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통신저자：송 은 규
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접수일: 2009년 4월 30일 수정일: 2009년 5월 2일 게재허가일: 2009년 5월 4일
네비게이션을 이용한 슬관절 수술
화순전남대학교병원 정형외과
송은규ㆍ박상진ㆍ이담선ㆍ정문수
Computer Assisted Knee Surgery Using Navigation System
Eun Kyoo Song, M.D., Sang Jin Park, M.D., Dam Seon Lee, M.D. and Mun Su Jeong, M.D.
Department of Orthopedics, Chonnam National University Hwasun Hospital, Hwasun, Korea
Navigation systems are currently being widely used in orthopedic surgery, and especially for total knee arthroplasty (TKA) or UKA. The mechanical axis alignment and component insertion can be judged accurately via a navigation system and this also helps in ligament balancing. A navigation system can also be used in ACL reconstruction and High Tibial Osteotomy (HTO). In open-wedge HTO, accurate multiplane measurements of the lower limb alignment can be made intraoperatively in real time, and alignment adjustments can be made as the surgeon desires. Navigation more accurately improves the postoperative lower limb alignment than the conventional cable-method, and it significantly reduces the radiation exposure time. Navigation for ACL reconstruction allows exact placement of the tibial and femoral tunnels and it prevents impingement, and it also significantly improves the results of isometricity of the femoral tunnel and the stability of the reconstructed ACL ligament. Using a navigation system in knee surgery provided useful intraoperative information about the anatomical placement that’s done intraoperatively in real time.
It helps perform accurate surgery, it improves the radiologically assessed implantation and it allows precise correction of a mechanical axis, and so we can expect improved clinical results.
Key Words: Navigation system, Computer assisted knee surgery
서 론
컴퓨터를 이용한 수술방법(Computer Assisted Ortho- paedic Surgery: CAOS)은 비정상적인 역학적 축 정렬 및 부적합한 치환물의 삽입 등 전통적인 수술방법에서 발생
할 수 있는 실수를 최소한으로 줄이기 위하여 개발되었다.
슬관절 수술에서 컴퓨터의 이용은 정확(accuracy)하고 재 현성(reproducibility)이 높다는 장점이 있으며, 특히 인공 관절 치환술에서는 골수강 내 지침자를 사용하지 않아도 되어 출혈량 및 색전증의 빈도를 줄일 수 있다. 또한, 수 술 중 기록(documentation)이 가능하여 연구 자료로 활용 될 수 있다는 장점이 있다.
1. 역사(History)
컴퓨터를 이용한 슬관절 수술은 1990년대 인공관절 전 치환술에 처음 도입되었으며 1997년에는 Saragaglia가 OrthopilotⓇ을 이용하여 영상이 없이도 수술을 할 수 있는 네비게이션 장치(navigation system)를 개발하였다.
Fig. 1. Photographs of RobodocⓇ system. Processing is B→D. (A) appearance, (B) CT scanning, (C) planning, (D) milling;
manner of bone cutting.
2. 종류, 정의
컴퓨터 수술 시스템(System)은 크게 수행행위에 따라 수동형과 능동형으로, 영상의 필요성에 따라 image free system과 image based system (영상에 기초를 둔 수술 유 도 방법)으로 구분할 수 있다. 수동형은 수술이 술자에 의 하여 전적으로 시행되며 컴퓨터 시스템은 수술을 유도만 하는 형태이며 대표적으로 네비게이션을 이용한 수술을 들 수 있으며, 능동형은 수술 준비 및 시행 과정의 일부 또는 전부를 컴퓨터 시스템이 시행하는 형태로 대표적으로 robot (RobodocⓇ) 을 이용한 수술을 들 수 있다(Fig. 1).
여기에서 기술하고자 하는 네비게이션 장치란 수동형, im- age free system으로 컴퓨터에 수술을 위한 환자의 정보 를 등록시켜 주면 컴퓨터가 이를 이용하여 수술 중 필요 한 정보를 제공해 주며, 술자는 컴퓨터의 유도에 따라 골 절제를 하거나 인대 재건술에서 이식건의 터널위치를 결
정할 수 있게 된다. 컴퓨터를 이용한 네비게이션으로는 광 학적 네비게이션(Fig. 2), 전자기장 네비게이션(Fig. 3), 그리고 최근 초음파를 이용한 네비게이션 등이 있으며 이 들은 실험적으로 대부분 1mm 혹은 1o 미만의 오차 범위 를 갖는다고 보고되고 있다.
