슬관절 일차 전치환술 및 재전치환술에서 심한 골 결손시 Fe m o ral Head Allogra ft를 이용한 재건술
원광대학교 의과대학 정형외과학교실
전철홍・하대호・김동철・안대식
= 국문 초록 =
목적 : 골 결손이 심한 슬관절 일차 전치환술 및 재전치환술 시행시, 신선 동결 대퇴골두 동종골( f r e s h frozen femoral head allograft)을 이용하여 결손 부위를 재건하고 그 결과를 임상적, 방사선학적으로 조 사하여 보았다.
대상 및 방법 : 1997년 8월에서 2 0 0 1년 3월까지 슬관절 일차 전치환술과 재전치환술 시행중 골 결손이 큰 부위에 신선 동결 대퇴골두 동종골을 이용하여 재건술을 시행한 환자중 추시 가능한 총 1 7명 1 8예를 대 상으로 하였고, 이중 재전치환술은 1 2예, 일차 전치환술은 6예였다. 평균 연령은 6 6세( 5 5~7 4세)였고, 추 시기간은 평균 2년 5개월( 1년~5년 3개월)이었으며, 골 결손 부위는 경골 근위부가 1 0예, 대퇴골 원위부 2 예, 양측 경우가 6예였다. 사용된 삽입물은 후방십자인대 대치형 1 5예, 후방십자인대 보존형 3예였으며, 술 후 임상 평가는 Hospital for Special Surgery(HSS)의 knee score로, 이식골의 평가는 단순 방사선 촬 영을 이용하였다.
결과 : 관절운동은 술 전 평균 7 1도에서 1 0 3도로, HSS score는 평균 4 6점( 1 8~6 8점)에서 8 3점( 6 8~9 1 점)으로 호전되었으며, 정렬은 평균 7도 내반 변형( 3도~1 5도 내반)에서 술후 추시상 평균 6 . 1도 외반( 3도
~7도 외반)을 보였다. 방사선학적 결과상 삽입물 주변의 2 mm 이상의 방사선 투과선을 보인 예는 없었으 며, 1예에서만 경골부 이식골의 부분 골흡수가 보였고, 감염이나 이식골의 골절등을 보인 예는 없었다.
결론 : 심한 골 결손이 있는 경우 대퇴골두 동종골 이식을 이용한 재건술은 매우 유용한 방법으로 생각된다.
색인 단어 : 슬관절, 골결손, 일차 전치환술, 재전치환술, 대퇴골두 동종골
Corresponding Author : Churl Hong Chun, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, School of Medicine, Wonkwang University, 344-2, Shinyong-dong, Iksan, 570-711, Chunbuk, Korea
Tel : 063-850-1254, Fax : 063-852-9329, E-mail : [email protected]
*본 연구는 2002년 원광대학교 교내 연구비에 의해 이루어졌음.
Volume 14, Number 1, June 2002
서 론
최근 고령 인구의 증가와 평균 수명의 증가로 인해 슬관절 일차 전치환술및 재전치환술의 예가 많아졌 다. 슬관절 일차 전치환술시 골 결손은 경골 고평부 의 후 내측에서 흔히 볼 수 있으며(Fig. 1), 또한 재전치환술의 경우 보다 심한 골 결손을 접하게 되
고, 그 정도는 술 전 방사선 사진으로 예측되는 정도 보다 크다. 이러한 골 결손을 채우는 방법은 다양하 며, 골시멘트 사용, 동종골 이식, 자가골 이식, 쐐기 형 금속 보강물, 주문형 삽입물 등이 있다. 일반적으 로 결손 부위의 크기가 5 mm 이상이거나 분절 결손 에서 골시멘트 사용은 불가능하게 되고, 자가골 이식 은 그 양에 한계가 있으며, 금속 보강물은 중등도 골 결손의 경우, 특히 고령에서의 재치환술시 유용하나,
젊은 환자나 결손 부위의 크기가 큰 경우 사용할 수 없다. 이에 비하여 동종골 이식술은 크기나 양의 제 한이 없고 결손 부위의 형태에 관계없이 사용 가능하 며, 지주(strut) 역할이 가능하고 숙주골과 골유합을 이룰 수 있는 장점이 있다. 본 연구의 목적은 슬관절 일차 전치환술 및 재전치환술시 만날 수 있는 큰 골 결손에 대해 신선 동결 대퇴골두 동종골( f r e s h frozen femoral head allograft)을 이용 재건술을 실시하고 그 결과를 임상적, 방사선학적으로 조사하 여 보았다.
