LCS mobile bearing knee sys t e m을 이용한 슬관절 전치환술
삼선병원 정형외과
최 @ 호・조형래・차재룡・김진완・고영철・김유대・안수한
= 국문초록=
목 적 : LCS(low contact stress) mobile bearing knee system을 이용한 슬관절 전치환술 환자들의 임상적ㆍ방사선학적 결과 분석을 하고자 한다.
대상 및 방법 : 1995년 7월부터 2 0 0 1년 1 2월까지 LCS mobile bearing knee system으로 슬관절 전치 환술을 5 7례에서 시행하였다. 남자가 1 0명, 여자가 4 4명이였으며, 연령 분포는 최소 4 1세에서 최고 7 8세로 평균 6 6 . 4세였다. 추시 기간은 2년에서 8 . 3년으로 평균 5 . 4년이었다. 원인 질환은 퇴행성 관절염이 5 5례, 류마토이드 관절염이 2례였다. 수술 전과 수술 후의 임상적 분석은 슬관절의 운동범위와 HSS 슬관절 평가 지수를 사용하였으며, 방사선학적 분석은 tibiofemoral angle과 radiolucent line으로 평가하였다.
결 과 : 수술 전 평균 슬관절 운동범위는 굴곡구축 6 . 8°, 후속굴곡 9 3 . 8°에서 최종 추시 시는 평균 굴곡 구축 2 . 1°, 후속굴곡 1 2 4 . 1°이었으며, HSS 슬관절 평가지수는 평균 5 1 . 3점에서 최종 추시 시는 평균 8 8 . 4 점으로 개선되었다. Tibiofemoral angle은 수술 전 평균 5 . 8°내반 이었으며 최종 추시 시는 평균 5 . 0°외 반으로 호전되었으며, radiolucent line은 2례에서 관찰되었으나 그 합이 4 mm 이하여서, 해리 소견은 보 이지 않았다. 수술 후 감염이 1례 있었으나 관절경적 세척술, 항생제 치료, 및 매일 super oxidized soft w a t e r로 세척하여 치료하였다. 그 외 폴리에틸렌 삽입물의 탈구 및 파손은 관찰되지 않았다.
결 론 : 저자들은 LCS mobile bearing TKRA에서 임상적ㆍ방사선학적 결과는 우수 또는 양호한 결과 로 평가되었으나 비교적 짧은 추시기간이었다. LCS mobile bearing knee system을 이용한 슬관절 전치 환술의 마모 및 해리에 대한 방사선학적 결과는 외부적인 요인을 배제한 상태에서 지속적인 관찰 및 분석이 필요하다고 생각된다.
색인 단어 : 슬관절, 퇴행성 관절염
Volume 16, Number 1, June 2004
서 론
1 9 7 0년대부터 발전을 거듭한 인공 슬관절은 고 연 령층 및 다발성 관절침범 환자에서 우수한 치료경과 를 보이고 있으며, 슬관절의 역학을 기초로 인공 슬 관절의 재질 및 고정방법, 수술 술기가 발전해 왔다.
슬관절 전치환술의 기초가 되는 fixed bearing knee system은 마모 및 해리의 문제점에 대하여 논 쟁이 많았으며 이를 줄이기 위해 적합성을 높이고 움 직이는 폴리에틸렌 삽입물을 사용하여, 접촉응력 및 구속응력을 최소화하는 LCS mobile bearing knee s y s t e m이 개발되었다4 ).
Corresponding Author: HO Choi, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Samsun general hospital, Joorrae-dong, Sasang-gu Busan, Korea Tel : 051-310-9289, Fax : 051-323-3308, E-mail : [email protected]
연구 대상 및 방법
1 9 9 5년 7월부터 2 0 0 1년 1 2월까지 LCS mobile bearing knee system을 이용한 슬관절 전치환술을 받은 5 4명, 57례를 대상으로 하였으며, 추시 기간은 최소 2년에서 최장 8 . 3년으로 평균 5 . 4년이었다.
