mm), 라이너의 두께(분리군: 7.1 mm, 비분리군: 8.1 mm)와 비구컵의 경 사도(분리군: 49.6°, 비분리군: 45.9°)에서 두군 간 통계학적으로 유의성을 보였다(P<0.05).
결론: 라이너 분리의 방지를 위해서는 잠금 장치가 좋은 비구컵이라도 가능하면 수술시 비구컵의 경사도를 정상 보다 크지 않게 시술하도록 하고, 작은 비구컵 및 얇은 라이너를 사용했을 경우에는 조심스런 환자 관리가 필요할 것으로 사료된다.
색인 단어: 인공 고관절 치환술, Harris-Galante II 비구컵, 폴리에틸렌 라이너 분리
서 론
1 9 5 8년 C h a r n l e y에 의해 시멘트를 사용한 인공 고관절 전치환술이 최초로 시도된 이래 인공 고관절 비구부의 경 우 시멘트를 이용한 비구컵의 고정이 사용되어 왔으나, 장 기 추시 결과 무균성 해리와 골용해 등의 문제점이 대두되 어 왔다. 이러한 문제점을 극복 하면서 인공 고관절 기구 는 지속적으로 발전해 왔으며 근래에는 생물학적 고정을 사용한 비구컵 고정이 주로 사용 되고 있고, 이와 함께 폴 리에틸렌 라이너(polyethylene liner)와 금속 비구컵 (acetabular shell)을 따로 선택할 수 있는 조절형 디자 인(modular design)이 개발되어 최근의 인공 고관절 기 구의 비구부 구성물은 대부분이 조절형 디자인이 사용되고 있다.
조절형 기구는 수술 중 기구 선택의 유연성과 재고 감소 등의 장점이 있으나 각각의 구성물 간 분리가 발생할 수 있
다는 단점이 있다. 구성물간의 분리는 기구의 모든 범위, 즉 대퇴골두 - 대퇴경부, 양극성 대퇴골두 - 폴리에틸렌 , 폴리에틸렌 - 금속 비구컵에서 발생할 수 있다. 이중 금속 비구컵과 폴리에틸렌 라이너의 분리는 이미 여러 저자들에 의하여 보고 된 바 있으며 최근에는 Harris-Galante II 비구컵(Zimmer, Warsaw, USA)에서 발생한 폴리에틸 렌 라이너의 분리가 가장 흔히 보고되고 있다5 , 7 , 1 8 , 1 9 , 2 0 ).
폴리에틸렌 라이너의 분리는 발생하면 그 치료에 있어 반드시 수술을 필요로 한다는 점에서 예방이 매우 중요하 다고 할 수 있다. 이에 저자들은 Harris-Galante II 비구 컵을 사용하여 인공 고관절 치환술을 시행 받은 환자 중 폴리에틸렌 라이너 분리가 발생한 군을 장기간 추시 기간 동안 폴리에틸렌 라이너 분리가 발생하지 않고 임상적 결 과가 좋은 대조군과 임상적, 방사선학적으로 비교 분석하 여 연관된 인자( f a c t o r )를 알아보고자 한다. 그리고 이를 바탕으로 최근 사용하는 잠금 장치가 좋은 비구컵에도 적 용될 수 있는 교훈을 얻고자 하였다.
연구 대상 및 방법
1. 연구 대상
1 9 9 2년 1월부터 1 9 9 6년 1월까지 본원에서 H a r r i s -
※ 통신저자: 이 중 명
서울시중구을지로6가18-79 국립의료원정형외과 Tel: 82-2-2260-7190 Fax: 82-2-2278-9570 E-mail: [email protected]
Galante II 비구컵을 사용하여 인공 고관절 치환술을 시 행한 환자 중 추시 기간 중에 폴리에틸렌 라이너의 분리가 발생하여 재수술을 시행한 1 4예와 1 9 9 2년 1월부터 1 9 9 3 년 1월까지 Harris-Galante II 비구컵과 CLS 대퇴주대 (Protek, Berne, Switzerland)를 사용하여 인공 고관절 전치환술을 시행한 환자 중 1 0년 이상 추시에서 폴리에틸 렌 라이너의 분리가 발생하지 않고 임상적 결과가 좋은 3 0 예를 대조군으로 하였다. 서술의 편의상 폴리에틸렌 라이 너의 분리가 발생한 군을 분리군(dissociation group), 대조군을 비분리군(non-dissociation group)으로 하였 다. 수술은 모두 제1 저자에 의해 시행 되었으며 모든 예 에서 경둔근 도달법(transgluteal approach)을 사용하여 수술을 시행하였다. 분리군은 술 후 평균 8 3 . 4개월에 폴리 에틸렌 라이너의 분리가 발생하였으며, 비분리군의 평균 추시기간은 술 후 평균 1 2 6 . 5개월이었다. 분리군에 사용된 대퇴주대는 CLS 대퇴주대 1 2예, Wagner Conical 대퇴 주대(Protek, Berne, Switzerland) 1예 그리고 M S - 3 0 대퇴주대(Protek, Berne, Switzerland) 1예이었다. 비 분리군의 경우 모든 환자에서 CLS 대퇴주대를 사용하여 인공 고관절 전치환술을 시행하였다.