FIGURE 1. Preoperative anteroposterior and lateral radiogra- phy of 61-years-old man who had an osteoar- thritic knee shows large bone defect on postero- medial tibial condyle. (black arrow)
Table 1. Analysis of data in bone defect.
Patient Bone defect
No Age/Sex Operation
Site Size(mm) Type
1 F/69 R-TKA* FC‡ FC 40×25×30 UC‖
TC§ TC 40×30×20 UC
2 F/66 R-TKA TC TC 30×20×30 UC
3 F/73 R-TKA FC FC 15×20×20 UC
4 F/64 R-TKA FC FC 15×20×20 C¶
TC TC 20×15×15 UC
5 M/64 TKA† FC FC 15×10×15 UC
TC TC 20×25×25 C
6 M/64 R-TKA FC FC 30×25×35 UC
TC TC 45×50×55 C
7 F/56 R-TKA TC TC 5× 5×10 UC
8 M/57 TKA TC TC 40×30×40 C
9 F/73 R-TKA TC TC 25×35×30 C
10 M/68 TKA TC TC 40×20×10 UC
11 F/64 TKA TC TC 50×35×30 C
12 F/66 R-TKA FC FC 5× 7× 8 C
TC TC 15×20×18 UC
13 F/65 TKA TC TC 30×40×15 UC
14 F/69 R-TKA FC FC 10×25×20 UC
15 F/74 TKA TC TC 40×30×25 C
16 M/74 R-TKA FC FC 25×30×30 UC
TC TC 20×25×20 C
17 F/69 R-TKA TC TC 25×20×35 C
18 F/55 R-TKA TC TC 50×30×30 C
* Revision Total Knee Arthroplasty
†Total Knee Arthroplasty
‡Femoral Condyle
§Tibial Condyle
‖Uncontained Type
¶Contained Type
연구 대상 및 방법 1. 대상
1 9 9 7년 8월부터 2 0 0 1년 3월까지 골 결손이 큰 부 위에 대퇴골두 동종골을 이용하여 일차 전치환술과 재전치환술을 시행한 환자중 추시 가능한 총 1 7명의 1 8예를 대상으로 조사하였다. 성별은 남자 4명( 5 예), 여자 1 3명( 1 3예), 연령은 5 5세에서 7 4세로 평 균 6 6세였고, 추시기간은 1년에서 5년 3개월까지 평 균 2년 5개월이었다. 또한 모든 수술은 동일 집도의 에 의해 시행하였다.
2. 원인
6예의 슬관절 일차 전치환술의 원인으로는 내반 변 형이 동반된 퇴행성 관절염 5예, 경골 내과 골절에 따른 불유합 및 부정 유합 1예에서 시행하였고, 12 예의 재전치환술은 감염이 3예, 삽입물의 해리( l o o s- e n i n g )가 3예, 경골부 삽입물의 파손이 4예, 삽입물
의 파손과 해리가 공존하는 경우인 2예이었다.
3. 골 결손의 위치 및 형태에 따른 분류
슬관절 일차 전치환술의 경우는 골 절제를 시행한 뒤, 재전치환술의 경우는 삽입물을 제거하고 변연 절 제를 시행한 뒤 골 결손 크기를 측정하였다. 골 결손 의 위치는 대퇴골 원위부 2예, 경골 근위부 1 0예, 양측 모두에 있는 경우는 6예 였으며, 형태는 포함형 (contained type)과 비포함형(uncontained type) 으로 나누었고, 경골 근위부는 포함형이 9예, 비포함 형이 7예였고 대퇴골 원위부에는 포함형이 2예, 비 포함형이 6예였다(Table 1).