3. 광학적 네비게이션(optical navigation system) 광학적 네비게이션의 장점은 빠르고 정확도가 높다는 것이며 단점으로는 camera의 시야를 가리지 않아야 하기 때문에 수술자 및 수술 보조자의 위치 선정에 신경을 써 야 하며 수술실의 조도에도 영향을 받을 수 있다는 점이 다. 전자기장 네비게이션은 기존의 광학적 네비게이션에 비하여 추적자(tracker)가 상대적으로 작아 기존의 수술 절개를 이용하여 장착할 수 있고 장비나 손에 의해 카메 라와 추적자가 가려지는 현상이 없는 장점이 있으나 강자 성 금속성 기구에 영향을 받을 수 있어 특수한 수술 기구
Fig. 3. Electromagnetic navigation system. (A) A structure; monitor, detector. (B) Intraoperative instrument.
Fig. 2. Optical navigation system. (A) Appearance, (B, C) Monitor.
를 사용하여야 하는 단점이 있고 수술실 환경에서 사용되 어지는 여러 전자 장치와 기계들에 의한 전자기장 영향은 여전히 수술실 환경 아래서 그 정확성에 대한 불신이 있 는 것이 사실이다. 저자들은 실험적 환경에서 전자기장 네 비게이션도 비교적 정확함을 확인하였지만 실제로 수술실 환경에서 두 네비게이션은 15%에서 3o이상 역학적 축의 측정값의 차이를 보였는데 이는 실제 환자에서 보이는 해 부학적 등록지점의 모호함과 이에 따른 등록의 오류, 등록 오류 시 역학적 축에 영향을 더 많이 받는 전자기장 네비 게이션의 등록 시스템 등에 기인하는 것으로 사료된다. 현 재까지 광학적 네비게이션이 가장 보편화되고 10년 이상의 임상 경험을 가지고 있어 좀 더 인정되고 있으며2,4,13,29),
두 네비게이션이 모두 잘못된 등록에 의하여 그 정확성이 영향을 받는다는 것을 확인할 수 있었고 이러한 부정확성 은 전자기장 네비게이션에서 보다 높았다28). 최근 수 년 동안 네비게이션은 정형외과 수술 분야에서 폭넓게 사용 되고 있어 이를 통해 변형에 대한 세밀한 조사와 수정이 가능하며, 수술 도중에 실시간으로 이에 대한 교정을 할 수 있게 되었다7,10,14,15,19,23,31). 저자들은 인공 슬관절 전치 환술(TKA), 인공 슬관절 반치환술(UKA), 개방성 근위경 골 절골술(open-wedge HTO), 전방 십자인대 재건술 (ACL reconstruction)등에서 이러한 네비게이션의 유용 성, 임상적 결과 및 수술적 기법, 네비게이션과 연관된 주 의점과 합병증의 예방에 대해서 살펴보고자 한다.
Fig. 4. TKA using optical navigation system. (A) Tracker, (B) A monitor of femur cutting, (C-1) Real tibial bone cutting, (C-2) Monitor of tibial cutting, (D) Ligament tensioner.