1. 성별 및 연령 분포
총 5 4명 중 남자가 1 0명( 1 0례), 여자가 4 4명( 4 7 례)이었으며, 연령 분포는 4 1세에서 7 8세로 평균 6 6 . 4세였다.
2. 원인 질환
원인질환으로는 퇴행성 관절염이 5 5례, 류마토이 드 관절염이 2례이었다.
3. 수술방법
수술도달법은 전내측 절개술을 시행후, 골극은 가 능한 모두 제거하고, 내측부 인대와 관절막하 골박리 를 시행하였다. 경골부는 골수강외 지침자를 이용해 관상면에서는 경골축에 직각으로 시상면에서는 경골 고평부 경사각을 후방 7°로 하여 경골절골술을 시행 하였다. 대퇴원위부는 골수강내 지침자를 이용하여 역학적 축에 직각으로 원위부 절제를 하였으며, 외회 전의 양은 gap technique을 이용하여 전방 및 후방 골절제의 정도를 결정하였다. 대퇴원위 절골술을 시 행 후 spacer block을 사용하여 신전 및 굴곡상태에 서 연부조직 균형을 확인하였다. 전례에서 후방십자 인대를 보존하였다. 경골 삽입물과 슬개골 삽입물은 골 시멘트로 고정하였고, 대퇴골 삽입물은 골 시멘트 를 사용하지 않는 혼합방법을 이용하였다.
4. 임상적 평가
임상적 평가는 HSS 슬관절 평가지수1 1 )를 이용하였 고, 슬관절 운동 범위, 굴곡 구축 변형은 환자의 수 술 전 및 최종 추시 시에 각도기를 사용하여 육안적 으로 계측하여 분석하였다.
5. 방사선학적 분석
수술전 및 최종 추시시의 기립 전후방사진, 측방사 진을 촬영하여, tibiofemoral angle은 B a u e r법1 )으
로 측정하였고, radiolucent line & loosening은
‘Knee Society Roentgenographic Evaluation and Scoring System’9 )을 토대로 각 z o n e의 bone-cement interface에서의 radiolucent line 의 폭을 mm 단위로 기입하여 c o m p o n e n t별로 합 한 수치의 전후방 사진상 통합 수치가 4이하이거나 비진행성인 것은 의미가 없는 것으로, 5～9인 것은 그 진행을 면밀히 관찰할 필요가 있는 것으로, 그리 고 1 0이상은 증상 유무에 관계없이 실패의 가능성이 많은 것으로 판정하였다.
결 과 1. 굴곡 구축 및 운동 범위
운동 범위는 수술 전 평균 8 7˚에서 최종 추시 시 평균 1 2 2˚로 증가하였으며, 굴곡 구축은 수술 전 평균 6 . 8˚에서 최종 추시 평균 2 . 1˚로 호전을 보 였다 (Table 1). 1례의 감염환자에서 최종 추시 시 굴곡 구축이 1 5°로 관찰되었다.
2. 임상적 평가
수술 전 HSS 슬관절 평가지수는 평균 5 1 . 3점에서 최종 추시 시 평균 8 8 . 4점으로 향상되었으며, 이 중 우수가 2 2례, 양호가 3 4례 그리고 불량이 1례이었 다. 이 중 불량은 수술 후 감염에 의해 발생하였으 며, 감염 1례는 관절경적 세척술 및 보존적 치료를 하여 implant 제거술이 필요하지 않았으며 최종 추 시 시 보통의 결과를 보였다 (Table 2). 그 외 폴리 에틸렌 삽입물의 탈구 및 파손은 관찰되지 않았다.
3. 방사선학적 분석
Tibiofemoral angle은 수술 전 평균 5 . 8˚ 내반에 서 최종 추시 시 평균 5 . 0˚ 외반이었다 (Table 3).