2. 연구 방법
임상적 인자로 환자의 성별, 나이, 신장, 체중을 평가하 였으며 술 후 직업을 육체노동, 사무직, 주부 그리고, 무 직으로 나누어 평가 하였으며 인공 고관절 기구상의 인자 로 비구컵의 크기와 폴리에틸렌 라이너의 두께를 평가 하 였다. 그리고, 방사선학적으로는 비구컵의 경사도 (acetabular inclination)와 전방 경사도( a n t e v e r s i o n a n g l e )를 평가하였으며 술 전 하지 부동이 있는 경우 술 후 하지 부동의 교정 정도를 평가하였다.
각 군간 폴리에틸렌 라이너 분리의 발생에 관여할 수 있 는 인자를 SPSS Version 10.0을 이용하여 비교 분석 하 였으며, 분석에 사용된 기각 수준은 0 . 0 5로 하였다.
결 과
1. 임상적 인자
환자 평균 연령은 분리군 4 5 . 2세, 비분리군은 4 8 . 2세이 었다(P=0.501). 성별은 분리군은 남자가 1 1예(79%), 여 자가 3예( 2 1 % )이었고 비분리군은 남자가 2 4예(80%), 여 자가 6예( 2 0 % )이었다(P=0.951). 평균 신장은 분리군 166.5 cm, 비분리군은 1 6 5 . 1 c m이었다(P=0.532). 평균 체중은 분리군 62.1Kg, 비분리군 6 1 . 9 K g이었다 (P=0.673). 분리군의 술 후 직업 분포는 육체노동군 9예 (64.3%), 사무직군 2예(14.3%), 주부 1예(7.1%), 무직 2예( 1 4 . 3 % )이었으며 비분리군은 육체노동군 1 0예 (33.3%), 사무직군 8예(26.7%), 주부 5예(16.7%), 무 직 7예( 2 3 . 3 % )이었다(P=0.168). 임상적 인자 중 통계학 적 유의성을 보인 것은 없었다.
2. 인공 고관절 기구상의 인자
평균 비구컵의 크기는 분리군 53.1 mm, 비분리군 55.6 mm 이었으며 두 군간 통계학적으로 유의한 차이를 보이면서 분리군에서 작은 것으로 나타났다(P=0.028). 평 균 폴리에틸렌 라이너의 두께는 분리군 7.1 mm, 비분리 군 8.1 mm 이었으며 두 군간 통계학적으로 유의한 차이 를 보이면서 분리군에서 얇은 것으로 나타났다( P = 0 . 0 1 1 ) . 인공 고관절 기구상의 인자는 비구컵의 크기와 폴리에틸렌 라이너의 두께 모두에서 두 군간 통계학적인 유의성이 보 였다.
3. 방사선학적 인자
술 후 방사선 전후면 사진 상 계측된 비구컵의 경사도는 분리군에서는 평균 4 9 . 6°, 비분리군 에서는 평균 4 5 . 9°이
Table 1. Comparison data of two groups by clinical factors
Dissociation group Control group P-value
Age(years) 45.2 ± 14.5 48.2 ± 10.0 0.501
Sex 0.951
Male 11(79%) 24(80%)
Female 3(21%) 6(20%)
Height(cm) 166.5 ± 9.3 165.1 ± 6.2 0.532
Weight(kg) 62.1 ± 8.8 61.9 ± 7.7 0.673
Occupation 0.168
Physical laborer 9(64.3%) 10(33.3%)
Officer 2(14.3%) 8(26.7%)
Housewife 1(7.1%) 5(16.7%)
Jobless 2(14.3%) 7(23.3%)
었다. 두 군간 통계학적으로 유의한 차이를 보이면서 분리 군에서 큰 경사도를 보였다(P=0.041). 술 후 방사선 전후 면, 측면 사진 상 계측된 비구컵의 전방 경사도는 분리군 에서는 평균 1 4 . 2°, 비분리군 에서는 평균 1 3 . 7°이었다 (P=0.872). 방사선 사진 상 계측된 술 전 하지부동의 교 정은 분리군에서는 평균 6.9 mm, 비분리군 에서는 평균 3.9 mm이었다(P=0.433). 방사선학적 인자로는 비구컵의 경사도에서 두 군간 통계학적인 유의성을 보였다.