본 론 1. 인공 슬관절 전치환술 1) 수술방법
네비게이션의 camera를 환자의 어깨에서 약 2 m 거리 및 2 m 높이가 되도록 위치시킨다. 슬개골 내측에 약 12 cm 가량의 피부 절개를 시행하고 슬개골의 탈구를 통하여 슬관절을 노출시킨 후, 적외선 카메라 감지를 위한 trans- mitter를 경골과 대퇴골에 고정하고 적외선이 방출되는 LEDs (light-emitting diodes)를 부착하여 같은 field 내에 서 camera가 감지할 수 있게 한다. 고관절, 슬관절, 족관 절의 관절 운동을 시행하여 네비게이션(OrthopilotⓇ)이 각 관절의 중심점을 찾도록 하였으며, 그 결과를 등록한 다. Probe를 이용하여 근위 경골의 내측과 외측의 관절 면, 경골 극, 양측 대퇴과의 원위부, 후과부, 상과, 족관절 의 중심점과 내외과의 위치를 등록한다. 이후 transmitter 가 부착된 경골 절제 가이드를 근위 경골에 위치시키고 네비게이션의 화면을 보면서 적절한 근위 경골 절제높이, 후방 경사를 찾은 후 핀으로 고정하고 절제한다. ligament balancing을 맞추기 위하여 tensioner를 사용하여 내·외 측의 측부 인대에 장력을 가하면 슬관절의 신전, 굴곡상태
에서 슬관절의 내·외측 관절 간격(joint space)이 화면에 수치로 나타난다(Fig. 4). 이를 통해 원위 대퇴골의 전, 후 면 절제를 시행할 때 신전, 굴곡 간격에 맞게 외 회전 정 도를 조절할 수 있으며, 이상적인 치환물의 크기와 위치를 결정할 수 있게 정보를 제공하여 시술자가 환자 개개인의 관절 특성에 맞추어 인공 관절 수술을 할 수 있게 도와 준 다. 다음으로 transmitter가 부착된 대퇴골 절제 가이드 (femoral cutting guide)를 원위 대퇴골에 위치시키고 하 지의 기계적 축을 0도로 하여 대퇴골 원위부 절제를 시행 한다. 모든 과정에서 rigid body가 움직이지 않도록 주의 한다. 그 후 대퇴 및 경골 삽입물의 trial 및 insert를 삽입 하여 슬관절의 안정성을 판단한 후 실제 삽입물을 경골 삽입물, 대퇴 삽입물 순으로 삽입한다.
2) 네비게이션을 이용한 수술의 장점(TKA)과 제한점 인공관절의 장기 생존율은 적절한 환자의 선택, 삽입물 의 디자인, 수술 술기 및 수술 전후 처치 등의 영향을 받 으며 특히 수술 후 생리적인 하지 정렬의 회복과 가장 밀 접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 하지 정렬의 회복 에 있어 고식적 방식을 이용한 인공 슬관절 치환술을 이 용한 술기는 어느 정도의 정확도는 있지만 한계점이 있으 며32), 네비게이션을 이용한 인공 슬관절 치환술의 경우 더
나은 하지 정렬이 좋은 임상적 결과로까지 이어지는지에 대한 보고는 아직 부족한 실정이다. 저자들의 연구에서 광 학적 네비게이션을 이용한 인공슬관절 치환술은 방사선적 으로 양호가 훨씬 많았으며, 불량은 적었으나 임상적 결과 에 있어서는 고식적 방식을 이용한 인공 슬관절 치환술과 차이가 없었다. 이에 네비게이션을 이용한 인공 슬관절 전 치환술은 보다 더 많은 수와 장기간의 임상적 결과에 대 한 연구가 필요하리라 사료된다27). 그밖에 인공관절 치환 술에서 네비게이션 사용의 장점은 원위 대퇴골의 골수강 이 손상되지 않아 총 혈액 손실량을 줄일 수 있으며 이론 적으로 골수 내 guiding rod의 사용과 연관해서 생길 수 있는 지방 색전증의 가능성을 줄일 수 있다. 또한, 다른 여러 원인에 의한 대퇴골 하부에 변형이 있는 경우에도 수술을 훨씬 수월하게 시행할 수 있으며 삽입물의 올바른 정렬 여부를 실시간으로 확인할 수 있으며 필요 시에는 추가 교정을 할 수 있는 장점을 가지고 있다.
슬관절 재치환술 시에는 비정상적인 해부학적 구조뿐만 아니라 골 용해 및 골 결손이 있는 경우가 많아 인공 치환 물의 안정적인 고정이 쉽지 않다. 따라서 일차 슬관절 전 치환술에 비해 수술이 어렵고, 결과 또한 만족스럽지 못한 것으로 알려져 있다. 슬관절 재치환술에서 네비게이션은 비록 일차 슬관절 전치환술에 비해 등록과정이 어렵다는 단점이 있지만 수술자에게 골 절제의 두께 및 각도에 대 한 정보를 실시간으로 제공하여 심한 골 결손으로 비정상 적인 해부학적 구조를 갖는 환자에서도 비교적 정확한 수 술이 가능하다는 장점이 있으며 굴곡 및 신전간격의 균형 을 맞추는데 도움을 주며 특히, 대퇴 치환물의 회전 정렬 과 관절선의 위치를 확인하여 교정하는데 도움을 줄 수 있다3).