Radiolucent line은 경골의 전후방 사진 상 zone Ⅰ 에서 2례 관찰되었으나 넓이의 합이 4 mm 이하였고 비진행성이었으며 임상적으로 문제가 되지 않았다.
고 찰
슬관절 전치환술 중 fixed bearing knee system 은 1 9 7 0년 후반부터 1 9 8 0년대 초반에 많은 형태로 사용되었으며 장기 추시에서 실패의 원인으로 i m p l a n t의 해리 및 마모가 보고되었다. 인공 슬관절
— 대한슬관절학회지 제 16 권 제 1 호 —
의 적합성을 높이게 되면 대퇴부 삽입물과 폴리에틸 렌 삽입물의 접촉면을 넓혀 응력이 분산됨으로써 마 모를 줄일 수 있지만, 대퇴부와 폴리에틸렌 삽입물의 운동성이 감소되어서 삽입물과 뼈 사이에 과도한 힘 이 작용되어 경골 삽입물의 해리를 촉진시킨다. 반대 로 적합성을 낮추면 폴리에틸렌 삽입물의 마모가 증 가하는 문제점이 있다. The Oxford knee는 1 9 7 7 년 최초의 mobile bearing implant로 소개되었으며 이는 마모에 대해 관절의 적합성을 향상시키기 위해 구형의 일치하는 관절면과 i m p l a n t의 구속성을 최소 화하는 평면관절면으로 설계되었다3 ). LCS mobile bearing knee system에서 대퇴부 삽입물의 형태는 완전 신전시부터 3 0도 굴곡위까지 최대의 적합성을 가지며 그 이후의 굴곡시 정상적인 슬관절과 유사한 다양한 곡선 반경을 가진다. 경골 삽입물의 시상면 형태는 무구속 회전을 가능하게 하면서 높은 적합성 과 안정성을 가지면서 내외측 이동을 허용한다5 ).
본 연구에서 사용된 LCS mobile bearing knee s y s t e m은 1 9 7 7년에 New Jersey에서 개발되어 1 9 8 6년에 처음으로 보고 되었으며3 ), 이는 전방십자 인대를 제거하게 고안되었고, 이후 후방십자인대를 제거하는 rotating platform형이 추가되었다.
1 9 9 8년까지는 후방십자인대를 보존할 경우 내외측 폴리에틸렌 삽입물이 분리된 meniscal bearing형 을, 후방십자인대를 제거할 경우 rotating plat- f o r m형을 사용하였고 1 9 9 8년 이후에는 후방십자인 대를 보존할 때 폴리에틸렌 삽입물이 분리되지 않으 면서 전후방 미끄러짐이 원활하게 할 수 있는 u n i- v e r s a l형이 도입되었다7 ). LCS mobile bearing
knee system은 fixed bearing knee system보다 연부조직의 균형이 엄격하며, 이 균형을 이루지 못하 면 폴리에틸렌 삽입물의 탈구 및 마모, 경골 삽입물 의 해리를 야기한다. 골 절제 전에 연부조직 구축을 이완함으로써 경골 삽입물과 폴리에틸렌 삽입물을 중 립위치에 놓이게 하여, 경골 삽입물의 해리와 폴리에 틸렌 삽입물의 마모를 최소화한다. 연부 조직 균형을 유지하지 않고 경골 고평부를 절단하는 것은 경골 삽 입물을 체중 부하측에 대해 경사지게 놓이게 하는 결 과를 초래하여 삽입물의 마모와 이완율을 높인다4 ). 슬 관절 전치환술 후 부정확한 axial aligment는 수술 후 해리 및 실패와 높은 연관성을 가지고 있는 요소로 써 특히 내반 부정선열은 많은 실패율을 나타낸다.
L o t k e와 E c k e r1 7 )는 3～7도, Kettlecamp 등1 4 )은 7도 외반이 적정한 대퇴 경골각이라 하였으며, 저자들의 경우 수술 후 대퇴 경골각은 평균 5도 외반이었다.