4. 수술방법 및 재활
경골 골 결손 부위는(Fig. 2-A), 경화된 부위의 제거와 변연 절제(debridement) 및 골이식 부위의 골유합을 위해 비교적 골 결손이 큰 포함형 6예와 비 포함형 7예의 13 예에서 인공 고관절 치환술시 비구 부위에 시행하는 비구 확공기를 이용하여 다듬은 후
FIGURE 2. (A) Large bone defect of uncontained type on medial tibial condyle. (B) Preparation of bone defect using acetabular reamer. (C) Impacting femoral head allograft. (D) Cutting allograft with regard to tibial cutting surface
(Fig. 2-B), 대퇴골두 동종골 역시 비구 확공기를 이용하여 연골을 제거하고 감입시켰다(Fig. 2-C).
그후 이식골은 결손부위의 형태에 맞게 절제하고 감 입고정을 다시 실시한 후(Fig. 2-D), 금속 나사못으 로 고정시키고 골시멘트를 사용하여 삽입물을 고정하 였다. 또한 비교적 골 결손이 작은 포함형 3예에서는 변연 절제를 실시하고 골결손에 맞게 동종골을 다듬 은 후 감입시켰다. 대퇴골 골 결손부위는 골 결손에 맞게 역시 동종골을 만든 후 감입시키고 골시멘트를 이용하여 삽입물을 고정하였다. 사용된 삽입물은 후 방십자인대 대치형으로 P F CⓇ(Johnson & John- son) 11예, NexgenⓇ(Zimmer) 4예에서, 후방십자 인대 보존형은 N e x g e nⓇ 1예, ScorpioⓇ( O s t e o n i c s ) 2예를 사용하였다. 12예의 재전치환술의 경우는 모 두 주대(extension rod)을 사용하였고, 일차 전치환 술의 6예중 심한 연부조직의 결손으로 인한 불안정 성이 있는 3예에서는 후방십자인대 대치형 및 주대 를, 다른 3예에서는 후방십자인대 보존형을 사용하 였다. 수술 후 Robert-Jones dressing을 실시하였 으며 재활은 약 3주째부터 6주간은 목발과 보조기하 에 부분 체중부하를, 그리고 6 ~ 1 2주간은 보조기하 에 보행을 하였으며, 12주 후부터는 완전 체중부하 를 실시하였다.
5. 평가방법
술전 및 추시 기간의 임상 평가는 H S S의 k n e e s c o r e로 평가 하였으며, 슬관절의 전후 및 측면 단순 방사선 사진을 정기적으로 촬영하여 이식골의 유합, 붕괴(collapse) 및 삽입물의 해리(loosening), 방사 선 투과선(radiolucent line)과 슬관절 정렬( a l i g n- m e n t )을 조사하였다.
결 과 1. 임상적 결과
관절운동은 술 전 평균 7 1도에서 최종 추시상 평균 1 0 3도로 향상된 소견을 보였으며, HSS score 또한 평균 4 6점( 1 8 ~ 6 8점)에서 최종 추시상 평균 8 3점 ( 6 8 ~ 9 1점)으로 증가되었다. 모든 예에서 수술전 중 증이상의 동통과 부종 및 보행시 심한 파행을 호소하 였으나, 술 후 2명에서만 약간의 파행 및 슬관절 주 위에 동통을 호소하였고, 1예에서는 경미한 부종을 술 후 약 6개월간 호소하였다.
2. 방사선학적 결과
슬관절의 정렬은 평균 7도 내반 변형( 3도~ 1 5도 내반)에서 술후 추시상 평균 6 . 1도 외반( 3도~ 7도 외반)으로 교정되었으며, 삽입물 주위의 2 mm 이상 의 방사선 투과선을 보인 예는 없었고, 전례에서 해 리나 전위( d i s p l a c e m e n t )의 소견은 없었다. 1예에 서 경골부 이식골의 부분 골흡수가 보였으나, 삽입물 의 위치 변화나 임상적으로 의의는 없었다(Fig. 3).
방사선 소견상 골유합은 평균 7 . 1개월( 5 ~ 1 0개월)이 었으며, 감염이나 이식골의 골절 등을 보인 예는 없 었다.