고 찰
최근의 인공고관절 치환술은 대부분 조절형 디자인 (modular design)을 사용하고 있다. 조절형 디자인은 인 공 대퇴골두의 크기를 수술중의 상황에 맞게 다양하게 선 택할 수 있고 그로 인한 재고의 최소화와 덮개를 높인 변 연부를 가진 폴리에틸렌 라이너의 사용으로 부가적인 인공 대퇴골두의 피복 범위를 제공하는 장점이 있으나 인공 고 관절이 가진 본래의 합병증 외에 기구 구성물 간의 분리가 발생할 수 있다7 , 1 6 ). 이미 여러 저자들에 의하여 보고 된 바
Table 3. Comparison data of two groups by radiographic factors
Dissociation group Control group P-value
Acetabular inclination angle(°) 49.6 ± 7.6 45.9 ± 2.6 0.041
Acetabular anteversion angle(°) 14.2 ± 7.1 13.7 ± 4.9 0.872
Correction of LLD(mm) 6.98 ± 9.82 3.9 ± 9.33 0.433
Table 2. Comparison data of two groups by implant factors
Dissociation group Control group P-value Size of acetabular cup(mm)53.1 ± 4.4 55.6 ± 2.4 0.028
Thickness of polyethylene liner(mm) 7.1 ± 1.4 8.1 ± 1.2 0.011
Fig. 1. A-B. (A) Preoperative anteroposterior radiographs of right hip showed eccentrically located femoral head within the acetabular metal shell at follow-up 96 months. (B) Postoperative anteroposterior radiographs of right hip, performed revision acetabular cup using 52mm Trilogy acetabular component.
A B
있듯이 시멘트를 사용하지 않은 조절형 비구컵에서 폴리에 틸렌 라이너의 분리는 다른 구성물간의 분리보다 더 많이 발생하며 그 치료 또한 관혈적 치료가 반드시 필요하다는 점에서 큰 문제가 되고 있다2 , 7 , 8 , 1 1 , 1 5 , 1 6 ).
최근의 연구들은 여러 무시멘트성 비구컵 중 H a r r i s - Galante II 비구컵에서 금속 비구컵과 폴리에틸렌 라이너 의 분리를 다른 무시멘트성 비구컵보다 빈번히 보고하고
있다9 , 1 2 , 1 8 , 1 9 ). Peters 등1 2 )은 Harris-Galante II 비구컵을
사용한 인공 고관절 재치환술에서 고관절의 탈구와 동반된 폴리에틸렌 라이너의 분리를 2 0 %로 보고하고 있으며, W e r l e등1 9 )은 총 7예에서 폴리에틸렌 라이너의 분리를 보 고하며 잘 고정된 금속 비구컵에서 잠금 장치의 실패에서 기인한다고 하였다. Valle등1 8 )은 총 1 8예의 폴리에틸렌 라 이너의 분리를 보고 하면서 Harris-Galante II 비구컵의 잠금 장치에 문제가 있다고 하였다.
금속 외장 비구컵의 사용 시에는 내부에 폴리에틸렌 라 이너를 부착 시키는 잠금 장치가 필요한데 H a r r i s - Galante II 비구컵은 그 디자인이 I에서 I I로 개선되면서 금속컵의 두께가 더 두꺼워지고 컵의 지지를 더 단단하게 하기 위해 나사못의 직경이 더 커졌으며 금속 표면의 나사
못 구멍 수는 줄어들었으나 구멍의 크기는 더 커졌다. 또 한 미세 금속 섬유망의 가장 자리를 테두리로 싸서 섬유망 의 분리를 방지 하였으나 폴리에틸렌 라이너를 고정하는 잠금 장치가 3개의 c l i p에서 2개의 c l i p으로 줄어들었다.
잠금 장치의 형태와 기능은 폴리에틸렌 라이너의 수명에 영향을 미치리라고 사료 되며 유등2 0 )은 문제가 된 clip 형 태의 잠금 장치를 r i n g식으로 바꿀 것을 제안하기도 했다.