저자들의 경우에서는 HSS 슬관절 평가지수가 9 8 . 5 %에서 우수 또는 양호로 평가되었으며, 운동범 위는 평균 1 2 2°로 향상된 소견을 보였다. 그러나 여 러 저자에 의하면 LCS mobile bearing knee sys- t e m은 fixed bearing knee system에 비해 임상 적 결과가 우수하지 않다고 보고하였다. Dennis 등8 ) 은 LCS mobile bearing knee system과 f i x e d bearing knee system의 임상적 결과의 차이는 보 이지 않는다고 하였으며, Stiehl 등2 0 )은 f i x e d bearing knee system과 LCS bearing knee sys- t e m의 기능적 운동성을 f l u o r o s c o p y로 측정하여 차 이가 없다고 보고하였다. 저자들의 경우에서도 보고 된 fixed bearing knee system의 임상적 결과와는 Table 1. Range of Motion
Pre-operative Follow-up Arc of motion 87(55°～140°) 122(95°～140°) Flexion contracture 6.8(0°～25°) 2.1(0°～ 15°)
Table 2. Results according to HSS Knee Rating Scale
Results No. of cases (%)
Excellent 22 (38.5%)
Good 34 (60.0%)
Fair 1 (1.5%)
Poor -
Table 3. Tibiofemoral Angle
angle case Preoperative Follow-up
Varus 15°˜ 20° 2 0
10°˜ 15° 12 0
5°˜ 10° 31 0
0°˜ 5° 8 3
Valgus 0°˜ 5° 1 18
5°˜ 10° 3 29
Mean 5.8°(Varus) 5°(Valgus)
큰 차이를 보이지 않았다. 이론적으로 Insall 등1 2 )은 슬관절의 운동성과 기능을 향상시키면서 마모와 해리 의 문제점을 줄일 수 있다는 개념으로 활동성이 있는 좀 더 젊은 환자에게서 LCS mobile bearing knee s y s t e m이 적합하다고 하였다. 방사선학적으로 radiolucent line은 대체로 경골의 전후방 사진에서 가장 잘 나타나며 특히 경골 삽입물의 자루보다는 고 평부에 흔하게 관찰된다1 2 , 1 8 , 2 1 ). Landon 등1 6 )은 fixed bearing TKRA의 4년 중기 경과 추이에서 해리소견이 2.7%, Sanzen 등1 9 )은 7년 중기 경과 추이에서 3 . 3 %로 보고하였다. LCS mobile bear- ing TKRA에서 Buechel 등2 )은 1 2 . 4년의 장기 추 시에서 0 . 6 %의 해리 소견을 보고하였으며, Callaghan 등5 )은 1 2년 장기 추시에서 해리와 폴리 에틸렌 삽입물의 마모가 관찰되지 않았다고 보고하였 다. 이에 반하여 한 술자에 의한 외부적인 요인을 배 제한 상태에서 동일한 환자에게 각각 fixed bear- ing knee system과 LCS mobile bearing knee s y s t e m을 사용한 Kim 등1 5 )의 임상적・방사선학적 결과 보고에서 HSS 슬관절 평가지수 및 관절의 운 동 범위, 굴곡 구축에서 차이가 없고, 해리와 폴리에 틸렌 삽입물의 마모에서도 차이가 없다는 보고가 있 으나, KY. Chiu6 ) 등의 연구에서는 LCS mobile bearing knee system이 마모 저항성을 향상시켜 fixed bearing knee system보다 해리 소견이 감 소하였다는 결과를 보고하였다. Huang등1 0 )은 f i x e d b e a r i n g과 LCS mobile bearing knee system에 서 폴리에틸렌 삽입물의 wear debris를 입자 크기 와 형태로 비교한 후, LCS mobile bearing knee s y s t e m에서 폴리에틸렌 삽입물의 wear debris가 더 작고 granular debris가 더 많아 골 용해의 위 험도가 높다고 보고하였다. 저자들의 경우 방사선학 적 radiolucent line은 2례에서 관찰되었으나, 비진 행성이었으며 해리 소견은 보이지 않았고 임상적으로 문제가 되지 않았으나 비교적 단기 추시이므로 골 흡 수의 결과를 비교, 평가하기 위해서는 외부적인 요인 을 배제한 상태에서 더 장기적인 추시가 필요할 것으 로 사료된다. 합병증은 감염 등 슬관절 전치환술의 일반적인 합병증 외에 LCS mobile bearing knee s y s t e m에서 나타나는 폴리에틸렌 삽입물의 탈구 및 파손이 있으며, 이는 Buechel 등4 )에서는 5%, Jor- d a n 등1 3 )에서는 2.5% 보고 되고 있다. Buechel 등4 ) 에 의하면 LCS mobile bearing knee system의 가 장 큰 문제점은 폴리에틸렌 삽입물의 탈구라 하였으 며, 이는 수술시 경골 부품의 회전이상, 후방십자인 대의 파열, 수술시 굴곡 및 신전 간격을 정확히 유지