고 찰
슬관절 일차 전치환술 및 재전치환술시 심한 골 결 손이 발생시에 어떻게 골 결손을 재건 하는가는 치료 결과에 커다란 영향을 미친다. 골 결손을 처리하는 방법중 골시멘트를 사용하는 방법은 고령에서 5 mm 이하의 작은 골 결손에서 사용할 수 있으나, 일 정하게 압력을 가할 수 없어 주름과 층이 생기고 시 멘트가 적절한 하중을 분산하지 못하면 층판( l a m i- n a t i o n )이 생겨 단열( f r a g m e n t a t i o n )이 생기는 생 물리학적 특성으로 비교적 크거나 분절 결손시는 사 용이 어렵다8 , 1 1 ). 쐐기형 금속 보강물은 고령이나 재 전치환술시 유용하나 큰 골 결손시는 사용하기 어려 우며, Batel 등1 )은 주문형 삽입물( c u s t o m - m a d e i m p l a n t s )을 사용하여 만족할 만한 결과를 얻었다고 하였으나 삽입물 제작에 시간이 걸리며 가격이 비싸 FIGURE 3. At 5 years 3 months follow-up, radiography shows the host-graft bone union, but partial absorption is found. (black arrow)
고 수술시 삽입물을 결손 부위에 맞추는데 어려움이 있고, 골 결손 부위에 시멘트의 부적절한 침투가 일 어나는 단점이 있다.
골이식은 인공 고관절 치환술시 비구 재건술에 많 이 시행되어 왔으나1 0 , 1 3 )
, 인공 슬관절 치환술에는 최 근에 많이 시행하고 있다. Dorr 등5 )은 경골 골이식 의 두가지 적응증을 제시했는데 자가골 이식은 5mm 이상의 결손이나 경골 삽입물을 지지하는 면 의 50% 골 결손이 있을때이며, 신경병성 관절 (Charcot joint)에서는 실패하기 쉽기 때문에 금기 증으로 제시 하였다. Windsor 등1 7 )은 골 이식술을 이용하여 경골 골 결손을 재건하는 방법이 가장 합리 적 방법이라 하였는데 첫째, 주문형 삽입물이 필요없 고 둘째, 골 이식을 시행함으로써 시멘트의 단열이 적어지고 셋째, 연골하 층을 대부분 남겨두어서 생역 학적으로 경골 삽입물을 고정하는데 알맞으며 넷째, 일정한 두께의 시멘트로 사용할 수 있다고 하였다.
자가골 이식은 쉽게 골유합을 얻고 내구성이 강해 가 장 훌륭한 방법이라 할 수 있으나, 심한 골 결손으로 자가골을 얻기 어려운 경우 사용할 수 없다는 한계를 가진다. 이에 비하여 구조적 동종골 이식은 자가골 이식에 비해 다량의 골을 얻을 수 있어 크기가 큰 포 함형 결손이나 분절 결손에서도 사용할 수 있으며, 주문형 삽입물과 비교하여 가격이 저렴하고 숙주골과 의 유합을 요하나 골 주(bone stock)를 이룰 수 있 다. 따라서 본 연구에서도 1 8예 모두 신선 대퇴골두 동종골을 이용하여 지주 골 이식을 시행하였다. 그러 나 단점으로는 질병 전파의 가능성이 있으며, 불유합 이나 이식골의 골절이나 붕괴, 대퇴골두 동종골의 오 염으로 인한 감염이 가능하다는 것이다.
이식골의 골 유합 평가방법은 단순 방사선 사진, 골 생검, 골 주사 검사, 단층 X선 검사 등이 있으 나, 본 연구에서는 단순 방사선 검사를 이용하여 골 유합을 확인 하였다.
조직학적인 연구로는 P a r k s와 E n g h1 5 )은 슬관절 일차 전치환술에서 9예의 구조적 동종골 이식후 모 든예에서 재혈관화는 이루어지지 않았으나 모두에서 골유합이 이루어짐을 발표하였다. 질병전파에 대한 연구로는 C a m p b e l l과 L i3 )는 동종골에 대한 감마선 조사시 바이러스 불활성화( i n a c t i v a t i o n )를 위해 최 근 추천하는 용량은 효과를 얻기에는 그 용량이 낮다 고 주장하였으나, Buck 등2 )은 골이식후 후천성 면 역 결핍증의 발생률이 아주 낮다고 하였고, Husted 와 K r a m h o f t1 2 )에 의한 연구에 의하면 실제 임상적 으로 다른 수술과 비교시 동종골이식후 감염정도는 높지 않다고 하였다. Stockley 등1 6 )은 2 0예에서 3예
의 감염과 2예의 이식골 골절이 있었으나 만족할만 한 임상적인 호전을 발표하였고, Engh 등6 )은 재전 치환술시 동종골 이식과 긴 주대(extension rod)의 사용으로 3 5예의 큰 골 결손의 치료에서 골유합시까 지 주대가 동종골의 압력부하를 감소시켜 슬관절 치 환술의 수명을 연장 시킬 수 있음을 주장하였다. 따 라서 본 저자들도 슬관절 재전치환술의 1 2예 모두에 서 주대를 사용하였고, 일차 전치환술의 6예중 심한 연부조직 결손과 함께 불안정성이 관찰되는 3예에서 도 후방십자인대 대치형 및 주대를 사용하였다.