최근 최소 침습적 수술 방법은 인공 슬관절 전치환술에 서 연부조직 손상이 적어 수술 후 통증이 적고 회복이 빠 른 좋은 방법으로 보고되고 있다. 하지만 제한된 수술시야 에 의해 삽입물이 부정확한 위치에 삽입될 수 있으며 이 로 인하여 발생할 수 있는 문제점에 대해 몇몇 보고가 있 었다. 따라서 최소 침습적 수술에 네비게이션 시스템의 정 확도를 더하는 것은 제한된 수술 시야에 의해 야기되었던 여러 문제를 해결하는 좋은 대안이 될 수 있으리라 생각 된다. 네비게이션은 최소 침습 인공 슬관절 전치환술에서 하지 및 삽입물의 부정정렬을 줄이며 더 빠른 기능적 회 복을 얻을 수 있는 방법으로 사료된다24).
인공관절 치환술에서 네비게이션 사용의 제한점으로는 고정 핀 통로의 감염과 골절이 발생할 수 있으며 특히, 인 공관절 주위의 지연 감염이나 혹은 골수염같은 국소 감염 이 있는 경우는 이 술식을 시행하기 위험하다. 또한 수술 시간 연장(약 10∼20분), 비용의 문제, 술자의 전문적인 훈련이 더 필요하며, 컴퓨터 장애, tracker loosening으로 인한 네비게이션의 오류 등이 발생할 수 있다.
2. 인공 슬관절 반치환술(UKA) 1) 수술 방법
저자들은 내측 광근(mid-vastus) 도달법을 이용하여 슬 관절을 노출한 후 인공 슬관절 반치환술을 시행하였다. 슬 관절 전치환술과 같은 방법으로 네비게이션(OrthopilotⓇ (Aesculap, Tuttlingen, Germany))을 설치하고 각 해부학 적 위치를 등록한다. 유도체가 부착된 경골 절제 가이드를 근위 경골에 위치시키고 네비게이션 화면을 보면서 적절 한 근위 경골 절제 높이, 전면 경사, 후방 경사를 찾은 후 핀으로 고정하고 절제하였다. 근위 경골 절제 후 유도체가 부착된 대퇴골 절제 가이드를 원위 대퇴골에 위치시키고 하지의 역학적 축을 0o로 하여 대퇴골 원위부 절제를 시행 하였다(Fig. 5). 적절한 크기의 전후방 및 chamfer cutting block을 위치시켜 절제한 후 trial implant를 삽입하여 정 렬 및 ligament balance를 확인한 후 결과가 만족스러울 때 실제 삽입물을 시멘트를 통해 고정하였다.
2) 임상적 적용
인공 슬관절 반치환술은 근위 경골 절골술에 비해 동통 을 감소시키는 효과가 크고, 좀 더 진행된 골관절염이나 골 괴사증에서도 적응증이 되는 장점이 있으나, 심한 부정 정렬의 교정은 불가능하고 수술 수기상의 어려움, 부정확 한 위치로 인한 경골-대퇴골의 아탈구, 이완, 감염과 재치 환술 시 골결손이 발생할 수 있는 단점이 있다. 이는 인공 삽입물이 실질적으로 수술자의 판단에 의존해서 삽입되는 한계점에 기인한다. 고식적인 free-hand instrumentation 은 높게는 30%까지 부정확한 삽입이 보고되었으며30), 골 수강 내 대퇴 guiding device는 이보다 향상된 결과를 보 여 주었으나, 재현성이 부족하였다11). 또한, 최근의 최소 침습 수술방법에 따른 인공 슬관절 반치환술은 하지의 부 정정렬의 빈도가 더 높아지는 단점이 있으며, 이러한 단점 을 극복하기 위하여 도입된 네비게이션 시스템은 인공 슬
Fig. 5. UKA using optical navigation system. (A) Tracker, (B-1, B-2) A monitor of femur cutting and real bone cutting, (C) A monitor of tibial cutting.