하지 못한 경우, 외상성 탈구가 그 주요한 원인이라 하였다. 저자들의 경우에는 후방십자인대를 보존하였 으며, 수술시 굴곡 신전시에 적당한 간격을 유지함으 로써 반월상 연골 관절물질의 안정성을 부여하여 탈 구가 발생하지 않았다.
결 론
저자들은 LCS mobile bearing TKRA에서 임상 적ㆍ방사선학적 결과는 우수 또는 양호한 결과로 평 가되었으나 비교적 짧은 추시기간이었다. LCS mobile bearing knee system을 이용한 슬관절 전 치환술의 마모 및 해리에 대한 방사선학적 결과는 외 부적인 요인을 배제한 상태에서 지속적인 관찰 및 분 석이 필요하다고 생각된다.
REFERENCES
01) Bauer CH: Tibial osteotomy in gonarthrosis. J Bone Joint Surg, 51-A:1545-1563, 1969.
02) Buechel FF: Long term follow-up after mobile bear- ing total knee replacement. Clin Orthop, 404:40-50, 2002.
03) Buechel FF and Pappas MJ: The New Jersey low contact stress knee replacement system : Biome- chanical rationale and review of the first 123 cemented cases. Arch Orthop Trauma Surg , 105:197-204, 1986.
04) Buechel FF and Pappas MJ: New Jersey low con- tact stress knee replacement system :Ten-year evalu- ation of meniscal bearings. Clin Orthop, 20:144-177, 1989.
05) Callaghan JJ, Insall JN, Greenwald and Dennis D A: Mobile bearing knee replacement : Concepts and results. AAOS ICL, 50:431-449, 2001.
06) Chiu KY, Ng TP, Tang WM and Lam P: Bilateral total knee arthroplasty : one mobile bearing and fixed bearing. J of Orthop Surg, 9(1):45-50, 2001.
07) Cho WS, M.D., Park JH, M.D. and Hwang WY, M . D .: Mobile bearing joint in Total Knee Arthro- plasty. J of Korean Orthop Assoc, 38:13-17, 2003.
08) Dennis DA, Komistek RD, Stiehl JB, Walker SA and Dennis KN: Range of motion after total knee arthroplasty : The effect of implant design and weight bearing condition. J Arthoplasty, 13:748-752, 1998.
— 대한슬관절학회지 제 16 권 제 1 호 —
09) Ewald FC: The knee society total knee arthroplasty roentgenographic evaluation and scoring system.
Clin Orthop, 248:9-12, 1989.
10) Huang CH, HO FY, Ma HM, et al: Particle size and morphology of UHMWPE wear debris in failed total knee arthroplasties : a comparison between mobile bearing and fixed bearing knees. J of Orthop Research, 20:1035-1041, 2002.
11) Insall JN, Dorr LD, Scott RD and Scott WN:
Rationale of The Knee Society Clinical Rating Sys- tem. Clin Orthop, 248:13-14, 1989.