E n g h와 P a r k s7 )는 재전치환술에서 골 결손의 처 치로 동종골 이식시 장기간의 추시 관찰이 요하나 현 재의 방법중 가장 훌륭한 방법이라 하였고, Ghaza- vi 등9 )은 슬관절 재전치환술을 시행한 2 8명 3 0예에 서 근위경골이나 대퇴원위부 및 양측 모두에 동종골 이식을 시행하여 7 7 %의 만족할만한 결과를 얻었으 며, 3예에서 감염, 1예에서 삽입물의 해리, 1예의 이식골 골절, 1예의 숙주골과 이식골의 불유합을 발 표하였다. Mow와 W e i d e l1 4 )은 슬관절 재전치환술을 시행한 1 5명의 환자에서 평균 4 7개월 추시상 구조적 동종골 이식술 후 모든 이식골에서 숙주골과 유합을 이루었음을 발표하였다. 또한 Clatworthy 등4 )은 재 전치환술시 비포함형 결손에서 구조적 동종골 이식을 시행하여 임상적, 방사선학적으로 만족 할 만한 결과 를 발표하는 등 높은 성공률의 단기 추시 결과를 보 고하였다. 저자들에 있어서도 1 8예 모두에서 유합을 보인바 이는 비구 확공기를 이용한 철저한 경화 부위 제거와 적절한 크기의 동종골을 이식시키고 감압시킴 에 따른 결과로 생각되었다.
결 론
슬관절 일차 전치환술 및 재전치환술시 심한 골 결 손이 있는 경우 대퇴골두 동종골을 이용한 지주 골 이식은 만족할 만한 방법이라 생각된다. 그러나 동종 골의 골절이나 흡수에 대해서는 보다 장기 추시가 필 요하리라 사료된다.
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─ Abstract ─
Use of Femoral Head Allograft for Severe Bone Defect in
Primary Total Knee Arthroplasty and Revision Total Knee Arthroplasty
Churl Hong Chun, M.D., Dae Ho Ha, M.D., Dong Chul Kim, M.D. and Dae Sic Ahn, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, School of Medicine, Wonkwang University, Iksan, Korea
Purpose : To investigate the clinical and radiological results after primary or revision total knee arthro- plasty using fresh frozen femoral head strut allograft for severe bone defect.
Subjects and Methods : Seventeen patients (18 cases) with severe bone defect were taken primary or revision TKA from 1997 to 2001 using fresh frozen femoral head allograft. 12 cases of revision TKA and 6 of primary TKA were conducted. The average age was 66 years old(55~74) and the follow up period was 29 months(12~63 months). Bone defects were found at proximal tibia in 10 cases, distal femur in 2 and both sites in 6 cases. PCL substituting TKA with extension rod were 15, and PCL retaining TKA were 3. The clinical result was assessed with the knee score of Hospital for Special Surgery(HSS) and for assessment of allograft, simple X-ray film was employed.
Results : Average range of motion was increased from 71°to 103°and HSS score was increased from 46(18~68) to 83(68~91). With 17 of 18 femoral head strut allograft, union was seen and no clinical col- lapse was present. In one, partial allograft absorption was occured. The preoperative alignment was an average of 7°varus(range 5°~15°) and postoperative alignment was averaged 6.1°valgus(range 3°~7°).
No radiolucent lines were 2 mm or more in width, and there was no case of infection or fracture of allo- graft.
Conclusions : Femoral head strut allograft was a satisfactory method of managing severe bone defect in primary or revision TKA.
Key Words : Knee, Bone defect, Primary TKA, Revision TKA, Femoral head allograft