폴리에틸렌 라이너의 분리 기전에 대해서는 여러 가설들 이 제안되어 왔다. 국내에서 1 9 9 3년 이등9 )은 2예의 금속 비구컵과 폴리에틸렌 라이너 사이의 조기 분리로 인한 재 치환술을 보고하면서 인공 대퇴골두의 지름으로 32 mm를 지양하여 폴리에틸렌의 두께를 최소한 6~8 mm를 유지하 고 디자인상 견고한 고정, 적합성(conformity), 회전중심 의 일치를 고려하여 비구컵을 선택할 것을 권장하였으며, 수술 시에도 높여진(elevated) 라이너의 남용을 지양하고 비구컵의 위치, 충돌( i m p i n g e m e n t )등을 고려하여 수술 할 것을 권장한 바 있으며 서등1 7 )과 윤등2 1 )도 금속 비구컵 과 폴리에틸렌 라이너 사이의 분리를 보고한 바 있다.
환자의 활동성이 많으면 폴리에틸렌 라이너의 마모가 증 가하여 분리의 발생이 더 많아질 것이라는 일반적인 견해
Fig. 2. A-B. (A) Preoperative anteroposterior radiographs of right hip, showing eccentrically located femoral head within the acetabular metal shell at follow-up 88 months. (B) Postoperative anteroposterior radiographs of right hip, exchanged polyethylene liner with cement augmentation.
A B
가 있어3 ) 저자들은 환자의 나이, 성별, 키, 몸무게, 술 후 직업을 대조군과 비교 분석하였으나 통계학적인 유의성을 찾을 수 없었다.
Gonzaleze 등6 )은 증례 보고를 통해 얇은 폴리에틸렌 라 이너에 부가된 cold flow가 응력의 집중을 증가시키고 폴 리에틸렌 라이너의 파손을 유발한다는 가설을 세우고 얇은 폴리에틸렌 라이너가 중요한 선행 요인일 수 있다고 하였 으며 본 연구에서도 통계학적인 유의성을 보이면서 얇은 폴리에틸렌 라이너에서 분리가 더 많이 발생하였다.
Mihalko 등1 0 )은 Harris-Galante II 비구컵에서 발생 한 폴리에틸렌 라이너의 분리가 환자의 연령, 비구컵의 경 사도, 비구컵의 크기 그리고, 폴리에틸렌 라이너의 두께등 과 연관이 있음을 제안하였으며 국내에서는 장등5 )이 Harris-Galante II 비구컵에서 발생한 폴리에틸렌 라이너 분리 1 0예와 Harris-Galante I 비구컵에서 발생한 2예, 총 1 2예와 대조군 2 4예의 비교 연구에서 성별, 나이, 체 중, 환자의 활동성, 술 전 Harris hip score, 술 후 직업 분포, 술 후 고관절 운동 범위, 인공 대퇴골두 크기, 비구 컵의 크기, 폴리에틸렌 라이너의 두께, 비구컵의 경사도와 전방경사도를 평가하였는데 이중 비구컵의 크기와 폴리에 틸렌 라이너의 두께에서 두군 간에 통계학적인 유의성을 보였으며 이는 저자들의 연구 결과와 상당부분 일치함을 알 수 있다.
Kitzinger 등8 )과 Quale 등1 3 )은 비구컵의 위치의 중요성 을 강조하였는데 비구컵의 경사도가 커질 경우 폴리에틸렌 라이너에 가해지는 인공 대퇴골두에 의한 응력에 의해 분 리가 일어난다고 가정하였으며 가장 큰 요인은 비구컵의 경사도를 크게 위치시키는 것이라 하였는데 이들은 분리군 과 대조군 사이에 유의한 차이를 입증하지는 못하였다. 그 러나 본 연구에서는 분리군에서의 비구컵의 경사도가 대조 군보다 통계학적으로 유의하게 커짐을 알 수 있었다. 또한 이등9 )은 폴리에틸렌 라이너의 변연부와 대퇴 주대 경부의 충돌( i m p i n g e m e n t )이 분리의 원인 인자로 보고한 바 있 으며, 다른 보고에서 보면 폴리에틸렌 라이너의 분리가 비 구컵이나 폴리에틸렌 라이너의 변연부의 마모와 파손에 기 인하여 발생한다고 하였고, 이런 변연부의 마모와 파손은 폴리에틸렌 라이너의 외상방 변연부에 대한 대퇴주대 경부 의 충돌에 의해 발생할 수 있다고 하였다1 , 4 , 1 3 , 1 4 ). 이는 비구 컵의 경사도가 정상 보다 클 경우 고관절을 굴곡할 때 폴 리에틸렌 라이너의 전하방과 대퇴 주대의 경부가 충돌하여 발생하는 변연부의 파손이 분리의 선행 요인이 될 수 있다 고 설명할 수 있다. 이로 볼 때 비구컵의 경사도를 크게 시술 할 경우 응력의 집중과 함께 폴리에틸렌 라이너의 전 하방과 대퇴 주대의 충돌이 복합적으로 작용하여 라이너의 분리를 발생시키는 것으로 사료된다. 생활양식이 서양인과 다른 동양인, 특히 좌식 생활을 하는 한국인의 경우 보다 많은 고관절의 운동 범위가 필요하여 폴리에틸렌 라이너의
외상방 변연부와 대퇴주대 경부의 충돌이 더 빈번할 것이 다. 잠금 장치가 좋은 다른 비구컵에서도 이런 충돌 현상 이 폴리에틸렌 라이너의 외상방 변연부의 파손을 일으켜 분리를 일으킬 수 있으므로 수술시 비구컵의 경사도를 크 게 위치시키지 않는 것이 중요할 것이다.