관절 반치환술 분야에도 좋은 적응증이 될 수 있으며, 기 존의 방법들에 비해 좋은 결과들이 보고되고 있다22). Jenny 등11,12)은 인공 슬관절 반치환술에 관한 논문에서 네비게이션을 사용하였을 때 더욱 정확한 치환물의 삽입 이 가능하였고, 하지의 역학적 축은 네비게이션를 이용하 지 않은 군은 67%에서, 이용한 군에서는 87%에서 만족할 만한 하지 정렬을 얻었다고 보고하였다. 저자들의 연구에 서도 고식적 방법을 이용한 경우 88%에서, 네비게이션을 이용한 군에서는 100%에서 술 전 계획한 하지 정렬을 얻 을 수 있어, 네비게이션을 이용한 군에서 방사선적으로 삽 입물의 정확한 삽입이 가능하였고, 하지의 해부학적 축을 이루는데 더욱 좋은 결과를 보였다25). 이러한 네비게이션 을 이용한 인공 슬관절 반치환술의 양호한 방사선학적 결
과가 임상적으로도 더 우수한 결과로 이어지는지에 대해 서는 추가적인 비교연구 및 장기간의 추시가 필요하며, 저 자들은 네비게이션을 이용한 인공 슬관절 반치환술 역시 수술 술기뿐만 아니라 철저한 환자 선택이 임상적 결과에 중요하리라 생각한다.
3. 네비게이션을 통한 개방형 경골 근위부 절골술 1) 수술 방법
저자들은 OrthopilotⓇ (Aesculap, Tuttlingen, Germany) 네비게이션을 이용하여 개방형 경골 근위부 절골술을 시 행하였다. 먼저 네비게이션 tracker를 대퇴골과 경골에 고 정 후 고관절, 슬관절, 족관절의 관절운동을 시행하여 네 비게이션이 각 관절의 중심점을 찾도록 하였으며, 그 결과
Fig. 6. Aescula open wedge plate system (A) Plate, (B) Screw, (C) Plate and screw.
를 등록하였다. 이후 Probe를 이용하여 슬관절 주위의 해 부학적인 구조물(근위 경골의 내측과 외측의 관절면, 원위 경골 근위부 경골결절, 내외측 대퇴상과 등)을 등록하였 다. 등록된 정보를 바탕으로 네비게이션은 수술 전 하지의 역학적 축 및 근위경골 고평부에서 통과하는 위치와 현재 관절의 굴곡범위에 대한 정보를 제공하며 이를 바탕으로 개방형 경골 근위부 절골술을 시행하게 된다. 이때 경골결 절에 대해 사선으로 절골술을 먼저 시행하여 개방형 절골 술이 용이하게 한 후, 외측 피질골을 약 5 mm 보존하는 고식적인 방법의 불완전 외반 개방형 경골 근위부 절골술 을 시행하였다. 절골술은 대개 경골 근위부의 내측 피질골 중 내측 관절간격 약 3 cm 하방부에서 시작하였으며 비골 두 근위부 약 1/3 지점을 향하여 절골술을 진행하였다. 절 골선이 상방으로 이동하여 관절 내 골절로 진행하는 것을 방지하기 위해서 3개의 chisel을 이용하여 순차적으로 절 골부를 개방하였다. 이때 근위경골의 개방되는 부위의 모 양은 쐐기모양이어야 하며 내측 전방부 개방 정도는 내측 후방부의 약 67%를 유지하여야 후방경사각의 증가를 막 을 수 있다26). 모든 수술 과정 동안에 네비게이션 장치를 통해 하지의 역학적 축을 지속적으로 관찰할 수 있으며, 이를 통해 평균 3도의 외반각을 교정 목표로 삼아서 수술 을 시행하였다. 필요한 교정이 얻어진 경우에는 2개의 AesculaⓇ 개방형 쐐기 금속판(AesculaⓇ open wedge plate; B. Braun Aesculap, Korea)(Fig. 6)을 사용하여 절 골부를 고정하는데, 후방 금속판은 가능한 한 경골 상부의 후·내측 모서리 부위에 위치하도록 하며, 전방 금속판은 경골결절 절골을 사선으로 시행했던 부위의 후방 쪽에 위 치하게 한다.