12) Insal JN, Vince KG and Kelly MA: The total condylar prosthesis. 10 to 12 years results of a cemented knee replacement. J Bone Joint Surg, 71-B :793-797, 1989.
13) Jordan LR, Olive JL and Voorhost: Survivorship analysis of cementless meniscal bearing total knee arthoplasty. Clin Orthop, 338:119, 1997.
14) KettleCamp DB, Wenger DR, Chao EYS and Thompson C: Results of proximal tibial osteotomy.
J Bone Joint Surg, 58-A:952-963, 1976.
15) Kim YH, Kook HK and Kim JS: Comparison of fixed bearing and mobile bearing total knee arthro-
plasties. Clin Orthop, 392:101-115, 2001.
16) Landon GC, Galante JO and Maley MM: Nonce- mented total knee arthroplasty. Clin Orthop, 205:49, 1986.
17) Lokte PA and Ecker ML: Influence of positioning of prosthesis in total knee replacement. J Bone Joint Surg, 59-A:77-79, 1977.
18) Ranawat CS and Boachie-Adjei O: Survivorship analysis and results of total condylar knee arthro- plasty : Eight to eleven-year follow up period. Clin Orthop, 226:6-13, 1988.
19) Sanzen L, Sahlstrom A, Gentz CF, et al: Radi- ographic wear assesment in a total knee prosthesis. J Arthoplasty, 11:738-740, 1996.
20) Stiehl JB, Komistek RD, Dennis DA, Paxson RD and Hoff WA: Fluoroscopic analysis of kinematics after posterior cruciate retaining knee arthroplasty. J Bone Joint Surg, 77:884-889, 1995.
21) Wright J, Evald FD, Walker PS, Thomas PR and Sledge CB: Total knee arthroplasty with the kine- matic prosthesis. J Bone Joint Surg, 72-A:1003- 1009, 1990.
— 대한슬관절학회지 제 16 권 제 1 호 —
─ Abstract ─
LCS mobile bearing knee system in Total Knee Arthroplasty
HO Choi, M.D., Hyung Lae Cho, M.D., Jae Ryong Cha, M.D., Jin Wan Kim, M.D.
Young Chul Ko, M.D., Yoo Dae Kim, M.D., Su Han Ahn, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Samsun general hospital, Busan, Korea
Purpose: The results of total knee arthroplasties using LCS mobile bearing knee system were analysed clinically and radiologically.
Materials and Methods: 57 total knee arthroplasties using LCS mobile bearing knee system were per- formed from July, 1995 to Dec.2001. There were 44 female and 10 male patients, and mean age was 66.4 years (41 years to 78 years). There were 55 osteoarthritic knees, and 2 rheumatoid arthritic knees. The average follow up period is 5.4 years (2 years to 8.3 years). ROM, and HSS knee score were analysed to evaluate clinical results. The tibiofemoral angle and radiolucent line were analysed to evaluate radiologic results.
Results: The preoperative mean flexion contracture is 6.8°, further flexion is 93.8°and HSS knee score is 51.3. The postoperative mean flexion contracture, further flexion and HSS knee score are improved to 2.1°, 124.1 °and 88.4 respectively at final follow up. The mean tibiofemoral angle was improved from varus 5.8°to valgus 5.0°. The radiolucent lines were found in 2 knees, but the sum of the widths of the radiolucent lines was less than 4mm respectively, and were not classified as loosening. There was 1 post- operative infection case. The infection was treated with arthroscopic irrigation, IV antibiotics and daily irrigation with super oxidized soft water. There was not polyethylene dislocation or failure.
Conclusion: LCS mobile bearing knee system showed excellent or good results clinically & radiologi- cally in short term follow up. To evaluate the radiological results of the wear and loosening of total knee arthoplasties using LCS mobile bearing knee system, continuous observation and analysis under the con- dition which excludes the external factor are necessary.
Key Words: Knee, Osteoarthritis, LCS mobile bearing knee system