지금까지 다른 많은 연구들이 제시한 가설과 본 연구에 서의 결과를 종합해 보면 Harris-Galante II 비구컵에서 폴리에틸렌 라이너 분리가 발생하는 원인적 인자로는 가장 중요한 비구컵의 부적절한 잠금장치와 수술시 비구컵의 경 사도를 정상보다 크게 시술하여 폴리에틸렌 라이너와 대퇴 경부의 충돌이 빈번히 발생하는 경우 그리고, 환자의 해부 학적 특성상 작은 비구컵과 이로 인한 얇은 폴리에틸렌 라 이너의 사용이 복합적으로 작용하는 것으로 생각할 수 있 을 것이다. 환자의 해부학적 특성은 어쩔 수 없을지라도 수술시 비구컵의 경사도를 정상보다 크게 시술하지 않도록 하여 충돌을 줄이면 라이너의 분리를 방지할 수 있을 뿐 아니라 충돌로 인하여 발생할 수 있는 마모편( w e a r d e b r i s )을 줄일 수 있고 결국 골 용해와 해리 현상 등을 줄여 인공 고관절의 생존기간을 연장할 수 있을 것으로 사 료된다.
결 론
Harris-Galante II 비구컵을 이용한 인공고관절 전치 환술 후 폴리에틸렌 라이너 분리가 발생한 1 4예와 대조군 3 0예를 비교 분석해본 결과를 바탕으로 다음과 같은 결론 을 얻었다.
잠금 장치가 비교적 좋은 다른 무시멘트성 비구컵을 사 용할 때도 장기적으로 좋은 결과를 얻기 위해서는 수술 중 비구컵의 경사도를 정상보다 많게 시술하지 않도록 노력해 야할 것이다. 그리고 환자의 해부학적 특성상 작은 비구컵 과 얇은 폴리에틸렌 라이너를 사용했을 경우에는 술 후 환 자의 교육과 관리를 더욱 조심스럽게 하는 것이 바람직하 리라 생각된다.
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Factors associated with Polyethylene Liner Dissociation of Harris-Galante II Acetabular Component
Joong-Myung Lee, M.D., Jae-Young Ron, M.D., In-Seock Seo, M.D., Won-Joon Wang, M.D., Chang-Wook Lee, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, National Medical Center, Seoul ,Korea
P u r p o s e: To analyze the factors associated with the polyethylene liner dissociation following a total hip arthroplasty using a Harris-Galante II acetabular component through a comparative study.
Material and Methods: The dissociation group involved a total of 14 cases who developed a liner dissociation after applying total hip arthroplasty using a Harris-Galante II acetabular component between January 1992 and January 1996. The non-dissociation group involved 30 cases, who were defined as those who did not develop a liner dissociation and showed a well maintained prosthesis for 10 years free from remarkable complications. The above- mentioned groups were retrospectively cross analyzed clinically and radiologically.
Results: There was no statistical significance in the clinical factors. However, a statistical significance was noted in the acetabular cup size (dissociation group: 53.1mm, Non-dissociation group: 55.6mm), the liner thickness(dissociation group: 7.1mm, Non-dissociation group: 8.1mm), and the acetabular inclination angle(dissociation group: 49.6°∆, Non-dissociation group: 45.9°∆) (P<0.05).
Conclusion: In order to prevent the liner dissociation, the inclination should not exceed an acceptable range, even though the cup has a better locking mechanism. In addition, it is believed that more vigilant postoperative patient management is essential, particularly if a small cup and a thinner liner are incorporated in the procedure.
Key Words: Total hip arthroplasty, Harris-galante II acetabular cup, Polyethylene liner dissociation ABSTRACT