2) 임상적 적용 및 주의점
퇴행성 관절염에서 개방형 경골 근위부 절골술은 고정 기구의 발달로 최근 많이 시행되고 있다. 교정각의 크기를 정하는 고식적인 방법들은 여러 가지가 있지만, 방사선 사 진상 하지의 회전에 의한 교정각 측정의 부정확성, 방사선 사진 계측시 영상시차, 절골면의 위치, 경골 직경의 차이 등으로 고식적 방법의 한계에 대해 보고되고 있다. 이에 최근 수술의 정확성, 정밀성, 재현성을 높이기 위해 네비 게이션 장치를 이용하여 개방형 경골 근위부 절골술이 시 행되고 있으며, 좋은 임상적 결과가 보고되고 있다. 네비 게이션을 이용한 개방형 경골 근위부 절골술(open-wedge HTO)은 수술 중에 역학적 축을 정확히 측정할 수 있어 하지 축 정렬을 수술자가 원하는 대로 교정할 수 있으며, 방사선 노출 시간도 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있 다7). 수술 후 하지의 역학적 축에 대한 연구에서 CT scan 을 통해 측정한 역학적 축을 기준으로 네비게이션을 이용 한 방법과 고식적인 케이블 선 방법(cable line method)을 비교할 때 네비게이션은 훨씬 더 우수한 결과를 보여주었 으며, 교정각에 대한 역학적 축의 재현성(Reproducibility) 을 비교한 연구에서도 고식적인 방법이 71%, 네비게이션 을 이용한 방법이 96%로 네비게이션 방법이 더 우수한 재 현성을 보여주었다23). 따라서, 네비게이션을 이용한 개방 형 경골 근위부 절골술은 수술 중 세밀하고 연속적인 하 지 정렬의 확인이 가능하며, 술 전 계획의 부족한 점을 보 완할 수 있으며, 목표로 하는 최상의 교정 값을 얻을 수 있는 방법으로 사료된다.
네비게이션을 이용한 개방형 경골 근위부 절골술은 고 식적인 방법에 비해 등록 과정을 위한 시간 및 부가적인 tracker 부착이 필요하며 정확한 등록과정이 필요하다. 또
Fig. 7. Virtual surgery of open-wedge HTO. A 3-dimensional surface model of the leg before (A) and after surgery (B). (C) Measurement of posterior and anterior opening gap. (D) Trapezoidal shaped opening that didn’t increase posterior tibial slope.
Radiologically, posterior slope is held 8o preoperatively (D-1) to 8o postoperatively (D-2), anterior plate size were used 70% of posterior plate size.
Fig. 8. Navigation set-up showing the secured fixation of the femoral and tibial transmitters with two K-wires.
한, 체중부하 하지 전장 방사선 사진에서 얻은 하지의 역 학적 축과 체중 부하를 하지 않은 상태의 네비게이션을 이용하여 구한 술 전 하지의 역학적 축 사이에는 차이가 발생할 수 있으므로 술 전에 내반, 외반 긴장 검사에서 역 학적 축의 변화를 확인해야 한다. 또한, 수술 중 슬관절을 완전 신전 상태로 유지해야 정확한 역학적 축을 얻을 수 있으며 수술 후 후방 경사각의 증가도 방지할 수 있다.
3) 경골 후방경사각
해부학적으로 경골의 근위부는 삼각형 모양의 3차원적 구조로 되어 있으며, 이로 인해 개방형 경골 근위부 절골 술은 관상면과 시상면에서 역학적 축의 변화가 발생하게 된다6,8). 몇몇 연구에서 개방형 경골 근위부 절골술은 후 방경사도가 증가되는 경향을 가진다고 보고하였으며 이로 인해 슬관절의 kinematics, 안정성, 관절 접촉면의 압력에
영향을 줄 수 있다고 하였다1,6,17,18). Noyes 등20)은 경골 조면에서 개방간격은 경골의 후·내측 면의 개방간격에 대해 약 1/2이 되어야 정상적인 경골의 후방경사각을 유 지할 수 있다고 보고하였다. 저자들은 3차원 컴퓨터 가상 수술을 통해 원래의 후방 경사도를 유지하기 위해서는 전·후방 개방 간격의 비율이 0.67이 되어야 함을 보고하 였다26)(Fig. 7). 후방 경사각이 증가되는 것을 예방하는 방법으로는 다음과 같다; (1) 절골술은 시상면에서 관절 선(normal posterior slop)과 평행하게 시행되어야 한다.
(2) 적절한 후·내측 부 연부조직 유리가 필요하다. (3) 후 내측 부 금속판은 가능한 후방에 위치해야 한다. (4) 수술 과정 중 동일한 각도의 완전 신전이 유지되어야 한 다. (5) 경골 조면 뒷 부분의 전방 개방 간격은 가장 후·
내방 구석의 후방 개방 간격의 약 67%을 유지하여야 한 다.
4. 전방십자인대 재건술 1) 수술 방법
먼저 표준 관절경 삽입구를 통해 진단적 관절경을 시행 하였으며 shaver로 시야 확보 후 Probing 하여 내측 및 외 측 반월상 연골판 손상 여부 및 전방십자인대 손상 정도 를 평가하였다. 이후 네비게이션 카메라가 인식하게 되는 LED (Light Emitting Diode)를 장치할 수 있는 K-강선을 원 위 대퇴골과 경골 간부에 고정하고 유도체(Transmitter) 를 위치시켰다(Fig. 8). Straight point를 이용하여 경골 조
Fig. 9. Registration of extra-articular anatomic landmarks such as the tip of the tibial tuberosity, the anterior tibial crest of the lower third of the tibia, medial and lateral points of the tibial plateau.
Fig. 10. Palpation of the over-the-top position (Blumensaat’s line).
면, 경골의 하방 1/3 전방 능선, 경골 내측 고평부, 경골 외측 고평부의 순서로 관절 외 해부학적 자료들을 등록한 후(Fig. 9), 0도에서 90도 사이의 슬관절 운동을 통해 Kinematic registration 을 시행하였다. 네비게이션의 지시 에 따라 관절 내 해부학적 지표를 지정하며, 이때는 관절 경하에서 후방십자인대 전방 연, 외측 반월상 연골판의 전 방 각, 과간 결절의 내측 극을 등록한다. 이후 순차적으로
과간 절흔의 전방 가장자리를 감지하여 등록한다. Instru- ment tracker를 hook probe에 부착하여 골과 연부조직의 fringe의 junction에서 기구의 tip으로 12시, 1:30/10:30 (좌측/우측) 방향에서 over-the-top을 촉지한다(Fig. 10).
이후, 대퇴골의 전방십자인대 부착부를 등록한다. 수술 전 슬관절의 laxity에 대한 kinematic data는 30도 각도의 슬 관절 굴곡위에서 전·후방으로 힘을 주면서 관절상태의 위치(placing)를 통해 술 전 kinematic data를 얻고, 대퇴 골에 대한 경골의 회전 이완성(rotational laxity)은 경골 을 내·외회전 시키면서 측정하여 그 수치를 등록한다.
관절경 하에서 경골 측 골 터널 가이드를 이용하여 터 널이 만들어지는 지점의 위치가 안전한 영역에 있는지 확 인 후 가이드를 삽입하였다. 네비게이션 화면에 제시된 터 널위치와 관절 내외 지표와의 관계를 확인하여 경골에 대 한 터널의 관상 및 시상각을 알 수 있으며(Fig. 11), 이런 정보를 통하여 경골 터널의 위치를 정하고 유도 철사, 확 공기로 터널을 만든다. 대퇴골 측 터널을 위해서는 네비게 이션을 화면(Fig. 12)을 통해 over-the-top까지의 거리, 이 식건의 등장점, clock face의 위치, 이식건의 충돌 가능성 등을 실시간으로 확인하며 가장 등장성이 좋은 위치를 선정하여 대퇴골 터널을 만들게 된다. 끝으로, 이식건을 통과 시킨후 고정 후 최종적인 이식건의 상태 및 충돌여부를 확인한다.
Fig. 11. Tibial tunneling was performed with navigational assistance. Navigation displays the tunnel in 55 degrees of sagittal angle and 20 degrees of coronal angle, 48% from medial tibial plateau and 8 mm anterior from PCL insertion.
Fig. 12. Femoral tunnel was created at the most isometric point (as 3 mm of isometricity) displayed by navigation.
2) 네비게이션을 이용한 전방십자인대 재건술의 장점 및 임상적 적용
전방십자인대 재건술 시 성공적인 수술 결과를 얻기 위 해서는 환자 선택, 수술방법, 술 후 재활 및 동반 인대 손 상의 정도 등이 고려되어야 하며, 수술 방법에는 경골 측 및 대퇴골 측 터널의 위치, 이식건의 선택, 이식건의 장력
및 이식건의 고정 방법 등이 중요한 것으로 알려져 있다.
이 중 경골측 및 대퇴골측 터널의 위치는 성공적인 전방 십자인대 재건술을 위해 가장 중요한 부분이라고 할 수 있다. 부적절한 위치의 골 터널은 이식건에 비정상적인 장 력을 유발하고, 슬관절 신전 시 충돌을 유발할 수 있으며, 운동 영역 감소나 술 후 불안정성 재발이 가능하며, 결국 이식건의 파열을 유발할 수 있다. 하지만 고식적인 방법을 이용한 전방십자인대 재건술은 수술결과에 대한 피드백을 할 수 있는 객관적 방법이 부족하며, 충돌이나 등장성에 대한 객관적 정량화 역시 어렵다. Plaweski 등21)은 전방십 자인대 재건술후 슬관절의 안정성(stability) 측면과 수술 후의 이완에 대한 연구에서 네비게이션은 수술 전·후에 슬관절의 안정성을 조사하는데 있어 매우 유용한 기구이 며 네비게이션을 사용한 군에서 clinical result가 더욱 신 뢰할 만하다고 하였다. 등장점에 위치한 전방십자인대 재 건은 성공적인 수술을 위하여 필요하며, 최근 네비게이션 장치를 이용한 전방십자인대 재건술은 이러한 등장점의 위치 결정에 유용한 방법으로 알려져 있다5,9,16).
저자들은 전방십자인대 손상으로 재건술을 시행받는 22 명의 환자에 대해 네비게이션과 고식적인 방법으로 대퇴 골의 터널을 결정하고 두 지점의 등장성(isometricity) 정 도를 Isometer(Fig. 13) 같은 특별히 고안된 장치를 이용
Fig. 13. Isometer, specially designed device for the measure- ment of isometricity.
하여 정량적으로 평가하였으며, 두 지점의 위치관계에 대 해 비교하였다. 고식적인 술식에서는 대퇴골 터널의 평균 등장성은 4.59 mm이었으며, 네비게이션을 이용한 수술법 에서는 3.00 mm의 등장성을 보여 네비게이션을 이용한 수술방법에서 의의있게 좋은 등장성을 얻을 수 있음을 확 인하였다(p＜0.05). 또한, 네비게이션이 지정해 준 등장점 은 고식적인 방법으로 결정한 대퇴골 터널의 위치에 비해 전방에 위치한 경우가 11예, 전 측방에 위치한 경우가 5예 로, 네비게이션 장치를 이용하였을 때 등장점은 고식적 방 법으로 결정한 지점보다 좀더 전방 또는 전 측방에 위치 하는 경향을 확인하였다.
결론적으로, 네비게이션을 이용한 전방십자인대 재건술 은 등장점과 이식건의 충돌여부에 대해 실시간으로 정보 를 제공해주어 수술 중 잘못된 점을 교정할 수 있게 도와 주며, 이러한 정보는 술자의 learning curve를 줄이는데 도움이 되리라 생각한다.
결 론
슬관절 수술에서 네비게이션은 수술 중 실시간으로 해 부학적 위치에 대한 정보(intraoperative information)를 제공하여 수술의 정확도를 향상시키는 장점이 있다. 하지 만 이의 임상적 결과와의 상관관계는 추가적인 연구 및 장기간의 추시가 필요하리라 사료된다.
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= 국문초록 =
최근 네비게이션 시스템은 정형외과 수술 분야에서 폭 넓게 사용되고 있으며 특히 인공 슬관절 전치환술 혹은 부분치환술에서 하지의 정렬과 components 삽입을 정확히 할 수 있고 인대 균형을 잘 맞출 수 있도 록 도움을 준다. 네비게이션은 전방 십자 인대 재건술과 경골 근위부 절골술에도 적용되며, 개방형 경골 근위부 절골술(open-wedge HTO)에서 수술 중에 역학적 축을 정확히 측정할 수 있어 하지 축 정렬을 수술자가 원하는대로 교정할수 있으며, 고식적인 cable선-방법보다 축 정렬이 훨씬 우수하였고, 방사선 노출 시간도 현저히 감소되었다. 전방 십자인대 재건술(ACL reconstruction)에서도 경골 및 대퇴골 터널 의 위치를 정확하게 잡을 수 있고 impingement을 예방할 수 있도록 도와 주어, 대퇴골 터널의 isometricity 와 재건된 인대의 안정성에 있어서도 더 좋은 결과를 얻을 수가 있었다. 네비게이션을 이용한 슬관절 수술은 수술 중에 실시간으로 해부학적 위치에 대한 정보를 제공받아 정확한 수술과 방사선적으로 향상 된 정확한 삽입 및 정확한 역학적 축의 교정을 할 수 있기 때문에 향후 임상 결과도 더욱 향상될 수 있을 것으로 기대된다.
색인 단어: 네비게이션, 슬관절 수술
